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Dokumentenidentifikation DE112005001339T5 16.05.2007
Titel Gehäuse und Verfahren zum Unterbringen eines Rohchips eines integrierten Schaltkreises in einem Gehäuse
Anmelder Fairchild Semiconductor Corp., South Portland, Me., US
Erfinder Joshi, Rajeev Dinkar, Cupertino, Calif., US;
Estacio, Maria Cristina B., Cebu City, PH;
Chong, David, Penang, MY;
Gooi, Boon Huan, Penang, MY;
Martin, Stephen A., South Portland, Me., US
Vertreter WUESTHOFF & WUESTHOFF Patent- und Rechtsanwälte, 81541 München
DE-Aktenzeichen 112005001339
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KM, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NA, NG, NI, NO, NZ, OM, PG, PH, PL, PT, RO, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, SY, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, EP, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR, OA, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG, AP, BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, NA, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW, EA, AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM
WO-Anmeldetag 08.06.2005
PCT-Aktenzeichen PCT/US2005/020224
WO-Veröffentlichungsnummer 2005124858
WO-Veröffentlichungsdatum 29.12.2005
Date of publication of WO application in German translation 16.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.05.2007
IPC-Hauptklasse H01L 23/36(2006.01)A, F, I, 20070119, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01L 23/495(2006.01)A, L, I, 20070119, B, H, DE   

Beschreibung[de]
Querbezug auf verwandte Erfindungen

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 9. Juni 2004 eingereichten US-Patentanmeldung Ser. No. 10/864,909.

Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Halbleitervorrichtungen und genauer ein Gehäuse und ein Verfahren zum Unterbringen eines Rohchips eines integrierten Schaltkreises in einem Gehäuse.

Beschreibung des verwandten Standes der Technik

Rohchips integrierter Schaltkreise werden in Gehäusen eingekapselt, um den Rohchip und elektrische Verbindungen zu ihm vor der äußeren Umgebung zu schützen. Ein Verfahren des Unterbringens eines Rohchips eines integrierten Schaltkreises in einem Gehäuse umfasst im Allgemeinen die Verfahrensschritte des Verbindens des Rohchips mit einem Rohchipträger oder einem Kontaktflecken eines Anschlussrahmens. Eine Ausbildung eines solchen Gehäuses wird häufig als Gehäuse mit Mikroanschlüssen (englisch: micro-leaded package) bezeichnet. Nachdem der Rohchip mit dem Anschlussrahmen verbunden ist, werden die Bondkontaktflecken auf dem Rohchip über ein Drahtbondverfahren an die inneren Anschlüsse oder Anschlussfinger des Anschlussrahmens gebondet, und der Rohchip, die inneren Anschlüsse und Bonddrähte werden in einem Einkapselungsmaterial eingekapselt.

Der Verfahrensschritt des Verbindens des Rohchips mit dem Träger des Anschlussrahmens wird typischerweise erreicht, indem der Rohchip auf einer Schicht eines Rohchipbefestigungsmaterials angeordnet wird, wie beispielsweise einem adhäsiven Epoxidmaterial oder thermoplastischen Material, einem Weichlötmetall oder einer eutektischen Gold-Silizium Schicht, die zuvor auf dem Halter angebracht worden ist. Das Rohchipbefestigungsmaterial ist bevorzugt thermisch leitendend, um dadurch Wärmedissipation zu ermöglichen oder zu verstärken, und kann elektrisch leitend sein oder auch nicht. Der Verfahrensschritt des Drahtbondens beinhaltet typischerweise ein Drahtbondwerkzeug, das Anbindungen zwischen dem Bonddraht und einer Bondfläche durch Drücken des Bonddrahtes gegen diese Fläche bildet, d.h. den inneren Anschlüssen und/oder den Rohchipbondkontaktflecken.

