WO2003098666A2 - Hochfrequenz-leistungshalbleitermodul mit hohlraumgehäuse sowie verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Hochfrequenz-leistungshalbleitermodul mit hohlraumgehäuse sowie verfahren zu dessen herstellung Download PDF

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WO2003098666A2
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Jochen Dangelmaier
Rudolf Lehner
Stefan Paulus
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Infineon Technologies Ag
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Definitions

  • the invention relates to a high-frequency power semiconductor module with a cavity housing and with at least one high-frequency semiconductor component and with a chip island on which the high-frequency semiconductor component (s) is / are arranged, and a method for its production.
  • High-frequency power semiconductor modules are accommodated in ceramic cavity housings due to the high heat development and the high-frequency properties.
  • the use of such high-performance modules for high-frequency applications is limited due to the dielectric properties of the plastic housing compound in which the high-frequency semiconductor components are embedded.
  • the flat conductor frames required for such components have an extremely complex structure, since on the one hand they have to offer a first level for free-standing flat conductors and on the other hand they have to offer a second level with a solid metallic chip island for dissipating the heat.
  • the technical and cost expenditure for such flat lead frames is similar to that for ceramic cavity housings.
  • heat dissipation from ceramic cavity housings is not particularly effective.
  • Both housing shapes also have the disadvantage that the seat or the attachment High-frequency semiconductor components can only be successfully tested if the high-frequency semiconductor components are housed and wired in the relatively expensive housing shapes, so that functional and quality tests can only be used relatively late for the known housing shapes.
  • a high-frequency power semiconductor module is specified with a cavity housing and at least one high-frequency semiconductor component arranged in the cavity housing.
  • the cavity housing has a chip island on which the high-frequency semiconductor components are arranged.
  • Flat conductors are also anchored in a housing frame, which is closed by a housing cover.
  • This high-frequency power semiconductor module has three prefabricated modules, a first module having horizontally arranged flat conductors in the housing frame which is open at the top and bottom.
  • a second module has the chip island as a heat sink with at least one high-frequency semiconductor component and forms the bottom of the cavity housing.
  • the 3rd module closes the cavity housing at the top and has the housing cover.
  • Such a high-frequency power semiconductor module which is composed of three modules, has the advantage that each The module itself can be checked for quality and functionality before the three modules are assembled into an electronic component. It is particularly advantageous that the high-frequency semiconductor component can already be placed on a heat sink, which replaces the previous chip island of a lead frame. As a result, the chip island can be produced completely independently of a flat conductor frame with simple means and forms the bottom of the cavity housing, which reduces the cost of production, since there are no complex flat conductor frames to be provided, the flat conductor in two separate levels on the one hand and a chip island which can be cooled from the outside on the other exhibit. Such a complex structure of a three-dimensional lead frame for realizing a high-frequency power semiconductor module with a cooled chip island can consequently be avoided.
  • the housing frame with flat conductors anchored therein can be mass-produced as an independent module and the dimensional accuracy and precision of the housing frame in conjunction with the flat conductors anchored in it can be checked before assembly with the second module. This improves the likelihood that only functional 1st modules with functional 2nd modules are mechanically connected to form an upwardly open cavity housing and the failure rate after connecting the flat conductors inside the cavity housing to the electrodes of the high-frequency semiconductor components is reduced ,
  • high-frequency power semiconductor modules can be realized by connecting several hundred bonding wires in parallel on a flat conductor end with a corresponding electrode of a high-frequency power semiconductor, so that it is advantageous if such cost-intensive production steps as bonding with pre-tested 1st and 2. Modules of a high-frequency power semiconductor module can be carried out, which can significantly reduce costs and reject rates.
  • the housing frame can be produced from a plastic housing compound.
  • the plastic material of this plastic housing compound can correspond to the plastic housing compound that is used for the complete packaging of high-frequency semiconductor components on a lead frame.
  • the housing frame on the lead frame can be produced independently of the manufacture of the second module and thus independently of the fixing of the high-frequency semiconductor components on a chip island.
  • the use of ceramics as a housing frame has the advantage of improved dielectric properties compared to the plastic housing frame. However, that is Manufacture of a ceramic housing frame is associated with higher costs than the production of a plastic housing frame.
  • the housing frame can be one of several housing frames arranged on a flat conductor frame. In this case, exclusively inner flat conductor ends of each component position of the flat conductor frame, which are arranged in one plane, are embedded in the housing frame. In this respect, the flat conductor frame is constructed in an uncomplicated manner, since the provision of a chip island is completely unnecessary for the implementation of the first module.
  • the housing frame only anchors the inner flat conductor ends in a plastic housing compound or in a ceramic compound.
  • the inner flat conductor ends can be kept partially free of housing frame material and have refined surfaces as bond fingers. Such refined surfaces can have nickel, gold, silver or alloys thereof, in order to facilitate reliable bonding of gold bonding wires on these exposed flat conductor ends in the housing frame.
  • the housing frame which is open at the bottom and at the top, can expand in stages from bottom to top.
  • This step-like extension makes it possible to provide a relatively large opening for the housing cover and to provide a correspondingly reduced opening for the housing base in the form of the chip island as a heat sink.
  • the enlarged opening for the housing cover has the advantage that a larger access opening is available for wiring the high-frequency semiconductor components of the second module with the bond fingers of the first module, which facilitates bonding from above.
  • the step-shaped design of the housing frame from bottom to top can be designed in such a way that the housing frame has a lower shoulder with which the second component can be brought into engagement or is in engagement.
  • the inner flat conductor ends can also be arranged on this lower extension of the housing frame, the inner housing wall being set back in relation to the opening for the second component, so that a part of the inner flat conductor ends remains free of housing frame material, so that when the inner flat conductor ends remain free Bonding can be accessed.
  • An upper shoulder of the step-shaped housing frame, which is open at the top, is suitable for accommodating the third component as a housing cover.
  • the third component can thus be brought into engagement with this upper approach.
  • the housing cover can consist of a plastic plate, but housing covers based on the ceramic and / or on a metal basis are also preferred, since they allow greater power losses for the high-frequency semiconductor components to be arranged in the cavity housing.
  • the dielectric properties of a ceramic cover are more favorable than a plastic cover as a housing cover.
  • a metallic cover in turn shields the high-frequency power semiconductor module from electromagnetic interference sources.
  • the second component has a metal base which protrudes from a metallic base plate and can be brought into engagement with the lower attachment of the housing frame.
  • a metal Disgust can be formed in one piece with the metallic base plate by galvanically depositing the metal base on the base plate or by machining the base plate on its upper side in such a way that a metal base protrudes.
  • Such a metal base has the advantage that the respective high-frequency semiconductor component that is arranged on the metal base can be positioned exactly in relation to the housing frame.
  • the base can have a height which, together with the thickness of the high-frequency semiconductor components, has approximately the same height level as the surfaces of the inner flat conductor ends on the lower attachment of the housing frame, which can have a bondable coating.
  • Such a dimensioning of the metal base has the advantage that the bond connections can be arranged in a single plane, which simplifies the bonding process itself and eliminates sources of error.
  • the high-frequency power semiconductor module according to the invention is a high-frequency power amplifier (RF power amplifier), in particular for mobile radio base stations.
  • RF power amplifier high-frequency power amplifier
  • the high-frequency semiconductor components arranged on the metal base then typically have several
  • High-frequency power semiconductor components in particular so-called RF-LDMOS transistors. Furthermore, an input and an output diode can be provided to protect the high-frequency power amplifier from overvoltage.
  • the high-frequency semiconductor components can be integrated circuits (ICs)
  • ICs integrated circuits
  • the high-frequency power semiconductor module has several hundred bonding wires in parallel from the inner flat conductor ends to the electrodes of the high-frequency semiconductor component. These several hundred bond wires practically form a flat cable with which the inner flat conductor ends are connected to the respective electrodes of the high-frequency semiconductor components.
  • the three modules of the high-frequency power semiconductor module can be connected to one another via adhesive layers or adhesive films.
  • the adhesive can be applied to the respective boundary surfaces or joining surfaces of the individual modules before and after they are assembled to form an electronic component.
  • a method for producing a high-frequency power semiconductor module has the following method steps:
  • This 1st module comprises an upward and downward open frame with embedded inner flat conductor ends. Flat conductors protrude outwards from the housing frame.
  • a second module can be produced in parallel, which has a metal base on a metal plate. At least one high-frequency semiconductor component is arranged on the metal base, the metal base being able to be fitted into the housing frame which is open at the bottom.
  • the 3rd modules can already be produced in the form of housing covers, which can be fitted into the housing frame which is open at the top. After the three modules have been manufactured, functional and quality tests of these three individual modules are carried out. The first and second modules are then assembled by gluing the metal base of the second module into the housing frame of the first module, which is open at the top. After assembly, the inner flat conductor of the 1st module with electrodes of the
  • the housing frame which is open at the top, can be completed with the 3rd module to form a cavity housing.
  • This method of modular design has the advantage that each module can be tested for its function and quality before the cost-intensive step of connecting the inner flat conductor ends to the electrodes of high-frequency semiconductor components is carried out. Due to the power consumption of the high-frequency semiconductor components, several hundred bond wires are attached in parallel to one of the inner flat conductors and placed on one of the common electrodes of the high-frequency semiconductor components.
