DE19821715A1 - Gehäuse mit einem Schaltkreisbauelement - Google Patents

Gehäuse mit einem Schaltkreisbauelement

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Ki Tae Ryu
Tae Keun Lee
Keun Hyoung Choi
Han Shin Youn
Jum Sook Park
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Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse mit elektronischen Bauelementen, wie z. B. integrierte Schaltkreischips und insbesondere auf ein Kugel-Gittergruppen- bzw. Kugel-Rasterfeld-Gehäuse mit verringertem Gewicht und niedrigen Herstellungskosten und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Bei früheren Generationen wurden integrierte Schaltkreischips in ein Metall oder eine Keramik gepackt. Ein Verfahren zur Ausbildung eines Halbleitergehäuses aus einem Metall oder einer Keramik weist hervorragende thermische Eigenschaften auf. Jedoch besitzt es auch Nachteile, wie hohe Herstellungskosten und zeitaufwendige Herstel­ lungstechniken. Um solche Nachteile zu überwinden, wurden verschiedene Gehäuse vorgeschlagen, das beachtenswerteste davon ist ein Gehäuse aus gegossenem Kunst­ stoff. Insbesondere vermeidet ein aus Kunststoff gegossenes Kugel-Gittergruppen- Gehäuse die Schwierigkeit beim Oberflächenbefestigen von Kunststoffgehäusen aus dem Stand der Technik mit eine kleinen Teilung (pitch). Die kunststoffgegossenen Kugel- Gittergruppen-Gehäuse überwinden auch die Notwendigkeit, die Gehäuse- bzw. Pac­ kungsleitungen an die äußeren Kanten des Gehäuses des integrierten Schaltkreises zu verlegen. Die aus Kunststoff gegossenen Kugel-Gittergruppen-Gehäuse ermöglichen es auch ein kleineres Gehäuse zu fertigen und ermöglichen auch sehr nahe Zwischen­ abstände von Gehäusen, welche auf dem gleichen gedruckten Schaltkreisbrett befestigt werden. Schließlich schaffen Kugel- Gittergruppen-Gehäuse kürzere Zwischenverbindungslängen, was zu einer verbesserten elektrischen Leistungsfähigkeit führt. Die oben beschriebenen Vorteile zusammen mit den geringen Kosten der Kugel-Gittergruppen-Montage bzw. -Verpackung machen Kugel-Gittergruppen-Gehäuse zu einem idealen Verpackungs- bzw. Montageformat für viele Anwendungen von integrierten Schaltkreisen.
Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Kugel-Gittergruppen-Gehäuses nach dem Stand der Technik. Das Kugel-Gittergruppen-Gehäuse, welches in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt ein Verdrahtungs- bzw. Verbindungssubstrat 1 mit einem integrierten Schalt­ kreismuster und einem integrierten Schaltkreischip 2, welcher an dem Substrat 1 durch einen Klebemittelrohling bzw. eine Klebemittelvorform 3 befestigt ist und eine Vielzahl von Bondierungs- bzw. Kontaktanschlußflecken 2a auf seiner oberen Oberfläche aufweist. Das Schaltkreismuster des Substrats 1 und der Bondierungsanschlußfleck 2a auf dem integrierten Schaltkreis 2 sind auch miteinander verbunden. Ebenso sind ein Drahtbondierungsabschnitt des Substrats 1 und der integrierte Schaltkreischip 2 von einem Epoxyharz 5 eingeschlossen bzw. umgeben, um die Oberfläche des integrierten Schaltkreischips 2 von einem äußeren Einfluß zu schützen. Auf der unteren Oberfläche des Substrats 1 sind eine Vielzahl von Lötkugeln 6 angebracht, um eine elektrische Verbindung mit Spannungsversorgungs- bzw. Leistungsversorgungsanschlüssen herzu­ stellen, welche auf einem Motherboard bzw. einer Hauptplatine (nicht gezeigt) ausge­ bildet sind.
Das in Fig. 1 gezeigte Kugel-Gittergruppen-Gehäuse verringert die Zuverlässigkeit des integrierten Schaltkreischips und weist überdies relativ schlechte Verlustwärme- bzw. Wärmeableitungseigenschaften auf, welche bei einer Betriebsstörung bzw. einem Ausfall des integrierten Schaltkreischips auftreten. Während die Wärme, welche von einem solchen integrierten Schaltkreischip erzeugt wird, zu dem Äußeren des Gehäuses abgeführt werden muß, besteht ein Problem darin, daß noch mehr Leistung aufgenom­ men wird. Ebenso ist die Gesamtdicke eines solchen Gehäuses sehr groß.
Vor kurzem wurde eine Super-Kugel-Gittergruppen-Gehäuse mit einer Wärmesenke zum Ableiten der Wärme, welche dabei erzeugt wird, entwickelt, um die Wärme­ ableitungseigenschaften des Kugel-Gittergruppen-Gehäuses zu verbessern.
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, welche das Super-Kugel-Gittergruppen-Gehäuse mit einer Wärmesenke zeigt. Bezugnehmend auf Fig. 2 umfaßt das Super-Kugel-Gitter­ gruppen-Gehäuse ein Verbindungssubstrat 11, welches aus einer leitfähigen Leiterbahn­ schicht 22 und einer isolierenden Schicht 23 besteht, und eine Kupferschicht 19, welche auf einer Oberfläche davon mit der isolierenden Schicht 23 des Verbindungssubstrats 11 durch eine Klebemittelvorform 18 angebracht ist. Auf den jeweiligen Mittelberei­ chen des Verbindungssubstrats 11 und der Kupferschicht 19 ist eine Öffnung so ausgebildet, daß die Öffnung einen Wannenbereich (well region) 14 durch das Verbin­ dungssubstrat 11 und die Kupferschicht 19 ausbildet. Auf einer Oberfläche der Kupfer­ schicht 19 ist über die Klebemittelschicht 18a eine Wärmesenke 20 zum Verbessern der Wärmeableitungseigenschaften des Gehäuses ausgebildet. In dieser Hinsicht ist die Wärmesenke 20 so dick, daß sie einer Belastung widerstehen kann, welche während des Anbringens des integrierten Schaltkreischips an der Wärmesenke 20, einem Draht­ verbinden und einer Einkapselung bzw. Umschließung standhält, welche bei einem Zustand durchgeführt werden, in welchem die Wärmesenke 20 an der Kupferschicht 19 angebracht ist. In dem Wannenbereich 14 ist der integrierte Schaltkreischip 12 mit eine Vielzahl von Bondierungsanschlußflecken 12a an seiner Oberfläche angeordnet und der integrierte Schaltkreischip 12 ist an der Wärmesenke 20 über die Klebemittelvorform 18b angebracht. Die Bondierungskontaktflecken 12a sind elektrisch mit einer leitfähigen Leiterbahnschicht 23 über Bondierungsdrähte 15 verbunden. Des weiteren ist ein drahtbondierter Bereich des Substrats 11 und des integrierten Schaltkreischips 12 mittels eines isolierenden einschließenden Materials eingeschlossen und auf der Ober­ fläche des Substrats 11 ist eine Vielzahl von Lötkugeln 17 zum Herstellen eine elek­ trischen Verbindung des Gehäuses mit einem Motherboard (nicht gezeigt) angebracht.
Das Super-Kugel-Gittergruppen-Gehäuse, welches in Fig. 2 gezeigt ist, weist her­ vorragende Wärmeableitungseigenschaften auf im Vergleich zu dem in Fig. 1 gezeigten Gehäuse. Jedoch besteht, weil das Super-Kugel-Gittergruppen-Gehäuse von Fig. 2 ein großes Gewicht aufweist, ein Problem darin, daß das Super-Kugel-Gittergruppen-Gehäuse nicht bei einem Notebook, einem Taschencomputer, einem Funk- bzw. Zellulartelefon etc. verwendet werden kann, bei welchen ein leichtes Gewicht benötigt wird. Weil die teuren zwei oder mehr Kupferschichten gestapelt sind, besteht ein Nachteil darin, daß die Kosten hoch sind und die Dicke des Gehäuses noch groß ist.
Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, um die oben genannten Probleme zu lösen, ein verpacktes bzw. umschlossenes integriertes Schaltkreisbau­ element mit einer hervorragenden Wärmeableitungsfähigkeit, einem geringen Gewicht, einer kleineren Dicke und geringen Herstellungskosten zu schaffen.
Eine andere Aufgabe dieser Erfindung liegt darin, ein Verfahren zu dessen Herstellung desselben zu schaffen, welches die Herstellungszeit, die Investitionskosten für die Vorrichtung und die Herstellungskosten verringern kann.
Um die oben genannten Ziele dieser Erfindung zu erreichen, umfaßt ein verpacktes bzw. mit einem Gehäuse versehenes integriertes Schaltkreisbauelement gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung ein Verbindungs- bzw. Verdrahtungssubstrat mit einer oder mehreren leitfähigen Leiterbahnschichten und einer oder mehr isolieren­ den Schichten und weist auch eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche mit einer Vielzahl von elektrischen Kontakten auf, welche der ersten Oberfläche gegen­ überliegt. Eine oder mehr metallische wärmeleitfähige Schichten, welche eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweisen, welche der ersten Oberfläche gegenüberliegt und einem Äußeren ausgesetzt bzw. freiliegend ist, sind an der ersten Oberfläche des Verbindungssubstrats über die erste Oberfläche der metallischen wärmeleitfähigen Schichten angebracht. Ein Durchgangslochbereich ist bei bzw. in dem Verbindungssubstrat und bei bzw. in den metallischen wärmeleitfähigen Schichten ausgebildet. Der integrierte Schaltkreischip weist eine erste Oberfläche auf, welche bezüglich eines Äußeren des Gehäuses freiliegend bzw. von außen zugänglich ist und eine zweite Oberfläche, welche der ersten Oberfläche des integrierten Schaltkreischips gegenüberliegt, mit eine Vielzahl von Bondierungs- bzw. Verbindungsanschlußflecken (bond pads) und ist auch innerhalb des Durchgangslochbereichs angeordnet. Eine Vielzahl von Bondierungsdrähten stellen eine elektrische Verbindung der Bondierungs­ anschlußflecken mit den leitfähigen Leiterbahnschichten her. Ein einkapselndes bzw. umschließendes Material umschließt die Bondierungsdrähte und den integrierten Schaltkreischip. Der Durchgangslochbereich ist auch mit dem umkapselnden Material gefüllt.