Während der Verfahrensschritte des Rohchipverbindens und des Drahtbondens werden die inneren Anschlüsse des Anschlussrahmens typischerweise durch einen Haltemechanismus an einem Heizblock oder einer anderen flachen Fläche gehalten. Die durch das Drahtbondverfahren auftretende Kompressionskraft kann dazu führen, dass der nicht gehaltene Rohchiphalter und der darauf angebrachte Rohchip sich verschieben und/oder in eine im Allgemeinen rechtwinklig zu dem Anschlussrahmen stehende Richtung springen und dadurch in unerwünschter Weise die Leistungsfähigkeit des Drahtbondens an die Rohchipbondkontaktflecken beeinträchtigt.

Rohchipkontaktflecken können mit einer zentralen Öffnung ausgebildet werden, um die Kontaktfläche zwischen dem Rohchip und dem Rohchiphalter zu verringern. Alternativ dazu wird die Kontaktfläche zwischen dem Rohchip und dem Anschlussrahmen dadurch verringert, dass der Rohchip direkt auf den inneren Enden der inneren Anschlüsse des Anschlussrahmens angebracht wird. Eine derartige Ausbildung, die manchmal als Rohchip-auf-Anschluss (englisch: chip-on-lead) Gehäusekonfiguration bezeichnet wird, lässt einen großen Teil des Rohchips ungestützt und über einem zwischen den inneren Enden der inneren Anschlüsse definierten offenen Raum angebracht. Derartige Öffnungen zwischen inneren Anschlüssen und/oder innerhalb eines Rohchiphalters müssen jedoch kleiner sein als die Fläche der Anbringoberfläche des Rohchips. Ansonsten ist es wahrscheinlich, dass der Rohchip schlecht gestützt ist, oder er kann einfach durch die Öffnung hindurchfallen. Derartige Rohchipbondverfahren können daher nur mit bestimmten Rohchiparten und Rohchipgrößen verwendet werden, die eine Fläche der Kontaktoberfläche aufweisen, die größer ist als die Größe der offenen Fläche. Daher werden die vom Verringern der Rohchipgröße abgeleiteten Vorteile zu einem beträchtlichen Maß durch den Bedarf eines Herstellers ausgeglichen, Anschlussrahmen für jede Verringerung in der Rohchipgröße auszulegen und herzustellen. Darüber hinaus vergrößert das Bilden einer zentralen Öffnung in einem Rohchipkontaktflecken die Komplexität und fügt zusätzliche Kosten beim Herstellen eines derartigen Anschlussrahmens hinzu.

Das Befestigen des Rohchips an einem Filmband, das dann an den inneren Anschlüssen des Anschlussrahmens und über der Öffnung angebracht wird, umgeht die oben beschriebene Beschränkung, ein derartiges Rohchipverbindungsverfahren nur mit Rohchips verwenden zu können, die eine Oberfläche aufweisen, die größer ist als die Öffnung. Das Verwenden von Filmband vergrößert jedoch die Verfahrensschrittanzahl, Komplexität und die Kosten des Rohchipverbindungsverfahrens. Darüber hinaus kann das Problem der Ablösung auftreten, da das Filmband aus einem Material hergestellt ist, das sich von sowohl dem Rohchip als auch dem Anschlussrahmenmaterial unterscheidet.

Egal, ob der Rohchip direkt oder über ein Filmband an dem Anschlussrahmen angebracht ist, ist der Rohchip in einem wesentlichen Ausmaß thermisch von den Anschlüssen des Anschlussrahmens isoliert. Somit wird nicht die volle Oberfläche des Anschlussrahmens verwendet, um Wärmedissipation zu ermöglichen.

Daher wird in dem Technikbereich ein Gehäuse eines integrierten Schaltkreises und ein Verfahren zum Unterbringen in einem Gehäuse benötigt, das eine Vielfalt von Rohchipgrößen aufnimmt, Wärmedissipation verbessert und thermische Belastung und Ablösung verringert.

Kurzfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt ein Gehäuse für und ein Verfahren zum Unterbringen eines Rohchips eines integrierten Schaltkreises in einem Gehäuse bereit.

