DE2253295A1 - Halbleiteranordnung - Google Patents

Description

• "Halbleiteranordnung" Die Erfindung betrifft eine IIalbleiteranordnungs bestehend aus einem relativ dicken, selbsttragenden Kontaktierungsstreifen, der zur Bildung von Anschlüssen an einen, eine integrierte Festkörperschaltung enthaltenden, Halbleiterkörper, mit einem Muster von Anschlußstreifen bildenden Einschnitten bzw. Aussparungen versehen ist, wobei die für die draht freie Kontaktierung vorgesehenenAnschlußstreifen eine-zum freien Ende hin abnehmende Dicke aufweisen und mit den Anschlußstellen des Halblelterkörpers verbunden sind.
• Es ist bereits ein Verfahren zum Kontaktieren von eine integrierte Schaltung enthaltenden Halbleiterkörpern bekannt, bei dem ein rahmenförmiger Kontaktierungsstreifen Verwendung findet, der in das Innere des Rahmens hineinragende Kontaktierungszungen bzw. Anschlußstreifen aufweist. Bei diesem bekannten Verfahren wird der Halbleiterkörper auf einen Anschlunstreifen mit seiner Rückseite aufgelötet, während die auf der Vorderseite angeordneten Anschlußstellen des Halbleiterbauelements über Zuleitungsdrähte mit den zugeordneten Anschlußstreifen elektrisch leitend verbunden werden. Danach wird der Halbleiterkörper zusammen mit den Enden der Anschlußstreifen in eine Isolierstoffmasse eingegossen. Schließlich müssen noch die die Anschlußstreifen kurzschließenden Teile des Rahmens entfernt werden.
• Bei einem anderen bekannten Verfahren werden zwei Kontaktierungs streifen verwendet, die beide eintVielzahl von Anschlustreifen aufweisen. Der eine Kontaktierungsstreifen weist extrem-schmale und dünne Anschlußstreifen auf 1 deren Enden direkt und drahtfrei mit den zugeordneten Anschlußstellen des Halbleiterkörpers nach der bekannten "Thermokompressionstechnik" oder "Flip-Chip-Technik" elektrisch leitend verbunden werden. Danach wird dieser erste Streifen so auf einen zweiten Streifen aufgesetzt, daß die Rontalstierungszungen des ersten Streifens mit den ltontaktierungszungen des zweiten, größeren und dickeren Streifens elektrisch leitend und mechanisch fest verbunden werden können. Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß der Halbleiterkörper ohne eine wärmeabführende Unterlage ist, und somit auf Leistungsanwendungen kleiner 1 Watt beschränkt bleibt.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiteranordnung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die zu,sätzlich so ausgebildet wird, daß die Halbleiterschaltung bei einer hohen Leistung (z. B.>>1W) betrieben werden kann, ohne daß durch eine mangelnde iWärmeableitung die Halbleiteranordnung geschädigt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Halbleiterkörper auf einem gut wärmeleitenden, gesonderten Trägerkörper befestigt ist, und daß dieser Trägerkörper derart an metallischen Teilen des Kontaktierungsstreifens befestigt ist, daß die Anschlußstellen des Halbleiterkörpers direkt mit den Enden der Anschlußstreifen elektrisch leitend verbunden sind.
• Der Trägerkörper besteht vorzugsweise aus einem streifenförmigen Metallteil, dessen Enden mit am metallischen Kontaktierungsstreifen angebrachten Haltestegen verbunden sind, Um Justierfehler ausgleichen zu können' ist es vorteilhaft, die Enden des streifenförmigen Trägerkörpers zu verschmälern, während der Trägerkörper in seinem Zentralen1 den Halbleiterkörper tragenden leil verbreitert ist.
• Die genannten lialtestege dienen zumindest solange als Stütze für den albleiterörper, bis auch die Anschlußstellen des Halbleiterkörpers mit den zugeordneten Anschlußstreifen elektrisch leitend und mechanisch fest verbunden sind. Der Trägerkörper kann entweder zusammen mit dem Halbleiterbauelement und den Enden der Anschlußstreifen in ein Kunststoffgehäuse eingegossen werden, oder bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung werden die Enden des Trägerkörpers aus der Gehäuse-Verguß-Masse herausragen und sind für die Befestigung an weiteren Wärmeableitungsteilen vorgesehen.