Des weiteren umfaßt ein gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung ein Verbindungssubstrat mit einer oder mehr leitfähigen Leiterbahnschichten und einer oder mehr isolierenden Schichtungen und weist auch eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche mit einer Vielzahl von elektrischen Kontakten auf, welche der ersten Oberfläche gegenüberliegt. Eine oder mehr erste metallische wärmeleitfähige Schichten mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, welche der ersten Oberfläche gegenüberliegt, sind an der ersten Oberfläche des Verbindungssubstrats durch die erste Oberfläche der ersten metallischen wärmeleitfähigen Schichten angebracht bzw. befestigt. Eine zweite metallische wärme­ leitfähige Schicht weist eine erste Oberfläche auf, welche mit der zweiten Oberfläche der ersten metallischen wärmeleitfähigen Schichten verbunden bzw. daran angebracht ist, und eine zweite Oberfläche, welche bezüglich eines Äußeren des Gehäuses freilie­ gend ist, und ist gegenüber der ersten Oberfläche der zweiten metallischen wärmeleit­ fähigen Schichten. Ein Lochbereich, welcher die zweite Oberfläche der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht freilegt bzw. exponiert, ist an bzw. bei dem Verbindungssubstrat und an bzw. bei den ersten metallischen wärmeleitfähigen Schich­ ten ausgebildet. Innerhalb des Lochbereichs ist der integrierte Schaltkreischip an­ geordnet mit einer ersten Oberfläche, welche an der ersten Oberfläche der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht angebracht ist und einer zweiten Oberfläche, welche der ersten Oberfläche des integrierten Schaltkreischips gegenüberliegt, mit eine Vielzahl von Bondierungsanschlußflecken. Die Bondierungsanschlußflecken sind elektrisch mit den leitfähigen Leiterbahnschichten über eine Vielzahl von Bondierungs­ drähten verbunden. Die Bondierungsdrähte und der integrierte Schaltkreischip sind mit einkapselndem Material umschlossen. Der Lochbereich ist auch mit dem einkapselnden Material gefüllt.
Des weiteren umfaßt ein gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung ein Verbindungssubstrat mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche mit einer Vielzahl von elektrischen Kontak­ ten, welche der ersten Oberfläche des Verbindungssubstrats gegenüberliegt. Eine oder mehr erste metallische wärmeleitfähige Schichten weisen eine erste Oberfläche auf, welche an der ersten Oberfläche des Verbindungssubstrats angebracht ist, und eine zweite Oberfläche , welche der ersten Oberfläche der ersten metallischen wärmeleit­ fähigen Schichten gegenüberliegt; eine zweite metallische wärmeleitfähige Schicht mit einer Öffnung bei deren mittigem bzw. Zentralbereich weist eine erste Oberfläche auf, welche an der zweiten Oberfläche der ersten metallischen wärmeleitfähigen Schichten angebracht ist, und eine zweite Oberfläche ist bezüglich eines Äußeren des Gehäuses freigelegt und gegenüber der ersten Oberfläche der zweiten metallischen wärmeleit­ fähigen Schicht; ein Lochbereich ist in dem Verbindungssubstrat und den ersten metallischen wärmeleitfähigen Schichten ausgebildet und legt die erste Oberfläche der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht frei; ein integrierter Schaltkreischip ist innerhalb eines Zentralbereichs des Lochbereichs angeordnet und weist eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche mit eine Vielzahl von Bondierungsanschluß­ flecken auf, welche darauf ausgebildet sind, gegenüberliegend zu der ersten Ober­ fläche, die erste Oberfläche des Chips ist in Kontakt mit der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht und weist eine größere Oberflächenfläche auf als eine Quer­ schnittsfläche des Kontaktbereichs der Öffnung mit dem integrierten Schaltkreischip; eine Vielzahl von Bondierungsdrähten stellt eine elektrische Verbindung der Bondie­ rungsanschlußflecken mit der leitfähigen Leitbahnschicht her; ein einkapselndes bzw. umschließendes Material zum Umschließen der Bondierungsdrähte und des integrierten Schaltkreischips und auch zum Ausfüllen des Lochbereichs.
Und ein gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement gemäß eine vierten Ausführungs­ form dieser Erfindung umfaßt ein Verbindungssubstrat mit mindestens einer leitfähigen Leiterbahnschicht und mindestens einer isolierenden Schicht, und weist auch eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche auf, welche eine Vielzahl von elektrischen Kontakten darauf aufweist, welche der ersten Oberfläche des Verbindungssubstrats gegenüberliegend ist;
eine dielektrische Schicht, welche an einem äußeren Bereich der ersten Ober­ fläche des Verbindungssubstrats angebracht ist;
eine metallische wärmeleitfähige Schicht mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche gegenüberliegend zu dessen erster Oberfläche, wobei die erste Oberfläche der wärmeleitfähigen Schicht an einem inneren Bereich der ersten Ober­ fläche des Verbindungssubstrats angebracht ist und auch mit dem inneren Endbereich der dielektrischen Schicht kontaktiert ist bzw. damit in Verbindung steht;
einen Lochbereich, welcher bei dem Zentralbereich des Verbindungssubstrats ausgebildet ist und welcher die erste Oberfläche der metallischen leitfähigen Schicht freilegt;
einen integrierten Schaltkreischip, welcher innerhalb des Lochbereichs an­ geordnet ist, wobei der integrierte Schaltkreischip eine erste Oberfläche aufweist, welche an der ersten Oberfläche des Verbindungssubstrats angebracht ist, und eine zweite Oberfläche, welche der ersten Oberfläche des integrierten Schaltkreischips gegenüberliegt, wobei die zweite Oberfläche des integrierten Schaltkreischips eine Vielzahl von Bondierungsanschlußflecken aufweist, welche darauf ausgebildet sind;
eine Vielzahl von Bondierungsdrähten zum elektrischen Verbinden der Bondie­ rungsanschlußflecken mit den leitfähigen Leiterbahnschichten; und
ein umkapselndes bzw. einschließendes Material, welches die Bondierungsdrähte und den integrierten Schaltkreischip umschließt, wobei der Lochbereich mit dem umschließenden Material gefüllt ist.
Des weiteren schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines gepackten integrierten Schaltkreisbauelements gemäß einem anderen Aspekt, umfassend die Schritte:
Vorsehen eines Heiz- bzw. Erwärmungsblocks, innerhalb dessen ein Evakuie­ rungsloch ausgebildet ist, wobei das Evakuierungsloch mit einer Vakuumerzeugungs­ vorrichtung so verbunden ist, um ein Vakuum innerhalb des Evakuierungsloches auszubilden; Beladen des Heizblockes mit einer Baugruppe bzw. Anbringen einer Baugruppe darauf, welche ein Verbindungssubstrat und eine metallische wärmeleit­ fähige Schicht aufweist, welche an dem Substrat befestigt ist und in welcher ein Lochbereich bei bzw. in einem Zentralbereich ausgebildet ist, so daß das Evakuie­ rungsloch mit dem Zentralbereich des Lochbereiches ausgerichtet ist; Anbringen bzw. Befestigen des integrierten Schaltkreischips auf dem Heizblock innerhalb des Loch­ bereichs durch ein Vakuum, welches innerhalb des Evakuierungsloches ausgebildet ist bzw. wurde; elektrisches Verbinden des Verbindungssubstrats mit dem integrierten Schaltkreischip auf dem Heizblock durch Bondierungsdrähte; und Umkapseln der Bondierungsdrähte und des integrierten Schaltkreischips, wobei der Lochbereich mit einem einkapselnden bzw. umschließenden Material gefüllt wird.
Ebenso umfaßt ein anderes Verfahren zur Herstellung eines gepackten integrierten Schaltkreisbauelements gemäß dieser Erfindung:
Vorsehen eines Heizblockes, welcher ein Evakuierungsloch zum Ausbilden eines Vakuums aufweist, wobei das Evakuierungsloch des Heizblockes mit einer Vaku­ umerzeugungsvorrichtung verbunden ist;
Anbringen bzw. Beladen einer Baugruppe auf dem Heizblock, welche aufweist: ein Verbindungssubstrat, eine erste metallische wärmeleitfähige Schicht, welche auf der rückseitigen Oberfläche des Substrats angebracht ist, und eine zweite metallische wärmeleitfähige Schicht, welche auf der rückseitigen Oberfläche der ersten metalli­ schen wärmeleitfähigen Schicht angebracht ist und eine Öffnung aufweist, und in welcher ein Lochbereich, welcher mit der Öffnung der zweiten metallischen wärmeleit­ fähigen Schicht verbunden ist und einen Teil der Oberfläche der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht freilegt, bei einem Zentralbereich des Substrats und bei einem Zentralbereich der ersten metallischen wärmeleitfähigen Schicht so ausgebildet ist, daß die zweite metallische wärmeleitfähige Schicht in Kontakt mit der Oberfläche des Heizblockes steht, während die Öffnung der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht und des Evakuierungsloches miteinander in Verbindung stehen bzw. kommuni­ zieren;
Evakuieren von Luft über das Evakuierungsloch des Heizblockes und der Öffnung der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht zu der Oberfläche eines integrierten Schaltkreischips, so daß der Chip innerhalb des Lochbereiches ausgerichtet ist;
elektrisches Verbinden des Verbindungssubstrats und des integrierten Schalt­ kreischips auf dem Heizblock über Bondierungsdrähte; und
Einkapseln bzw. Umschließen der Bondierungsdrähte und des integrierten Schaltkreischips mit einem einkapselnden Material, Füllen des Lochbereiches mit dem einkapselnden Material.
Hiernach werden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung im Detail mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Gehäuses mit eine Kugel-Gitter­ gruppe nach dem Stand der Technik.
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, welche das Super-Kugel-Gittergruppen- Gehäuse mit eine Wärmesenke zeigt.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Kugel-Gittergruppen- bzw. -Rasterfeld-Gehäuse gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfin­ dung zeigt.
Fig. 4 ist eine Draufsicht, welcher einen Lochbereich zeigt, welche in einem Gehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Heizblock zeigt, welcher bei der Herstellung eines Gehäuses gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht, welche ein Kugel-Gittergruppen-Gehäuse in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht, welche ein Kugel-Gittergruppen-Gehäuse in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht, welche ein Kugel-Gittergruppen-Gehäuse in Übereinstimmung mit einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 9 zeigt Diagramme, welche ein Simulationstestergebnis zur Auswertung der Wärmeverlusteigenschaften bzw. -kennlinien der Gehäuse gemäß den ersten bis vierten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 10 zeigt Diagramme, welche die Wärmewiderstandswerte, welche in Fig. 9 gezeigt sind, im Bezug zu den Leistungsverlustwerten zeigt.
Fig. 11A bis 11C sind Diagramme, welche die Eigenschaften von Bondierungsdrähten in dem Gehäuse gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
Fig. 12A bis 12C sind Diagramme, welche die Einkapsel bzw. Umschließungseigen­ schaft des Gehäuses gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung zeigen.
