DE19906209A1 - Verfahren zum Heraustrennen einzelner Schaltkreis-Einheiten aus einem Panel - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Heraustrennen einzelner Schaltkreis-Einheiten (4) aus einem Panel (1), auf dem mehrere Schaltkreis-Einheiten (4) ausgebildet sind, wobei das Panel (1) eine Trägerschicht (2) aus einem wärmeleitenden Trägermaterial, darauf eine Isolationsschicht (3) aus einem dielektrischen Material und darauf eine Schaltungsschicht (5, 6, 7) aus einem elektrisch leitfähigen Material aufweist. Um die einzelnen Schaltkreis-Einheiten (4) möglichst schnell und kostengünstig aus dem Panel (1) heraustrennen zu können, ohne daß die herausgetrennten Schaltkreis-Einheiten (4) nachbearbeitet werden müssen, schlägt die Erfindung vor, daß die Schaltkreis-Einheiten (4) durch Fräsen aus dem Panel (1) herausgetrennt werden. Vorzugsweise werden die Schaltkreis-Einheiten (4) durch die Kombination eines Fräsvorgangs und eines Stanzvorgangs oder eines Fräsvorgangs und eines Laserschneidevorgangs aus dem Panel (1) herausgetrennt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Heraustrennen einzelner Schaltkreis-Einheiten aus einem Paneel, auf dem mehrere Schaltkreis-Einheiten ausgebildet sind, wobei das Paneel eine Trägerschicht aus einem wärmeleitenden Trägermaterial, darauf eine Isolationsschicht aus einem dielektrischen Material und darauf eine Schaltungsschicht aus einem elektrisch leitfähigen Material aufweist.

Die Paneels mit einer Trägerschicht, einer darauf aufgebrachten Isolationsschicht und einer darauf aufgebrachten Schaltungsschicht sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Paneels werden in der Halbleitertechnik eingesetzt und dienen bspw. als Leiterplatte, als sog. Heatsink oder als Träger für eine gedruckte Schaltung. Die Trägerschicht besteht aus einem stark wärmeleitenden Material wie bspw. Kupfer, Aluminium, Carboxymethylcellulose (CMC), Nickelstahl oder Stahl. Auf diese Trägerschicht ist die Isolationsschicht aus einem dielektrischen Material aufgebracht, die ebenfalls gute wärmeleitenden Eigenschaften aufweist. Die Isolationsschicht besteht üblicherweise aus einem Polymer-Keramik-Gemisch. Die Isolationsschicht ist derart auf die Trägerschicht aufgebracht, daß sie hohen mechanischen und thermodynamischen Beanspruchungen standhalten kann. Die Schaltungsschicht umfaßt auf die Isolationsschicht aufgebrachte Schaltungen. In der Regel ist für jede der Schaltkreis-Einheiten auf dem Paneel eine gesonderte Schaltung vorgesehen. Die Schaltungsschicht besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material, bspw. aus Kupfer.

Die Paneels weisen bspw. Abmessungen von etwa 60 cm × 80 cm auf. Aus Kostengründen werden auf einem Paneel üblicherweise mehrere Schaltkreis-Einheiten ausgebildet. Diese müssen dann aus dem Paneel herausgetrennt werden. Die auf die Isolationsschicht aufgebrachten Schaltungen der Schaltungsschicht können je nach Anwenderwunsch verschieden ausgebildet sein. Je nach Ausführungsform weisen die Schaltkreis-Einheiten Abmessungen von wenigen Millimetern bis zu mehreren Zentimetern auf.

Die Schaltkreis-Einheiten können als Heatsinks ausgebildet sein. Auf einem Heatsink werden ein oder mehrere Halbleiterelemente (ICs; Integrated Circuits) angeordnet und das Heatsink dann zusammen mit dem Halbleiterelement auf einem Leadframe befestigt. Die Reihenfolge des Aufeinander-Anordnens von Leadframe, Heatsink und Halbleiterelement kann variieren. Die Anschlußkontakte der Halbleiterelemente werden mit Anschlußarmen des Leadframes (bspw. mittels Bonding-Drähten) elektrisch leitend verbunden. Die fertige Halbleitereinheit, bestehend aus dem Heatsink, dem Halbleiterelement und dem Leadframe, wird dann mit einem Harz oder Kunststoff ummantelt. Die Ummantelung stellt einen Schutz der Halbleitereinheit gegen mechanische und chemische Einwirkungen dar. Aus der Ummantelung ragen seitlich Anschlußkontakte des Leadframes und an der Unterseite eine wärmeableitende Fläche des Heatsinks hervor. Mit den Anschlußkontakten des Leadframes kann die Halbleitereinheit dann in einen übergeordneten Schaltkreis integriert werden. Die wärmeableitende Fläche wird vorzugsweise auf einem Kühlkörper angeordnet, um die während des Betriebs des Halbleiterelements erzeugte Wärme ableiten zu können.

