DE19637285B4 - Semiconductor device and method of assembling the same - Google Patents

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Abstract

Halbleiterbauelement mit einem Leiterrahmen (108) und einem mit diesem verklebten Kühlkörper (104), wobei eine erste Schicht (311) aus ausgehärtetem, wärmeleitendem Epoxydharz auf zumindest einem Teil einer ersten der verklebten Flächen des Leiterrahmens (108) oder des Kühlkörpers (104) angeordnet ist und wobei eine weitere Schicht (312) zwischen der zweiten der verklebten Flächen und der ersten Schicht (311) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht (312) aus wärmeleitendem und elektrisch isolierendem Thermoplastmaterial besteht.Semiconductor component with a lead frame (108) and a heat sink (104) glued to it, a first layer (311) made of hardened, heat-conducting epoxy resin being arranged on at least part of a first of the glued surfaces of the lead frame (108) or the heat sink (104) and wherein a further layer (312) is arranged between the second of the bonded surfaces and the first layer (311), characterized in that the further layer (312) consists of thermally conductive and electrically insulating thermoplastic material.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement und ein Verfahren zum Zusammenbau hiervon nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 2.The invention relates to a semiconductor component and a method of assembling them according to the preamble of Claim 1 or 2.

Bisher ist es üblich, bei einer Halbleiterkomponente den Halbleiterchip mit einem Kühlbarren zu verkleben, den Kühlbarren mit dem Leiterrahmen mittels eines beidseitig adhäsiv gemachten Polyimidbandes zu verkleben und dann den Chip über Drähte mit dem Leiterrahmen elektrisch zu verbinden. Die ganze Komponente wird dann in eine Vergußmasse eingebettet. Der Kühlbarren kann nach außen freiliegend ausgebildet sein, so dass er dann mit einer Wärmesenke verbunden werden kann, oder er kann ebenfalls vollständig von der Ver gußmasse umhüllt sein. Der Kühlbarren dient dazu, innerhalb des Chips während dessen Betrieb entwickelte Wärme nach außen abzuführen. Der Kühlbarren besteht typischerweise aus einem Metall, wie Kupfer oder Aluminium, mit hoher thermischer Leitfähigkeit. Er leitet die Wärme an die Umgebung ab oder auch an die nach außen führenden Teile des Leiterrahmens.So far, it has been common for a semiconductor component the semiconductor chip with a cooling bar to glue the cooling bar with the lead frame by means of an adhesive made on both sides Polyimide tape and then glue the chip over wires to the lead frame electrically connect to. The entire component is then embedded in a casting compound. The cooling bar can go outside be exposed so that it can then be used with a heat sink can be connected, or it can also be completely by the casting compound to be enveloped. The cooling bar serves to develop within the chip during its operation Dissipate heat to the outside. The cooling bars typically consists of a metal, such as copper or aluminum, with high thermal conductivity. It conducts heat to the environment or to the parts of the lead frame leading to the outside.

Das Polyimidband, das für die Verbindung des Kühlkörpers mit dem Leiterrahmen verwendet wird, ist typischerweise rings um den Umfang der oberen Oberfläche des Kühlkörpers angeordnet. Die Leiter des Leiterrahmens werden auf der anderen Seite des Polyimidbandes positioniert, und nachdem der Kühlkörper mit dem Leiterrahmen verbunden worden ist, wird der Chip auf dem zentralen Bereich der oberen Oberfläche des Kühlkörpers unter Verwendung eines Chipbefestigungsklebers angebracht. Das Polyimidband hält den Kühlkörper und den Leiterrahmen in festgelegter Relativposition, wenn die Vergußmasse um die verschiedenen Elemente der Halbleiterkomponente aufgebracht wird.The polyimide tape used to connect the Heatsink with the lead frame is typically used around the Circumference of the upper surface arranged the heat sink. The leads of the lead frame are on the other side of the polyimide tape positioned, and after using the heat sink the lead frame has been connected, the chip will be on the central Area of the upper surface of the heat sink under Using a chip attachment adhesive attached. The polyimide tape holds that Heatsink and the Lead frame in a fixed relative position when the potting compound around the various elements of the semiconductor component applied becomes.

Das Polyimidband ist wärmeleitend, jedoch elektrisch isolierend. Im Ergebnis wird Wärme, die von dem Kühlkörper aufgenommen worden ist, durch das Polyimidband auf den Leiterrahmen übertragen. Da das Polyimidband jedoch elektrisch isolierend ist, schließt es nicht die verschiedenen Leiter des Leiterrahmens kurz.The polyimide tape is thermally conductive, however electrically insulating. As a result, heat is absorbed by the heat sink has been transferred to the lead frame through the polyimide tape. There however, the polyimide tape is electrically insulating, it does not close the different conductors of the lead frame briefly.