Fig. 13A bis 13C sind Diagramme, welche die Eigenschaften der Bondierungsdrähte in dem Gehäuse gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
Fig. 14A bis 14C sind Diagramme, welche die Einkapselungs- bzw. Umschließungs­ eigenschaft des Gehäuses gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
Fig. 15A bis 15C sind Diagramme, welche die Kugelbefestigungseigenschaft des Gehäuses gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung zeigen.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht, welche ein Kugel-Gittergruppen- bzw. -Rasterfeld- Gehäuse gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt. Das Kugel- Gittergruppen-Gehäuse 100 umfaßt ein Verbindungssubstrat 50, welches aufweist: eine erste leitfähige Leiterbahnschicht 31a, eine zweite leitfähige Leiterbahnschicht 31b und eine isolierende Schicht 32, welche zwischen den Schichten 31a und 31b angeordnet ist. Jede der ersten und zweiten leitfähigen Leiterbahnschichten 31a und 31b setzt sich aus vielen Elementen zusammen, welche parallel zueinander in einem ausgewählten Abstand angeordnet sind. Die jeweiligen Abstände zwischen zwei der vielen Elemente sind mit der isolierenden Schicht 32 gefüllt. Die ersten und zweiten leitfähigen Leiter­ bahnschichten sind vorzugsweise aus Kupfer gebildet.
Des weiteren umfaßt das Verbindungssubstrat 50 eine erste Oberfläche 50a, welche bezüglich des Äußeren des Gehäuses 100 freiliegend bzw. zugänglich ist und eine Oberfläche der ersten leitfähigen Leiterbahnschicht 31a umfaßt und eine zweite Ober­ fläche 50b, welche der ersten Oberfläche 50a gegenüberliegt, einschließlich einer Oberfläche der zweiten leitfähigen Leiterbahnschicht 31b. Die erste Oberfläche 50a des Verbindungssubstrats 50 umfaßt eine Oberfläche der ersten leitfähigen Leiterbahn­ schicht 31a und eine Oberfläche einer isolierenden Lötmaskenschicht 33, welche so ausgebildet ist, daß die eine Oberfläche der ersten leitfähigen Leiterbahnschicht 31a freiliegend ist. Auf der ersten Oberfläche 50a des Verbindungssubstrats 50 sind eine Vielzahl von Lötkugeln 34 angeordnet, welche als elektrische Kontakte zum Herstellen einer elektrischen Verbindung des Verbindungssubstrats 50 mit einem äußeren An­ schluß (nicht gezeigt) des Gehäuses 100 dienen.
Des weiteren ist auf der zweiten Oberfläche 50b des Verbindungssubstrats 50 eine metallische wärmeleitfähige Schicht 35 angebracht, welche als die Wärmesenke über die Klebemittelvorform bzw. -rohling 38 dient. Es wird bevorzugt, als die Klebemittel­ vorform 38 ein Klebemittelband zu verwenden, welches ein Klebemittelmaterial an beiden Oberfläche aufweist, obwohl auch ein Klebemittel in flüssiger Phase angewendet werden kann. Die metallische wärmeleitfähige Schicht 35 weist eine erste Oberfläche 35a auf, welche an der zweiten Oberfläche 50b des Verbindungssubstrats 50 angebracht ist, und eine zweite Oberfläche 35b gegenüberliegend zu der ersten Oberfläche 35a und bezüglich des äußeren des Gehäuses 100 freiliegend.
Des weiteren kann die metallische wärmeleitfähige Schicht 35 vorzugsweise aus Kupfer, Aluminium oder Silber hergestellt sein. In dem Zentralbereich des Verbin­ dungssubstrats 50 und der metallischen wärmeleitfähigen Schicht 35 ist ein Lochbereich 36 ausgebildet, welcher durch diese in einer vertikalen Richtung hindurchragt. Der Lochbereich 36 weist vorzugsweise eine rechteckige Querschnittsform auf, zusammen mit kreisförmigen Ausformungen 37 an dessen vier Ecken, wie in Fig. 4 gezeigt, welche eine Draufsicht auf das Gehäuse 100 ist. Zusätzlich kann der Lochbereich 36 eine rechteckige, eine kreisförmige, eine diamantformähnliche oder eine sternähnliche Form in einer Querschnittsansicht aufweisen und eine dieser Formen kann an deren Kanten tetragonale Formen aufweisen, sowie rechteckige und diamantformähnliche Kanten, oder an deren Ecken bzw. Kanten dreieckige Formen.
Wieder bezugnehmend auf Fig. 3 ist in dem Zentralbereich des Lochbereichs 36 ein integrierter Schaltkreischip 40 angeordnet, welcher eine erste Oberfläche 40a aufweist, welche bezüglich des Äußeren des Gehäuses 100 freiliegend ist und eine zweite Ober­ fläche 40b ist dazu gegenüberliegend. Auf der zweiten Oberfläche 40b des integrierten Schaltkreischips 40 sind eine Vielzahl von Bondierungsanschlußflecken 41 ausgebildet und die Bondierungsanschlußflecken 41 sind elektrisch mit den leitfähigen Leiterbahn­ schichten 31a und 31b über Bondierungsdrähte 39 verbunden.
Um das Gehäuse 100, wie in Fig. 3 gezeigt, herzustellen, wird auf dem Heizblock 61, wie in Fig. 5 gezeigt, eine Baugruppe angebracht bzw. darauf geladen, welche das Verbindungssubstrat 50 und die metallische wärmeleitfähige Schicht 35 aufweist, welche an der zweiten Oberfläche 50b des Substrats 50 angebracht ist und in welcher der Durchgangslochbereich in bzw. bei einem Zentralbereich ausgebildet ist. Die Baugruppe ist als eine Einheit ausgebildet. Bei dem Schritt des Anbringens der Bau­ gruppe liegt die zweite Oberfläche 35b der metallischen wärmeleitfähigen Schicht 35 der Oberfläche des Heizblockes 61 gegenüber. Das Verfahren, welches in einer solchen Einheit durchgeführt wird, kann bei dem weiteren Verfahren einen Vereinzelungsschritt auslassen. Bezugnehmend auf Fig. 3 zusammen mit Fig. 5 weist der Heizblock 61 ein Evakuierungsloch 62 innerhalb des Heizblockes 61 auf. Das Evakuierungsloch 62 dient als eine Vakuumammer, welche über eine Vakuumerzeugungsvorrichtung (nicht gezeigt) evakuiert wird. Deshalb kann sich, obwohl nicht gezeigt, ein Fachmann mit einem durchschnittlichen Können leicht verschiedene Verfahren zum Ausbilden eines Vakuums ausdenken, wobei das Evakuierungsloch in dem Heizblock 61 verwendet wird. Zum Beispiel kann, um ein Vakuum innerhalb des Evakuierungsloches 62 auszubilden, ein Verfahren zum Verbinden des Evakuierungsloches 62 über einen Schlauch mit einer Vakuumerzeugungsvorrichtung (nicht gezeigt) verwendet werden, welche bei einem Äußeren des Heizblocks 61 angeordnet ist. Beim Anbringen der Baugruppe auf dem Heizblock 61 ist das Evakuierungsloch 36 innerhalb des Loch­ bereichs 36 angeordnet, wobei die zweite Oberfläche 35b der metallischen wärmeleit­ fähigen Schicht 35 der Oberfläche des Heizblockes 61 gegenüberliegt. Als nächstes wird ein integrierter Schaltkreischip 40, welcher in eine Einheit zersägt ist, innerhalb des Lochbereiches 36 des Verbindungssubstrats 50 angeordnet, wobei dessen erste Oberfläche 40a das Evakuierungsloch 62 abdeckt. Zu diesem Zeitpunkt ist der inte­ grierte Schaltkreischip 40 auf der Oberfläche des Heizblocks 61 ausgerichtet und wird demzufolge auf dessen Oberfläche durch eine Saugkraft des Vakuums gehalten, welche auf die erste Oberfläche 40a über das Evakuierungsloch von der Vakuumerzeugungs­ vorrichtung einwirkt. Weil der integrierte Schaltkreischip durch eine solche Saugkraft des Vakuums gehalten wird, wird irgendein Chipbefestigungsverfahren aus dem Stand der Technik nicht benötigt. Deshalb weist die Packung 100 gemäß dieser Erfindung eine kleinere Dicke und ein geringeres Gewicht auf, weil die Chipanschlußstellen (die pads) für das Chipanbringungsverfahren durch diese Packungs- bzw. Gehäusestruktur vermieden werden. Des weiteren weist das Verfahren zur Herstellung des Gehäuses 100 den Vorteil von verringerten Herstellungskosten auf, weil das Chipbefestigungs­ verfahren vermieden wird.
Nachfolgend auf den Schritt des Ausrichtens des integrierten Schaltkreischips 40 wird ein Drahtbondierungsschritt zum Herstellen einer elektrischen Verbindung von einer Vielzahl von Bondierungsanschlußflecken 41 des integrierten Schaltkreischips 40 mit dem Verbindungssubstrat 50 über Bondierungsdrähte 39 ausgeführt. Der integrierte Schaltkreischip 40 und die Bondierungsdrähte 39 werden dann von einem auf Epoxy basierendem Einkapsel- bzw. Umschließungsmaterial 42 eingekapselt, wobei der Lochbereich 36 gefüllt wird, in einem Zustand, bei welchem der integrierte Schalt­ kreischip 40 auf der Oberfläche des Heizblockes 61 durch eine Saugkraft des Vakuums gehalten wird. Als nächstes wird der Schritt des Aushärtens des Umschließungs- bzw. Einkapselmaterials 42 durchgeführt.
Weil die Einkapsel- und Aushärtverfahren jeweils auf dem Heizblock direkt nach dem Drahtbondierungsschritt ausgeführt werden, wird der Gußschritt nach dem Stand der Technik vermieden.
Nachfolgend werden eine Vielzahl von Lötkugeln 34 auf der ersten Oberfläche 50a des Verbindungssubstrats 50 angebracht und ein Rückflußverfahren wird dann ausgeführt.
Bei dem Kugel-Gittergruppen-Gehäuse 100 gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung kann die Wärme, welche von dem integrierten Schaltkreischip 40 erzeugt wird, leicht zu dem Äußeren des Gehäuses 100 abgeführt werden, weil die zweite Oberfläche 40a des integrierten Schaltkreischips 40 bezüglich des Äußeren des Gehäu­ ses 100 freiliegt.
In der Realität weist das in Fig. 3 gezeigte Gehäuse einen Wärmewiderstand von 15,8°C/W bei einem Luftstrom von 2 m/s auf, als das Ergebnis eines Simulationstests zum Auswerten der Wärmeverlust- bzw. Wärmeableitungseigenschaften des Gehäuses. Und weil die Chipanschlußstelle bzw. der Chipanschlußfleck (die pad), welche für das Drahtbondieren des integrierten Schaltkreischips 40, wie bei dem Stand der Technik, verwendet wurde, vermieden wird, weist das Gehäuse gemäß dieser Erfindung ein geringeres Gewicht und eine kleinere Dicke auf als das nach dem Stand der Technik. Das in Fig. 3 gezeigte Gehäuse weist eine Dicke von 1,0 mm auf und hat ungefähr 55% des Gewichtes des in Fig. 2 gezeigten Gehäuses. Zusätzlich, weil ein Chipbe­ festigungsverfahren, ein Gußverfahren und ein Vereinzelungsverfahren beim Herstellen des Kugel-Gittergruppen-Gehäuses 100 nicht benötigt werden, weist das Verfahren gemäß der Erfindung verschiedene Vorteile auf, wie verringerte Herstellungszeit, verringerte Investitionskosten und verringerte Herstellungskosten.
Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht, welche ein Kugel-Gittergruppen- bzw. -Rasterfeld- Gehäuse 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt. Auf die Erläuterung der Bestandteile in Fig. 3 wird Bezug genommen für die in Fig. 6 nicht erklärten Bestandteile.
Ein Kugel-Gittergruppen-Gehäuse 200 umfaßt eine erste metallische wärmeleitfähige Schicht 70 mit einer ersten Oberfläche 70a, welche an der zweiten Oberfläche 50b des Verbindungssubstrats 50 über ein Klebemittelmaterial 38 angebracht ist und eine zweite Oberfläche 70b, welche der ersten Oberfläche 70a gegenüberliegt, und dient als eine Wärmesenke bzw. ein Kühlkörper; und eine zweite metallische wärmeleitfähige Schicht 73 ist an der ersten metallischen wärmeleitfähigen Schicht 70 über ein Klebemittelmate­ rial 72 angebracht. Ein bevorzugtes Beispiel des Klebemittelmaterials 38 und 72 ist ein Band mit Klebemitteln an dessen beiden Oberflächen.
Die zweite metallische wärmeleitfähige Schicht 73 weist eine erste Oberfläche 73a auf, welche an der zweiten Oberfläche 70b der ersten metallischen wärmeleitfähigen Schicht 70 angebracht ist und eine zweite Oberfläche 73b, welche der ersten Oberfläche 73a gegenüberliegt, ist bezüglich eines Äußeren des Gehäuses 200 freiliegend. Obwohl in den Zeichnungen nicht gezeigt, wird es bevorzugt ein Material, wie eine Nickel­ plattierungsschicht oder eine schwarze Eloxierungsschicht (black anodizing layer) auf der ersten Oberfläche 73a und der zweiten Oberfläche 73b der zweiten wärmeleit­ fähigen Schicht 73 auszubilden, um so den Eintritt von Feuchtigkeit und Korrosion zu verhindern und das Anhaften der ersten Oberfläche 73a und der zweiten Oberfläche 73b an der ersten wärmeleitfähigen Schicht 70, dem integrierten Schaltkreischip 40 und dem umkapselnden bzw. einschließenden Material 42 zu verbessern. Ebenso kann, obwohl die zweite wärmeleitfähige Schicht 73 in der Folienform in den Zeichnungen gezeigt ist, die zweite wärmeleitfähige Schicht auch aus einer Vielzahl von Stiften bzw. Bolzen (pins) gebildet werden, welche an der ersten metallischen wärmeleitfähigen Schicht 70 über das Klebemittelmaterial 72 angebracht sind. Des weiteren ist bei dem Zentralbereich des Verbindungssubstrats 50 und der ersten metallischen wärmeleit­ fähigen Schicht 70 ein Lochbereich 36 ausgebildet, welcher die erste Oberfläche 73a der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht 73 freilegt.
Bei einem Zentralbereich des Lochbereiches 36 ist der integrierte Schaltkreischip 40 angeordnet mit einer ersten Oberfläche 40a, welche an der ersten Oberfläche 73a der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht 73 über ein Klebemittel 72 angebracht ist und einer zweiten Oberfläche gegenüberliegend zu der ersten Oberfläche 40a des integrierten Schaltkreischips 40.
Das in Fig. 6 gezeigte Gehäuse 200 kann durch das gleiche Verfahren hergestellt werden, wie das bei der Herstellung des Gehäuses 100, welches in Fig. 3 gezeigt ist, wie oben beschrieben. Jedoch weist das Verfahren zum Herstellen des Gehäuses 200, um das Gehäuse 200 herzustellen, weiter den Schritt des Anbringens der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht 73 auf der zweiten Oberfläche 70b der ersten metallischen wärmeleitfähigen Schicht 70 und der ersten Oberfläche 40a des integrier­ ten Schaltkreischips 40 durch das Klebemittel 72 auf, nach dem Ausbilden des ein kapselnden Materials 42.
Des weiteren hat das in Fig. 6 gezeigte Gehäuse 200 ungefähr den gleichen Effekt wie das in Fig. 2 gezeigte Gehäuse 100. Jedoch kann das Gehäuse 200 leichter die Wärme ableiten, welche von dem integrierten Schaltkreischip erzeugt wird als das in Fig. 2 gezeigte Gehäuse, weil das Gehäuse 200 das Klebemittel 72 aufweist, welches über die gesamte erste Oberfläche der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht 73 ausge­ bildet ist. Das in Fig. 6 gezeigte Gehäuse 200 weist einen Wärmewiderstand von 6,3°C/W bei einem Luftstrom von 2 m/s auf, als das Ergebnis des Simulationstestes zum Auswerten der Wärmeverteilungs- bzw. Wärmeableitungskennlinien bzw. -eigen­ schaften des in Fig. 6 gezeigten Gehäuses. Und die zweite metallische wärmeleitfähige Schicht 73 in dem Gehäuse 200, wie in Fig. 6 gezeigt, hat als eine Wärmesenke bzw. Kühlkörper eine kleinere Dicke, weil sie angebracht wurde nach dem Ausbilden der Einkapselung 42. Eine solche geringe Dicke der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht trägt stark zu der Verringerung der gesamten Dicke und des Gewichtes des Gehäuses 200 bei. Das Gehäuse 200 weist eine Dicke von ungefähr 1,1 mm auf und besitzt ungefähr 65% des Gewichtes des in Fig. 2 gezeigten Gehäuses.
Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht, welche ein Kugel-Gittergruppen- bzw. -Rasterfeld- Gehäuse gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt. Für die in Fig. 7 nicht beschriebenen Bezugszeichen wird auf die Beschreibung des in Fig. 3 gezeigten Gehäuses verwiesen.
Bezugnehmend auf Fig. 7 umfaßt ein Kugel-Gittergruppen-Gehäuse 300 eine zweite metallische wärmeleitfähige Schicht 83, welche an der zweiten Oberfläche 70b der ersten metallischen wärmeleitfähigen Schicht 70 durch ein Klebemittel 82 angebracht bzw. befestigt ist. Ein bevorzugtes Beispiel des Klebemittels 82 ist ein Band mit Klebemitteln an dessen beiden Oberflächen. Die zweite metallische wärmeleitfähige Schicht 83 weist eine erste Oberfläche 83a auf, welche an der zweiten Oberfläche 70b der ersten metallischen wärmeleitfähigen Schicht 70 angebracht ist und eine zweite Oberfläche 83b, welche bezüglich des Äußeren das Gehäuses 300 freiliegend ist und weist auch eine Öffnung 84 bei deren Zentralbereich auf. Obwohl in den Zeichnungen nicht gezeigt, wird es bevorzugt ein Material, wie eine Nickelplattierungsschicht oder eine schwarze Eloxierungsschicht auf der ersten Oberfläche 83a und der zweiten Oberfläche 83b der zweiten wärmeleitfähigen Schicht 83 auszubilden, um so den Eintritt von Feuchtigkeit und Korrosion zu verhindern und die Haftkraft der ersten Oberfläche 83a und der zweiten Oberfläche 83b der zweiten metallischen wärmeleit­ fähigen Schicht 83 an der ersten wärmeleitfähigen Schicht 70 und dem einkapselnden Material 42 zu verbessern. Obwohl die zweite metallische wärmeleitfähige Schicht 83 in der Form eine Folie gezeigt ist, kann die zweite metallische wärmeleitfähige Schicht 83 aus einer Vielzahl von Stiften bzw. Bolzen (pins) hergestellt werden, welche an der ersten metallischen wärmeleitfähigen Schicht durch das Klebemittel 82 angebracht sind. Bei einem Zentralbereich des Lochbereiches 36 ist der integrierte Schaltkreischip 40 angeordnet und die erste Oberfläche 40a des integrierten Schaltkreischips 40 ist auch in direktem Kontakt mit der ersten Oberfläche 83a der zweiten metallischen wärmeleit­ fähigen Schicht 83.
Des weiteren kann das in Fig. 7 gezeigte Gehäuse 300 durch ungefähr das gleiche Verfahren hergestellt werden wie dasjenige beim Herstellen des Gehäuses 100, wie in Fig. 3 gezeigt und wie oben beschrieben.
Bezugnehmend auf Fig. 7 zusammen mit Fig. 5 wird die Baugruppe, bei welcher die ersten und zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schichten 70 und 83 auf dem Verbin­ dungssubstrat 50 angeordnet sind, auf dem Heizblock 61 angebracht bzw. aufgeladen, so daß die zweite Oberfläche 83b der zweiten metallischen leitfähigen Schicht 83 der Oberfläche des Heizblocks 61 gegenüberliegt. In dieser Hinsicht haben das Verbin­ dungssubstrat 50 und die erste metallische leitfähige Schicht 70 den jeweiligen Loch­ bereich 36 miteinander verbunden. Danach wird der integrierte Schaltkreischip 40 ausgerichtet und in dem Lochbereich 36 gehalten. Zu dieser Zeit ist die erste Ober­ fläche 40a des integrierten Schaltkreischips 40 in direktem Kontakt mit der ersten Oberfläche 83a der zweiten metallischen leitfähigen Schicht 83 durch eine Saugkraft des Vakuums über das Evakuierungsloch 62 und die Öffnung 84 von der Vakuumerzeu­ gungsvorrichtung. Als nächstes werden Drahtbondierungs-, Umkapselungs- und Lötkugelanbringungsverfahren durchgeführt, wie oben beschrieben, betreffend die Herstellung des in Fig. 3 gezeigten Gehäuses 100.
Das in Fig. 7 gezeigte Gehäuse 300 weist ungefähr die gleichen Wirkungen bzw. Effekte wie das Gehäuse 100, wie in Fig. 3 gezeigt, auf. Jedoch kann das Gehäuse 300 leichter die Wärme ableiten bzw. verteilen, welche von dem integrierten Schaltkreis­ chip erzeugt wurde als das Gehäuse 100, weil das Gehäuse 300 eine Wärmesenke 83 bzw. einen Kühlkörper mit einer solchen Form, wie einer Folie oder einem Stift (pin), aufweist.
Tatsächlich zeigt das Gehäuse 300 einen Wärmewiderstand von 7,8°C/W bei einem Luftstrom von 2 m/s als das Ergebnis eines Simulationstests zum Auswerten der Wärmeableitungseigenschaften des Gehäuses. Und das in Fig. 7 gezeigte Gehäuse weist eine Dicke von 1,2 mm auf und besitzt ungefähr 80% des Gewichtes, welches das in Fig. 2 gezeigte Gehäuse aufweist.
Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht und zeigt ein Kugel-Gittergruppen- bzw. Rasterfeld-Gehäuse 400 gemäß einer vierten Ausführungsform dieser Erfindung. Bei Fig. 8 wird bezüglich der nicht beschriebenen Elemente auf die Beschreibungen über das in Fig. 3 gezeigte Gehäuse Bezug genommen. Bezugnehmend auf Fig. 8 umfaßt das Kugel- Gittergruppen-Gehäuse 400 eine metallische wärmeleitfähige Metallschicht 93, welche an einem inneren Bereich der zweiten Oberfläche 50b des Verbindungssubstrats 50 des Kugel-Gittergruppen-Gehäuses 400 durch ein Klebemittel 92 angebracht ist. Die metallische wärmeleitfähige Metallschicht 93 weist eine erste Oberfläche 93a auf, welche an der zweiten Oberfläche des Verbindungssubstrats 50 angebracht ist, und eine zweite Oberfläche 93b, welche bezüglich eines Äußeren freiliegend bzw. exponiert ist und ist der ersten Oberfläche 93a gegenüberliegend. Des weiteren ist die metallische wärmeleitfähige Metallschicht 93 vorzugsweise aus Kupfer, Silber oder Aluminium hergestellt. In dem Fall, daß die metallische wärmeleitfähige Metallschicht 93 Kupfer ist, wird die zweite Oberfläche 93b mit einem Material, wie z. B. Nickel, plattiert, um so Korrosion zu verhindern. In dem Fall, daß die metallische wärmeleitfähige Schicht 93 Aluminium ist, wird die zweite Oberfläche 93b schwarz eloxiert.
Auf bzw. in einem Zentralbereich des Verbindungssubstrats 50 ist ein Lochbereich 36 ausgebildet, welcher die erste Oberfläche 93a der metallischen wärmeleitfähigen Schicht 93 freilegt. Auf bzw. in einem Zentralbereich des Lochbereiches 36 ist ein integrierter Schaltkreischip 40 angeordnet. Die erste Oberfläche 40a des integrierten Schaltkreischips 40 ist an einer ersten Oberfläche 93a der metallischen wärmeleit­ fähigen Schicht 93 mittels eines Klebemittels 95 angebracht. Das Klebemittel 95 enthält vorzugsweise Silber, um so die Wärmeableitung von dem integrierten Schaltkreischip 40 zu erhöhen.
Des weiteren ist auf einem äußeren Seitenbereich einer zweiten Oberfläche 50b des Verbindungssubstrats 50 eine dielektrische Schicht 96 ausgebildet, um so das Springen (cracking) und das Abblättern des Gehäuses durch Eintritt von Feuchtigkeit über die metallische wärmeleitfähige Schicht 93 und das Klebemittel 92 zu verhindern. Ein innerer Endbereich der dielektrischen Schicht 96 ist in Kontakt mit einem Endbereich der metallischen wärmeleitfähigen Schicht 93. Ebenso ist die dielektrische Schicht 96 vorzugsweise aus einem Lötstopplack (solder resist) hergestellt, z. B. Polyimid oder Epoxy.
Um das in Fig. 8 gezeigte Gehäuse 400 herzustellen, wird der in Fig. 5 gezeigte Heizblock 61 ebenfalls verwendet. Bezugnehmend auf Fig. 8 zusammen mit Fig. 5 ist die Baugruppe, bei welcher die metallische wärmeleitfähige Schicht 93 und die dielek­ trische Schicht 96 auf der zweiten Oberfläche 40b des integrierten Schaltkreischips 40 angebracht werden, auf dem Heizblock 61 so angebracht bzw. aufgeladen, daß die metallische wärmeleitfähige Schicht 93 und die dielektrische Schicht 96 der Oberfläche des Heizblockes 61, welche mit dem Evakuierungsloch 62 versehen ist, gegenüberlie­ gen. Hier weist das Verbindungssubstrat 50 bei dessen Zentralbereich einen Loch­ bereich 36 auf. Zu dieser Zeit ist die zweite Oberfläche 93b der metallischen wärme­ leitfähigen Schicht 93 auf dem Heizblock 61 angeordnet mit einer vollständigen bzw. perfekten Luftdichtigkeit des Evakuierungsloches 62. Danach wird eine Vakuumsaug­ kraft, welche durch den Betrieb einer Vakuumvorrichtung erzeugt wird, welche mit einem Heizblock 61 verbunden ist, an die zweite Oberfläche 93a der metallischen wärmeleitfähigen Schicht 93 über das Evakuierungsloch 62 angelegt, so daß das Verbindungssubstrat 50 auf der Oberfläche des Heizblockes 61 gehalten wird. Als nächstes werden, wie oben beschrieben, betreffend die Herstellung des Gehäuses 100 von Fig. 3, das Bondieren, Einkapseln und das Lötkugelanbringverfahren durchgeführt.
Das in Fig. 8 gezeigte Gehäuse 400 weist eine noch geringere Dicke und ein geringeres Gewicht auf, weil das Gehäuse 400 nicht eine wärmeleitfähige Metallschicht an einem Seitenbereich des integrierten Schaltkreischips 40 aufweist. Ebenso wird das Gehäuse 400 für so gut gehalten, wie die in den Fig. 3, 6 und 7 gezeigten Gehäuse bezüglich der Wärmeableitungsfähigkeit, weil die dünne wärmeleitfähige Schicht 93 als eine Wärmesenke bzw. Kühlkörper an der ersten Oberfläche 40a des integrierten Schalt­ kreischips 40 angebracht ist. Anders als die Gehäuse 100, 200 und 300, wie in den Fig. 3, 6 und 7 gezeigt, werden bei der Herstellung des Gehäuses 400 nach dem Anbringen des integrierten Schaltkreischips 40 an der metallischen wärmeleitfähigen Schicht 93 durch das Klebemittel 95 ein Drahtbondierungsverfahren und ein Einkapels­ verfahren bei dem Heizblock 61 durchgeführt. Jedoch werden das Drahtbondierungs­ verfahren und das Einkapselungsverfahren bei dem Heizblock 61 so durchgeführt, wie bei den Fällen der in den Fig. 3, 6 und 7 gezeigten Gehäuse. Deshalb weist das Kugel- Gittergruppen-Gehäuse 400 solche Vorteile auf, wie eine verringerte Herstellungszeit, verringerte Investitionskosten und Herstellungskosten, weil die Notwendigkeit nicht besteht, ein Gußverfahren und ein Vereinzelungsverfahren bei der Herstellung des Kugel-Gittergruppen-Gehäuses 400 durchzuführen. Zusätzlich weist das in Fig. 7 gezeigte Gehäuse eine Dicke von ungefähr 1,2 mm auf und hat ungefähr 90% des Gewichtes, welches das in Fig. 2 gezeigte Gehäuse hat.
Fig. 9 ist ein Diagramm, welches das Ergebnis eines Simulationstests zum Auswerten der Wärmeableitungseigenschaften der Gehäuse gemäß der ersten bis dritten Aus­ führungsformen dieser Erfindung zeigt.
In Fig. 9 ist die Ordinatenachse ein Wärmewiderstand in °C/W und die Abszissenachse ist ein Luftstrom in m/s. In Fig. 9 ist die Kurve A ein Testergebnis des Gehäuses gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung. Die Kurve B ist ein Testergebnis des Gehäuses gemäß der zweiten Ausführungsform davon, die Kurve C ist ein Test­ ergebnis des Gehäuses gemäß der dritten Ausführungsform davon und die Kurve D ist ein Testergebnis des Gehäuses gemäß der vierten Ausführungsform davon.
Wie in Fig. 9 ersichtlich, zeigt das Gehäuse gemäß der ersten Ausführungsform hervorragende Wärmewiderstände von 15,8°C/W bei einem Luftstrom von 2 m/s, obwohl dieses nicht die Wärmesenke bzw. Kühlkörper aufweist, welche an der Rück­ seite des integrierten Schaltkreischips angebracht ist. So ist der Wärmewiderstand des Gehäuses gemäß der ersten Ausführungsform ausreichend, um die Wärme abzuleiten, welche von dem integrierten Chip erzeugt wird. Und das Gehäuse gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt den hervorragenden Wärmewiderstand von ungefähr 6,3°C/W bei einem Luftstrom von 2 m/s. Und das Gehäuse gemäß der dritten Ausführungsform zeigt einen Wärmewiderstand von ungefähr 7,8°C/W bei einem Luftstrom von 2 m/s. Schließlich zeigt das Gehäuse gemäß der vierten Ausführungsform dieser Erfindung den Wärmewiderstand von ungefähr 6,5°C/W bei dem Luftstrom von 2 m/s.
Fig. 10 ist ein Diagramm, welches einen Umwandlungswert der Wärmewiderstands­ werte von Fig. 9 zu Verlustleistungswerten zeigt. In Fig. 9 zeigt die Ordinatenachse die Verlustleistungswerte in Watt und die Abszissenachse zeigt die Luftströme in m/s. In Fig. 10 zeigt die Kurve E die Verlustleistungskennlinien des Gehäuses gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, die Kurve F zeigt diejenigen des Gehäuses gemäß der zweiten Ausführungsform davon, die Kurve G zeigt diejenigen des Gehäuses gemäß der dritten Ausführungsform davon und die Kurve H zeigt diejenigen des Gehäuses gemäß der vierten Ausführungsform dieser Erfindung. Wie aus Fig. 10 bekannt, zeigen die Gehäuse gemäß dieser Erfindung hervorragende Verlustleistungs­ eigenschaften bzw. Kennlinien von 3,2 Watt oder mehr bei einem Luftstrom von 2 m/s.
Die Fig. 11A bis C sind Diagramme, welche die Kennlinien des Bondierungsdrahtes in dem Gehäuse gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigen. Hier zeigt
Fig. 11A das Ergebnis des Bondierungszugtestes. Fig. 11B zeigt das Ergebnis eines Kugelschertestes. Fig. 11C zeigt das Ergebnis des Messens eine Schleifenhöhe (loop height). Vor dem Durchführen dieser Tests wurden, um einen Drahtbondierungsschritt auf dem in Fig. 5 gezeigten Hitzeblock auszuführen, K 1488 Turbo Wire Bonder hergestellt von K Company, Korea, Golddraht von 1,3 Mil (tausendstel Zoll) Dicke hergestellt von Mikyeong Sa, Korea, und eine Kapillare, verkauft unter der Handels­ marke von Micro Swiss, 6 Mil Tip verwendet. Eine Drahtbondierungstemperatur ist 180°C, die Zeit beträgt 25 ms für den ersten Draht bzw. den zweiten Draht, die Leistung ist 60 mW für den ersten Draht und 120 mW für den zweiten Draht, und die Kraft ist 45 g für den ersten Draht und 110 g für den zweiten Draht.