Die Erfindung umfasst in einer ihrer Formen eine integrierte Schaltkreisanordnung, die einen Anschlussrahmen mit einer Mehrzahl von Anschlüssen mit inneren Abschnitten umfasst. Ein thermisch leitendes Clipelement ist mit den inneren Abschnitten der Anschlüsse derart verbunden oder an sie gebondet, dass das Clipelement elektrisch von dem Anschlussrahmen isoliert ist und dennoch thermisch mit ihm gekoppelt ist. Ein Rohchip eines integrierten Schaltkreises ist mit dem Clipelement verbunden und dadurch thermisch mit ihm gekoppelt. Der Rohchip ist durch Drahtverbindungen mit den Anschlüssen elektrisch verbunden. Einkapselungsmaterial ist über den inneren Abschnitten der Anschlüsse und zumindest einem Teil des Clipelements angebracht und kapselt den Rohchip und die Drahtverbindungen ein.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ein vergrößerter Bereich von Rohchipgrößen auf einem einzelnen Anschlussrahmen aufgenommen wird.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass Wärmedissipation beträchtlich verbessert wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die obengenannten und andere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung und die Art, wie sie zu erreichen sind, werden durch Bezug auf die folgende Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich werden und besser verstanden werden, wobei gilt:

1 ist eine Querschnittsansicht einer integrierten Schaltkreisvorrichtung, die eine Ausführungsform eines Gehäuses der vorliegenden Erfindung umfasst;

2. ist eine Ansicht des Gehäuses der 1 von unten;

3 ist eine Querschnittsansicht einer integrierten Schaltkreisvorrichtung, die eine zweite Ausführungsform eines Gehäuses der vorliegenden Erfindung umfasst;

4 ist eine Ansicht des Gehäuses der 3 von unten;

5 ist eine Querschnittsansicht einer integrierten Schaltkreisvorrichtung, die eine dritte Ausführungsform eines Gehäuses der vorliegenden Erfindung umfasst;

6 ist eine Querschnittsansicht einer integrierten Schaltkreisvorrichtung, die eine zweite Ausführungsform eines Gehäuses der vorliegenden Erfindung umfasst; und

7 zeigt eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Anschlussrahmens eines integrierten Schaltkreises und eines Gehäuses der vorliegenden Erfindung.

Durch die verschiedenen Ansichten geben entsprechende Bezugszeichen entsprechende Teile an. Die hier gegebenen Erläuterungen stellen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in einer Form dar und derartige Erläuterungen dürfen nicht als den Rahmen der Erfindung auf irgendeine Weise beschränkend ausgelegt werden.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Nun wird bezogen auf die Zeichnungen, und insbesondere auf die 1 und 2, eine integrierte Schaltkreisvorrichtung gezeigt, die eine Ausführungsform eines Gehäuses der vorliegenden Erfindung umfasst. Der integrierte Schaltkreis 10 umfasst allgemein einen Rohchip 12 und ein Gehäuse 20. Der integrierte Schaltkreis 10 kann nahezu jede Größe haben und als nahezu jede Art von integriertem Schaltkreis ausgebildet sein, wie beispielsweise als ein Mikroprozessor oder einzelner Transistor, selbstverständlich abhängig von der Ausbildung des Rohchips 12. Der Rohchip 12 ist innerhalb des Gehäuses 20 eingekapselt.

Das Gehäuse 20 ist in der Ausführungsform der 1 und 2 als ein Gehäuse mit Mikroanschlüssen (englisch: micro-leaded package) konfiguriert. Es muß jedoch verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung mit nahezu jedem Typ oder jeder Ausbildung von einen Anschlussrahmen umfassenden Gehäusen integrierter Schaltkreise kompatibel ist. Das Gehäuse 20 umfasst einen Anschlussrahmen 22, ein Clipelement 24, Bonddrähte 26 und Einkapselungsmaterial 28.

