DE2858087C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine verkapselte Halbleiterein­ richtung mit einer plattenförmigen Befestigungseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Verkapselte Halbleiter sind bereits bekannt. In Fig. 1 ist beispielsweise ein solcher bekannter verkapselter Halbleiter 2 dargestellt. Der Halbleiter 2 wird im all­ gemeinen durch die folgenden Verfahrensschritte herge­ stellt. Zunächst wird eine flache Metallplatte ausge­ stanzt oder ausgeätzt, um einen Metallrahmen 4 zu bilden, wie er in Fig. 2 dargestellt ist. Der Metallrahmen 4 weist eine größere Zahl von Metallrahmeneinheiten 6 auf, die durch Bänder 8 bzw. 10 verbunden sind und wel­ che eine Halbleitereinrichtung 2 bilden. Beispielsweise kann auf der Metallrahmeneinheit 6 ein IC-Chip (in Fig. 2 nicht gezeigt) befestigt werden. Die Metallrahmenein­ heit 6 weist weiterhin einen Befestigungsteil 12 für das Chip auf, das sicher an Ort und Stelle gehalten wer­ den muß und weiterhin mehrere Leiterstreifen 14, die ausgehend von der Kante der Befestigungsteile 12 nach außen ragen. Die Enden der Leiterstreifen 14, die dem Befestigungsteil 12 benachbart liegen, sind freie Enden. Die anderen Enden der Leiterstreifen 14 sind alle mit einem gemeinsamen Band 10 verbunden. Die Leitstreifen 14 sind weiterhin untereinander durch einen gemeinsamen Verbindungsstreifen 16 verknüpft. Vom Befestigungsteil 12 läuft ein Stützstreifen 18 zu den Verbindungsbändern 8 und ist an diesen befestigt. Die Metallrahmeneinheit 6 ist daher mittels der Bänder 8 und 10 sicher gehalten bzw. unterstützt. Mehrere sich auf dem Chip befindende Anschlußstreifen sind mittels entsprechender Verbindungs­ leitungen mit den Leiterstreifen 14 elektrisch verbunden. Zur Herstellung der Verbindung wird eine besondere Vor­ richtung verwendet. Beim Einformen der Befestigungsein­ heit werden das Chip, das Befestigungsteil 12 und die Endbereiche der Leiterstreifen 14, die dem Befestigungs­ teil benachbart sind, in Kunststoff eingeschlossen. Als letzter Schritt werden das Verbindungsband 10, die Ver­ bindungsstreifen 16 und die Stützstreifen 18 durch­ trennt, um den Metallrahmen 4 in einzelne Metallrah­ meneinheiten 6 aufzuteilen. Die Leiterstreifen 14 werden, wie in Fig. 1 gezeigt, abgebogen und damit eine Halbleitereinrichtung 2 geschaffen, deren IC-Chip im Kunststoff verkapselt ist.

Ein Problem bei verkapselten Halbleitereinrichtungen besteht darin, daß die in dem Halbleiterplättchen (Chip) anfallende Wärme wirksam abgestrahlt werden muß. Hier­ zu sind aus dem Stand der Technik verschiedene Maßnah­ men bekannt. So zeigt zum Beispiel die DE-OS 19 37 664 eine Anordnung, bei der einer der durch das Isolier­ stoffgehäuse zu dem Halbleiterplättchen führenden Lei­ terstreifen verlängert ist, so daß die Verlängerung als Befestigungsteil für das Chip dient. Für die Wär­ meabfuhr ist auf der Unterseite der Leiterbahnen ein Aluminiumstreifen vorgesehen, der einen nach oben ab­ gewinkelten Teil besitzt, welcher an Teilbereichen der Leiterbahnen anliegt. Die Befestigungseinheit wird bei dieser Halbleiteranordnung also nicht durch ein vollständig von isolierendem Kunstharz umgebenen Bau­ teil gebildet, sondern durch eine Verlängerung einer Leiterbahn, deren freie Enden aus dem Kunstharz-Gehäu­ se vorstehen. Da die Leiterbahnen selbst nicht zum Ab­ führen der anfallenden Wärmeenergie ausreichen, ist die zusätzliche Aluminiumplatte vorgesehen.

Die DE-AS 20 04 768 beschreibt ein Halbleiterbauele­ ment, dessen Besonderheit darin besteht, daß ein spezieller Kühlblock vorgesehen ist, der dem das IC- Chip tragenden Leiter eng benachbart ist, ohne an ihm befestigt zu sein. Während bei der Halbleitereinrich­ tung nach der oben erläuterten Druckschrift der Alumi­ niumstreifen an den den Chip abgewandten Seiten der Leiterbahnen anliegt, soll nach der letztgenannten Druckschrift noch ein geringer Abstand vorhanden sein. Beide Vorschläge, die in den Chip anfallende Wärme abzuführen, sind aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ver­ kapselte Halbleitereinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, bei der die in dem auf der Befestigungseinheit angeordneten Halb­ leiterplättchen anfallende Wärmeenergie effizient abgeleitet werden kann, ohne daß ein nennenswert hoher Aufwand erforderlich wäre.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen erge­ ben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung geht aus von einer verkapselten Halblei­ tereinrichtung, innerhalb derer das Halbleiterplättchen (Chip) auf einer speziellen Befestigungseinheit angeord­ net ist. Zum Ableiten der Wärme steht nun an wenigstens einer Kante der Befestigungseinheit ein Steg ab, der einen wärmeabstrahlenden Fuß trägt. Damit kann eine Wärmebrücke zwischen dem Halbleiterplättchen und der Außenseite der Halbleitereinrichtung, d. h. des Isolier­ stoffgehäuses, geschaffen werden. Zusätzliche Elemente zur Wärmeabfuhr sind nicht mehr notwendig.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ver­ kapselten Halbleitereinrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Metallrahmen einer bekannten Halbleitereinrichtung,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Be­ festigungseinheit, die in der Lage ist, große Wärmemengen abzuleiten,

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Halbleiter­ einrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung der Be­ festigungseinheit nach Fig. 3, und

Fig. 5 eine Teil-Draufsicht auf eine Metallplatte zur Herstellung eines Befestigungsrahmens für eine Befestigungseinheit nach Fig. 3.