Bei einer als Heatsinks ausgebildeten Schaltkreis-Einheit wird auf der Isolationsschicht des Paneels eine Schaltungsschicht aufgebracht, deren Schaltungen für jeden Heatsink jeweils Anschlußkontakte für das oder die Halbleiterbauelemente aufweist. Die Anschlußkontakte der Halbleiterelemente werden in der sog. Flip-Chip-Technik ohne den Einsatz von Bonding- Drähten an die Anschlußkontakte der Heatsinks gelötet. Entlang des Randes des Heatsinks weist die Schaltung Anschlußkontaktflächen (sog. die pads) auf, die nach dem Heraustrennen des Heatsinks mit den Anschlußarmen des Leadframes elektrisch leitend verbunden werden. Die Anschlußkontaktflächen werden üblicherweise mit den Anschlußarmen verlötet. Schließlich weist die Schaltungsschicht Leiterbahnen zum Verbinden der Anschlußkontakte für die Halbleiterbauelemente mit den Anschlußkontaktflächen für das Leadframe auf. Im Gegensatz zu der herkömmlichen Bonding-Technik kann durch die Flip-Chip- Technik auf den Einsatz von Bonding-Drähten verzichtet werden, und der Anschluß der Anschlußkontaktflächen an die Anschlußarme des Leadframes kann wesentlich schneller und kostengünstiger durchgeführt werden.

Nach dem Stand der Technik werden die einzelnen Schaltkreis- Einheiten aus dem Paneel herausgestanzt, herausgeschnitten oder herausgeätzt. Beim Herausstanzen ergibt sich zum einen das Problem, daß es entlang der Außenkanten der herausgestanzten Schaltkreis-Einheit zu einem Abtrennen der Isolationsschicht von der Trägerschicht kommt. Zum anderen führt der Stanzvorgang zu einer Abrundung der Außenkanten der herausgestanzten Schaltkreis-Einheit. Das hat zur Folge, daß die Anschlußkontaktflächen der Schaltungsschicht uneben werden, wodurch ein Anlöten der Anschlußarme der Leadframes an die Anschlußkontaktflächen erheblich erschwert bzw. sogar unmöglich wird.

Zum Herausschneiden der einzelnen Schaltkreis-Einheiten aus dem Paneel kann bspw. das Laserstrahlschneiden oder das Wasserstrahlschneiden eingesetzt werden. Das Laserstrahlschneiden hat jedoch den Nachteil, daß es aufgrund der sehr guten Wärmeleiteigenschaften des Materials der Trägerschicht in Verbindung mit der relativ großen Schichtdicke der Trägerschicht nur mit einer relativ geringen Vorschubgeschwindigkeit möglich ist. Das Wasserstrahlschneiden hat den Nachteil, daß die Schaltkreis-Einheiten nur mit einer relativ schlechten Qualität aus dem Paneel herausgeschnitten werden können. Außerdem führt ein beim Wasserstrahlschneiden üblicherweise hinzugefügtes abrasives Mittel zu einer erheblichen Verunreinigung der herausgeschnittenen Schaltkreis-Einheiten bzw. der Schaltungsschicht. Eine Reinigung der herausgeschnittenen Schaltkreis-Einheiten würde einen zusätzlichen Arbeitsschritt bedeuten und zu einer Erhöhung der Stückkosten führen. Da die herausgeschnittenen Schaltkreis-Einheiten in der Regel sehr kleine Abmessungen aufweisen und dementsprechend schlecht handhabbar sind, wäre eine Nachbearbeitung der einzelnen Schaltkreis-Einheiten zudem besonders schwierig und zeitaufwendig.

Aus den vorgenannten Nachteilen des Standes der Technik ergibt sich die Aufgabe der vorliegen Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, daß die einzelnen Schaltkreis-Einheiten möglichst schnell und kostengünstig aus dem Paneel herausgetrennt werden können ohne daß die herausgetrennten Schaltkreis-Einheiten nachbearbeitet werden müssen.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von dem Verfahren der eingangs genannten Art vor, daß die Schaltkreis-Einheiten durch Fräsen aus dem Paneel herausgetrennt werden.