Um den Kühlkörper mit dem Leiterrahmen zu verbinden, wird die auf einer Seite des Polyimidbandes angebrachte adhäsive Schicht auf dem Kühlkörper plaziert, womit das Polyimidband auf dem Kühlkörper befestigt wird. Danach wird der Leiterrahmen auf der anderen adhäsiven Schicht des Polyimidbandes positioniert, womit das Polyimidband an dem Leiterrahmen festgelegt wird. Leiterrahmen und Kühlkörper werden dann zusammengespannt, und das Polyimidband wird erhitzt, wodurch die adhäsiven Schichten ausgehärtet werden und den Leiterrahmen mit dem Kühlkörper verbinden. Der Leiterrahmen muß auf der adhäsiven Schicht, kurz nachdem das Polyimidband auf dem Kühlkörper befestigt worden ist, aufgebracht werden, um zu verhindern, daß die freiliegende adhäsive Schicht durch Aussetzung der Umgebungsluft kontaminiert wird.To connect the heat sink to the lead frame, becomes the adhesive layer attached to one side of the polyimide tape placed on the heat sink, which attaches the polyimide tape to the heat sink becomes. After that, the lead frame is on the other adhesive layer positioned of the polyimide tape, whereby the polyimide tape on the lead frame is set. The lead frame and heat sink are then clamped together, and the polyimide tape is heated, causing the adhesive layers hardened and connect the lead frame to the heat sink. The lead frame must be on the adhesive Layer shortly after the polyimide tape is attached to the heat sink, applied to prevent the exposed adhesive layer is contaminated by exposure to ambient air.

Das Polyimidband ist relativ teuer, weil die adhäsiven Schich ten auf jede Seite der Polyimidschicht auflaminiert werden müssen. Wenn darüber hinaus das Polyimidband unrichtig zwischen dem Kühlkörper und dem Leiterrahmen eingespannt wird, können Spalten zwischen der adhäsiven Schicht und dem Kühlkörper und/oder zwischen der anderen adhäsiven Schicht und dem Leiterrahmen entstehen. Im Ergebnis kann eine schlechte Haftung zwischen Kühlköper und Leiterrahmen gebildet werden. Dieses Problem wird noch verschärft, indem das Polyimidband eine Tendenz zu Verwerfungen hat, was zu einer nicht optimalen Verbindung zwischen Leiterrahmen und Kühlkörper führen kann. Zusätzlich muß das Polyimidband eine Minimaldicke haben, typischerweise mehr als 0,025 mm, damit eine Folie gebildet werden kann. Mit zunehmender Dicke der Polyimidschicht wird die Fähigkeit des Polyimidbandes verringert, Wärme abzuleiten.The polyimide tape is relatively expensive because the adhesive Layers are laminated onto each side of the polyimide layer have to. If beyond that the polyimide tape is incorrectly clamped between the heat sink and the lead frame will, can Columns between the adhesive Layer and the heat sink and / or between the other adhesive Layer and the lead frame arise. The result can be a bad one Liability between heat sink and Lead frames are formed. This problem is exacerbated by the polyimide tape has a tendency to warp, resulting in a not lead optimal connection between lead frame and heat sink. additionally must Polyimide tape have a minimum thickness, typically more than 0.025 mm so that a film can be formed. With increasing thickness the polyimide layer becomes the ability of the polyimide tape reduced, heat derive.

US 52 08 188 zeigt ein Klebeband mit einem mittleren Polyimidband aus Kapton mit beidseitig teilausgehärteten Schichten für die Befestigung einer Wärmesenke an einem Leiterrahmen. US 52 08 188 shows an adhesive tape with a medium polyimide tape from Kapton with partially hardened layers on both sides for attaching a heat sink to a lead frame.

DE 195 29 627 C1 ist eine nachveröffentlichte, ältere Anmeldung und lehrt, zum Verbinden eines Leiterrahmens mit einem Kühlkörper, den Kühlkörper mit einem Epoxydharz oder Kleber zu imprägnieren oder zu versiegeln, um den versiegelten Kühlkörper mittels einer Kleberschicht aus Epoxydharz mit dem Leiterrahmen zu verbinden. DE 195 29 627 C1 is a post-published older application and teaches to impregnate or seal the heat sink with an epoxy resin or adhesive for connecting a lead frame to a heat sink in order to connect the sealed heat sink to the lead frame by means of an adhesive layer made of epoxy resin.

Bei der DE 43 25 712 A1 wird eine Umhüllung bzw. ein Verkapselungsteil aus thermoplastischem Material verwendet und dafür auf einen Systemträger stellenweise eine Isolationsschicht aus duroplastischem Material aufgedruckt und vorgehärtet. Auf die Isolationsschicht wird dann thermoplastischer Kunststoff an den Systemträger angeformt.In the DE 43 25 712 A1 a covering or an encapsulation part made of thermoplastic material is used and an insulation layer made of thermosetting material is printed and pre-hardened in places on a system carrier. Thermoplastic is then molded onto the system carrier on the insulation layer.