Eine in Fig. 3 gezeigte Befestigungseinheit 58 ist nicht nur mechanisch stabil, sondern strahlt darüber hinaus wirksam die in einem darauf befestigten Halbleiter­ plättchen (IC-Chip) erzeugte Wärme ab. Die Befestigungs­ einheit 58 besteht aus einem flachen Befestigungsteil 60, Verstärkungswänden in Form von Stegen 62 und Wärme­ abstrahlfüßen 64, die vorzugsweise im wesentlichen pa­ rallel zum Befestigungsteil 60 abgebogen sind. Wenn die Befestigungseinheit 58 in einem Bauteil 20 verkapselt ist, wie in Fig. 4 gezeigt, liegen an der Unterfläche des Bauteils 20 die wärmeabstrahlenden Füße 64 frei. Diese untere Fläche braucht jedoch nicht mit der Außen­ fläche des Bauteils 20 zu fluchten. Die Bodenfläche kann sehr nahe an der Innenwand des Bauteils 20 ange­ ordnet sein. Die wärmeabstrahlenden Füße 64 können in das Bauteil 20 so eingebettet sein, daß die untere Fläche der Füße 64 einige Millimeter oder Zehntel Mil­ limeter von der Innenfläche des Bauteils 30 entfernt sind. Die in dem IC-Chip 22 erzeugte Wärme wird dann durch das Befestigungsteil 60, die Stege 62, die wärme­ abstrahlenden Füße 64 und weiter durch die dünnen Wände des Bauteils 20 nach außen abgeleitet. Eine Halbleiter­ einrichtung der gezeigten Art, bei der die Unterfläche der wärmeabstrahlenden Füße 64 am Boden des Bauteils 20 freiliegt, kann eine etwa zweimal so große Wärme­ menge ableiten, als dies mit bekannten Halbleiterein­ richtungen möglich ist. Wenn die wärmeabstrahlenden Füße 64 in dem Bauteil 20 eingebettet sind, wobei die Unterfläche der Füße 44 sehr nahe an der Innenfläche des Bauteils 20 liegen soll, kann etwa 1 ¹/₂mal so viel Wärme zur Außenseite abgeleitet werden als dies mit dem bekannten Halbleitereinrichtungen möglich ist.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch eine verkapselte Halbleitereinrichtung, die die Befestigungseinheit 58 gemäß Fig. 3 beinhaltet. In dem Bauteil 20 trägt die Befestigungseinheit 58 ein mit einer Klebstoffschicht 25 angebrachtes Halbleiterplättchen 22, dessen An­ schlußstreifen 30 über Anschlußleitungen 32 mit von dem Bauteil 20 aus abstehenden Leiterstreifen 28 ver­ bunden sind. Die in dem Halbleiterplättchen 22 ent­ stehende Wärme wird über die Stege 62 und die wärme­ abstrahlenden Füße 64 nach außen abgeleitet.

Ein Befestigungsrahmen 68, der die Befestigungsein­ heiten 58 nach Fig. 3 enthält, kann aus einer Metall­ platte 66, wie in Fig. 5 gezeigt, hergestellt werden, indem aus der Metallplatte 66 ein Umriß der mit durch­ gezogenen Linien angedeuteten Art ausgestanzt oder ausgeätzt wird und anschließend die ausgestanzten Teile Entlang der gestrichelten Linien abgebogen werden. In Fig. 5 entsprechen die Plattensegmente, die mit dem Bezugszeichen 70 versehen sind, den seitlichen Ste­ gen 62 in Fig. 3. Die Plattensegmente, die mit der Be­ zugsziffer 72 bezeichnet sind, entsprechen den wärme­ abstrahlenden Füßen 64 in Fig. 3.

Claims (4)

1. Verkapselte Halbleitereinrichtung mit einer plattenförmigen Befestigungseinheit, die vollstän­ dig von einem isolierenden Kunstharz umgeben ist, mit einem auf der Befestigungseinheit angeordneten Halbleiterplättchen und mit Elementen zur Wärmeab­ fuhr, die aus der Verkapselung nach außen ragen, da­ durch gekennzeichnet, daß die Befe­ stigungseinheit (58) an wenigstens einer Kante einen aus der Ebene ihres Befestigungsteils (60) herausra­ genden Steg (62) mit einem wärmeabstrahlenden Fuß (64) auf­ weist, der an der Unterkante des Stegs (62) ansetzt.

2. Verkapselte Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Fläche jedes wärmeabstrahlenden Fußes (64) nahe der unteren Fläche der Verkapselung angeordnet ist.

3. Verkapselte Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder wär­ meabstrahlende Fuß (64) aus der Verkapselung teilwei­ se nach außen ragt.

4. Verkapselte Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder wär­ meabstrahlende Fuß (64) parallel zur Ebene des Befe­ stigungsteils (60) gerichtet ist.