Das Herausfräsen der Schaltkreis-Einheiten aus dem Paneel hat den Vorteil, daß die einzelnen Schaltkreis-Einheiten besonders schnell und kostengünstig aus dem Paneel herausgetrennt werden können. Die Qualität der herausgefrästen Schaltkreis-Einheiten ist so gut, daß sie nicht mehr nachbearbeitet werden müssen.

Durch die Auswahl bestimmter Fräsverfahren in Verbindung mit bestimmten Fräswerkzeugen kann die Zeit, die zum Herausfräsen einer Schaltkreis-Einheit benötigt wird, und die Qualität der herausgefrästen Schaltkreis-Einheiten weiter optimiert werden.

Um besonders große Vorschubgeschwindigkeiten realisieren und dadurch das Heraustrennen der Schaltkreis-Einheiten aus dem Paneel besonders schnell durchführen zu können, schlägt die Erfindung gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung vor, daß das Fräsen mit einem Fräswerkzeug durchgeführt wird, das mit einer besonders hohen Schnittgeschwindigkeit fräst, insbesondere mit über 1000 m/min. Dabei handelt es sich um das sog. Hochgeschwindigkeitsfräsen (HSC; High Speed Cutting). Mit einer Schnittgeschwindigkeit des Fräswerkzeugs von etwa 3000 m/min konnten besonders gute Ergebnisse erzielt werden. Die Schnittgeschwindigkeit des Fräswerkzeugs hängt insbesondere von der Anzahl der Schneiden des Fräswerkzeugs, von dem zu fräsenden Material und von der Vorschubgeschwindigkeit des Fräswerkzeugs ab.

Die Trägerschicht zu fräsen stellt in der Regel kein großes Problem dar, da diese üblicherweise aus einem relativ gut bearbeitbaren Material, wie bspw. Kupfer, Aluminium, Carboxymethylcellulose (CMC), Nickelstahl oder Stahl besteht. Die Isolationsschicht ist in der Regel wesentlich härter als die Trägerschicht. Sie besteht üblicherweise aus einem Keramikwerkstoff, insbesondere aus einem Polymer-Keramik- Gemisch. Um auch Paneels mit einer Isolationsschicht aus einem besonders harten Material fräsen zu können, wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß der Fräsvorgang mit einem Fräswerkzeug durchgeführt wird, das eine besonders große Härte aufweist. Ein solches besonders hartes Fräswerkzeug ist bspw. als ein diamantbeschichtetes Fräswerkzeug ausgebildet.