US 4 783 428 offenbart ein anderes Verfahren für das Verbinden eines Leiterrahmens mit einem Kühlkörper. Eine erste Schicht eines thermisch leitenden Epoxydharzes wird im Siebdruckverfahren auf den Kühlkörper aufgebracht. Die erste Epoxydharzschicht wird ausgehärtet, und eine zweite Schicht aus thermisch leitendem Epoxydharz wird auf die erste Schicht aus Epoxydharz im Siebdruckverfahren aufgebracht. Ein Leiterrahmen wird dann auf der zweiten Schicht aus Epoxydharz platziert, und die zweite Schicht aus Epoxydharz wird ausgehärtet, um den Leiterrahmen an dem Kühlkörper zu befestigen. Der Leiterrahmen muß mit dem Kühlkörper, kurz nachdem die zweite Epoxydharzschicht aufgedruckt worden ist, verbunden werden, um eine Kontamination der zweiten Schicht aus Epoxydharz zu verhindern. Bei der Herstellung entsprechender Halbleiterbauelemente müssen die beiden Materialströme aus Leiterrahmen und Kühlkörpern zusammengeführt werden. Verzögerungen in einem dieser Materialströme haben somit zwangsläufig auch Auswirkungen auf den anderen Materialstrom, da jeder Leiterrahmen unmittelbar nach dem Aufbringen der zweiten Schicht aus Epoxydharz mit einem Kühlkörper verbunden werden muß, um eine Kontamination der zweiten Schicht zu verhindern. US 4,783,428 discloses another method for connecting a lead frame to a heat sink. A first layer of a thermally conductive epoxy resin is applied to the heat sink using the screen printing method. The first epoxy resin layer is cured and a second layer of thermally conductive epoxy resin is screen printed onto the first layer of epoxy resin. A lead frame is then placed on the second layer of epoxy and the second layer of epoxy is cured to secure the lead to the heat sink. The lead frame must be connected to the heat sink shortly after the second epoxy layer has been printed to prevent contamination of the second epoxy layer. In the production of corresponding semiconductor components, the two material flows from the lead frame and the heat sink must be together be led. Delays in one of these material flows inevitably also have an impact on the other material flow, since each lead frame must be connected to a heat sink immediately after the second layer of epoxy resin has been applied in order to prevent contamination of the second layer.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Halbleiterbauelement und ein Verfahren zu seinem Zusammenbau nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 2 zu schaffen, die einen flexiblen Zusammenbau ermöglichen.The object of the invention is a Semiconductor component and a method for its assembly after the preamble of claim 1 or 2 to create a flexible Allow assembly.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 2 gelöst.This task comes with the characteristics of claim 1 and 2 solved.

Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen. Dabei wird auf die beigefügten Zeichnungen bezuggenommen.There are advantages of the invention from the following description of preferred embodiments. In doing so, the attached Drawings referenced.

1 ist eine Draufsicht auf eine Halbleiterkomponente einschließlich einer Verbindungsschicht, die einen Kühlkörper und einen Leiterrahmen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verbindet; 1 FIG. 4 is a top view of a semiconductor component including a connection layer connecting a heat sink and a lead frame according to an embodiment of the invention;

2 ist eine Querschnittsansicht längs Ebene 2-2 der 1; 2 Fig. 3 is a cross-sectional view along plane 2-2 of Fig 1 ;

3 und 4 sind Querschnittsdiagramme zur Illustration von Schritten der Herstellung einer Verbindungsschicht einer Halbleiterkomponente gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und 3 and 4 14 are cross-sectional diagrams illustrating steps of manufacturing a compound layer of a semiconductor component according to an embodiment of the invention; and

5 bis 8 sind Querschnittsdiagramme zur Illustration von Strukturen für verschiedene Verbindungsschichten gemäß der Erfindung. 1 ist eine Draufsicht auf eine Halbleiterkomponente 300 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Einbettungsmasse weggelassen ist. 2 ist ein Querschnittsdiagramm der Halbleiterkomponente 300 nach Linie 2-2 der 1. Die Halbleiterkomponente 300 ist ähnlich der Halbleiterkomponente nach dem Stand der Technik, ausgenommen die Verbindungsschicht 301. Die Verbindungsschicht 301 umfaßt eine Epoxydharzschicht 311 und eine adhäsive Schicht 312. Wie in größeren Einzelheiten unten beschrieben, kann die adhäsive Schicht 312 ein thermoplastisches Material sein oder ein B-Stufen-Epoxydharz. 5 to 8th are cross-sectional diagrams for illustrating structures for various tie layers according to the invention. 1 is a top view of a semiconductor component 300 according to an embodiment of the invention, the embedding compound being omitted. 2 Fig. 10 is a cross-sectional diagram of the semiconductor component 300 according to line 2-2 of the 1 , The semiconductor component 300 is similar to the prior art semiconductor component except for the tie layer 301 , The connection layer 301 comprises an epoxy resin layer 311 and an adhesive layer 312 , As described in more detail below, the adhesive layer can 312 be a thermoplastic material or a B-stage epoxy resin.