• Bei den sich anschließenden Ausführungsbeispielen wird die Halbleiteranordnung auf zwei verschiedene Verfahrensweisen hergestellt. Bei einem ersten Verfahren -wird der Halbleiterkörper zunächst auf dem gut wärmeleitenden Trägerkörper befestigt. Danach wird dieser Trägerkörper mit seinen Enden an am Kontaktierungsstreifen angebrachten Haltestegen befestigt und gleichzeitig oder danach werden die Enden der Anschlußstreifen mit den sie berührenden Anschlußstellen des i!albleiterkörpers elektrisch leitend und mechanisch fest verbunden. Dabei wird vorzugsweise nach der Einjustierung des Trägerkörpers und des darauf angeordneten lialbleiterkörpers auf die Anschlußstreifen der Trägerkörper an den Haltestegen befestigt und somit die Justierung fixiert. Danach werden die Enden der Anschlußstreifen mit den Anschlußstellen des Halbleiterkörpers in einem Durchlaufofen oder mit Hilfe eines aufgesetzten Lötstempels elektrisch leitend und mechanisch fest verbunden.
• Bei einem anderen Verfahren wird der Halbleiterkörper mit seinen Anschlußstellen zunächst an den dünnen, schmalen Enden der Anschlußstreifen befestigt. Danach wird der Trägerkörper mit der Rückseite das llalbleiterkörpers und mit den Haltestegen des Kontaktierungsrahmens verbunden. Schließlich wird der Halbleiterkörper, die Enden der Anschlußstreifen und zumindest Teile des Trägerkörpers in eine Gehäuse-Vergußmasse eingebettet.
• Im weiteren wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.
• In der Figur la ist ein metallischer Kontaktierungsstreifen 1 dargestellt, der aus einem fortlaufenden Band besteht und für die Aufnahme einer Vielzahl von integrierten Schaltungen vorgesehen ist. Für jede Halbleiterschaltung ist ein rahmenförmiges Teilstück 2 vorgesehen, wobei vom Rahmen ausgehend in das Innere des Rahmens Anschlußstreifen 3 ragen. Der Kontaktierungsstreien besteht beispielsweise aus einer Eisen-Kupfern-Legierung. Die Dicke der Streifen liegt bei 0,25 mm.
• Die Enden 4 der Anschlußstreifen weist eine wesentlichgeringere Dicke als die übrigen,Teile des Kontaktierungsstreifens auf, da mit diesen Enden die Anschlußstellen des Halbleiterkörpers elektrisch leitend verbunden werden sollen. Die QuerschnittS verjüngung der Anschlußstreifen geht vorzugsweise von einer Oberflächenseite des Streifens aus1 und von diesen Seiten aus sollen auch die Anschlußstellen des Halbleiterkörpers an den Enden der Anschlußstreifen befestigt werden. Diese Seite der Anschlußstreifen ist daher vorzugsweise mit Gold platiert. Die Anschlußstreifen sind an ihrem dünnen, schmalen, inneren Ende noch ca. 20 /uifl dick, und ca. 80 /um breit. An den von den Anschlllßstreifen freien Randseiten des Rahmens 2 befinden sich lialtestege 5, die in der Längsachse des Rahmens angeordnet sind unc) zur Befestigung des Trägerkörpers dienen sollen.
• In der Figur lb ist ein Trägerkörper 6 dargestellt, der streifenförmig ausgebildet ist und einen verbreiterten zentralen Teil aufweist. Die Dicke dieses Trägerkörpers, der beispielsweise aus Kupfer besteht1 liegt vorzugsweise zwischen 0,25 und 0,5 mm. Auf diesem Trägerkörper wird im zentralen Teil ein Halbleiterkörper 7 befestigt. Dies kann beispielsweise durch Aufkleben mit Hilfe einer wärmeleitenden Paste 8 geschehen.
• Der Halbleiterkörper 7 weist an seiner freien Oberflächenseite eine Vielzahl von Anschlußstellen 9 an die integrierte Festkörperschaltung auf. Der Halbleiterkörper kann natürlich auf die Trägerkörper auch aufgelötet oder aufgeschweißt werden.
• Der Trägerkörper kann Teil eines langen Bandes sein, das nach dem Befestigen der Halbleiterkörp-er in einzelne Segmente aufgeteilt wird. Diese Trägerkörper können aber auch gemäß Figur lc aus einem leiternförmigen Streifen 10 herausgeschnitten werden, nachdem die Halbleiterkörper auf den einzelnen, die Trägerkörper bildenden Sprossen befestigt wurden.
• Die dargestellte Art des Trägerkörpers erleichtert die weitere Handhabung der sehr kleinen Halbleiterbauelemente wesentlich, da sich alle notwendigen Justiermaßnahmen an dem größeren Stück des Trägerkörpers sehr viel leichter durchführen lassen als am Halbleiterkörper allein.
• In der Figur 2a ist noch ein leicht abgewandelter Trägerkör' per dargestellt, dessen Enden 11 verschmälert sind. Durch diese schmalen Enden wird verhindert, daß beim Ausgleich von Justierfehlern der Trägerkörper mit den Anschlußstreifen des Kontaktierungsrahmens kurzgeschlossen wird.