Fig. 11A zeigt, daß, wie in einer Kurve I gezeigt, alle 21 Proben höhere Werte aufweisen als ein Referenzwert von mehr als 5 g (angezeigt in einer Kurve J) in einem Bondierungszugtest. Deshalb wird angemerkt, daß eine starke Drahtbondierung ge­ fertigt wurde. Fig. 11B zeigt, daß, wie in Kurve K angezeigt, alle 21 Proben höhere Werte aufweisen als ein Referenzwert, von mehr als 30 g in einem Kugelschertest. Wie aus Fig. 11C bekannt und wie in einer Kurve N angezeigt, erreichten alle Drahtproben einen Referenzwert von weniger als 10 Mils.
Wie oben beschrieben, wird aus den in den Fig. 11A bis 11C gezeigten Ergebnissen bestätigt, daß eine Drahtbondierung in einem Zustand arbeitet bzw. funktioniert, bei welchem der integrierte Schaltkreischip auf dem Heizblock von Fig. 5 mittels Vakuum befestigt ist und kann ein erfolgreiches Drahtbondierungsergebnis garantieren, ohne irgendeinen nachteiligen bzw. schlechten Einfluß auf die Drahtbondierungseigen­ schaften des Gehäuses zu haben.
Die Fig. 12A bis 12C sind Diagramme, welche die Einkapsel- bzw. Umschließungs­ eigenschaften bzw. Kennlinien des Gehäuses gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigen. Fig. 12A zeigt das Meßergebnis der Einkapselhöhe. Fig. 12B zeigt das Meßergebnis einer Drahtkrümmung (wire sweeping). Fig. 12C ist ein Meßergebnis des Hohlraums bzw. der Aussparung. Vor der Durchführung von solchen Tests, um die Gehäuse, welche schon drahtbondiert sind, zu umkapseln, wurde auf den Heizblock von Fig. 5 ein Verteilungssystem verwendet, verkauft unter der Handelsmarke CAMA- LO5000, und ein Dämmungs-/Füllmaterial, verkauft unter der Handelsmarke Hysol 4451/4450. Die Einkapselungs- bzw. Umschließungstemperatur beträgt 80°C und der Einkapselungsdruck ist 1,4 bar. Wie aus Fig. 12A bekannt, wie in einer Kurve O angezeigt, erreichten 22 Proben einen Einkapselungshöhenbezugswert von weniger als 16 Mils (eingezeichnet in einer Kurve P). Wie in Fig. 12B ersichtlich und wie in Kurve Q angezeigt, erreichen 22 Proben einen Referenzwert von weniger als 5,0% (angezeigt in einer Kurve R) bei einem Drahtkrümmungstest (wire sweeping). Wie aus Fig. 12C bekannt und wie in einer Kurve S angezeigt, erreichten 22 Proben einen Einkapselhohlraum- bzw. -zwischenraumverhältnisreferenzwert von weniger als 5,0% (in einer Kurve T angezeigt) bei einem Einkapsel- hohlraum- bzw. -zwischenraum­ verhältnistest.
Aus den Meßergebnissen der obigen Einkapselkennlinien wird bestätigt, daß, wenn das Einkapselverfahren in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem der integrierte Schaltkreischip auf dem in Fig. 5 gezeigten Heizblock mittels Vakuumdruck angebracht ist, ein erfolgreiches Einkapseln durchgeführt wird, ohne irgendeinen nachteiligen Einfluß auf die Einkapseleigenschaften bzw. Kennlinien zu haben.
Die Fig. 13A bis 13C sind Diagramme, welche eine Bondierungsdrahtkennlinie des Gehäuses gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung zeigen. Fig. 13A zeigt das Ergebnis eines Bondierungszugtestes. Fig. 13B zeigt ein Ergebnis eines Kugel­ schertestes. Fig. 13C zeigt das Ergebnis eines Schleifenhöhentests (loop height).
Vor dem Durchführen von solchen Tests wurden, um eine Drahtbondierungsarbeit auf dem Heizblock, wie in Fig. 5 gezeigt, durchzuführen K 1488 Turbo Wire Bonder, hergestellt von K Company, Korea, ein Golddraht von 1,3 Mils Durchmesser, hergestellt von Mikyeong Sa, Korea, und eine Kapillare, verkauft unter der Handels­ marke STP verwendet. Eine Drahtbondierungstemperatur beträgt 220°C, die Zeit beträgt 25 ms für den ersten Draht und ist 30 ms für den zweiten Draht, die Leistung ist 60 mW für den ersten Draht bzw. für den zweiten Draht und die Kraft ist 45 g für den ersten Draht und 55 g für den zweiten Draht.
Fig. 13A zeigt, daß, wie in eine Kurve U angezeigt, 21 Proben einen höheren Wert aufweisen als ein Referenzwert von mehr als 5 g (angezeigt in einer Kurve V) bei dem Bondierungszugtest. Deshalb wird bestätigt, daß eine starke Drahtbondierung erhalten wird. Fig. 13B zeigt, daß, wie in einer Kurve W angezeigt, alle 21 Proben mehr als ein Referenzwert von mehr als 30 g erzielen (angezeigt in einer Kurve X) bei einem Kugelschertest. Fig. 13C zeigt, daß, wie in eine Kurve Y angezeigt, alle 22 Draht­ proben einen Referenzwert von 10 Mils (angezeigt in einer Kurve Z) unterschreiten bzw. bestehen. Aus den obigen Ergebnissen wird bestätigt, daß eine Drahtbondierungs­ arbeit in einem Zustand, in welchem der integrierte Schaltkreischip auf dem Heizblock von Fig. 5 durch einen Vakuumdruck befestigt wird, ein erfolgreiches Drahtbondie­ rungsergebnis garantieren kann.
Die Fig. 14A bis 14C sind Diagramme, welche die Einkapselkennlinien bzw. Eigen­ schaften des Gehäuses gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigen, wobei Fig. 14A das gemessene Ergebnis der Einkapselhöhe zeigt, Fig. 14B das gemes­ sene Ergebnis des Drahtkrümmens zeigt und Fig. 14C das gemessene Ergebnis der Hohlraumeinkapselung zeigt.
Vor dem Durchführen von solchen Tests wurde, um das schon drahtbondierte Gehäuse einzukapseln, auf dem Hitzeblock von Fig. 5 ein Verteilungssystem verwendet, welches unter der Handelsmarke CAMALO5000 verkauft wird, und ein Dämmungs-/Füll­ material verwendet, verkauft unter der Handelsmarke Hysol 4451/4450. Die Umkapse­ lungstemperatur beträgt 80°C und der Umkapselungsdruck ist 1,5 bar. Wie aus Fig. 14A bekannt und wie in einer Kurve A1 angezeigt, erreichten 22 Proben einen Ein­ kapselhöhenreferenzwert von weniger als 16 Mils (angezeigt in einer Kurve B1). Wie aus Fig. 14C bekannt und wie in einer Kurve C1 angezeigt, erreichten 22 Proben einen Referenzwert von unter 5,0% (angezeigt in einer Kurve D1) bei einem Drahtkrüm­ mungstest. Wie aus Fig. 14C bekannt und wie in einer Kurve E1 angezeigt, erreichten 22 Proben einen Einkapselhohlraumverhältnisreferenzwert von weniger als 5,0% (angezeigt in einer Kurve F1) bei einem Einkapselhohlraumverhältnistest. Aus den gemessenen Ergebnissen der obigen Einkapselkennlinien, wie in den Fig. 14A bis 14C gezeigt, wird bestätigt, daß, wenn das Einkapselverfahren in einem Zustand durch­ geführt wird, bei welchem der integrierte Schaltkreischip auf dem in Fig. 5 gezeigten Heizblock durch einen Vakuumdruck befestigt bzw. angebracht ist, ein erfolgreiches Einkapseln erzielt wird, ohne irgendeinen nachteiligen Einfluß auf die Einkapselkenn­ linien bzw. -eigenschaften zu haben.
Die Fig. 15A bis 15C sind Diagramme, welche eine Kugelanbringungskennlinie des Gehäuses gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung zeigen, wobei Fig. 15A das gemessene Ergebnis eine Gehäusedurchbiegung bzw. Gehäusewölbung zeigt, Fig. 15B das gemessene Ergebnis eines Lötkugelschertests zeigt und Fig. 15C das gemessene Ergebnis bezüglich der Koplanarität zeigt. Vor dem Durchführen dieser Tests wurden, um eine Vielzahl von Lötkugeln in dem eingekapselten Gehäuse an­ zubringen, eine Kugelanbringvorrichtung, verkauft unter der Handelsmarke SHIBUY SBM-230, ein Ofen, verkauft unter der Handelsmarke VITRONICS SMD-522N, ein Flußmittelreiniger, verkauft unter der Handelsmarke ACCEL MICROCEL 2, und eine Lötkugel, verkauft unter der Handelsmarke SENJU 63Sn/37Pb, verwendet. Hier betrug die Ofenspitzentemperatur 225+/-5°C und eine Flußmittelreinigungszeit beträgt 120 Sekunden für das Waschen, 120 Sekunden für das Abschwemmen bzw. Abwaschen und 180 Sekunden für das Trocknen. Fig. 15A zeigt, daß, wie in einer Kurve G1 ange­ zeigt, alle 12 Proben unter einem Gehäusedurchbiegungs- bzw. -wölbungsreferenzwert von 5,0 Mils lagen (angezeigt in einer Kurve H1). Des weiteren zeigt Fig. 15B, daß, wie in einer Kurve J1 angezeigt, 22 Lötkugelproben über einem Scherkraftreferenzwert von weniger als 1 kg liegen (angezeigt in einer Kurve K1). Fig. 15C zeigt, daß, wie in den Kurven L1 und L2 angezeigt, 48 Proben für zwei Koplanaritätstests, wobei 24 Proben für einen Koplanaritätstest verwendet werden, unter einem Koplanaritäts­ referenzwert von weniger als 6 Mils (angezeigt in einer Kurve M1) liegen. Wie aus den Ergebnissen der Fig. 15A bis 15C bekannt, wird bestätigt, daß Lötkugeln erfolg­ reich an dem Gehäuse gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung befestigt werden.
Bezugnehmend auf die Gehäuse gemäß einer dritten Ausführungsform und einer vierten Ausführungsform dieser Erfindung, wurden Tests bezüglich Drahtbondierungseigen­ schaften bzw. -kennlinien, einer Einkapseleigenschaft bzw. Kennlinie und einer Lötku­ gelbefestigungseigenschaft bzw. -kennlinie nicht durchgeführt. Jedoch können, obwohl solche Tests bei dieser Erfindung nicht ausgeführt wurden, die Erfinder vorhersagen, daß die Gehäuse gemäß der dritten Ausführungsform und der vierten Ausführungsform ähnliche Drahtbondierungseigenschaften, Umkapselungseigenschaften und Lötkugelbe­ festigungseigenschaften aufweisen, wie diejenigen gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung, weil die Gehäuse gemäß der dritten Ausführungsform und der vierten Ausführungsform eine strukturelle Ähnlichkeit zu dem Gehäuse gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung darin aufweisen, daß sie jeweils eine Wärmesenke bzw. einen Kühlkörper aufweisen, welche an der zweiten Oberfläche des integrierten Schaltkreischips angebracht sind.