Durch das Fräsen können die einzelnen Schaltkreis-Einheiten, wie oben beschrieben, vollständig aus dem Paneel herausgetrennt werden. Es ist jedoch auch denkbar, daß der Fräsvorgang lediglich einen von mehreren Bearbeitungsschritten zum Heraustrennen der einzelnen Schaltkreis-Einheiten aus dem Paneel darstellt. So kann der Fräsvorgang bspw. einen Vorbearbeitungsschritt darstellen. Die Schaltkreis-Einheiten werden erst in einem nachfolgenden zusätzlichen Bearbeitungsschritt vollständig aus dem Paneel herausgetrennt. Die Handhabung des Paneels während dieses zusätzlichen Bearbeitungsschritts ist problemlos möglich, da die Schaltkreis-Einheiten nach wie vor Teil des Paneels darstellen und mit diesem zusammen gehandhabt werden können. Erst nach Abschluß des zusätzlichen Bearbeitungsschritts liegen die einzelnen kleinen und relativ schlecht handhabbaren Schaltkreis-Einheiten vor. Durch den vorbereitenden Fräsvorgang kann das Paneel bspw. derart bearbeitet werden, daß ein nachfolgendes Herausschneiden der einzelnen Schaltkreis- Einheiten mit einer besonders hohen Schnittgeschwindigkeit und/oder mit einer besonders hohen Qualität möglich wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Schaltkreis-Einheiten durch die Kombination eines Fräsvorgangs und eines Stanzvorgangs aus dem Paneel herausgetrennt werden. Es ist denkbar, daß bestimmte Bereiche der Konturen der Schaltkreis-Einheiten aus dem Paneel herausgefräst werden, während andere Bereiche stehen bleiben. Die Schaltkreis-Einheiten sind über diese stehengebliebenen Bereiche mit dem Paneel verbunden. In einem nachfolgenden Stanzvorgang können die restlichen noch stehengebliebenen Bereiche dann problemlos durchtrennt werden, ohne daß es zu einem Abtrennen der Isolationsschicht von der Trägerschicht oder zu Abrundungen an den Kanten der Schaltkreis-Einheiten kommt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden zunächst die Konturen der Schaltkreis- Einheiten aus dem Paneel herausgefräst und danach die konturierten Schaltkreis-Einheiten aus dem Paneel herausgestanzt. Gemäß dieser Ausführungsform bleibt rund um die Schaltkreis-Einheiten noch ein Bereich des Paneels mit einer geringen Stärke stehen. Dieser stehengebliebene Bereich kann dann in einem nachfolgenden Stanzvorgang problemlos durchtrennt werden. Während dieses nachfolgenden Stanzvorgangs kommt es entlang des Außenkanten der herausgestanzten Schaltkreis-Einheit nicht zu einem Abtrennen der Isolationsschicht von der Trägerschicht. Außerdem führt der nachfolgende Stanzvorgang nicht zu einer Abrundung der Außenkanten der herausgestanzten Schaltkreis-Einheiten. Das hat seine Ursache insbesondere darin, daß die Stärke des herauszustanzenden Bereichs relativ gering ist. Dadurch ist die Gegenkraft, die der herauszustanzende Bereich des Paneels einem Stanzwerkzeug entgegensetzt, relativ gering.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Stanzvorgang von der Seite der Trägerschicht her durchgeführt wird. Vorteilhafterweise wird ein Stanzwerkzeug durch die Konturen der Schaltkreis-Einheiten auf dem Paneel positioniert. Durch das Herausfräsen der Konturen auf dem Paneel wird somit zum einen die Materialstärke des Paneels verringert, so daß der stehengebliebene Bereich in einem anschließenden Stanzvorgang problemlos durchtrennt werden kann, und zum anderen eine genaue Positionierung des Stanzwerkzeugs für den Stanzvorgang ermöglicht.

Ebenso wird gemäß noch einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß die einzelnen Schaltkreis-Einheiten durch dasselbe Stanzwerkzeug nacheinander aus dem Paneel herausgestanzt werden. Das Paneel wird vorteilhafterweise unter dem stationär angeordneten Stanzwerkzeug verschoben und relativ zu dem Stanzwerkzeug positioniert.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Schaltkreis-Einheiten durch die Kombination eines Fräsvorgangs und eines Schneidevorgangs aus dem Paneel herausgetrennt werden. Die nach dem Fräsvorgang noch stehengebliebenen Bereiche zwischen den Schaltkreis-Einheiten und dem restlichen Paneel werden in einem nachfolgenden Schneidevorgang herausgeschnitten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zunächst die Konturen der Schaltkreis-Einheiten aus dem Paneel herausgefräst und danach die konturierten Schaltkreis- Einheiten aus dem Paneel herausgeschnitten. Die Schaltkreis- Einheiten werden vorteilhafterweise mittels eines Laserstrahls aus dem Paneel herausgeschnitten. Da die nach dem Fräsvorgang noch stehengebliebenen Bereiche eine relativ geringe Schichtdicke aufweisen und/oder eine geringe Breite aufweisen, können die Schaltkreis-Einheiten trotz der guten Wärmeleiteigenschaften des Materials der Trägerschicht auch mit relativ hohen Vorschubgeschwindigkeiten mittels des Laserstrahlschneidens aus dem restlichen Paneel herausgeschnitten werden. Mit dem Laserstrahlschneiden können bereits jetzt Schnittgeschwindigkeiten im Bereich von 3 m/min erreicht werden. Da während des Laserstrahlschneidens nahezu keine Kräfte auf das Paneel bzw. auf die Schaltkreis-Einheiten wirken, können die Schaltkreis-Einheiten mittels eines Vakuums gehalten und anschließend auf einfache Weise gehandhabt werden. Darüber hinaus ist die Spritzerbildung des aufgeschmolzenen Materials aufgrund der geringen Stärke der nach dem Fräsvorgang stehengebliebenen Bereiche so gering, daß eine Verschmutzung der Schaltungsschicht der Schaltkreis- Einheiten vermieden wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Schneidevorgang von der Seite der Trägerschicht her durchgeführt. Vorteilhafterweise werden die einzelnen Schaltkreis-Einheiten durch denselben Laserstrahl nacheinander aus dem Paneel herausgeschnitten. Vorzugsweise wird das Paneel unter einem stationär angeordneten Laser, der den Laserstrahl erzeugt, verschoben und relativ zu dem Laser positioniert.