Der Anschlussrahmen 22 ist ein herkömmlicher Anschlussrahmen mit einer Mehrzahl von Anschlüssen 32 und einem Rohchipkontaktflecken 34 in einem zentralen Bereich davon, der mit dem Anschlussrahmen 22 über Stege (nicht gezeigt) verbunden ist, und ist aus einem elektrisch. leitenden Material wie Kupfer oder einer Kupferlegierung oder anderen geeigneten Materialien hergestellt. Die Anschlüsse 32 weisen innere Abschnitte oder Enden 32A, die innerhalb des Gehäuses 20 enthalten oder eingeschlossen sind, und äußere Abschnitte davon auf, die sich außerhalb des Gehäuses erstrecken und/oder angeordnet sind (ohne Bezugszeichen).

Das Clipelement 24 ist derart auf dem Anschlussrahmen 22 angeordnet, dass mindestens sein äußerer Umfangsbereich (ohne Bezugszeichen) auf den inneren Abschnitten oder inneren Enden 34A der Anschlüsse 32 angeordnet ist und sein Zentralbereich auf dem Rohchipkontaktflecken 34 angeordnet ist. Das Clipelement 34 ist durch eine thermisch leitende und elektrisch nicht leitende Klebepaste oder einen Film 36, wie beispielsweise die durch Emerson & Cuming vertriebene Ablebond 843 Klebepaste, mit dem Anschlussrahmen 22 verbunden. Daher ist das Clipelement 24 thermisch mit dem Anschlussrahmen 22 gekoppelt und dennoch elektrisch davon isoliert. Das Clipelement 24 ist entweder aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt, wie z.B. Kupfer, oder aus einem nichtleitenden Material, wie z.B. Silizium.

Das Ausbilden des Clipelementes 24 aus dem gleichen Material oder aus einem Material mit einem thermischen Expansionskoeffizienten (CTE – englisch: coefficient of thermal expansion), der etwa gleich dem Material ist, aus dem der Rohchip 12 ausgebildet ist, verringert die thermische Belastung zwischen den beiden und verringert daher thermisch induzierte Ablösung und Rißbildung.

Der Rohchip 12 ist ein herkömmlicher Rohchip eines integrierten Schaltkreises und ist auf der Seite des Clipelements 24 angebracht, die dessen Seite gegenüberliegt, mit welcher der Anschlussrahmen 22 verbunden ist. Der Rohchip 12 ist durch eine thermisch leitende und eine elektrisch nicht leitende Paste oder einen Film 38, wie beispielsweise die durch Emerson & Cuming vertriebenen Ablebond 84-3 Klebepaste, mit dem Clipelement 24 verbunden. Dabei ist der Rohchip 12 thermisch an das Clipelement 24 gekoppelt und dennoch elektrisch davon isoliert. Bonddrähte 26 verbinden Rohchipbondkontaktflecken 42 auf dem Rohchip 12 mit entsprechenden Anschlüssen 32 des Anschlussrahmens 22 elektrisch. Nach dem Drahtverbindungsverfahren wird um die inneren Abschnitte 32A des Anschlussrahmens 22, den Rohchip 12 und Bonddrähte 26 Einkapselungsmaterial gebildet, wie beispielsweise durch Spritzpressen, um dadurch ein eingekapseltes Gehäuse 20 auszubilden.

Wie oben behandelt ist der Rohchipkontaktflecken 34 mit dem Anschlussrahmen 22 durch Stege (nicht gezeigt) verbunden. Typischerweise bieten derartige Stege keine gleichmäßige Stützung des Rohchips. Es sollte jedoch insbesondere bemerkt werden, dass durch Verbinden des Rohchips 12 mit dem Clipelement 34, das wiederum auf den inneren Abschnitten oder Enden 32A der Anschlüsse 32 angebracht ist und mit ihnen und mit dem Rohchipkontaktflecken 34 verbunden ist, das Clipelement 24 dem Rohchip 12 auf allen seinen Seiten gleichmäßige Stützung bietet. Eine derartige gleichförmige Stützung verringert das Wackeln des Rohchips/Rohchipkontaktfleckens während des Drahtverbindungsverfahrens beträchtlich. Ferner kann durch Verbinden des Rohchips 12 mit dem Clipelement 24, das wiederum auf den inneren Bereichen oder Enden 32A der Anschlüsse 32 angebracht ist und mit ihnen und mit dem Rohchipkontaktflecken 34 verbunden ist, eine gemeinsame Rohchipkontaktfleckengröße für viele verschiedene Rohchipgrößen und Rohchiparten verwendet werden, wodurch die Anzahl von verschiedenen Gehäusetypen und Anschlussrahmen verringert wird, die ein Hersteller produzieren und lagern muss.