  • this method has the particular advantage that only those modules which have no functional and quality defects are assembled to form an electronic component. This drastically reduces the amount of rejects in the production of high-frequency power semiconductor modules.
  • a simplified flat conductor frame can be used, since this flat conductor frame only has to comprise free-standing flat conductors and does not have to have an integrally arranged chip island.
  • a flat conductor frame with a plurality of component positions can be produced for producing a first module, with flat conductors with free-standing flat conductor ends being arranged in one plane in each of the component positions and a housing frame open at the top and bottom being attached in each of the component positions, the inner flat conductor ends are embedded in the housing frame, while the flat conductors protrude from the housing frame.
  • Such an endless belt consisting of a flat lead frame with a large number of component positions and housing frames arranged thereon can easily be tested for its quality and functionality, whereby housing frames whose dimensions do not meet the requirements for a smooth assembly with the other modules can be marked and sorted out , before cost-intensive process steps for the production of the high-frequency power semiconductor module have to be carried out.
  • the free-standing flat conductor ends to be installed in the housing frame can also be finished with a bondable coating on the flat conductor frame.
  • Such bondable coatings can have nickel, gold, silver or alloys thereof.
  • the housing frame can be attached by injection molding a plastic housing compound.
  • the flat conductor frame is inserted into an adapted injection mold and the free-standing inner flat conductor ends are embedded in the plastic housing compound in each of the component positions. Since the injection molding of plastic housing compositions can be carried out relatively inexpensively, a lead frame can be provided which has a plastic housing frame in every component position after the injection molding.
  • the housing frame is to consist of a ceramic material
  • a green body is first attached by compression molding in each component position, the free-standing inner flat conductor ends being embedded in the green body, which is designed as a housing frame.
  • the flat conductor frame then runs through the molded green body as a housing frame in a sintering furnace, in which this green body material is sintered into a ceramic housing frame.
  • a ceramic housing frame offers dielectric advantages over a plastic housing frame.
  • the ceramic housing frame can be subjected to a quality and functional test after sintering, in which unsuitable housing frames are marked on the lead frame, so that no other modules of the cavity housing are connected to these marked lead frames.
  • metal plates are first produced with a base adapted to the housing frame which is open at the bottom. Then at least one high-frequency semiconductor component is arranged on each of the bases and its function and connection to the base is tested. Unsuitable 2nd modules can be sorted out. This manufacturing process and test procedure ensure that only high-quality and functional high-quality 2nd modules are connected to 1st modules of the cavity housing.
  • the 1st module Before joining the 1st and 2nd modules, the 1st module can be provided with an adapted adhesive film on the underside of the housing frame.
  • An adhesive film can also be provided for the assembly of the 1st and 3rd modules.
  • the use of adhesive films has the advantage that a correspondingly structured tape made of adhesive film can be used for several housing frames on a ribbon-shaped lead frame, which reduces the manufacturing costs.
  • the inner flat conductor ends of the first module are connected to electrodes of the high-frequency semiconductor components of the second module by multiple parallel bonding of several hundred bond wires.
  • the cavity housing remains open at the top and only in the last step of the process is the third module in the form of a housing cover then glued onto the cavity housing by means of an adhesive layer or an adhesive film if the bonding is successful.
  • This housing cover can be made of plastic or metal or ceramic. The choice of material for the housing cover essentially depends on the high-frequency use and the power range of the high-frequency arranged on the chip island with heat sink. Semiconductor components. While the cavity housing can advantageously be shielded from electromagnetic waves and sources of interference with a metal cover, a ceramic cover is distinguished by its better dielectric properties compared to a plastic cover.
  • Cavity ceramic housing which allow a high frequency range. These housings have a stable heat sink made of copper tungsten (CuW) or similar alloys, to which the high-frequency semiconductor components are soldered or alloyed. This alloying is carried out at temperatures between 300 and 450 ° C. A ceramic plate is mounted all around the soldered high-frequency semiconductor components, on which flat conductor connections made of metal are mounted insulated from the heat sink. Such a circuit carrier for high-frequency power semiconductor modules is supplied preassembled by a supplier. Such a housing concept has the disadvantage of high costs and great effort, since individual component handling and production are required. Due to the ceramic, however, the temperature stability of the
  • Cavity housing and makes it possible to operate the components in a frequency range greater than 3 GHz.
  • a high-frequency power module housing consists of a fully encapsulated plastic housing with an exposed heat sink.
  • a housing with molded plastic housing can only be used up to frequencies of approximately 1 GHz. So are Such fully encapsulated plastic housings cannot be used for GSM and UMTS applications.
  • the low cut-off frequency is due to the sheathing of the bond wires with plastic housing compound and to the large dimensions between the high-frequency semiconductor components and the
  • Plastic cavity housings with an integrated heat sink can also be used. This increases the frequency ranges slightly, but the cut-off frequency range can only be increased by a factor of 2.5 to 2.5 GHz.
  • This pre-molded plastic cavity housing with an integrated heat sink has the advantage of low manufacturing costs, however, when the housing is molded, sealing webs are necessary so that the dimensions between the chip position and the inner flat conductors cannot be optimized. In contrast, the invention has the following advantages:
  • a frequency range greater than 2.5 GHz can be realized and 4. the use of soldering and alloying processes, in particular when applying chips to the second module, ensures lower thermal resistances for high-performance applications For example, a power loss of 240 W in continuous operation can be realized.
  • High-frequency semiconductor components are used in the cavity housing while maintaining tight tolerances of the chips to the inner flat conductor ends.
  • advantages of different technologies can be combined with the present invention and to deliver a housing product that can be produced inexpensively and much more reliably.
  • Figure 1 shows a schematic cross section through a
  • High-frequency power semiconductor module with cavity housing
  • FIGS. 2 to 7 show a production method for producing a high-frequency power semiconductor module on the basis of schematic cross sections through components after individual process steps;
  • FIG. 2 shows a schematic cross section through a lead frame with several component positions
  • Figure 3 shows a schematic cross section through a
  • FIG. 4 shows a schematic cross section through a second module with a high-frequency semiconductor component on a chip island
  • FIG. 5 shows a schematic cross section through a high-frequency power semiconductor module according to a
  • FIG. 6 shows a schematic cross section through the third module of the high-frequency power semiconductor module
  • FIG. 7 shows a schematic cross section through a number of high-frequency power semiconductor modules on a flat conductor frame before the flat conductor frame is opened to show individual electronic components.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section through a high-frequency power semiconductor module 1 with a cavity housing 3 of an embodiment of the invention.
  • the reference symbol 2 denotes high-frequency semiconductor components, of which three high-frequency semiconductor components are arranged on a chip island 4.
  • Reference number 5 denotes flat conductors which are anchored with their inner flat conductor ends 16 in a housing frame 6 of the high-frequency power semiconductor module 1.
  • the reference numeral 7 denotes a housing cover which hermetically seals the cavity housing 3 at the top.
  • the reference numerals 8, 9 and 10 denote three months dule, from which the high-frequency power semiconductor module 1 is composed.
  • the reference symbol 11 denotes a heat sink, which essentially consists of the chip island 4.
  • the reference numeral 12 denotes the bottom of the cavity housing 3, which is formed by a metal base 20 of the chip island 4.
  • the reference numeral 14 denotes a housing frame which is constructed from a plastic molding compound in this embodiment of the invention.
  • the reference symbol 15 denotes a flat conductor frame, of which the flat conductors 5 can be seen in this embodiment of the invention, which protrude from the housing frame 14.
  • the reference symbol 18 denotes bond fingers which are formed by a part of the inner flat conductor ends 16 and which have a refined surface in order to enable reliable bonding for the attachment of bond wires 22.
  • the reference numeral 13 denotes a lower extension of the housing frame, which is gradually expanded from bottom to top in this embodiment of the invention
  • the reference symbol 19 denotes an upper extension in which the third component of the high-frequency power semiconductor module, namely the housing cover 7, can be fitted
  • the reference symbol 23 denotes electrodes on the high-frequency semiconductor component 2.
  • the reference symbol 24 denotes
  • Adhesive layers and the reference numeral 25 designate a plastic housing compound.
  • the high-frequency power semiconductor module 1 is essentially composed of three separately producible modules 8, 9 and 10. These three modules are designed in such a way that they are adaptable to one another and can be plugged into one another.
  • the first module 8 essentially has a housing frame 6, which in this embodiment of the invention is constructed from a plastic housing compound 25 and was applied to a lead frame 15 using an injection molding process.
  • the flat conductors 5 were anchored in the injection molding compound 25.
  • the injection molding compound 25 of the housing frame 6 is provided both above and below the inner flat conductor ends 16, so that the inner flat conductor ends are practically embedded in the plastic housing compound 25 except for an area which forms bond fingers 18.
  • the housing frame 7 is open from the bottom up, the opening in the housing frame 7 gradually widening from the bottom up.
  • the inner flat conductor ends 16 are arranged on the lowest step or the lowest extension 13 of the housing frame.
  • the inner wall of the housing frame is set back above the inner flat conductor ends 16, so that access to the bond fingers is possible.
  • An upper extension 19 is designed in such a way that it enables an opening for fitting a housing cover.
  • the second module 9 consists of a metallic base plate 21, from which a metal base 20 can protrude.