3 und 4 sind Querschnittsansichten zur Illustration der Herstellung der Verbindungsschicht 301 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Kühlkörper 104, der typischerweise aus einem Metall, wie Aluminium oder Kupfer besteht, hat eine hohe thermische Leitfähigkeit. Die Epoxydharzschicht 311 ist eine thermisch leitende, elektrisch isolierende Schicht, aufgebracht auf den Kühlkörper 104 unter Anwendung einer konventionellen Technik, wie Siebdruck oder Rollbeschichtung. Zur Bildung der Epoxydharzschicht 311 in dem ringähnlichen, in 1 dargestellten Muster werden konventionelle Maskierschritte verwendet, um das Epoxydmaterial daran zu hindern, an unerwünschten Stellen aufgebracht zu werden. Alternativ kann eine Schicht aus Epoxydharz über der gesamten oberen Oberfläche des Kühlkörpers 104 aufgebracht werden, und die unerwünschten Teile der Epoxydharzschicht werden weggeätzt, um die Epoxydharzschicht 311 zu bilden. 3 and 4 are cross-sectional views to illustrate the production of the connection layer 301 according to an embodiment of the invention. The heat sink 104 , which is typically made of a metal such as aluminum or copper, has a high thermal conductivity. The epoxy resin layer 311 is a thermally conductive, electrically insulating layer, applied to the heat sink 104 using a conventional technique such as screen printing or roll coating. To form the epoxy resin layer 311 in the ring-like, in 1 Patterns shown are conventional masking steps used to prevent the epoxy material from being applied to undesirable locations. Alternatively, a layer of epoxy resin can be placed over the entire top surface of the heat sink 104 are applied, and the undesirable portions of the epoxy resin layer are etched away around the epoxy resin layer 311 to build.

Nachdem die Epoxydharzschicht 311 auf dem Kühlkörper 104 aufgebracht worden ist, läßt man die Epoxydharzschicht 311 vollständig aushärten, so daß eine harte, massive Schicht entsteht, die nicht schmilzt, wenn sie hohen Temperaturen ausgesetzt wird, welche bei späteren Bearbeitungsschritten auftreten können (3). Die Epoxydharzschicht 311 kann irgendein thermisch leitendes, elektrisch isolierendes Epoxydharz sein, das in einer dünnen Schicht aufbringbar und dann vollständig aushärtbar ist. In einer bestimmten Ausführungsform ist die Epoxydharzschicht 311 ein Ablebond 961-6 B-Stufen-Epoxydharz, erhältlich von Ablestik Laboratories, in Pastenform. Ablebond 961-6 wird auf den Kühlkörper 104 aufgetragen und dann vollständig ausgehärtet durch Erwärmen des Epoxydharzes auf 180°C während zwei Stunden. In der beschriebenen Ausführungsform ist die Epoxydharzschicht 311 etwa 6-12/100stel mm dick, obwohl andere Dicken möglich sind. Eine dünnere Epoxydharzschicht 311 führt zu einem besseren Wärmeübergang zwischen dem Kühlkörper 104 und dem Leiterrahmen 108. Deshalb sollte die Epoxydharzschicht 311 so dünn wie möglich gehalten werden, wobei sie jedoch durchgehend vorhanden sein sollte. In 1 und 2 sind noch erkennbar: der Chip 101, sein Verklebungsmittel 102, seine Unterlage 103 auf dem Kühlkörper 104, die Verbindungsdrähte 105 und 106 von den Anschlüssen des Chips zu den Leitern 111 und 112 und schließlich die Verguß- oder Einbettmasse 107.After the epoxy resin layer 311 on the heat sink 104 has been applied, the epoxy resin layer is left 311 harden completely so that a hard, solid layer is formed which does not melt when exposed to high temperatures, which can occur during later processing steps ( 3 ). The epoxy resin layer 311 can be any thermally conductive, electrically insulating epoxy resin that can be applied in a thin layer and then fully hardened. In a particular embodiment, the epoxy resin layer is 311 an Ablebond 961-6 B-stage epoxy resin, available from Ablestik Laboratories, in paste form. Ablebond 961-6 is on the heat sink 104 applied and then fully cured by heating the epoxy resin at 180 ° C for two hours. In the described embodiment, the epoxy resin layer is 311 about 6-12 / 100th mm thick, although other thicknesses are possible. A thinner epoxy layer 311 leads to better heat transfer between the heat sink 104 and the lead frame 108 , Therefore, the epoxy resin layer 311 be kept as thin as possible, but should be available throughout. In 1 and 2 are still recognizable: the chip 101 , its adhesive 102 , his document 103 on the heat sink 104 who have favourited Connecting Wires 105 and 106 from the connections of the chip to the conductors 111 and 112 and finally the potting or investment material 107 ,