Um den Fräsvorgang auch mit Fräswerkzeugen mit einer herkömmlichen Härte über einen längeren Zeitraum hinweg durchführen zu können, ohne daß das Fräswerkzeug abstumpft, schlägt die Erfindung vor, daß der Fräsvorgang von der Seite der Trägerschicht her durchgeführt wird. Vorteilhafterweise werden die Konturen der Schaltkreis-Einheiten mit einer Frästiefe aus dem Paneel herausgefräst, die geringer ist als die Schichtdicke der Trägerschicht. Auf diese Weise wird die im Verhältnis zu der Isolationsschicht relativ weiche und gut fräsbare Trägerschicht durch den Fräsvorgang abgetragen. Die relativ harte und mit einem herkömmlichen Fräswerkzeug schlecht fräsbare Isolationsschicht bleibt stehen. Die Frästiefe beträgt vorzugsweise in etwa 90% der Schichtdicke der Trägerschicht. Der nach dem Fräsvorgang noch stehengebliebene Bereich rund um die Schaltkreis-Einheit herum umfaßt neben einem noch stehengebliebenen Bereich der Trägerschicht mit einer geringen Restschichtstärke auch die gesamte Schichtdicke der relativ harten und durch Fräsen schlecht bearbeitbaren Isolationsschicht. Der noch stehengebliebene Bereich der Trägerschicht und insbesondere die Isolationsschicht können dann in einem anschließenden Stanzvorgang auf vorteilhafte Weise schnell und einfach durchtrennt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß im Rahmen des Fräsvorgangs eine Abstufung entlang der Ränder der Schaltkreis-Einheiten ausgebildet wird, wobei die Tiefe der Abstufung geringer ist als die Frästiefe, mit der die Konturen der Schaltkreis-Einheiten aus dem Paneel herausgefräst werden. Diese Abstufung dient als sog. Moldstop, durch den verhindert werden soll, daß beim Ummanteln (dem sog. Molding) der Schaltkreis-Einheit mit einem Kunststoff oder Harz dieses über den Rand der Schaltkreis-Einheit auf die wärmeableitende Fläche gelangt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Fräsvorgang von unterhalb des Paneels durchgeführt wird. Gemäß dieser Ausführungsform ist das Paneel mit der Trägerschicht nach unten über dem Fräswerkzeug angeordnet. Die Frässpäne fallen aufgrund der Erdanziehungskraft von der Schaltkreis-Einheit weg nach unten. Dadurch wird verhindert, daß die Frässpäne zu einer Verschmutzung der Schaltkreis-Einheit, insbesondere der auf der Isolationsschicht aufgebrachten Schaltungsschicht, führen. Auf diese Weise kann auf eine aufwendige und zeitintensive Nachbearbeitung der einzelnen Schaltkreis- Einheiten zur Reinigung der Schaltungsschicht verzichtet werden.

Zum Schutz der Schaltkreis-Einheiten, insbesondere der auf der Isolationsschicht aufgebrachten Schaltungsschicht, vor Verschmutzung bzw. Verunreinigung, werden die beim Fräsen anfallenden Späne vorteilhafterweise während der Durchführung des Verfahrens abgesaugt. Ein noch zuverlässigerer Schutz läßt sich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dadurch erzielen, daß die Schaltungsschicht zumindest für die Durchführung des Verfahrens mittels einer Schutzschicht abgedeckt wird. Die Schaltungsschicht wird vorzugsweise mittels einer Schutzfolie abgedeckt. Es ist denkbar, daß die Schutzfolie auf der Schaltungsschicht bzw. auf der Isolationsschicht der Schaltkreis-Einheit haftet. Nach dem Heraustrennen der Schaltkreis-Einheiten aus dem Paneel kann die Schutzfolie einfach entfernt werden und eine reine Schaltungsschicht bleibt zurück. Es ist aber auch denkbar, daß die Schutzfolie auf der Schaltungsschicht bzw. der Isolationsschicht belassen wird.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Konturen der einzelnen Schaltkreis-Einheiten durch dasselbe Fräswerkzeug nacheinander aus dem Paneel herausgefräst werden. Da die Trägerschicht des Paneel üblicherweise aus einem nicht magnetischen Material besteht, wird das Paneel auf einer Verfahrvorrichtung vorzugsweise mittels eines Vakuums befestigt. Vorteilhafterweise wird das Paneel unter dem stationär angeordneten Fräswerkzeug verschoben und relativ zu dem Fräswerkzeug positioniert. Alternativ kann das Paneel aber auch stationär unterhalb des Fräswerkzeugs angeordnet und das Fräswerkzeug verschoben und relativ zu dem Paneel positioniert werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines Paneel von unten im Ausschnitt, aus dem die Kontur von vier Schaltkreis-Einheiten herausgefräst ist;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht einer Schaltkreis-Einheit aus Fig. 1 von unten, in einer Schnittansicht und in einer Ansicht von vorne;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Schaltkreis-Einheit aus Fig. 2;