  • Base plate 21 and metal base 20 are dimensioned such that they can be adapted to the lower extension 13.
  • the high-frequency semiconductor components are three high-frequency power semiconductor components, which together form a high-frequency form quenz power semiconductor module.
  • the middle high-frequency semiconductor component is a high-frequency power transistor, with a source electrode S and a drain electrode D.
  • the gate electrode G is protected against overvoltage by an input power diode 27.
  • a third high-frequency semiconductor component 2 in the form of a power diode 28, which forms the output diode, is accommodated on the chip island 4.
  • the three high-frequency semiconductor components or electrodes are connected in parallel with the finger 18 over several hundred
  • the individual bond wire has a diameter between 15 and 50 microns and consists essentially of gold.
  • the operating temperature of this high-frequency power semiconductor module, as shown in FIG. 1, is approximately 200 ° C.
  • the resulting power loss is effectively dissipated to the environment via the metal base 20 and the metal plate 21.
  • the heat dissipation can be intensified by housing ribs, which can be incorporated in the base plate 21 or can be placed on the base plate 21.
  • the third module of this high-frequency power semiconductor module 1 is formed by the housing cover 7.
  • this housing cover can be made of plastic, ceramic or metal. Metal lids have proven their worth as shielding aids, while ceramic disgust has improved dielectric properties compared to a plastic lid. If the plastic cover is filled accordingly high, operating temperatures can also occur of approx. 200 ° C can be reached without the plastic cover warping.
  • FIGS. 2 to 7 show a production method for producing a high-frequency power semiconductor module 1 on the basis of schematic cross sections through components after individual process steps. Components with the same functions as in FIG. 1 are identified in the following FIGS. 2 to 7 with the same reference symbols and are not discussed separately.
  • FIG. 2 shows a schematic cross section through a flat conductor frame 15 with a plurality of component positions 17.
  • This flat conductor frame 15 is of simple construction and, in this respect, can be produced extremely inexpensively. It essentially consists of a metal strip into which individual structures have been stamped, which on the one hand represent flat conductors 5 and on the other hand form free-standing flat conductor ends 16, the upper side of which is partially coated with a bondable coating. The flat conductor ends 16 have through openings 26. While only two component positions 17 are shown schematically in FIG. 2, such a flat conductor strip can have any number of component positions.
  • Figure 3 shows a schematic cross section through a
  • This housing frame 6 is open at the top and bottom. In this embodiment, the housing frame 6 widens step-by-step from bottom to top.
  • the lower opening has a lower extension 13 into which the second module 9 can be fitted.
  • the inner flat conductor ends 16 of the flat conductors 5 are arranged on the lower extension 13, these flat conductor ends 16 having openings 26, which are now completely filled with plastic housing compound, so that the flat conductors 5 are anchored in a form-fitting manner in the plastic housing compound 25.
  • part of the inner flat conductor ends 16 is kept free of housing dimensions, so that bond fingers 18 can form.
  • FIG. 4 shows a schematic cross section through a second module 9 of the high-frequency power semiconductor module with applied high-frequency semiconductor components 2 on a metal chip island 4.
  • This chip island is in one piece and consists of a metallic base plate 21 and an attached metal base, which has a height h. Together with the thickness d of the high-frequency semiconductor component 2, the upper edge of the second module 9 reaches the height level H of the upper side of the inner flat conductor ends or the bond finger 18, which is shown in FIG. 3.
  • Such an adaptation of the base height h and chip thickness d to the height level H of the bond fingers facilitates the bonding of bond wires between the bond fingers 18 of the 1st module 8 and the electrodes 23 of the high-frequency semiconductor component 2 of the 2nd module 9. This becomes the 2nd module 9 introduced into the bottom opening 29 of the housing frame 6 in the direction of arrow A and connected to the lower extension 13 of the housing frame via an adhesive layer.
  • FIG. 5 shows a schematic cross section through a high-frequency power semiconductor module 1 after bonding and before covering the cavity housing 3 with a housing cover.
  • the bond wires 22, which can be seen in cross section, are laid on the one hand by the bond fingers 18 to the electrodes 23 of the high-frequency semiconductor component and on the other hand also the high-frequency semiconductor component is wired between the electrodes. Because the bond wires are extremely small In this embodiment, 500 bonding wires with a diameter of 38 ⁇ m are bonded in parallel to a common electrode of a high-frequency semiconductor component. In principle, a flat conductor is thus created from the bundle of parallel bond wires.
  • the bonding can still take place while the individual electronic components are connected to one another via a band of a flat lead frame 15, so that there is an efficient production.
  • Both the lead frame 15 and the chip island 4 are easily structured and therefore inexpensively producible components, so that the total price for the high-frequency power semiconductor module is drastically cheaper compared to components based on multi-layer, three-dimensional lead frame designs.
  • FIG. 6 shows a schematic cross section through the third module 10 of the high-frequency power semiconductor module 1.
  • the third module 10 also essentially consists of a relatively simple component. This component is adapted as a housing cover 7 in its outer dimensions to the upper shoulder 19 of the housing frame 6 and can be placed on the housing frame 6 in the direction of arrow B.
  • FIG. 7 shows a schematic cross section through a plurality of high-frequency power semiconductor modules 1 on a flat conductor frame 15 before the flat conductor frame 15 is opened to show individual electronic components 1.
  • the flat conductor frame 15 can be separated in the direction of the dash-dotted line 30, so that the flat conductor frame 15 is broken down into individual outer flat conductors and thus into individual fully functional high-frequency power semiconductor modules 1.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul (1) mit Hohlraumgehäuse (3), das aus drei Modulen aufgebaut ist, einem 1. Modul (8), das einen nach oben und unten offenen Gehäuserahmen (6) aufweist mit horizontal angeordneten Flachleitern (5), einem 2. Modul (9), das die Chipinsel (4) als Wärmesenke mit mindestens einem Hochfrequenz-Halbleiterbauelement (2) aufweist, wobei das 2. Modul (9) den Boden des Hohlraumgehäuses (3) bildet und einem 3. Modul (10), das den Gehäusedeckel (7) aufweist.

Description

Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul mit Hohlraumgehäuse sowie Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul mit einem Hohlraumgehäuse und mit mindestens einem Hochfrequenz-Halbleiterbauelement und mit einer Chipinsel, auf welcher das oder die Hochfrequenz-Halbleiterbauelement (e) angeordnet ist/sind sowie eine Verfahren zu dessen Herstellung.
Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodule, werden aufgrund der hohen Wärmeentwicklung und der Hochfrequenzeigenschaften in Hohlraumgehäusen aus Keramik untergebracht. Außerdem ist es möglich, vollständig in Kunststoffmasse eingepackte Hochleis- tungsmodule zu bauen, deren Hochfrequenz-Halbleiterbauelemente auf einer Chipinsel angeordnet ist, von der mindestens eine Oberfläche eine Außenwand des Gehäuses bildet, die durch die Umgebung gekühlt werden kann. Jedoch ist der Einsatz derartiger Hochleistungsmodule für Hochfrequenzanwendun- gen, aufgrund der dielektrischen Eigenschaften der Kunst- stoffgehäusemasse, in welche die Hochfrequenz-Halbleiterbauelements eingebettet sind, begrenzt.
Die für derartige Bauteile erforderlichen Flachleiterrahmen sind äußerst komplex aufgebaut, da sie einerseits eine erste Ebene für freistehende Flachleiter anbieten müssen und andererseits eine zweite Ebene mit einer massiven metallischen Chipinsel zur Ableitung der Wärme anbieten müssen. Der technische und kostenmäßige Aufwand für derartige Flachleiterrah- men ist ähnlich hoch wie für keramische Hohlraumgehäuse. Die Wärmeableitung von keramischen Hohlraumgehäusen ist jedoch nicht besonders effektiv. Beide Gehäuseformen haben darüber hinaus den Nachteil, dass der Sitz bzw. die Befestigung das Hochfrequenz-Halbleiterbauelements erst erfolgreich getestet werden kann, wenn die Hochfrequenz-Halbleiterbauelemente in den relativ teuren Gehäuseformen untergebracht und verdrahtet sind, so dass Funktions- und Qualitätstests erst relativ spät für die bekannten Gehäuseformen eingesetzt werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul anzugeben, das die Nachteile im Stand der Technik überwindet und preiswert mit verminder- ter Ausfallrate gefertigt werden kann.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird ein Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul angegeben mit einem Hohlraumgehäuse und zumindest einem in dem Hohlraumgehäuse angeordneten Hochfrequenz-Halbleiterbauelement. Darüber hinaus weist das Hohlraumgehäuse eine Chipinsel auf, auf welcher die Hochfrequenz-Halbleiterbauelemente angeordnet ist. Ferner sind Flachleiter in einem Gehäuserahmen verankert, der von einem Gehäusedeckel abgeschlossen wird. Dieses Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul weist drei vorgefertigte Module auf, wobei ein 1. Modul in dem nach oben und unten offenen Gehäuserahmen horizontal angeordnete Flachleiter aufweist. Ein 2. Modul weist die Chipinsel als Wärmesenke mit mindestens einem Hochfrequenz- Halbleiterbauelement auf und bildet den Boden des Hohlraumgehäuses. Das 3. Modul schließt das Hohlraumgehäuse nach oben ab und weist den Gehäusedeckel auf.