Nachdem die Epoxydharzschicht 311 vollständig ausgehärtet ist, wird die adhäsive Schicht 312 über der Epoxydharzschicht 311 gebildet (4). In der vorliegenden Ausführungsform wird die adhäsive Schicht 312 aus einem thermoplastischen Material hergestellt und wird deshalb als thermoplastische adhäsive Schicht 312 bezeichnet. Die thermoplastische adhäsive Schicht 312 hat eine hohe thermische Leitfähigkeit und ist in Pastenform verfügbar, die auf die Epoxydharzschicht 311 mittels Siebdruck, Aufrollen oder anderer konventioneller Techniken aufbringbar ist. Die thermoplastische adhäsive Schicht 312 ist außerdem elektrisch isolierend. In einer Ausführungsform besteht die thermoplastische adhäsive Schicht 312 aus 211GZ, einem Thermoplast, der von AlphaMetal, Inc. erhältlich ist. Das 211GZ-Thermoplastmaterial wird typischerweise für die Befestigung von Halbleiterchips auf Leiterrahmen verwendet. Das 211GZ-Thermoplastmaterial wird mit einer Dicke von etwa 0,025 mm in der beschriebenen Ausführungsform aufgebracht, obwohl andere Dicken möglich sind als innerhalb des Rahmens der Erfindung liegend angesehen werden. Die thermoplastische adhäsive Schicht 312 bildet eine feste Schicht über der Epoxydschicht 311. Nachdem die thermoplastische adhäsive Schicht 312 über der Epoxydharzschicht 311 gebildet worden ist, kann demgemäß die resultierende Struktur, wie in 4 dargestellt, zur Seite gestellt und gelagert werden, bis sie für die Verbindung mit dem Leiterrahme 108 benötigt wird. Dies stellt eine deutliche Verbesserung gegenüber konventionellen Verbindungsschichten dar.After the epoxy resin layer 311 is fully cured, the adhesive layer 312 over the epoxy resin layer 311 educated ( 4 ). In the present embodiment, the adhesive layer 312 Made from a thermoplastic material and is therefore used as a thermoplastic adhesive layer 312 designated. The thermoplastic adhesive layer 312 has high thermal conductivity and is available in paste form, which is based on the epoxy resin layer 311 can be applied by means of screen printing, rolling up or other conventional techniques. The thermoplastic adhesive layer 312 is also electrically insulating. In one embodiment, the thermoplastic adhesive layer 312 made of 211GZ, a thermoplastic available from AlphaMetal, Inc. The 211GZ thermoplastic material is typically used to attach semiconductor chips to lead frames. The 211GZ thermoplastic material is about 0.025 mm thick in the be Written embodiment applied, although other thicknesses are possible than are within the scope of the invention. The thermoplastic adhesive layer 312 forms a firm layer over the epoxy layer 311 , After the thermoplastic adhesive layer 312 over the epoxy resin layer 311 has accordingly been formed, the resulting structure, as in 4 shown, set aside and stored until they are ready for connection to the lead frame 108 is needed. This represents a significant improvement over conventional tie layers.

Um den Kühlkörper 104 mit dem Leiterrahmen 108 zu verbinden, wird der Kühlkörper 104 mechanisch an den Leiterrahmen 108 geklemmt, derart, daß die thermoplastische adhäsive Schicht 312 in Kontakt mit dem Leiterrahmen 108 steht. Die fixierte Struktur wird dann erhitzt, bis die thermoplastische adhäsive Schicht 312 schmilzt. In dem beschriebenen Beispiel schmiltz die 211GZ-Thermoplastschicht bei etwa 325°C. Die thermoplastische adhäsive Schicht 312 wird dann abgekühlt, bis sie in ihren ursprünglichen festen Zustand zurückkehrt, wodurch der Kühkörper 104 mit dem Leiterrahmen 108 verbunden wird. Die mechanischen Klammern werden dann entfernt.To the heat sink 104 with the lead frame 108 to connect, the heat sink 104 mechanically to the lead frame 108 clamped such that the thermoplastic adhesive layer 312 in contact with the lead frame 108 stands. The pinned structure is then heated until the thermoplastic adhesive layer 312 melts. In the example described, the 211GZ thermoplastic layer melts at approximately 325 ° C. The thermoplastic adhesive layer 312 is then cooled until it returns to its original solid state, causing the heat sink 104 with the lead frame 108 is connected. The mechanical clamps are then removed.

Wenn die thermoplastische adhäsive Schicht 312 bis zu flüssiger Form erhitzt wird, kann die Klemmkraft, die auf den Kühlkörper 104 und den Leiterrahmen 108 wirkt, dazu führen, daß Teile des Leiterrahmens 108 sich durch die thermoplastische adhäsive Schicht 312 hindurcherstrecken. Wenn dies eintritt, gelangt der Leiterrahmen 108 in Kontakt mit der elektrisch isolierenden Epoxydharzschicht 311 und wird deshalb nicht gegen den Kühlkörper 104 kurzgeschlossen.If the thermoplastic adhesive layer 312 The clamping force applied to the heat sink can be heated up to liquid form 104 and the lead frame 108 acts, cause parts of the lead frame 108 through the thermoplastic adhesive layer 312 therethrough. When this happens, the lead frame arrives 108 in contact with the electrically insulating epoxy resin layer 311 and is therefore not against the heat sink 104 shorted.

Der Schmelzpunkt der thermoplastischen adhäsiven Schicht 312 sollte höher liegen als die Prozeßtemperaturen, die für nachfolgende Fabrikationsschritte eingesetzt werden. Wenn beispielsweise das Bonden von Drähten 105 und 106 an den Leiterrahmen 108 eine Temperaturen von 200°C erfordert (und dieses Bonden ausgeführt wird, nachdem der Kühlkörper 104 mit dem Leiterrahmen 108 verbunden worden ist), dann sollte der Schmelzpunkt der thermoplastischen adhäsiven Schicht 311 höher liegen als 200°C. Wenn ein Lotrückflußarbeitsgang außerdem auszuführen ist, und dieser Rückflußarbeitsgang eine Temperatur von 245°C erfordert, dann sollte der Schmelzpunkt der thermoplastischen adhäsiven Schicht 312 oberhalb von 245°C liegen. Dies verhindert, daß der Leiterrahmen 108 sich von dem Kühlkörper 104 während dieser nachfolgenden Prozeßschritte löst.The melting point of the thermoplastic adhesive layer 312 should be higher than the process temperatures used for subsequent manufacturing steps. For example, when bonding wires 105 and 106 to the lead frame 108 requires a temperature of 200 ° C (and this bonding is done after the heat sink 104 with the lead frame 108 has been bonded), then the melting point of the thermoplastic adhesive layer 311 are higher than 200 ° C. If a solder reflow operation is also to be performed and this reflow operation requires a temperature of 245 ° C, then the melting point of the thermoplastic adhesive layer should be 312 are above 245 ° C. This prevents the lead frame 108 away from the heat sink 104 resolves during these subsequent process steps.