Nun wird bezogen auf 3 und 4 eine integrierte Schaltkreisvorrichtung gezeigt, die eine weitere Ausführungsform eines Gehäuses der vorliegenden Erfindung umfasst. Der integrierte Schaltkreis 60 ist dem integrierten Schaltkreis 10 allgemein ähnlich und entsprechende Bezugszeichen werden verwendet, um entsprechende Teile anzugeben. Der integrierte Schaltkreis 60 umfasst einen Rohchip 12 und ein Gehäuse 70. Das Gehäuse 70 umfasst einen Anschlussrahmen 72, ein Clipelement 74, Bonddrähte 26 und Einkapselungsmaterial 28. Der Anschlussrahmen 72 umfasst Anschlüsse 82 und ist im Gegensatz zum Anschlussrahmen 22 des Gehäuses 20 als ein Chip-on-lead-Anschlussrahmen ohne einen Rohchipbefestigungsträger ausgelegt. Das Clipelement 74 umfasst vertiefte Bereiche oder Abflachungen 76 um den Umfang seiner Fläche, die gegenüber seiner Seite liegt, auf der der Rohchip 12 angeordnet ist. Die Abflachungen 76 nehmen die inneren Bereich oder Enden der Anschlüsse 82 des Anschlussrahmens 72 auf und sind durch eine thermisch leitende und elektrisch nicht leitende Paste oder einen Film 86 damit verbunden.

Der Rohchip 12 ist mit dem Clipelement 74 durch eine thermisch leitende und eine elektrisch nicht leitende Paste oder einen Film 88 verbunden, wie beispielsweise durch die von Emerson & Cuming vertriebene Ablebond 84-3 Klebepaste. Somit ist der Rohchip 12 thermisch mit dem Clipelement 74 verbunden und dennoch elektrisch davon isoliert. Bonddrähte 26 verbinden Rohchipbondkontaktflecken 42 auf dem Rohchip 12 mit zugehörigen Anschlüssen 82 des Anschlussrahmens 72 elektrisch. Nach dem Drahtbondverfahren wird Einkapselungsmaterial 28 gebildet, um dadurch auf im Wesentlichen die gleiche Art wie oben in Bezug auf das Gehäuse 20 beschrieben ein eingekapseltes Gehäuse 70 zu bilden.

Es sollte angemerkt werden, dass das Verbinden des Clipelementes 74 mit dem Anschlussrahmen 72 einen Anschlussrahmen und/oder eine Gehäuseunteranordnung bildet, die den Bereich der Rohchipgrößen erweitert, mit dem der Anschlussrahmen 72 kompatibel ist. Rohchips, die ansonsten zu klein wären, um geeignet mit dem Anschlussrahmen 72 verbunden zu werden, können nun leicht und geeignet über das Clipelement 74 mit dem Anschlussrahmen 72 verbunden werden.