Ein derartiges Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul, das aus drei Modulen zusammengesetzt ist, hat den Vorteil, dass jedes Modul für sich auf seine Qualität und Funktionsfähigkeit geprüft werden kann, bevor die drei Module zu einem elektronischen Bauteil zusammengesetzt werden. Von besonderem Vorteil ist dabei, dass das Hochfrequenz-Halbleiterbauelement bereits auf einer Wärmesenke platziert werden kann, welche die bisherige Chipinsel eines Flachleiterrahmens ersetzt. Folglich ist die Chipinsel völlig unabhängig von einem Flachleiterrahmen mit einfachen Mitteln herstellbar und bildet den Boden des Hohlraumgehäuses, was eine Verbilligung der Herstellungskos- ten darstellt, da keine komplexen Flachleiterrahmen vorzusehen sind, die in zwei getrennten Ebenen einerseits Flachleiter und andererseits eine von außen kühlbare Chipinsel aufweisen. Ein derart komplexer Aufbau eines dreidimensionalen Flachleiterrahmens zur Verwirklichung eines Hochfrequenz- Leistungshalbleitermoduls mit gekühlter Chipinsel kann folglich vermieden werden.
Darüber hinaus ist es möglich, die sichere Verankerung der Hochfrequenz-Halbleiterbauelemente auf der Chipinsel, ferner den elektrischen Kontakt der Hochfrequenz- Halbleiterbauelemente zur Chipinsel und die Positionierung der Hochfrequenz-Halbleiterbauelemente auf der Chipinsel qualitativ und funktional zu überprüfen, bevor das 2. Modul mit dem 1. Modul zusammengebaut wird. Dieser Vorteil macht sich dann besonders bemerkbar, wenn mehrere Hochfrequenz- Halbleiterbauelements auf der wärmeableitenden Chipinsel unterzubringen sind.
Ein weitere Vorteil des erfindungsgemäßen Hochfrequenz- Leistungshalbleitermoduls liegt darin, dass der Gehäuserahmen mit darin verankerten Flachleitern als eigenständiges Modul in Massenproduktion hergestellt werden kann und die Maßgenauigkeit und Präzision des Gehäuserahmens in Verbindung mit den darin verankerten Flachleitern vor einem Zusammenbau mit dem 2. Modul überprüft werden kann. Somit wird die Wahrscheinlichkeit, dass nur funktionsfähige 1. Module mit funktionsfähigen 2. Modulen mechanisch zu einem nach oben offenen Hohl- raumgehäuse verbunden sind, verbessert und die Ausfallrate nach dem Verbinden der Flachleiter im Inneren des Hohlraumgehäuses mit den Elektroden der Hochfrequenz- Halbleiterbauelemente vermindert wird.
Dazu ist anzumerken, dass Hochfrequenz- Leistungshalbleitermodule durch Parallelschalten von mehreren hundert Bonddrähten auf einem Flachleiterende mit einer entsprechenden Elektrode eines Hochfrequenz-Leistungshalbleiters zu realisieren sind, so dass es von Vorteil ist, wenn derar- tig kostenintensive Fertigungsschritte wie das Bonden mit vorgetesteten 1. und 2. Modulen eines Hochfrequenz- Leistungshalbleitermoduls durchführbar ist, womit Kosten und Ausschussrate erheblich vermindert werden können.
Der Gehäuserahmen kann in einer Ausführungsform der Erfindung aus einer Kunststoffgehäusemasse hergestellt sein. Das Kunst- stoffmaterial dieser Kunststoffgehäusemasse kann der Kunst- stoffgehäusemasse entsprechen, die für ein vollständiges Verpacken von Hochfrequenz-Halbleiterbauelements auf einem Flachleiterrahmen eingesetzt wird. In dem Fall der vorliegenden Erfindung kann der Gehäuserahmen auf dem Flachleiterrahmen unabhängig von der Herstellung des 2. Moduls und damit unabhängig von der Fixierung der Hochfrequenz- Halbleiterbauelemente auf einer Chipinsel hergestellt werden. Gleiches gilt für die Herstellung eines Gehäuserahmens aus einer Keramikmasse. Der Einsatz von Keramik als Gehäuserahmen hat gegenüber dem Kunststoffgehäuserahmen den Vorteil der verbesserten dielektrischen Eigenschaften. Jedoch ist die Herstellung eines Keramikgehäuserahmens gegenüber der Herstellung eines Kunststoffgehäuserahmens mit höheren Kosten verbunden.
Der Gehäuserahmen kann einer von mehreren, auf einem Flachleiterrahmen angeordneten Gehäuserahmen sein. Dabei sind in einer Ebenen angeordnete, ausschließlich innere Flachleiterenden einer jeden Bauteilposition des Flachleiterrahmens in dem Gehäuserahmen eingebettet. Der Flachleiterrahmen ist in- sofern unkompliziert aufgebaut, da das Vorsehen einer Chipinsel vollständig für die Realisierung des 1. Moduls entfällt. Der Gehäuserahmen verankert lediglich die inneren Flachleiterenden in einer Kunststoffgehäusemasse oder in einer Keramikmasse. Dabei können die inneren Flachleiterenden teilweise frei von Gehäuserahmenmaterial gehalten werden und veredelte Oberflächen als Bondfinger aufweisen. Derartige veredelte O- berflächen können Nickel, Gold, Silber oder Legierungen derselben aufweisen, um ein zuverlässiges Bonden von Goldbonddrähten auf diesen freiliegenden Flachleiterenden in dem Ge- häuserahmen zu erleichtern.
Der nach unten und oben offene Gehäuserahmen kann sich stufenförmig von unten nach oben erweitern. Durch diese stufenförmige Erweiterung ist, es möglich, eine relativ große Öff- nung für den Gehäusedeckel vorzusehen und eine entsprechend verminderte Öffnung für den Gehäuseboden in Form der Chipinsel als Wärmesenke vorzusehen. Die vergrößerte Öffnung für den Gehäusedeckel hat den Vorteil, dass zum Verdrahten der Hochfrequenz-Halbleiterbauelemente des 2. Moduls mit den Bondfingern des 1. Moduls eine größere Zugriffsöffnung zur Verfügung steht, die ein Bonden von oben aus erleichtert. Die stufenförmige Ausbildung des Gehäuserahmens von unten nach oben kann derart gestaltet sein, dass der Gehäuserahmen einen unteren Ansatz aufweist, mit dem die 2. Komponente in Eingriff bringbar ist bzw. in Eingriff steht. Gleichzeitig können auch auf diesem unteren Ansatz des Gehäuserahmens die inneren Flachleiterenden angeordnet sein, wobei die innere Gehäusewand gegenüber der Öffnung für die 2. Komponente zurückgesetzt ist, so dass ein Teil der inneren Flachleiterenden frei von Gehäuserahmenmaterial bleibt, so dass auf diese freibleibenden inneren Flachleiterenden beim Bonden zugegriffen werden kann.
Ein oberer Ansatz des nach oben geöffneten stufenförmig ausgebildet Gehäuserahmens ist geeignet, die 3. Komponente als Gehäusedeckel aufzunehmen. Die 3. Komponente kann somit mit diesem oberen Ansatz in Eingriff gebracht werden. Mit dieser 3. Komponente ist das Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul komplettiert und insbesondere das Hohlraumgehäuse perfekt. In einer preiswerten Version kann der Gehäusedeckel aus einer Kunststoffplatte bestehen, jedoch werden Gehäusedeckel auch auf Basis der Keramik und/oder auf Metallbasis bevorzugt, da sie größere Verlustleistungen für die in dem Hohlraumgehäuse anzuordnenden Hochfrequenz-Halbleiterbauelemente zulassen. Darüber hinaus sind die dielektrischen Eigenschaften eines Keramikdeckels gegenüber einem Kunststoffdeckel als Gehäuseabdeckung günstiger. Ein metallischer Deckel wiederum schirmt das Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul von elektromagnetischen Störquellen ab.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die 2. Komponente einen Metallsockel auf, der aus einer metallischen Grundplatte herausragt und mit dem unteren Ansatz des Gehäuserahmens in Eingriff bringbar ist. Ein derartiger Metallso- ekel kann mit der metallischen Grundplatte einstückig ausgebildet sein, indem auf der Grundplatte der Metallsockel galvanisch abgeschieden wird oder die Grundplatte auf ihrer 0- berseite derart spanabhebend bearbeitet wird, dass ein Me- tallsockel herausragt. Ein derartiger Metallsockel hat den Vorteil, dass das jeweilige Hochfrequenz- Halbleiterbauelement, das auf dem Metallsockel angeordnet ist, exakt in Relation zu dem Gehäuserahmen positionierbar ist. Dazu kann der Sockel eine Höhe aufweisen, die zusammen mit der Dicke der Hochfrequenz-Halbleiterbauelemente etwa das Höhenniveau aufweist, wie die Oberflächen der inneren Flachleiterenden auf dem unteren Ansatz des Gehäuserahmens, die eine bondbare Beschichtung aufweisen können. Eine derartige Dimensionierung des Metallsockels hat den Vorteil, dass die Bondverbindungen in einer einzigen Ebene angeordnet werden können, was den Bondvorgang an sich erleichtert und Fehlerquellen ausschließt.