Der Halbleiterchip 101 wird mit dem Chipanbringkissen 103 des Leiterrahmens unter Verwendung von Chipanbringkleber 102 verbunden. Wie in 1 gezeigt, wird das Anbringkissen 103 von Streben 113a–113d getragen. Der Chip 101 kann mit dem Chipanbringkissen 103 verbunden werden, bevor oder nachdem der Leiterrahmen 108 mit dem Kühlkörper 104 verbunden wird. Wenn der Leiterrahmen 108 mit dem Kühlkörper 104 verbunden wird, wird das Anbringkissen 103 in Kontakt mit dem Kühlkörper 104 gedruckt. In einer alternativen Ausführungsform werden das Chipanbringkissen 103 und die Streben 113a–113d von dem Leiterrahmen eliminiert. In einer solchen Ausführungsform wird der Chip 101 mit dem Kühlkörper 104 unter Verwendung von Chipbefestigungskleber 102 direkt verbunden.The semiconductor chip 101 comes with the chip mounting pad 103 the lead frame using chip attach adhesive 102 connected. As in 1 shown is the mounting pad 103 of striving 113a - 113d carried. The chip 101 can with the chip mounting pad 103 be connected before or after the lead frame 108 with the heat sink 104 is connected. If the lead frame 108 with the heat sink 104 is attached, the mounting pad 103 in contact with the heat sink 104 printed. In an alternative embodiment, the die attach pad 103 and the struts 113a - 113d eliminated from the lead frame. In such an embodiment, the chip 101 with the heat sink 104 using chip mounting adhesive 102 directly connected.

Die 5 bis 8 illustrieren alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Wie in 5 dargestellt, kann die Verbindungsschicht 301 sich über die gesamte obere Oberfläche des Kühlkörpers 104 erstrecken. Diese Konfiguration führt zu einer vergrößerten Haftung zwischen Kühlkörper 104 und Leiterrahmen 108, weil die Verbindungsschicht 301 an der Grenzfläche zwischen dem Chipbefestigungskissen 103 des Leiterrahmens 108 und dem Kühlkörper 104 vorhanden ist. Diese Konfiguration verringert auch die Rate des Wärmeübergangs zwischen dem Chip 101 und dem Kühlkörper 104, weil die Wärme durch die Verbindungsschicht 301 transferiert werden muß.The 5 to 8th illustrate alternative embodiments of the present invention. As in 5 shown, the connection layer 301 over the entire top surface of the heat sink 104 extend. This configuration leads to increased adhesion between the heat sink 104 and lead frame 108 because the connection layer 301 at the interface between the die attach pad 103 of the lead frame 108 and the heat sink 104 is available. This configuration also reduces the rate of heat transfer between the chips 101 and the heat sink 104 because the heat through the tie layer 301 must be transferred.

Die Verbindungsschicht 301 kann auch auf dem Leiterrahmen 108 anstatt auf dem Kühlkörper 104 gebildet werden, wie in 6 gezeigt. Die Epoxydharzschicht 311 wird auf der Unterseite der Leiter (einschließlich Leitern 111 und 112) des Leiterrahmens 108 gebildet. Die thermoplastische adhäsive Schicht 312 wird dann auf der Epoxydharzschicht 311 ausgebildet.The connection layer 301 can also on the lead frame 108 rather than on the heat sink 104 be formed as in 6 shown. The epoxy resin layer 311 will be on the bottom of the ladder (including ladders 111 and 112 ) of the lead frame 108 educated. The thermoplastic adhesive layer 312 is then on the epoxy resin layer 311 educated.

Alternativ kann die Verbindungsschicht 301 in zwei Teile aufgespalten werden. In einer solchen Ausführungsform wird eine Epoxydharzschicht 311 auf dem Kühlkörper 104 gebildet, und die thermoplastische adhäsive Schicht 312 wird auf den Leitern des Leiterrahmens 108 ausgebildet (7). In einer Abwandlung wird die Epoxydharzschicht 311 auf der Unterseite der Leiter des Leiterrahmens 108 gebildet, während die thermoplastische adhäsive Schicht 312 auf dem Kühlkörper 104 ausgebildet wird (8).Alternatively, the tie layer 301 be split in two. In such an embodiment, an epoxy resin layer 311 on the heat sink 104 formed, and the thermoplastic adhesive layer 312 is on the ladders of the lead frame 108 educated ( 7 ). In a modification, the epoxy resin layer 311 on the bottom of the ladder of the lead frame 108 formed while the thermoplastic adhesive layer 312 on the heat sink 104 is being trained ( 8th ).