• In der Figur 2b ist dargestellt, wie der Trägerkörper von der Unterseite des nach der Figur la dargestellten Streifens her an den Haltestegen 5 befestigt wird. Hierbei muß der Prägerkörper so auf den Kontaktierungsstreifen einjustiert werden, daß die Anschlußstellen 9 des Halbleiterkörpers mit den Enden 4 der Anschlußstreifen 3 zur Deckung gebracht werden.
• Diese Justierung kann dann dadurch fixiert werden, daß die Enden 11 des Trägerkörpers an den Haltestegen 5 befestigt werden. Dies geschieht beispielsweise durch Anschweißen oder Anlöten. Gleichzeitig oder danach werden die Anschlußstellen 9 des }ialbieiterkörpers mit den Enden 4 der Anschlußstreifen fest und elektrisch leitend verbunden. Dies kann durch Thermo-Kompression oder Ultra-Schallöten, durch Löten im Durchlaufofen oder durch Aufsetzen eines Lötstempels geschehen. Schließlich wird der Halbleiterkörper, die Enden der Anschlußstreifen, der Trägerkörper und die Haltestege noch in einen durch die gestrichelte Linie 12 angedeutetes Kunststoffgehäuse eingebettet. Durch Frei schneiden der Anschlußstreifen1 indem die zwischen den Anschlußstreifen liegenden Teile 13a und 13b des Rahmens entfernt werden, erhält man aus dem Gehäuse herausragende elektrisch voneinander isolierte Zuleitungen 14.
• Anhand der Figuren 3 bis 6 wird noch ein weiteres Ausführingsbeispiel beschrieben. Während bei der in den vorangegangenen Figuren dargestellten Halbleiteranordnung der Trägerkörper senkrecht zur Längsausdehnung der Zuleitungen 14 angeordnet ist, und nicht aus dem Kunststoffgehäuse hervortritt, soll sich bei dem jetzt zu schildernden Aueführungsbeispiel der Trägerkörper in Richtung der Zuleitungen erstrecken und seine Enden aus dem Kunststoff gehäuse herausragen, so daß diese Enden entweder selbst als Zuleitung verwendet oder an weitere Kiihlteile anschlossen werden können.
• In der Figur 3a ist wieder es rahmenförmiger hontaktierungsstreifen 2 dargestellt, der eine Vielzahl von nach innen ragenden Anschlußstreifen 3 und in Verlängerung der Anschlußstreifen nach außen führende Zuleitungen 14 aufweist. In das Innere des Rahmens ragen ferner auf beiden Seiten des Rahmens ilaltestege 5, die mit dem Rahmen verbunden sind.
• In der Figur 3b ist der Trägerkörper 15 dargestellt, dessen Enden als Kühlfahnen i6 ausgebildet sind. Diese Enden weisen noch jeweils ein Loch 17 auf, mit dem die Kühlfahne jeweils an einem weiteren nicht dargestellten Kühlelement befestigt werden kann.
• Wie sich aus der Figur 4 ergibt, wird der Ilalbleiterkörper zunächst mit seinen Anschlußstellen 9 an den dünnen Enden 4 der Anschlußstreifen befestigt. Dies geschieht mit Hilfe der bekannten 11Flip-Chip-Technik", indem der Halbleiterkbrper auf die Anschlußstellen einjustiert und die Verbindungen durch Löten, Schweißen oder Thermokompression hergestellt werden.
• Nach der Figur 5 wird nun an der Rückseite des Halbleiterkörpers 7 der metallische und gut wärmeleitende Trägerkör per 15 befestigt. Zugleich wird dieser Trägerkörper auch an den Haltestegen 5 durch Löten oder Schweißen fixiert.
• Diese Fixierung des Trägerkörpers an den Haltestogen hat u. a. den Vorteil, daß beim Vergießen der Halbleiteranordnung praktisch keile Belastung auf die Verbindungsstelle zwischen Halbleiterkörper und Trägerkörper einwirkt.
• Die in der Figur 5 dargestellte Anordnung wird nun noch nilt Kunststoff vergossen, wobei der äußere Hand der Runststoff-Vergußmasse der in der Figur 5 gestrichelt dargestellten Linie 18 entspricht, Schließlich müssen noch die Rahmenteile 13a und 13b so entfernt werden, daß gemaß Figur 6 aus dem Gehäusekörper 19 voneinander isolierte Zuleitungen 14 herausragen.
• In der Figur 6 ist eine Anordnung dargestellt, die auf jeder Seite des Gehäuses 6 Zuleitungen 14 und in der Mitte zwischen den Zuleitungen jeweils eine Kühlfahme 15 aufweist. Wie sich aus der Figur 6 ergibt, wurden auch die Haltestege 5 vom Rahmen abgetrennt und werden nun allein von der Vergußmasse gehalten. auch bei dem zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel kann der Trägerkörper am Halbleiterkörper angelötet oder angeschweißt werden. Zwn Anlöten wird vorzugsweise ein verzinnter Trägerkörper verwendet 1 während zum Ankleben bei spielsweise eine Silberleitpaste geeignet ist.