Das erfindungsgemässe Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul ist in einer bevorzugten Ausgestaltung ein Hochfrequenz- Leistungsverstärker (RF-Power Amplifier) , insbesondere für Mobilfunk-Basisstationen.
Die auf dem Metallsockel angeordneten Hochfrequenz- Halbleiterbauelemente weisen dann typischerweise mehrere
Hochfrequenz-Leistungshalbleiterbauelemente auf, insbesondere sogenannte RF-LDMOS-Transistoren. Ferner könenn eine Eingangs- und eine Ausgangsdiode vorgesehen sein, um den Hochfrequenz-Leistungsverstärker vor Überspannung zu beschützen.
Des weiteren können mehrere der Hochfrequenz- Halbleiterbauelemente Integrierte Schaltungen (ICs)sein Um die hohen Ströme der Hochfrequenz-Leistungshalbleiterbauelement zu den Flachleitern zu führen und umgekehrt von den Flachleitern aufzunehmen, weist das Hochfrequenz- Leistungshalbleitermodul mehrere hundert Bonddrähte parallel von den inneren Flachleiterenden zu den Elektroden der Hochfrequenz-Halbleiterbauelementes auf. Diese mehreren hundert Bonddrähte bilden praktisch ein Flachkabel, mit dem die inneren Flachleiterenden mit den jeweiligen Elektroden der Hochfrequenz-Halbleiterbauelemente verbunden sind.
Die drei Module des Hochfrequenz-Leistungshalbleitermoduls können über Klebstoffschichten oder Klebstoff-Folien miteinander verbunden sein. Dazu kann der Klebstoff auf die jeweiligen Begrenzflachen oder Fügeflächen der einzelnen Module aufgetragen sein, bevor und nachdem diese zu einem elektronischen Bauteil zusammengefügt sind.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Hochfrequenz- Leistungshalbleitermoduls weist nachfolgende Verfahrens- schritte auf:
Zunächst wird ein 1. Modul hergestellt. Dieses 1. Modul um- fasst einen nach oben und unten offenen Gehäuserahmen mit eingebetteten inneren Flachleiterenden. Aus dem Gehäuserahmen ragen nach außen Flachleiter heraus.
Parallel kann ein 2. Modul hergestellt werden, das einen Metallsockel auf einer Metallplatte aufweist. Auf dem Metallsockel ist mindestens ein Hochfrequenz-Halbleiterbauelement an- geordnet, wobei der Metallsockel in den nach unten offenen Gehäuserahmen einpaßbar ist. Parallel zur Herstellung des 1. und 2. Moduls können bereits die 3. Module in Form von Gehäusedeckeln hergestellte werden, die in den nach oben offenen Gehäuserahmen einpaßbar sind. Nach dem Herstellen der drei Module werden Funktions- und Qualitätstests dieser drei einzelnen Module durchgeführt. Anschließend werden zunächst das 1. und das 2. Modul durch Einkleben des Metallsockels des 2. Moduls in den nach oben offenen Gehäuserahmen des 1. Moduls zusammengebaut. Nach dem Zusammenbau können über die obere Öffnung des Gehäuserahmens die inneren Flachleiter des 1. Moduls mit Elektroden der
Hochfrequenz-Halbleiterbauelemente des 2. Moduls verbunden werden.
Abschließend kann der nach oben offene Gehäuserahmen mit dem 3. Modul zu einem Hohlraumgehäuse komplettiert werden. Dieses Verfahren der Modulbauweise hat den Vorteil, dass jedes Modul für sich in seiner Funktion und seiner Qualität geprüft werden kann, bevor der kostenintensive Schritt des Verbindens der inneren Flachleiterenden mit den Elektroden von Hochfre- quenz-Halbleiterbauelements durchgeführt wird. Aufgrund der Leistungsaufnahme der Hochfrequenz-Halbleiterbauelement werden bei diesem Verbinden mehrere hundert Bonddrähte parallel auf einem der inneren Flachleiter angebracht und auf eine der gemeinsamen Elektroden der Hochfrequenz-Halbleiterbauelemente gelegt.
Insbesondere bei Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodulen hat dieses Verfahren den besonderen Vorteil, dass nur solche Module zusammengebaut werden zu einem elektronischen Bauteil, die keinerlei Funktions- und Qualitätsmängel aufweisen. Damit wird der Ausschuss bei der Herstellung von Hochfrequenz- Leistungshalbleitermodulen drastisch vermindert. Außerdem kann ein vereinfachter Flachleiterrahmen eingesetzt werden, da dieser Flachleiterrahmen nur freistehende Flachleiter umfassen muss und keine integral angeordnete Chipinsel aufzuweisen hat.
Im Detail kann zur Herstellung eines 1. Moduls ein Flachleiterrahmen mit einer Vielzahl von Bauteilpositionen hergestellt werden, wobei in jede der Bauteilpositionen Flachleiter mit freistehenden Flachleiterenden in einer Ebene ange- ordnet sind und in jeder der Bauteilpositionen ein nach unten und oben offener Gehäuserahmen angebracht wird, wobei die inneren Flachleiterenden in den Gehäuserahmen eingebettet werden, während die Flachleiter aus dem Gehäuserahmen herausragen. Ein derartiges Endlosband aus einem Flachleiterrahmen mit einer Vielzahl von Bauteilpositionen und darauf angeordneten Gehäuserahmen kann leicht auf seine Qualität und Funktionsfähigkeit getestet werden, wobei Gehäuserahmen, die in ihren Dimensionen nicht den Erfordernissen für einen reibungsfreien Zusammenbau mit den anderen Modulen entsprechen, markiert und aussortiert werden können, bevor kostenintensive Verfahrensschritte zur Herstellung des Hochfrequenz- Leistungshalbleitermoduls durchzuführen sind.
Die in den Gehäuserahmen einzubauenden freistehenden Flach- leiterenden können noch auf dem Flachleiterrahmen mit einer bondbaren Beschichtung veredelt werden. Derartige bondbare Beschichtungen können Nickel, Gold, Silber oder Legierungen derselben aufweisen. Ein wesentliches Merkmal der Qualitätskontrolle ist nach dem Aufbringen des Gehäuserahmens, ob die bondbare Beschichtung der inneren Flachleiterenden frei zugänglich ist oder ob Material des Gehäuserahmens Teile dieser bondbaren Beschichtung bedeckt, so dass ein zuverlässiges Bonden nicht gesichert ist. Gehäuse mit derartigen Fehlern können vor dem Zusammenbau des 1. und 2. Moduls aussortiert werden.
Das Anbringen des Gehäuserahmens kann mittels Spritzgießen einer Kunststoffgehäusemasse erfolgen. Dazu wird der Flachleiterrahmen in eine angepasste Spritzgussform eingelegt und in jeder der Bauteilpositionen werden die freistehenden inneren Flachleiterenden in die Kunststoffgehäusemasse eingebettet. Da das Spritzgießen von Kunststoffgehäusemassen relativ kostengünstig durchführbar ist, kann ein Flachleiterrahmen zur Verfügung gestellt werden, der in jeder Bauteilposition nach dem Spritzgießen einen Gehäuserahmen aus Kunststoff aufweist .
Soll der Gehäuserahmen aus einem Keramikmaterial bestehen, so wird zunächst ein Grünkörper durch Formpressen in jeder Bauteilposition angebracht, wobei die freistehenden inneren Flachleiterenden in den Grünkörper, der als Gehäuserahmen ausgebildet ist, eingebettet werden. Der Flachleiterrahmen durchläuft dann mit dem eingeformten Grünkörper als Gehäuserahmen einen Sinterofen, bei dem dieses Grünkörpermaterial zu einem Keramikgehäuserahmen gesintert wird. Zwar ist dieser Prozess aufwendiger als das Spritzgießen von Kunststoffgehäusemassen, jedoch bietet ein Keramikgehäuserahmen dielektri- sehe Vorteile gegenüber einem Kunststoffgehäuserahmen. Auch in diesem Fall des Keramikgehäuserahmens kann anschließend nach dem Sintern eine Qualitäts- und Funktionsprüfung durchgeführt werden, bei der ungeeignete Gehäuserahmen auf dem Flachleiterrahmen markiert werden, so dass mit diesen mar- kierten Flachleiterrahmen keine weitere Module des Hohlraumgehäuses verbunden werden. Zum Herstellen des 2. Moduls werden zunächst Metallplatten mit einem an den nach unten offenen Gehäuserahmen angepassten Sockel hergestellt. Anschließend wird auf jedem der Sockel mindestens ein Hochfrequenz-Halbleiterbauelement angeordnet und seine Funktion und Verbindung mit dem Sockel getestet. Dabei können ungeeignete 2. Module aussortiert werden. Mit diesem Herstellungsverfahren und Testverfahren wird gewährleistet, dass nur qualitativ und funktional hochwertige 2. Module mit 1. Modulen des Hohlraumgehäuses verbunden werden.
Vor dem Zusammenfügen des 1. und 2. Moduls kann das 1. Modul auf der Unterseite des Gehäuserahmens mit einer angepaßten Klebstoff-Folie versehen werden. Eine Klebstoff-Folie kann auch für das Zusammenfügen des 1. Und 3. Moduls vorgesehen sein. Der Einsatz von Klebstoff-Folien hat den Vorteil, daß für mehrere Gehäuserahmen auf einem bandförmigen Flachleiterrahmen ein entsprechend strukturiertes Band aus Klebstoff- Folie eingesetzt werden kann, was die Herstellungskosten vermindert.