Zusätzlich zu der Tatsache, daß die Verbindungsschicht 301 einfach lagerbar ist, hat die Verbindungsschicht 301 mehrere weitere Vorteile gegenüber konventionellen Verbindungsschichten. Beispielsweise hat die Verbindungsschicht viel niedrigere Kosten als das Polyimidband. Die niedrigen Kosten der Verbindungsschicht 301 werden realisiert wegen der niedrigen Kosten der verwendeten Pasten, um die Epoxydharzschicht 311 und die thermoplastische adhäsive Schicht 312 zu bilden. Im Gegensatz dazu ist es relativ teuer, adhäsive Schichten auf beide Seiten eines Polyimidbandes zu laminieren.In addition to the fact that the tie layer 301 is easy to store, has the connection layer 301 several other advantages over conventional tie layers. For example, the tie layer has a much lower cost than the polyimide tape. The low cost of the link layer 301 are realized because of the low cost of the pastes used to coat the epoxy 311 and the thermoplastic adhesive layer 312 to build. In contrast, it is relatively expensive to laminate adhesive layers on both sides of a polyimide tape.

Darüberhinaus haften die Epoxydharzpaste und die thermoplastische adhäsive Paste sehr gut an dem Kühlkörper 104 oder dem Leiterrahmen 108, wenn die Pasten in flüssiger Form aufgebracht werden. Im Gegensatz dazu kann die Haftung zwischen Polyimidband und Kühlkörper 104 Spalten wegen Verwerfungen oder ungünstiger Verklammerung des festen Polyimidbandes mit sich bringen. Zusätzlich kann wegen der Aufbringung der Schicht 301 mittels Siebdruck oder Aufrollens des Epoxydharzes und der thermoplastischen adhäsiven Paste die Verbindungsschicht 301 dünner gemacht werden als ein Polyimidband. Im Ergebnis liefert die Verbindungsschicht 301 eine höhere thermische Leitfähigkeit zwischen dem Leiterrahmen 108 und dem Kühlkörper 104.In addition, the epoxy resin paste and the thermoplastic adhesive paste adhere very well to the heat sink 104 or the lead frame 108 when the pastes are applied in liquid form. In contrast, the liability between Polyimide tape and heat sink 104 Bring gaps due to warping or unfavorable stapling of the solid polyimide tape. In addition, because of the application of the layer 301 by means of screen printing or rolling up the epoxy resin and the thermoplastic adhesive paste the connection layer 301 can be made thinner than a polyimide tape. As a result, the connection layer delivers 301 higher thermal conductivity between the lead frame 108 and the heat sink 104 ,

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die adhäsive Schicht 312 aus einem B-Stufen-Epoxydharzmaterial anstatt einem Thermoplast hergestellt. In dieser Ausführungsform wird die adhäsive Schicht 312 als B-Stufen-Epoxydharzschicht 312 bezeichnet. Das B-Stufen-Epoxydharzmaterial, das für die Schicht 312 verwendet wird, ist ein Epoxydharzmaterial, das teilweise gehärtet werden kann zum Erzeugen eines Materials, das bei Zimmertemperatur gehärtet wird und vollständig später ausgehärtet werden kann. Ablebond 961-6 ist ein Beispiel für ein B-Stufen-Epoxydharzmaterial. In einer Ausführungsform wird die B-Stufen-Epoxydharzschicht 312 mittels Siebdruck oder Rollbeschichtung einer Schicht aus Ablebond 961-6 über der vollständig abgebundenen Epoxydharzschicht 311 ausgebildet. Die B-Stufen-Epoxydharzschicht 312 wird dann teilweise gehärtet. Beispielsweise kann das Ablebond 961-6 teilausgehärtet werden, indem man dieses Epoxydharzmaterial über eine halbe Stunde auf 120°C erwärmt. Nach Beendigung dieses teilweisen Aushärtens nimmt die B-Stufen-Epoxydharzschicht 312 feste Form an, die ohne weiteres lagerbar ist, bis der Leiterrahmen 108 an dem Kühlkörper 104 zu befestigen ist.In another embodiment of the invention, the adhesive layer 312 Made from a B-stage epoxy resin material instead of a thermoplastic. In this embodiment, the adhesive layer 312 as a B-stage epoxy resin layer 312 designated. The B-stage epoxy resin material used for the layer 312 is an epoxy resin material that can be partially cured to produce a material that is cured at room temperature and can be fully cured later. Ablebond 961-6 is an example of a B-stage epoxy resin material. In one embodiment, the B-stage epoxy resin layer 312 by means of screen printing or roll coating a layer of Ablebond 961-6 over the fully set epoxy resin layer 311 educated. The B-stage epoxy resin layer 312 is then partially hardened. For example, the Ablebond 961-6 can be partially cured by heating this epoxy resin material to 120 ° C over half an hour. After this partial curing is complete, the B-stage epoxy resin layer takes off 312 solid form that can be easily stored until the lead frame 108 on the heat sink 104 to be fastened.