Claims (12)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1) Halbleiteranordnung, bestehend aus einem relativ dicken, selbsttragenden ISontaktierungsstreifen, der zur Bildung von Anschlüssen an einen, eine integriert Festkörperschaltung enthaltenden, Halbleiterkörper, mit einem Muster von Anschlußstreifen bildenden Einschnitten bzw. Aussparungen versehen ist, wobei die für die drahtfreie Kontaktierung vorgesehenen Anschlußstreifen eine zum freien Ende hin abnehmende Dicke aufweisen und mit den Anschlußstellen des Halbleiterkörpers verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper auf einem gut wärmeleitenden gesonderten Trägerkörper befestigt ist, und daß dieser Trägerkörper derart an metallischen Teilen des Kontaktierungsstreifens befestigt ist, daß die Anschlußstellen des Halbleiterkörpers direkt mit den Enden der Anschlußstreifen elektrisch leitend verbunden sind.

2) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper aus einen streifenförmigen Metallteil besteht, dessen Enden mit am metallischen Kontaktierungsstreifen angebrachten Haltestegen verbunden ist.

3) Halbleiteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Enden des Trägerkörpers verjüngen, während der T@ägerkörper in seinem zentralen, den Halbleiterkörper tragenden Teil verbreitert ist.

4) Halbleiteranordnung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktierungsstreifen aus einem Bletallrahmen besteht, bei dem zahlreiche, vom Rahmen ausgehendc und in das Innere des Rahmens ragende Anschlußstreifen vorgesehen sind.

5) Halbleiteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeiclunet, daß die Anschlußstreifen an ihren freien, für die Kontaktierung vorgesehenen Enden einen gegenüber den übrigen Teilen des Kontaktierungsstreifens verjüngten Querschnitt aufweisen.

6) Halbleiteranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverjüngung von einer Oberflächenseite des Streifens ausgeht und daß von dieser Seite aus die Anschlußstellen des Halbleiterkörpers an den Enden der Anschlußstreifen befestigt sind.

7) Halbleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper von einer das lIalbleiterbauelement und die Enden der Anschlußstreifen mit umfassenden Gehäuse-Vergußmasse umschlossen ist.

8) Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche t bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Trägerkörpers aus der Gehäuse Vergußmasse herausragen und für die Befestigung an weiteren Wärmeableitungsteilen vorgesehen sind.

9) Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper zunächst auf dem gut wärmeleitenden Trägerkörper befestigt wird, daß danach dieser Trägerkör per mit seinen Enden an am Kontaktierungsstreifen angebrachten Halteste¢en befestigt wird und daß gleichzeitig oder danach die Enden der Anschlußstreifen mit dem sie berührenden Anschlußstellen des Halbleiterkörpers elektrisch leitend und mechanisch fest verbunden werden.

10) Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach der EinJustierung des Trägerkörpers und des darauf angeordneten Halbleiterkörpers auf die Anschlußstreifen der Trägerkörper an den Haltestegen befestigt und somit die Justierung fixiert wird und daß danach dia Enden der Anschlußstreifen init den Anschlußstelle-,l des iialbleiterkörpers in einem Durchlaufofen oder mit Hilfe eines aufgesetzten Lötstempels elehtrisch leitend und mechanisch fest verbunden werden.

11) Verfahren nach einem der vorangchenden Ansprüche, dadurch gekennzoichnet, daß als Kontaktierungsstreifen ein Band verwcndet wird, das einc Vielzahl von Halbleiterkörpern aufnehmen kann und daß auch die Trägerkörper in einem mehrere Trägerkörper umfassenden Verbund gefertigt werden und daß dieser Verbund erst nach dem Befestigen der Halbleiterkörper in Einzelträgerkörper aufgelöst wird.

12) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper mit seinen Anschlußstellen zunächst an den Enden der Anschlußstreifen befestigt werden, daß danach der Trägerkörper mit der Riickseite des Halbleiterkörpers und mit den Haltestegen des Kontaktierungsrahmen verbunden wird und daß schließlich der Halbleiterkörper, (iie Enden der Schlußstreifen und zumindest Teile des Trägerkörpers in eine Gehäuse-Vergußmasse eingebettet werden.

L e e r s e i t e