Nach dem Zusammenfügen des 1. und des 2. Moduls werden durch vielfaches paralleles Bonden von mehreren hundert Bonddrähten die inneren Flachleiterenden des 1. Moduls mit Elektroden der Hochfrequenz-Halbleiterbauelemente des 2. Moduls verbunden. Dabei bleibt das Hohlraumgehäuse nach oben offen und erst im letzten Verfahrensschritt wird dann bei erfolgreichem Bonden das 3. Modul in Form eines Gehäusedeckels als Abschluss auf das Hohlraumgehäuse mittels einer KlebstoffSchicht oder einer Klebstoff-Folie aufgeklebt. Dabei kann dieser Gehäusedeckel aus Kunststoff oder aus Metall oder auch Keramik gefertigt sein. Die Materialwahl des Gehäusedeckels hängt im wesentlichen von dem Hochfrequenzeinsatz und dem Leistungsbereich der auf der Chipinsel mit Wärmesenke angeordneten Hochfrequenz- Halbleiterbauelemente ab. Während mit einem Metalldeckel in vorteilhafter Weise das Hohlraumgehäuse gegen elektromagnetische Wellen und Störquellen abgeschirmt werden können, zeichnet sich ein Keramikdeckel gegenüber einem Kunststoffdeckel durch seine besseren dielektrischen Eigenschaften aus.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass folgende Hochfrequenz-Leistungsgehäuse unterschieden werden können:
1. Hohlraumkeramikgehäuse, welche einen hohen Frequenzbereich erlauben. Diese Gehäuse weisen eine stabile Wärmesenke aus Kupferwolfram (CuW) oder ähnlichen Legierungen auf, auf welche die Hochfrequenz-Halbleiterbauelements aufgelötet bzw. auflegiert werden. Dieses Auflegieren wird bei Temperaturen zwischen 300 bis 450 °C durchgeführt. Umlaufend um die aufgelöteten Hochfrequenz- Halbleiterbauelemente ist ein Keramikplättchen montiert, auf welchem Flachleiteranschlüsse aus Metall isoliert von der Wärmesenke montiert sind. Ein derartiger Schal- tungsträger für Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodule wird vormontiert von einem Lieferanten geliefert. Ein derartiges Gehäusekonzept hat den Nachteil hoher Kosten und einen großen Aufwand, da Einzelbauteil-Handling und -fertigung erforderlich werden. Aufgrund der Keramik er- gibt sich jedoch eine hohe Temperaturstabilität des
Hohlraumgehäuses und es ermöglicht, die Bauteile in einem Frequenzbereich größer 3 GHz zu betreiben.
2. Eine andere Variante eines Hochfrequenz-Leistungsmodul- gehäuses besteht aus einem vollumspritzten Kunststoffgehäuse mit freiliegender Wärmesenke. Ein derartiges Gehäuses mit umspritzten Kunststoffgehäuses ist jedoch nur bis zu Frequenzen von ca. 1 GHz einsetzbar. Somit sind derartige vollumspritzte Kunststoffgehäuse nicht für GSM- und UMTS-Anwendungen einsetzbar. Die geringe Grenzfrequenz ist auf die Umhüllung der Bonddrähte mit Kunst- stoffgehäusemasse und auf die großen Abmessungen zwi- sehen den Hochfrequenz-Halbleiterbauelementen und den
Außenanschlüssen zurückzuführen, was durch entsprechend lange Bonddrähte realisiert wird. Somit hat dieser Gehäusetyp zwar günstige Herstellungskosten, da eine Verbundfertigung möglich ist, jedoch ist die Grenzfrequenz für die Hochfrequenz-Leistungsbauteile mit 1 GHz äußerst gering.
3. Es können auch Kunststoffhohlraumgehäuse mit integrierter Wärmesenke eingesetzt werden. Damit werden die Fre- quenzbereiche geringfügig erhöht, jedoch kann der Grenzfrequenzbereich nur mit Faktor 2,5 auf 2,5 GHz gesteigert werden. Diese vorgespritzten Kunststoffhohlraumgehäuse mit integrierter Wärmesenke haben als Vorteil günstige Herstellungskosten, jedoch werden beim Spritzen des Gehäuses Dichtstege nötig, so dass die Abmessungen zwischen der Chipposition und den inneren Flachleitern nicht optimiert werden können. Demgegenüber besitzt die Erfindung die folgenden Vorteile:
1. günstige Material- und Herstellungskosten
2. Verbundfertigung ist möglich
3. ein Frequenzbereich größer 2,5 GHz ist realisierbar und 4. das Einsetzen von Löt- und Legierprozessen, insbesondere bei der Chipaufbringung auf das 2. Modul gewährleistet geringere thermische Widerstände für Hochleistungsanwendungen So ist beispielsweise eine Verlustleistung im Dauerbetrieb von 240 W damit realisierbar.
Durch die separate Lieferung der Wärmesenke, die nicht wie bisher mit dem Flachleiterrahmen verbunden ist, wird es ermöglicht, die Hochfrequenz-Halbleiterbauelements bei äußerst hohen Temperaturen auf der Chipinsel zu löten bzw. aufzulegieren, da das 2. Modul völlig getrennt von dem Gehäuserahmen mit dem Flachleiterrahmen hergestellt werden kann. Erst an- schließend wird der Wärmeleitungsblock einschließlich der
Hochfrequenz-Halbleiterbauelemente in das Hohlraumgehäuse unter Einhaltung enger Toleranzen der Chips zu den inneren Flachleiterenden eingesetzt. Somit lassen sich die Vorteile unterschiedlicher Technologien mit der vorliegenden Erfindung zusammenführen und ein Gehäuseprodukt zu liefern, das kostengünstig und wesentlich zuverlässiger herstellbar ist.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein
Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul mit Hohlraumgehäuse;
Figuren 2 bis 7 zeigen ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Hochfrequenz-Leistungshalbleitermoduls anhand von schematischen Querschnitten durch Komponenten nach einzelnen Verfahrensschritten;
Figur 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Flachleiterrahmen mit mehreren Bauteilpositionen; Figur 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen
Flachleiterrahmen mit angebrachtem Gehäuserahmen in mehreren Bauteilpositionen;
Figur 4 zeigt einen schematischen Querschnitte durch ein 2. Modul mit Hochfrequenz-Halbleiterbauelements auf einer Chipinsel;
Figur 5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul nach einem
Bonden und vor dem Abdecken des Hohlraumgehäuses mit einem Gehäusedeckel;
Figur 6 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das 3. Modul des Hochfrequenz-Leistungshalbleitermoduls;
Figur 7 zeigt einen schematischen Querschnitte durch mehrere Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodule auf einem Flachleiterrahmen vor einem Auftrennen des Flach- leiterrahmens zur Darstellung einzelner elektronischer Bauteile.
Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul 1 mit Hohlraumgehäuse 3 ei- ner Ausführungsform der Erfindung. Das Bezugszeichen 2 kennzeichnet Hochfrequenz-Halbleiterbauelemente, von denen drei Hochfrequenz-Halbleiterbauelements auf einer Chipinsel 4 angeordnet sind. Das Bezugszeichen 5 kennzeichnet Flachleiter, die mit ihren inneren Flachleiterenden 16 in einem Gehäuse- rahmen 6 des Hochfrequenz-Leistungshalbleitermoduls 1 verankert sind. Das Bezugszeichen 7 kennzeichnet einen Gehäusedeckel, der das Hohlraumgehäuse 3 nach oben hermetisch abschließt. Die Bezugszeichen 8, 9 und 10 kennzeichnen drei Mo- dule, aus denen das Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul 1 zusammengesetzt ist. Das Bezugszeichen 11 kennzeichnet eine Wärmesenke, die im wesentlichen aus der Chipinsel 4 besteht.
Das Bezugszeichen 12 kennzeichnet den Boden des Hohlraumgehäuses 3, der durch einen Metallsockel 20 der Chipinsel 4 gebildet wird. Das Bezugszeichen 14 kennzeichnet einen Gehäuserahmen, der in dieser Ausführungsform der Erfindung aus einer Kunststoffpressmasse aufgebaut ist. Das Bezugszeichen 15 kennzeichnet einen Flachleiterrahmen, vom dem in dieser Ausführungsform der Erfindung die Flachleiter 5 zu sehen sind, die aus dem Gehäuserahmen 14 herausragen. Das Bezugszeichen 18 kennzeichnet Bondfinger, die von einem Teil der inneren Flachleiterenden 16 gebildet sind und die eine veredelte 0- berfläche aufweisen, um eine zuverlässige Bondung für das Anbringen von Bonddrähten 22 zu ermöglichen.