Um den Leiterrahmen 108 an dem Kühlkörper 104 zu befestigen, werden der Leiterrahmen 108 und der Kühlkörper 104 zusammengespannt, so daß die teilweise abgebundene B-Stufen-Epoxydharzschicht 312 in Kontakt mit dem Leiterrahmen 108 steht. Die B-Stufen-Epoxydharzschicht 312 wird dann vollständig, wie oben in Verbindung mit der Epoxydschicht 311 beschrieben, ausgehärtet. Wenn die B-Stufen-Epoxydharzschicht 312 vollständig aushärtet, wird der Leiterrahmen 108 an den Kühlkörper 104 mittels der vollständig ausgehärteten Epoxydharzschichten 311 und 312 verbunden. Hohe Temperaturen während nachfolgender Prozeßschritte haben wenig oder keinen Einfluß auf die vollständig abgebundenen Epoxydharzschichten 311 und 312.Around the lead frame 108 on the heat sink 104 to fix, the lead frame 108 and the heat sink 104 stretched together so that the partially set B-stage epoxy resin layer 312 in contact with the lead frame 108 stands. The B-stage epoxy resin layer 312 then becomes complete as above in connection with the epoxy layer 311 described, cured. If the B-stage epoxy resin layer 312 completely hardened, the lead frame 108 to the heat sink 104 by means of the fully hardened epoxy resin layers 311 and 312 connected. High temperatures during subsequent process steps have little or no influence on the fully set epoxy resin layers 311 and 312 ,

In einer Abwandlung dieser Ausführungsform können die vollständig ausgehärtete Epoxydharzschicht 311 und teilweise ausgehärtete B-Stufen-Epoxydharzschicht 312 gemäß irgendeiner der Konfigurationen gemäß 5 bis 8 hergestellt werden.In a modification of this embodiment, the fully cured epoxy resin layer 311 and partially cured B-stage epoxy resin layer 312 according to any of the configurations according to 5 to 8th getting produced.

Claims (4)

Halbleiterbauelement mit einem Leiterrahmen (108) und einem mit diesem verklebten Kühlkörper (104), wobei eine erste Schicht (311) aus ausgehärtetem, wärmeleitendem Epoxydharz auf zumindest einem Teil einer ersten der verklebten Flächen des Leiterrahmens (108) oder des Kühlkörpers (104) angeordnet ist und wobei eine weitere Schicht (312) zwischen der zweiten der verklebten Flächen und der ersten Schicht (311) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht (312) aus wärmeleitendem und elektrisch isolierendem Thermoplastmaterial besteht.Semiconductor component with a lead frame ( 108 ) and a heat sink glued to it ( 104 ), with a first layer ( 311 ) made of hardened, heat-conducting epoxy resin on at least part of a first of the bonded surfaces of the lead frame ( 108 ) or the heat sink ( 104 ) and a further layer ( 312 ) between the second of the bonded surfaces and the first layer ( 311 ) is arranged, characterized in that the further layer ( 312 ) consists of thermally conductive and electrically insulating thermoplastic material. Verfahren zum Zusammenbau eines Halbleiterbauelements mit einem Leiterrahmen (108) und einem mit diesem zu verklebenden Kühlkörper (104), wobei eine erste Schicht (311) aus ausgehärtetem, wärmeleitendem Epoxydharz auf zumindest einem Teil einer ersten der zu verklebenden Flächen des Leiterrahmens (108) oder des Kühlkörpers (104) angeordnet ist und wobei eine weitere Schicht (312) zwischen der zweiten der zu verklebenden Flächen und der ersten Schicht (311) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht (312) auf die zweite der zu verklebenden Flächen oder der ersten Schicht (311) aufgebracht wird und die weitere Schicht (312) aus wärmeleitendem und elektrisch isolierendem Thermoplastmaterial besteht.Method for assembling a semiconductor component with a lead frame ( 108 ) and a heat sink to be glued to it ( 104 ), with a first layer ( 311 ) made of hardened, heat-conducting epoxy resin on at least part of a first of the surfaces of the lead frame to be glued ( 108 ) or the heat sink ( 104 ) and a further layer ( 312 ) between the second of the surfaces to be glued and the first layer ( 311 ) is arranged, characterized in that the further layer ( 312 ) on the second of the surfaces to be glued or the first layer ( 311 ) is applied and the further layer ( 312 ) consists of thermally conductive and electrically insulating thermoplastic material. Verfahren nach Anspruch 2, mit den Schritten: – Aufbringen der ersten Schicht (311) aus Epoxydharz; – Aushärten der ersten Schicht (311); – Aufbringen der zweiten Schicht (312) aus Thermoplastmaterial; – Positionieren der zu verklebenden Flächen, und – Aufschmelzen und Wiedererstarren des Thermoplastmaterials.The method of claim 2, comprising the steps of: - applying the first layer ( 311 ) made of epoxy resin; - curing the first layer ( 311 ); - application of the second layer ( 312 ) made of thermoplastic material; - positioning of the surfaces to be glued, and - melting and re-solidification of the thermoplastic material. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht (312) und gegebenenfalls die erste Schicht (311) durch ein Druckverfahren aufgebracht werden.A method according to claim 2 or 3, characterized in that the further layer ( 312 ) and possibly the first layer ( 311 ) are applied by a printing process.
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