In dieser Chip-on-lead-Ausführungsform weist der Anschlussrahmen 22 keinen bestimmten Rohchipkontaktflecken auf. Daher wäre der Anschlussrahmen 22 normalerweise auf das Verwenden mit einem Rohchip einer bestimmten Minimalgröße oder eines Größenbereiches und eines bestimmten Rohchiptyps beschränkt. Rohchips mit weniger als der bestimmten Minimalgröße wären auf den Enden oder inneren Abschnitten der Anschlüsse 82 nicht ausreichend gestützt und/oder würden vollständig durch den Abstand dazwischen hindurchfallen. Es sollte jedoch insbesondere bemerkt werden, dass durch Verbinden des Rohchips 12 mit dem Clipelement 74, das wiederum auf den inneren Abschnitten oder Enden der Anschlüsse 82 angeordnet und mit ihnen verbunden ist, das Clipelement 74 dem Rohchip 12 auf allen seinen Seiten gleichmäßige Stützung bietet. Eine derartige gleichförmige Stützung verringert das Wackeln des Rohchips während des Drahbondverfahrens beträchtlich. Darüber hinaus verhindert das Verbinden des Rohchips 12 mit dem Clipelement 74, das dann wiederum auf dem Anschlussrahmen 72 angebracht ist und mit ihm verbunden ist, dass kleinere Rohchips nicht ausreichend auf der zentralen Öffnung des Anschlussrahmens 72 gelagert sind und/oder durch sie hindurchfallen und ermöglicht dadurch das Verwenden eines breiteren Bereichs von (d.h. kleineren) Rohchipgrößen und – arten mit dem Anschlussrahmen 72, als ansonsten möglich wäre.

Es sollte außerdem insbesondere bemerkt werden, dass vertiefte oder geprägte Bereiche 76 die Gesamthöhe des Gehäuses 70 verringern oder die Höhe des Rohchips 12 innerhalb des Gehäuses 70 verringern und dadurch entweder ein Gehäuse mit niedrigerem Profil und/oder zusätzlichem Abstand zwischen den Bonddrähten 26 und der äußeren Oberfläche des Einkapselungsmaterials 28 und/oder dem Gehäuse 70 bieten.

In der in 3 und 4 gezeigten Ausführungsform umfasst das Clipelement 74 vertiefte Bereiche oder Abflachungen 76 um seinen Umfang, die die inneren Abschnitte oder Enden der Anschlüsse 82 des Anschlussrahmens 72 aufnehmen. Wie jedoch in 5 gezeigt, kann die vorliegende Erfindung alternativ mit ähnlichen Abflachungen 76 ausgebildet sein, die auf den inneren Abschnitten oder Enden der Anschlüsse 82 ausgebildet sind, und die einen Umfangsabschnitt des Clipelements 74 aufnehmen.

Nun wird bezugnehmend auf 6 eine integrierte Schaltkreisvorrichtung gezeigt, die eine weitere Ausführungsform des Gehäuses der vorliegenden Erfindung umfasst. Der integrierte Schaltkreis 90 ist allgemein den integrierten Schaltkreisen 10 und 60 ähnlich und entsprechende Bezugszeichen werden verwendet, um entsprechende Teile zu bezeichnen. Der integrierte Schaltkreis 90 umfasst einen Rohchip 12 und ein Gehäuse 100. Das Gehäuse 100 umfasst einen Anschlussrahmen 102, ein Clipelement 124, Bonddrähte 26 und Einkapselungsmaterial 28. Der Anschlussrahmen 102 umfasst Anschlüsse 112 und ist als ein Anschlussrahmen mit Mikroanschlüssen (englisch: micro-leaded lead frame) ausgelegt.

In dieser Ausführungsform wirkt das Clipelement 124 sowohl als Rohchipbefestigungsträger als auch als eine Befestigungs/Schnittstellen-Fläche für einen Kühlkörper. Genauer gesagt umfasst das Clipelement 124 eine durch abgestufte Bereiche 128 mit Abflachungen 130 verbundene zentrale Kontaktfleckenfläche 126, und eine Schnittstellenfläche 132 auf der Seite des Clipelements 124, die der Seite gegenüberliegt, auf der die zentrale Kontaktfleckenfläche 126 angeordnet ist. Die Abflachungen 130 werden durch eine thermisch leitende und eine elektrisch nicht leitende Paste oder einen Film 136, wie z.B. die durch Emerson & Cuming vertriebene Ablebond 843 Klebepaste, mit den inneren Abschnitten oder Enden der Anschlüsse 112 des Anschlussrahmens 102 verbunden, um dadurch das Clipelement 124 mit dem Anschlussrahmen 102 zu verbinden.