Das Bezugszeichen 13 kennzeichnet einen unteren Ansatz des Gehäuserahmens, der in dieser Ausführungsform der Erfindung stufenweise von unten nach oben erweitert ist und das Bezugszeichen 19 kennzeichnet einen oberen Ansatz, in dem die 3. Komponente des Hochfrequenz-Leistungshalbleitermoduls, nämlich der Gehäusedeckel 7, einpaßbar ist. Das Bezugszeichen 23 kennzeichnet Elektroden auf dem Hochfrequenz- Halbleiterbauelements 2. Das Bezugszeichen 24 kennzeichnet
Klebstoffschichten und das Bezugszeichen 25 kennzeichnet eine Kunststoffgehäusemasse. Das Hochfrequenz- Leistungshalbleitermodul 1 ist im wesentlichen aus drei separat herstellbaren Modulen 8, 9 und 10 aufgebaut. Diese drei Module sind so gestaltet, dass sie zueinander anpassbar und ineinander steckbar sind. Das 1. Modul 8 weist im wesentlichen einen Gehäuserahmen 6 auf, der in dieser Ausführungsform der Erfindung aus einer Kunststoffgehäusemasse 25 aufgebaut ist und auf einen Flachleiterrahmen 15 mit einem Spritzgussverfahren aufgebracht wurde. Dabei wurden die Flachleiter 5 in der Spritzgussmasse 25 verankert. Zur Stützung der Verankerung der inneren Flachleiterenden 16 in dem Kunststoffgehäuserahmen 14 weisen die Flachleiterenden Durchgangsöffnungen 26 auf. Die Spritzgussmasse 25 des Gehäuserahmens 6 ist sowohl oberhalb als auch unterhalb der inneren Flachleiterenden 16 vorgesehen, so dass die inneren Flachleiterenden praktisch in die Kunststoffgehäusemasse 25 bis auf einen Bereich, der Bondfinger 18 ausbildet, eingebettet sind.
Der Gehäuserahmen 7 ist von unten nach oben offen, wobei sich die Öffnung im Gehäuserahmen 7 stufenweise von unten nach o- ben erweitert. Auf der untersten Stufe bzw. dem untersten Ansatz 13 des Gehäuserahmens sind die inneren Flachleiterenden 16 angeordnet. Die Innenwandung des Gehäuserahmens ist ober- halb der inneren Flachleiterenden 16 zurückgesetzt, so dass ein Zugriff zu den Bondfingern möglich wird. Ein oberer Ansatz 19 ist derart gestaltet, dass er eine Öffnung für ein Einpassen eines Gehäusedeckels ermöglicht.
Das 2. Modul 9 besteht in dieser Ausführungsform aus einer metallischen Grundplatte 21, aus der ein Metallsockel 20 herausragen kann. Grundplatte 21 und Metallsockel 20 sind derart dimensioniert, dass sie an den unteren Ansatz 13 anpassbar sind.
Die Hochfrequenz-Halbleiterbauelements sind in dieser Ausführungsform der Erfindung drei Hochfrequenz- Leistungshalbleiterbauelemente, die gemeinsam ein Hochfre- quenz-Leistungshalbleitermodul bilden. Das mittlere Hochfrequenz-Halbleiterbauelement ist ein Hochfrequenz- Leistungstransistor, mit einer Source-Elektrode S und einer Drain-Elektrode D. Die Gate-Elektrode G wird durch eine Ein- gangsleistungsdiode 27 vor Überspannung geschützt. Gleichzeitig ist auf der Chipinsel 4 ein drittes Hochfrequenz- Halbleiterbauelement 2 in Form einer Leistungsdiode 28 untergebracht, der die Ausgangsdiode bildet. Die drei Hochfrequenz-Halbleiterbauelemente bzw. Elektroden sind mit dem Bondfingern 18 über mehrere hundert parallel geschaltete
Bonddrähte 22 oder über ein Flachband einer Dicke von 15 bis 50 μm in einer Breite von mehreren Millimetern verbunden.
Der einzelne Bonddraht weist einen Durchmesser zwischen 15 und 50 μm auf und besteht im wesentlichen aus Gold. Die Betriebstemperatur dieses Hochfrequenz- Leistungshalbleitermoduls, wie es in Figur 1 gezeigt wird, liegt bei etwa 200°C. Die entstehende Verlustleistung wird über den Metallsockel 20 und die Metallplatte 21 wirkungsvoll an die Umgebung abgeleitet. Die Wärmeableitung kann durch Gehäuserippen, die in die Grundplatte 21 eingearbeitet sein können oder auf die Grundplatte 21 aufgesetzt sein können, intensiviert werden.
Das 3. Modul dieses Hochfrequenz-Leistungshalbleitermoduls 1 wird von dem Gehäusedeckel 7 gebildet. Je nach Anforderungen an das Hochleistungsbauteil kann dieser Gehäusedeckel aus Kunststoffe, Keramik oder Metall hergestellt sein. Metalldeckel haben sich als Abschirmhilfe bewährt, während Keramikde- ekel verbesserte dielektrische Eigenschaften gegenüber einem Kunststoffdeckel aufweisen. Bei entsprechend hoher Füllung des Kunststoffdeckels können jedoch auch Betriebstemperaturen von ca. 200 °C erreicht werden, ohne dass sich der Kunststoff- deckel verzieht.
Die Figuren 2 bis 7 zeigen ein Herstellungsverfahren zur Her- Stellung eines Hochfrequenz-Leistungshalbleitermoduls 1 anhand von schematischen Querschnitten durch Komponenten nach einzelnen Verfahrensschritten. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in Figur 1 werden in den nachfolgenden Figuren 2 bis 7 mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
Figur 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Flachleiterrahmen 15 mit mehreren Bauteilpositionen 17. Dieser Flachleiterrahmen 15 ist einfach aufgebaut und insofern äußerst kostengünstig herstellbar. Er besteht im wesentlichen aus einem Metallband, in das einzelne Strukturen eingestanzt wurden, die einerseits Flachleiter 5 darstellen und andererseits freistehende Flachleiterenden 16 bilden, deren Oberseite teilweise mit einer bondbaren Beschichtung beschichtet ist. Die Flachleiterenden 16 weisen Durchgangsöffnungen 26 auf. Während in Figur 2 schematisch lediglich zwei Bauteilpositionen 17 dargestellt sind, kann ein derartiges Flachleiterband beliebig viele Bauteilpositionen aufweisen.
Figur 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen
Flachleiterrahmen 15 mit angebrachten Gehäuserahmen 6 in mehreren Bauteilpositionen 17. Dieser Gehäuserahmen 6 ist nach oben und unten offen. Der Gehäuserahmen 6 erweitert sich stufenförmig in dieser Ausführungsform von unten nach oben. Da- bei weist die untere Öffnung einen unteren Ansatz 13 auf, in den das 2. Modul 9 eingepasst werden kann. Auf dem unteren Ansatz 13 sind die inneren Flachleiterenden 16 der Flachleiter 5 angeordnet, wobei diese Flachleiterenden 16 Öffnungen 26 aufweisen, die nun vollständig von Kunststoffgehäusemasse aufgefüllt sind, so dass die Flachleiter 5 formschlüssig in der Kunststoffgehäusemasse 25 verankert sind. Gleichzeitig wird ein Teil der inneren Flachleiterenden 16 von Gehäusemas- se freigehalten, so dass sich Bondfinger 18 ausbilden können.
Figur 4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein 2. Modul 9 des Hochfrequenz-Leistungshalbleitermoduls mit aufgebrachten Hochfrequenz-Halbleiterbauelementen 2 auf einer Chipinsel 4 aus Metall. Diese Chipinsel ist einstückig und besteht aus einer metallischen Grundplatte 21 und einem aufgesetzten Metallsockel, der eine Höhe h aufweist. Zusammen mit der Dicke d das Hochfrequenz-Halbleiterbauelements 2 erreicht die Oberkante des 2. Moduls 9 das Höhenniveau H der Oberseite der inneren Flachleiterenden bzw. der Bondfinger 18, das in Figur 3 dargestellt wird, . Eine derartige Anpassung von Sockelhöhe h und Chipdicke d an das Höhenniveau H der Bondfinger erleichtert das Bonden von Bonddrähten zwischen den Bondfingern 18 des 1. Moduls 8 und den Elektroden 23 das Hochfrequenz-Halbleiterbauelements 2 des 2. Moduls 9. Dazu wird das 2. Modul 9 in die Bodenöffnung 29 des Gehäuserahmens 6 in Pfeilrichtung A eingebracht und mit dem unteren Ansatz 13 des Gehäuserahmens über eine Klebeschicht verbunden.
Figur 5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul 1 nach einem Bonden und vor dem Abdecken des Hohlraumgehäuses 3 mit einem Gehäusedeckel. Die im Querschnitt zu sehenden Bonddrähte 22 werden einer- seits von den Bondfingern 18 zu den Elektroden 23 das Hochfrequenz-Halbleiterbauelements gelegt und andererseits auch zwischen den Elektroden das Hochfrequenz-Halbleiterbauelements verdrahtet. Da die Bonddrähte einen äußerst geringen Durchmesser aufweisen, werden in dieser Ausführungsform 500 Bonddrähte mit einem Durchmesser von 38 μm parallel auf eine gemeinsame Elektrode eines Hochfrequenz-Halbleiterbauelements gebondet . Somit entsteht im Prinzip ein Flachleiter aus dem Bündel parallel liegender Bonddrähte.