Fig. 4 eine Ansicht einer Schaltkreis-Einheit von unten, die aus dem Paneel herausgetrennt ist;

Fig. 5 eine Ansicht der Schaltkreis-Einheit aus Fig. 4 von oben; und

Fig. 6 eine Schnittansicht des Paneel aus Fig. 1 nach dem Fräsvorgang und der vor dem Stanzvorgang.

In den Fig. 1 bis Fig. 4 ist ein Paneel mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet. Das Paneel 1 weist eine Trägerschicht 2 aus einem wärmeleitenden Trägermaterial, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Kupfer, auf. Auf die Trägerschicht 2 ist von oben eine Isolationsschicht 3 aus einem dielektrischen Material, in dem vorliegenden Beispiel aus einem Polymer- Keramik-Gemisch, aufgebracht. Auf der Isolationsschicht 3 ist eine Schaltungsschicht 5, 6, 7 aus einem elektrisch leitfähigen Material, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Kupfer, aufgebracht. Auf dem Paneel 1 sind mehrere Schaltkreis-Einheiten 4 nebeneinander ausgebildet, von denen in Fig. 1 nur vier dargestellt sind. Für eine Weiterverarbeitung müssen die einzelnen Schaltkreis-Einheiten 4 aus dem Paneel 1 herausgetrennt werden.

Die Schaltkreis-Einheiten 4 sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Heatsinks ausgebildet. Auf einem Heatsink werden ein oder mehrere Halbleiterelemente (ICs; Integrated Circuits; nicht dargestellt) befestigt. Auf dem Heatsink sind Anschlußkontakte 5 ausgebildet, die mittels einer Lötverbindung an Anschlußkontakte der Halbleiterelemente elektrisch leitend angeschlossen werden. Auf den Heatsinks sind außerdem Leiterbahnen 7 ausgebildet, durch die die Anschlußkontakte 5 für die Halbleiterelemente mit Anschlußkontaktflächen 6 (sog. die pads) elektrisch leitend verbunden sind. Die Anschlußkontaktflächen 6 sind entlang des Rands der Heatsinks angeordnet. Die Heatsinks werden auf einem Leadframe (nicht dargestellt) befestigt, wobei die Anschlußkontaktflächen 6 des Heatsinks mit Anschlußarmen des Leadframes durch Lötverbindungen elektrisch leitend verbunden werden. Auf diese Weise können die Anschlußkontakte der Halbleiterelemente schnell, einfach und kostengünstig über die Schaltkreis-Einheiten 4 (die Heatsinks) mit den Anschlußarmen der Leadframes verbunden werden. Diese Anschlußtechnik wird auch als Flip-Chip-Technik bezeichnet.

Die fertige Halbleitereinheit, bestehend aus der Schaltkreis- Einheit 4 (dem Heatsink), dem Halbleiterelement (dem IC) und dem Leadframe, wird dann mit einem Epoxidharz ummantelt. Aus der Ummantelung ragen seitlich Anschlußkontakte des Leadframes und an der Unterseite eine wärmeableitende Fläche 12 des Heatsinks hervor. Die Ummantelung stellt einen Schutz der Halbleitereinheit gegen mechanische und chemische Einwirkungen dar. Mit den Anschlußkontakten des Leadframes kann die Halbleitereinheit dann in einen übergeordneten Schaltkreis integriert werden. Die wärmeableitende Fläche 12 wird auf einem Kühlkörper angeordnet, um die während des Betriebs des Halbleiterelements erzeugte Wärme ableiten zu können.