Wie oben beschrieben, weist das Kugel-Gittergruppen- bzw. -Rasterfeld-Gehäuse gemäß dieser Erfindung einen integrierten Schaltkreischip auf, welcher bezüglich des Äußeren des Gehäuses freiliegend bzw. exponiert ist oder einen flachen Stift oder eine Folie aufweist, welche auf der Oberfläche des freiliegenden integrierten Schaltkreisch­ ips angebracht ist. Deshalb weist das Gehäuse gemäß dieser Erfindung die Vorteile von hervorragenden Wärmeableitungseigenschaften, geringen Gewichts, einer geringen Dicke und niedrigen Herstellungskosten auf.
Eine ausführliche Beschreibung von verschiedenen Ausführungsformen dieser Erfin­ dung und deren Verfahren zur Herstellung ist oben erfolgt. Während die Beschreibung dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die bestimmten Ausführungsformen und Verfahren erfolgte, dient die Beschreibung nur zur Veranschaulichung der Erfindung und es ist nicht beabsichtigt, daß diese die Erfindung beschränken soll. Verschieden­ artige Abwandlungen und Verfahren können durch die Fachleute, ohne von dem wahren Geist und Schutzbereich der Erfindung, wie durch die beiliegenden Ansprüche definiert, abzuweichen, durchgeführt werden.
Offenbart ist ein gepacktes bzw. montiertes integriertes Schaltkreisbauelement mit einer hohen Wärmeableitungsleistungsfähigkeit und niedrigem Gewicht. Das gepackte integrierte Schaltkreisbauelement umfaßt ein Verbindungssubstrat mit mindestens einer Schicht eines leitfähigen Leiterbahnmaterials und mindestens einer Schicht eines isolierenden Materials und auch mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Ober­ fläche, welche gegenüberliegend zu der ersten Oberfläche angeordnet ist und eine Vielzahl von elektrischen Kontakten aufweist, welche auf der zweiten Oberfläche aus­ gebildet sind. Mindestens eine metallische wärmeleitfähige Schicht mit einer ersten Oberfläche ist auf der ersten Oberfläche des Verbindungssubstrats angebracht und weist eine zweite Oberfläche auf, welche bezüglich eines Äußeren freiliegend bzw. exponiert ist. Ein Durchgangslochbereich ist in dem Verbindungssubstrat und der wärmeleit­ fähigen Schicht ausgebildet. Ein integrierter Schaltkreischip mit einer ersten Ober­ fläche, freiliegend bezüglich eines Äußeren und auch mit einer zweiten Oberfläche mit einer Vielzahl von Bondierungsanschlußstellen, gegenüberliegend zu der ersten Ober­ fläche des integrierten Schaltkreischips, ist innerhalb des Durchgangslochbereichs ange­ ordnet. Eine Vielzahl von Bondierungsdrähte stellt eine elektrische Verbindung der Bondierungsanschlußstellen mit den leitfähigen Leiterbahnschichten her. Die Bondie­ rungsdrähte und der integrierte Schaltkreischip sind mit einem isolierenden einschlie­ ßenden Material umschlossen. Der Durchgangslochbereich ist auch mit dem isolieren­ den einschließenden Material gefüllt.

Claims (38)

1. Gepacktes bzw. montiertes integriertes Schaltkreisbauelement mit:
einem Verbindungssubstrat mit mindestens einer Schicht einer leitfähigen Leiterbahnschicht und mindestens einer isolierenden Schichten und auch mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche gegenüberliegend zu der ersten Oberfläche und mit einer Vielzahl von elektrischen Kontakten, welche auf der zweiten Oberfläche ausgebildet sind,
mindestens einer metallischen wärmeleitfähigen Schicht, mit einer ersten Oberfläche, welche auf der ersten Oberfläche des Verbindungssubstrats angebracht ist und eine zweite Oberfläche aufweist, welche bezüglich eines Äußeren freiliegend bzw. exponiert ist;
einem Durchgangslochbereich, welcher in dem Verbindungssubstrat und der wärmeleitfähigen Schichten ausgebildet ist;
einem integrierten Schaltkreischip mit einer ersten Oberfläche, welche bezüglich eines Äußeren freiliegend ist und auch eine zweite Oberfläche mit einer Vielzahl von Bondierungsanschlußstellen bzw. -flecken aufweist, gegenüberliegend zu der ersten Oberfläche des integrierten Schaltkreischips und innerhalb des Durchgangslochbereichs angeordnet;
einer Vielzahl von Bondierungsdrähten zum elektrischen Verbinden der Bondierungsanschlußstellen mit den leitfähigen Leiterbahnschichten; und
einem Einkapselmaterial bzw. Umschließungsmaterial, welches die Bondie­ rungsdrähte und den integrierten Schaltkreischip umschließt und das Durchgangsloch füllt.
2. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 1, wobei der integrierte Schaltkreischip innerhalb des Lochbereichs ausgerichtet und gehalten wird durch eine Saugkraft von Vakuum, welche auf dessen erste Oberfläche einwirkt, um die Vielzahl von Bondierungsanschlußstellen auf dem integrierten Schaltkreischip und die leitfähige Leiterbahnschicht sind elektrisch miteinander verbunden durch die Vielzahl der Bondierungsdrähte in einem Zustand, wo die Saugkraft wirkt.
3. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 1, wobei die metallische wärmeleitfähige Schicht aus einem Metall hergestellt ist, welches aus einer Gruppe bestehend aus Aluminium, Silber und Kupfer ausgewählt wird.
4. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Leiterbahnschicht aus Kupfer hergestellt ist.
5. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 1, wobei das Durchgangsloch eine quadratische Querschnittsform und mindestens einen Ösen- bzw. Ohrbereich von kreisförmiger Form aufweist.
6. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 1, wobei die elektrischen Kontakte Lötkugeln sind.
7. Gepacktes bzw. montiertes integriertes Schaltkreisbauelement, mit:
einem Verbindungssubstrat mit mindestens einer leitfähigen Leiterbahnschicht und mindestens einer isolierenden Schicht und auch mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche mit einer Vielzahl von elektrischen Kontakten, gegenüberlie­ gend zu der ersten Oberfläche des Verbindungssubstrats;
mindestens einer ersten metallischen wärmeleitfähigen Schicht mit einer ersten Oberfläche, welche an der ersten Oberfläche des Verbindungssubstrats angebracht ist,
und einer zweiten Oberfläche gegenüberliegend zu der ersten Oberfläche der ersten metallischen wärmeleitfähigen Schicht;
einer zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht mit einer ersten Ober­ fläche, welche an der zweiten Oberfläche der ersten metallischen wärmeleitfähigen Schicht angebracht ist, und einer zweiten Oberfläche, welche der ersten Oberfläche der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht gegenüberliegt und bezüglich eines Äußeren freiliegend bzw. exponiert ist;
einem Lochbereich, welcher in dem Verbindungssubstrat und der ersten metallischen wärmeleitfähigen Schicht ausgebildet ist und welcher die erste Oberfläche der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht freilegt;
einem integrierten Schaltkreischip, welcher innerhalb des Lochbereichs angeordnet ist und eine erste Oberfläche aufweist, welche an der ersten Oberfläche der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht angebracht ist und eine zweite Oberfläche aufweist mit einer Vielzahl von Bondierungsanschlußstellen, gegenüberlie­ gend zu der ersten Oberfläche des integrierten Schaltkreischips; und
einer Vielzahl von Bondierungsdrähten zum elektrischen Verbinden der Bondierungsanschlußstellen mit der leitfähigen Leitbahnschicht;
einer Umkapselung, welche die Bondierungsdrähte und den integrierten Schaltkreischip einschließt und den Lochbereich füllt.
8. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 7, wobei der integrierte Schaltkreis ausgerichtet und gehalten wird innerhalb des Lochbereichs durch eine Saugkraft von Vakuum, welche auf dessen erste Oberfläche einwirkt, und die Vielzahl von Bondierungsanschlußstellen auf dem integrierten Schaltkreischip und die leitfähige Leiterbahnschicht sind elektrisch miteinander verbunden durch die Vielzahl der Bondierungsdrähte in einem Zustand, wo die Saugkraft wirkt.
9. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 7, wobei mindestens eine der ersten metallischen wärmeleitfähigen Schicht und der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht aus einem Material hergestellt ist, welches aus einer Gruppe bestehend aus Kupfer, Aluminium und Silber ausgewählt wird.
10. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 7, wobei die leitfähige Leiterbahnschicht aus Kupfer hergestellt ist.
11. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 7, wobei der Lochbereich eine kreisförmige Querschnittsform aufweist und mindestens einen Ohrbereich bzw. Ösenbereich mit einer kreisförmigen Form umfaßt.
12. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 7, wobei die elektrischen Kontakte Lötkugeln sind.
13. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 7, weiter auf­ weisend eine Klebemittelschicht, welche über die gesamte erste Oberfläche der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht ausgebildet ist.
14. Gepacktes bzw. montiertes integriertes Schaltkreisbauelement, mit:
einem Verbindungssubstrat mit mindestens einer leitfähigen Leiterbahnschicht und mindestens einer isolierenden Schicht, und auch mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, welche eine Vielzahl von elektrischen Kontakten darauf aufweist, gegenüberliegend zu der ersten Oberfläche des Verbindungssubstrats;
mindestens eine erste metallische wärmeleitfähige Schicht hat eine erste Oberfläche, welche an der ersten Oberfläche des Verbindungssubstrats angebracht ist und eine zweite Oberfläche gegenüberliegend zu der ersten Oberfläche der ersten metallischen wärmeleitfähigen Schicht;
einer zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht mit einer ersten Ober­ fläche, welche an der zweiten Oberfläche der ersten metallischen wärmeleitfähigen Schicht angebracht ist und einer zweiten Oberfläche, welche bezüglich eines Äußeren freiliegend ist, wobei die zweite metallische wärmeleitfähige Schicht eine Öffnung aufweist, welche an deren Zentralbereich bzw. Mittenbereich ausgebildet ist;
einem Lochbereich, welcher innerhalb des Verbindungssubstrats und der ersten metallischen wärmeleitfähigen Schicht ausgebildet ist und welcher die erste Oberfläche der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht freilegt bzw. exponiert;
einem integrierten Schaltkreischip mit einer ersten Oberfläche, welche bei einem Zentralbereich innerhalb des Lochbereiches angeordnet ist und einer zweiten Ober­ fläche mit einer Vielzahl von Bondierungsanschlußstellen gegenüberliegend zu der ersten Oberfläche des integrierten Schaltkreischips, wobei die erste Oberfläche des integrierten Schaltkreischips eine Breite aufweist, welche größer ist als ein Durch­ messer der Öffnung der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht und in Kontakt mit der ersten Oberfläche der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht ist,
einer Vielzahl von Bondierungsdrähten zum elektrischen Verbinden der Bondie­ rungsanschlußstellen mit der leitfähigen Leiterbahnschicht;
einer Einkapselung, welche die Bondierungsdrahte und den integrierten Schalt­ kreischip umschließt, wobei die Umkapselung den Lochbereich füllt.
15. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 14, wobei der integrierte Schaltkreis ausgerichtet und gehalten wird innerhalb des Lochbereichs durch eine Saugkraft von Vakuum, welches auf dessen erste Oberfläche einwirkt, um die Vielzahl von Bondierungsanschlußstellen auf dem integrierten Schaltkreischip und die leitfähige Leiterbahnschicht sind elektrisch miteinander verbunden durch die Vielzahl der Bondierungsdrahte in einem Zustand, wo die Saugkraft wirkt.
16. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 14, wobei minde­ stens eine Schicht der ersten metallischen wärmeleitfähigen Schicht und der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht aus einem Metall hergestellt ist, welches aus einer Gruppe bestehend aus Kupfer, Aluminium und Silber ausgewählt wird.
17. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 14, wobei die leitfähige Leiterbahnschicht aus Kupfer hergestellt ist.
18. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 14, wobei der Durchgangslochbereich eine kreisförmige Querschnittsform aufweist und mindestens einen Ohrbereich bzw. Ösenbereich mit einer kreisförmigen Form umfaßt.
19. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 14, wobei die elektrischen Kontakte Lötkugeln sind.
20. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 14, weiter aufweisend eine Klebemittelschicht, welche zwischen der ersten metallischen wärme­ leitfähigen Schicht und der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht angeordnet ist.
21. Gepacktes bzw. montiertes integriertes Schaltkreisbauelement, mit:
einem Verbindungssubstrat mit mindestens einer leitfähigen Leiterbahnschicht und mindestens einer isolierenden Schicht, und auch mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, welche eine Vielzahl von elektrischen Kontakten darauf aufweist, gegenüberliegend zu der ersten Oberfläche des Verbindungssubstrats;
einer dielektrischen Schicht, welche an einem äußeren Bereich der ersten Oberfläche des Verbindungssubstrats angebracht ist;
einer metallischen wärmeleitfähigen Schicht mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche gegenüberliegend zu deren ersten Oberfläche, wobei die erste Oberfläche der metallischen wärmeleitfähigen Schicht an einem inneren Bereich der ersten Oberfläche des Verbindungssubstrats angebracht ist und auch in Kontakt mit dem inneren Endbereich der dielektrischen Schicht steht;
einem Lochbereich, welcher bei dem Zentralbereich des Verbindungssubstrats ausgebildet ist und welcher die erste Oberfläche der metallischen wärmeleitfähigen Schicht freilegt bzw. exponiert;
einem integrierten Schaltkreischip, welcher innerhalb des Lochbereichs angeordnet ist, wobei der integrierte Schaltkreischip eine erste Oberfläche aufweist, welche an der ersten Oberfläche des Verbindungssubstrats angebracht ist, und eine zweite Oberfläche, welche der ersten Oberfläche des integrierten Schaltkreischips gegenüberliegt, wobei die zweite Oberfläche des integrierten Schaltkreischips eine Vielzahl von Bondierungsanschlußflecken bzw. -stellen aufweist, welche darauf ausgebildet sind;
einer Vielzahl von Bondierungsdrähten zum elektrischen Verbinden der Bondierungsanschlußstellen mit der leitfähigen Leiterbahnschicht; und
einem einkapselnden bzw. umschließenden Material, welches die Bondierungs­ drähte und den integrierten Schaltkreischip umschließt, wobei der Lochbereich mit dem einkapselnden Material gefüllt ist.
22. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 21, wobei der integrierte Schaltkreischip ausgerichtet und gehalten wird innerhalb des Lochbereichs durch eine Saugkraft von Vakuum, welches auf dessen erste Oberfläche einwirkt, und die Vielzahl von Bondierungsanschlußstellen auf dem integrierten Schaltkreischip und die leitfähige Leiterbahnschicht sind elektrisch miteinander verbunden durch die Vielzahl der Bondierungsdrähte in einem Zustand, wo die Saugkraft wirkt.
23. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 21, wobei die wärmeleitfähige Folie aus einem Material hergestellt ist, welches aus einer Gruppe bestehend aus Kupfer, Aluminium und Silber ausgewählt wird.
24. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 21, wobei die leitfähige Leiterbahnschicht aus Kupfer hergestellt ist.
25. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 21, wobei der Lochbereich eine kreisförmige Querschnittsform aufweist und mindestens einen Ösenbereich von einer kreisförmigen Form umfaßt.
26. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 21, wobei die Vielzahl der elektrischen Kontakte Lötkugeln sind.
27. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 21, wobei der integriert Schaltkreischip an der metallischen wärmeleitfähigen Metallschicht an­ gebracht ist durch ein Klebemittelmaterial, welches Silber enthält.
28. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 21, wobei die dielektrische Schicht aus einem Material hergestellt ist, welches aus einer Gruppe bestehend aus Lötstopplack (solder resist), Polyimid und Epoxy ausgewählt wird.
29. Verfahren zum Herstellen eines gepackten bzw. montierten integrierten Schaltkreisbauelements mit den Schritten:
Vorsehen eines Heizblocks, welcher ein Evakuierungsloch zum Ausbilden eines Vakuums aufweist, wobei das Evakuierungsloch des Heizblockes mit einer Vakuum­ erzeugungsvorrichtung verbunden ist;
Anbringen einer Baugruppe auf dem Heizblock bzw. Beladen des Heizblocks mit einer Baugruppe, welche ein Verbindungssubstrat und eine metallische wärmeleit­ fähige Schicht aufweist, welche an dem Substrat angebracht ist und in welcher ein Lochbereich bei einem Zentralbereich ausgebildet ist, so daß Evakuierungsloch mit dem Zentralbereich des Lochbereiches ausgerichtet ist;
Anbringen des integrierten Schaltkreischips auf dem Heizblock innerhalb des Lochbereichs durch ein Vakuum, welches innerhalb des Evakuierungsloches ausgebildet ist;
Evakuieren von Luft über das Evakuierungsloch zu einem Äußeren des Heizblocks, um dabei einen integriert Schaltkreischip innerhalb des Lochbereichs auszurichten und zu halten;
Verbinden über Bondierungsdrähte des Verbindungssubstrats und des integrier­ ten Schaltkreischips auf dem Heizblock; und
Einkapseln der Bondierungsdrähte und des integrierten Schaltkreischips mit einem einkapselnden bzw. umschließenden Material, Füllen des Lochbereichs mit dem einkapselnden Material.
30. Verfahren zur Herstellung des gepackten integrierten Schaltkreisbauelements nach Anspruch 29, wobei das Verbindungssubstrat aus einer Vielzahl von leitfähigen Leiterbahnschichten hergestellt ist, mit einer isolierenden Schicht, welche dazwischen ausgebildet ist.
31. Gepacktes bzw. montiertes integriertes Schaltkreisbauelement, hergestellt in Übereinstimmung mit dem Verfahren nach Anspruch 29.
32. Verfahren zur Herstellung des gepackten integrierten Schaltkreisbauelements nach Anspruch 29, weiter aufweisend einen Schritt zum Anbringen einer anderen wärmeleitfähigen metallischen Schicht auf einer Oberfläche des integrierten Schalt­ kreischips und einer Oberfläche des Verbindungssubstrats nach dem Einkapselungs­ schritt.
33. Gepacktes bzw. montiertes integriertes Schaltkreisbauelements, hergestellt in Übereinstimmung mit dem Verfahren nach Anspruch 32.
34. Verfahren zur Herstellung des gepackten integrierten Schaltkreisbauelements nach Anspruch 29, weiter aufweisend einen Schritt zum Befestigen einer Vielzahl von Lötkugeln auf dem Verbindungssubstrat nach dem Einkapselungsschritt.
35. Verfahren zur Herstellung eines gepackten bzw. montierten integrierten Schaltkreisbauelements mit den Schritten:
Vorsehen eines Heizblockes, welcher ein Evakuierungsloch zum Ausbilden eines Vakuums aufweist, wobei das Evakuierungsloch des Heizblockes mit einer Vaku­ umerzeugungsvorrichtung verbunden ist;
Anbringen eine Baugruppe auf dem Heizblock bzw. Beladen des Heizblocks mit einer Baugruppe welche aufweist: ein Verbindungssubstrat eine erste metallische wärmeleitfähige Schicht, weiche auf der rückseitigen Oberfläche des Substrats angebracht ist, und eine zweite metallische wärmeleitfähige Schicht, welche auf der rückseitigen Oberfläche der ersten metallischen wärmeleitfähigen Schicht angebracht ist und eine Öffnung aufweist, und in welcher ein Lochbereich, welcher mit der Öffnung der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht verbunden ist und einen Teil der Oberfläche der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht freilegt, bei einem Zentralbereich des Substrats und bei einem Zentralbereich der ersten metallischen wärmeleitfähigen Schicht so ausgebildet ist, daß die zweite metallische wärmeleitfähige Schicht in Kontakt mit der Oberfläche des Heizblockes steht, während die Öffnung der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht und des Evakuierungsloches miteinander in Verbindung stehen;
Evakuieren von Luft über das Evakuierungsloch des Heizblockes und der Öffnung der zweiten metallischen wärmeleitfähigen Schicht zu der Oberfläche eines integrierten Schaltkreischips, so daß der Chip innerhalb des Lochbereiches ausgerichtet ist;
elektrisches Verbinden des Verbindungssubstrats und des integrierten Schalt­ kreischips auf dem Heizblock über Bondierungsdrähte; und
Einkapseln bzw. Umschließen der Bondierungsdrähte und des integrierten Schaltkreischips mit einem einkapselnden Material, Füllen des Lochbereiches mit dem einkapselnden Material.
36. Verfahren zur Herstellung des gepackten integrierten Schaltkreisbauelements nach Anspruch 35, wobei das Verbindungssubstrat aus einer Vielzahl von leitfähigen Leiterbahnschichten hergestellt ist, welche eine isolierende Schicht dazwischen angeordnet aufweisen.
37. Verfahren zur Herstellung des gepackten integrierten Schaltkreisbauelements nach Anspruch 35, weiter aufweisend einen Schritt zum Anbringen einer Vielzahl von Lötkugeln bei dem Verbindungsschritt.
38. Gepacktes integriertes Schaltkreisbauelement hergestellt in Übereinstimmung mit dem Verfahren nach Anspruch 35.
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