Das Bonden kann, wie Figur 5 zeigt, noch erfolgen, während die einzelnen elektronischen Bauteile über ein Band eines Flachleiterahmens 15 miteinander verbunden sind, so dass sich eine rationelle Fertigung ergibt. Sowohl der Flachleiterrahmen 15 als auch die Chipinsel 4 sind unkompliziert strukturierte und damit billig fertigbare Komponenten, so dass sich der Gesamtpreis für das Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul drastisch gegenüber Bauteilen auf der Basis von mehrlagigen, dreidimensionalen Flachleiterrahmenkonstruktionen verbilligt.
Figur 6 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das 3. Modul 10 des Hochfrequenz-Leistungshalbleitermoduls 1. Auch das 3. Modul 10 besteht im wesentlichen aus einer relativ einfachen Komponente. Diese Komponente ist als Gehäusedeckel 7 in seinen Außenmaßen an den oberen Ansatz 19 des Gehäuserahmens 6 angepasst und kann in Pfeilrichtung B auf den Gehäuserahmen 6 aufgesetzt werden.
Figur 7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch mehrere Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodule 1 auf einem Flachleiterrahmen 15 vor einem Auftrennen des Flachleiterrahmens 15 zur Darstellung einzelner elektronischer Bauteile 1. Dazu kann der Flachleiterrahmen 15 in Richtung der strichpunktier- ten Linie 30 getrennt werden, so dass der Flachleiterrahmen 15 in einzelne Außenflachleiter und damit in einzelne vollfunktionsfähige Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodule 1 zerlegt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul mit einem Hohlraumgehäuse (3) und einem oder mehreren Hochfrequenz- Halbleiterbauelementen (2) und mit einer Chipinsel (4), auf welcher die Hochfrequenz-Halbleiterbauelemente (2) angeordnet sind, und mit Flachleitern (5) , die in einem Gehäuserahmen (6) verankert sind, und mit einem Gehäusedeckel (7), wobei das Hochfrequenz-Leistungshalbleiter- modul (1) drei vorgefertigte Module (8, 9, 10) aufweist, und wobei ein 1. Modul (8) den nach oben und nach unten offenen Gehäuserahmen (6) mit horizontal angeordneten Flachleitern (5) aufweist, und wobei ein 2. Modul (9) die Chipinsel (4) als Wärmesenke (11) mit den Hochfre- quenz-Halbleiterbauelementen (2) aufweist und den Boden (12) des Hohlraumgehäuses (3) bildet, und wobei ein 3. Modul (10) den Gehäusedeckel (7) aufweist.
2. Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das 1. Modul (8) einen Kunststoffgehäuserahmen (14) aufweist .
3. Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das 1. Modul (8) einen Keramikgehäuserahmen (14) aufweist .
4. Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuserahmen (6) einer von mehreren auf einem
Flachleiterrahmen angeordneten Gehäuserahmen (6) ist, wobei in einer Ebene angeordnete ausschließlich innere Flachleiterenden (16) einer jeden Bauteilposition (17) des Flachleiterrahmens (15) in dem Gehäuserahmen (6) eingebettet sind.
5. Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Flachleiterenden (16) teilweise frei von Gehäuserahmenmaterial sind und veredelte Oberflächen als Bondfinger (18) aufweisen.
6. Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Gehäuserahmen (6) stufenförmig von unten nach oben erweitert.
7. Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuserahmen (6) einen unteren Ansatz (13) aufweist, mit dem die 2. Komponente (9) in Eingriff bringbar ist.
8. Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Flachleiterenden (16) auf dem ersten Ansatz (13) des Gehäuserahmens (6) angeordnet sind.
9. Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuserahmen einen oberen Ansatz (19) aufweist, mit dem die 3. Komponente (10) in Eingriff bringbar ist.
10. Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die 2. Komponente (9) einen Metallsockel (20) aufweist, der aus einer metallischen Grundplatte (21) herausragt und mit dem unteren Ansatz (13) des Gehäuserahmens (6) in Eingriff bringbar ist.
11. Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (20) eine Höhe (h) aufweist, die zusammen mit der Dicke (d) der Hochfrequenz-Halbleiterbauelemente (2) etwa das Höhenniveau aufweist wie die Oberflächen der inneren Flachleiterenden (16) auf dem unteren Ansatz (13) des Gehäuserahmens (6) .
12. Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenz-Halbleiterbauelemente (2) zumindest ein Hochfrequenz-Leistungshalbleiterbaulement umfassen.
13. Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenz-Halbleiterbauelemente (2) zumindest ein Hochfrequenz-IC umfassen.
14. Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere hundert Bonddrähte (22) parallel von den inneren Flachleiterenden (16) zu den Elektroden (23) der Hochfrequenz-Halbleiterbauelemente (2) gebondet sind.
15. Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Flachband mit einer Dicke von 15 bis 50μm in einer Breite von mehreren Millimetern von den inneren Flachleitern (16) zu den Elektroden (23) der Hochfrequenz-Halbleiterbauelemente (2) gebondet sind.
16. Hochfrequenz-Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Module (8, 9, 10) des Hochfrequenz- Leistungshalbleitermoduls (1) über Klebstoffschichten
(24) oder Klebstoff-Folien miteinander verbunden sind.
17. Verfahren zur Herstellung eines Hochfrequenz- Leistungshalbleitermoduls, das folgende Verfahrens- schritte aufweist:
Herstellen eines ersten Moduls (8), das einen nach unten und nach oben offenen Gehäuserahmen (6) mit eingebetteten inneren Flachleiterenden (16) aufweist, wobei aus dem Gehäuserahmen (6) Flachlei- ter (5) herausragen,
Herstellen eines 2. Moduls (9), das einen Metallsockel (20) auf einer Metallplatte (21) aufweist, wobei auf dem Metallsockel (20) mindestens ein Hoch- frequenz-Halbleiterbauelement (2) angeordnet ist und wobei der Metallsockel (20) an den nach unten offenen Gehäuserahmen (6) anpaßbar ist, Herstellen eines 3. Moduls (10), das einen Gehäuse- deckel (7) aufweist, der in den nach oben offenen
Gehäuserahmen (6) einpaßbar ist,
Durchführen von Funktions- und Qualitätstests der drei einzelnen Module (8, 9, 10), Zusammenbau des 1. und des 2. Moduls (8, 9) durch Ankleben des Metallsockels (20) des 2. Moduls (9) an den nach unten offenen Gehäuserahmen (6) des 1. Moduls (8) nach erfolgreichem Funktions- und Qualitätstest, Verbinden der inneren Flachleiterenden (16) des 1. Moduls (8) mit Elektroden (23) der Hochfrequenz-
Halbleiterbauelemente (2) des 2. Moduls (9), Abdecken des nach oben offenen Gehäuserahmens (6) mit dem 3. odul (10) .
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen eines 1. Moduls (8) ein Flachleiterrahmen (15) mit einer Vielzahl von Bauteilpositionen (17) hergestellt wird, wobei in jeder der Bauteilpositio- nen (17) Flachleiter (5) mit freistehenden Flachleiterenden (16) in einer Ebene angeordnet sind und in jeder der Bauteilpositionen (17) ein nach unten und oben offener Gehäuserahmen (6) angebracht wird, wobei die inneren Flachleiterenden (16) in den Gehäuserahmen (6) eingebet- tet werden, während die Flachleiter (5) aus dem Gehäuserahmen (6) herausragen.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die freistehenden Flachleiterenden (16) mit einer bondbaren Beschichtung veredelt werden.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbringen des Gehäuserahmens (6) mittels Spritzgies- sen einer Kunststoffgehäusemasse (25) in eine an diesen Flachleiterrahmen (15) angepasste Spritzgussform unter Einbetten der freistehenden inneren Flachleiterenden (16) in jeder Bauteilposition (17) in die Kunst- stoffgehäusemasse (25) erfolgt.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbringen des Gehäuserahmens (6) mittels Formpressen eines keramischen Grünkörpers unter Einbetten der freistehenden inneren Flachleiterenden (16) in den Grünkör- per in jeder Bauteilposition (17) erfolgt, wobei der Grünkörper anschließend zu einem Keramikgehäuserahmen gesintert wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Gehäuserahmen (6) in jeder der Bauteilpositionen (17) überprüft und getestet wird, sowie ungeeignete Gehäuserahmen (6) auf dem Flachleiterrahmen (15) markiert werden.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s zum Herstellen des 2 . Moduls ( 9 ) zunächst Metallplat- ten (21) mit an den nach unten offenen Gehäuserahmen (6) angepassten Sockel (20) hergestellt werden, und auf jeden der Sockel (20) mindestens ein Hochfrequenz- Halbleiterbauelement (2) angeordnet und seine Funktion und Verbindung mit dem Sockel (20) getestet wird sowie ungeeignete 2. Module (9) aussortiert werden.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden der inneren Flachleiterenden (16) des 1. Moduls (8) mit Elektroden (23) der Hochfrequenz- Halbleiterbauelemente (2) des 2. Moduls (9) durch vielfaches paralleles Bonden von mehreren hundert Bonddrähten (22) zwischen einem der inneren Flachleiterenden (16) und einer der Elektroden (23) des Hochfrequenz- Halbleiterbauelements (2) erfolgt.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass auf den inneren Flachleiterenden (16) als bondbare Beschichtung Nickel, Gold, Silber oder Legierung derselben aufgebracht werden.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das 1. Modul zur Vorbereitung des Verbindens mit dem 2. und/oder 3. Modul mit Klebstoff-Folien laminiert wird.
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