Die Schaltungsschicht 5, 6, 7 der Schaltkreis-Einheit 4 ist in Fig. 5 verdeutlicht. Sie weist die in einem Viereck gruppierten Anschlußkontakte 5 zum Anschluß des Halbleiterelements auf. Entlang des Rands der Schaltkreis- Einheit 4 sind die Anschlußkontaktflächen 6 zum Anschluß an die Anschlußarme des Leadframes angeordnet. Zwischen den Anschlußkontakten 5 und den Anschlußkontaktflächen 6 verlaufen die Leiterbahnen 7. Die Schaltungsschicht 5, 6, 7 ist durch eine Schutzschicht 8 bedeckt (vgl. Fig. 6). Nach dem Heraustrennen der Schaltkreis-Einheit 4 aus dem Paneel 1 kann die Schutzschicht 8 auf einfache Weise von der Oberseite der Schaltkreis-Einheit 4 entfernt werden. Alternativ kann die Schutzschicht 8 aber auch auf der Schaltungsschicht 5, 6, 7 verbleiben.

Die einzelnen Schaltkreis-Einheiten 4 werden durch die Kombination eines Fräsvorgangs und eines Stanzvorgangs aus dem Paneel 1 herausgetrennt. Zunächst werden die Konturen der Schaltkreis-Einheiten 4 aus dem Paneel 1 herausgefräst, und danach werden die konturierten Schaltkreis-Einheiten 4 aus dem Paneel 1 herausgestanzt.

Das Paneel 1 wird derart ausgerichtet, daß die Trägerschicht 2 nach unten gerichtet ist. Dann wird mit einem Fräswerkzeug (nicht dargestellt) von unten die Kontur der Schaltkreis- Einheiten 4 aus dem Paneel 1 herausgefräst. Die aus dem Paneel 1 herausgefrästen Bereiche sind in Fig. 1 schraffiert dargestellt und mit dem Bezugszeichen 13 gekennzeichnet. Die Frästiefe wird dabei so gewählt, daß nicht die gesamte Stärke der Trägerschicht 2 abgetragen wird (vgl. Fig. 2, Schnitt A-A; Fig. 6). Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Trägerschicht 2 eine Stärke von etwa 0,9 mm und die Isolationsschicht 3 eine Stärke von 0,1 mm auf. Die Frästiefe beträgt etwa 0,8 mm, so daß nach dem Fräsvorgang noch ein Bereich 14 der Trägerschicht 2 mit einer Stärke von 0,1 mm und die Isolationsschicht 3 mit einer Stärke von 0,1 mm stehenbleiben.

Im Anschluß an den Fräsvorgang erfolgt der Stanzvorgang. Dabei wird von der Trägerschicht 2 aus ein Stanzwerkzeug 9 auf den noch stehengebliebenen Bereich 14 der Trägerschicht 2 gesetzt. Das Stanzwerkzeug 9 ist als ein Stempel ausgebildet. Das Stanzwerkzeug 9 wird von der herausgefrästen Kontur der Schaltkreis-Einheit 4 positioniert. Von der Isolationsschicht 3 aus liegt eine Schneidplatte 10 auf dem Paneel 1. Indem nun das Stanzwerkzeug 9 in Richtung der Schneidplatte 10 verfahren wird, werden der stehengebliebene Bereich 14 der Trägerschicht 2 und die Isolationsschicht 3 durchtrennt und die Schaltkreis- Einheit 4 aus dem Paneel 1 herausgestanzt.

Im Rahmen des Fräsvorgangs wird eine Abstufung 11 entlang des Randes der Schaltkreis-Einheit 4 ausgebildet. Die Tiefe der Abstufung 11 ist geringer als die Frästiefe, mit der die Konturen der Schaltkreis-Einheit 4 aus dem Paneel 1 herausgefräst werden (vgl. Fig. 6). In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Tiefe der Abstufungen 11 in etwa 0,2 mm. Die Abstufungen 11 dienen als Moldstop, um zu verhindern, daß beim Ummanteln der fertigen Halbleitereinheit das Epoxidharz über die wärmeableitende Fläche 12 der Schaltkreis-Einheit 4 fließt.

Die Konturen der einzelnen Schaltkreis-Einheiten 4 werden durch dasselbe Fräswerkzeug nacheinander aus dem Paneel 1 herausgefräst. Das Paneel 1 wird unter dem stationär angeordneten Fräswerkzeug verschoben und relativ zu dem Fräswerkzeug positioniert. Ebenso werden die einzelnen Schaltkreis-Einheiten 4 durch dasselbe Stanzwerkzeug 9 nacheinander aus dem Paneel 1 herausgestanzt. Dazu wird das Paneel 1 unter dem stationär angeordneten Stanzwerkzeug 9 verschoben und relativ zu dem Stanzwerkzeug 9 positioniert. Alternativ kann das Paneel 1 aber auch stationär unterhalb des Fräswerkzeugs bzw. des Stanzwerkzeugs angeordnet und das Fräswerkzeug bzw. das Stanzwerkzeug verschoben und relativ zu dem Paneel 1 positioniert werden.

Anstatt die nach dem Fräsvorgang stehengebliebenen Bereiche 14 wie oben beschrieben durch einen Stanzvorgang zu durchtrennen, können diese auch mittels eines Laserschneidevorgangs durchtrennt werden.

Claims (25)

1. Verfahren zum Heraustrennen einzelner Schaltkreis- Einheiten (4) aus einem Paneel (1), auf dem mehrere Schaltkreis-Einheiten (4) ausgebildet sind, wobei das Paneel (1) eine Trägerschicht (2) aus einem wärmeleitenden Trägermaterial, darauf eine Isolationsschicht (3) aus einem dielektrischen Material und darauf eine Schaltungsschicht (5, 6, 7) aus einem elektrisch leitenden Material aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreis-Einheiten (4) durch Fräsen aus dem Paneel (1) herausgetrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fräsen mit einem Fräswerkzeug durchgeführt wird, das mit einer besonders hohen Schnittgeschwindigkeit fräst, insbesondere mit über 1000 m/min.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräsvorgang mit einem Fräswerkzeug durchgeführt wird, das eine besonders große Härte aufweist, insbesondere mit einem diamantbeschichtetem Fräswerkzeug.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreis-Einheiten (4) durch die Kombination eines Fräsvorgangs und eines Stanzvorgangs aus dem Paneel (1) herausgetrennt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Konturen der Schaltkreis-Einheiten (4) aus dem Paneel (1) herausgefräst und danach die konturierten Schaltkreis-Einheiten (4) aus dem Paneel (1) herausgestanzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stanzvorgang von der Seite der Trägerschicht (2) her durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stanzwerkzeug (9) durch die Konturen der Schaltkreis- Einheiten (4) auf dem Paneel (1) positioniert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schaltkreis-Einheiten (4) durch dasselbe Stanzwerkzeug (9) nacheinander aus dem Paneel (1) herausgestanzt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Paneel (1) unter dem stationär angeordneten Stanzwerkzeug (9) verschoben und relativ zu dem Stanzwerkzeug (9) positioniert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreis-Einheiten (4) durch die Kombination eines Fräsvorgangs und eines Schneidevorgangs aus dem Paneel (1) herausgetrennt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Konturen der Schaltkreis-Einheit (4) aus dem Paneel (1) herausgefräst und danach die konturierten Schaltkreis-Einheiten (4) aus dem Paneel (1) herausgeschnitten werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreis-Einheiten (4) mittels eines Laserstrahls aus dem Paneel (1) herausgeschnitten werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidevorgang von der Seite der Trägerschicht (2) her durchgeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schaltkreis-Einheiten (4) durch denselben Laserstrahl nacheinander aus dem Paneel (1) herausgeschnitten werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Paneel (1) unter einem stationär angeordneten Laser, der den Laserstrahl erzeugt, verschoben und relativ zu dem Laser positioniert wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräsvorgang von der Seite der Trägerschicht (2) her durchgeführt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Konturen der Schaltkreis-Einheiten (4) mit einer Frästiefe aus dem Paneel (1) herausgefräst werden, die geringer ist als die Schichtdicke der Trägerschicht (2).

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Frästiefe in etwa 90% der Schichtdicke der Trägerschicht (2) beträgt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen des Fräsvorgangs eine Abstufung (11) entlang der Ränder der Schaltkreis- Einheiten (4) ausgebildet wird, wobei die Tiefe der Abstufung (11) geringer ist als die Frästiefe, mit der die Konturen der Schaltkreis-Einheiten (4) aus dem Paneel (1) herausgefräst werden.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräsvorgang von unterhalb des Paneels (1) durchgeführt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Fräsen anfallenden Späne während der Durchführung des Verfahrens abgesaugt werden.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsschicht (5, 6, 7) zumindest für die Durchführung des Verfahrens mittels einer Schutzschicht (8) abgedeckt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsschicht (5, 6, 7) mittels einer Schutzfolie abgedeckt wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Konturen der einzelnen Schaltkreis-Einheiten (4) durch dasselbe Fräswerkzeug nacheinander aus dem Paneel (1) herausgefräst werden.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Paneel (1) unter dem stationär angeordneten Fräswerkzeug verschoben und relativ zu dem Fräswerkzeug positioniert wird.