Der Rohchip 12 ist mit der zentralen Kontaktfleckenfläche 126 des Clipelements 124 durch eine thermisch leitende und eine elektrisch nicht leitende Paste oder einen Film 138 verbunden, wie beispielsweise Ablebond 84-3. Daher ist der Rohchip 12 thermisch mit dem Clipelement 124 gekoppelt und dennoch elektrisch davon isoliert. Bonddrähte 26 verbinden Rohchipbondkontaktflecken 124 auf dem Rohchip 12 elektrisch mit dem inneren Abschnitt oder Enden von entsprechenden Anschlüssen 112 des Anschlussrahmens 102.

Nach dem Drahtbondverfahren wird Einkapselungsmaterial 28 gebildet, um dadurch auf allgemein die gleiche Art wie oben bezüglich der Gehäuse 20 und 70 beschrieben ein eingekapseltes Gehäuse 100 zu bilden. In dieser Ausführungsform jedoch sollte insbesondere bemerkt werden, dass mindestens ein Teil der Schnittstellenfläche 132 nicht durch das Einkapselungsmaterial 28 eingekapselt ist, d.h. ein Bereich der Schnittstellenfläche 132 ist zu einem Äußeren des Gehäuses 100 offengelegt. Der offengelegte Bereich der Schnittstellenfläche 132 bietet eine Fläche, an der eine Wärmesenke, wie ein Kühlkörper 150, angebracht werden kann.

Es sollte insbesondere bemerkt werden, dass durch das Verwenden des Clips 124 sowohl als Rohchipbefestigungskontaktflecken als auch eine Kühlkörperbefestigungsfläche den Aufbau und die Herstellung des Anschlussrahmens 102 vereinfacht und die Fläche des Rohchipbefestigungskontaktfleckens 126 durch Eliminieren des bei herkömmlichen Anschlussrahmen verwendeten zweistufigen Absetzens maximiert.

Nun wird bezugnehmend auf 7 eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Anschlussrahmens eines integrierten Schaltkreises und eines Gehäuses der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Verfahren 200 umfasst die Schritte des Bereitstellens eines Anschlussrahmens 202, Anbringens eines Clipelementes 204, Rohchipanbringens 206, Aushärtens 208, Drahtbondens 210, der Einkapselung 212 und des Zerlegens in einzelne Vorrichtungen oder der Vereinzelung (englisch: singulation) 214.

Der Verfahrensschritt des Bereitstellens des Anschlussrahmens 202 umfasst das Bereitstellen eines Anschlussrahmens für den Verfahrensschritt des Anbringens des Clipelements 204. Das Anbringen des Clipelements 204 umfasst den Verfahrensschritt des Anordnens eines thermisch leitenden, aber elektrisch nicht leitenden Films oder einer Paste, wie etwa die Film/Pasten-Schicht 36, 86 oder 136 auf mindestens einer der Oberflächen eines Clipelements, wie etwa dem Clipelement 24, 74 oder 124, und/oder auf einem Anschlussrahmen wie etwa dem Anschlussrahmen 22, 72 oder 102, und Anordnen der geeigneten Flächen derer in korrekter Ausrichtung und in Eingriff miteinander. Ähnlich umfasst der Verfahrensschritt des Rohchipanbringens 206 das Anordnen einer Schicht aus Film oder Paste, wie etwa die Film/Pasten-Schicht 38, 88 oder 138 auf den geeigneten Flächen eines Clipelements, wie etwa dem Clipelement 24, 74 oder 124, und Auswählen und Anordnen eines Rohchips, wie etwa dem Rohchip 12, auf dieser Schicht aus Film oder Paste.

Der Verfahrensschritt des Aushärtens 208 umfasst im allgemeinen, die teilfertige Gehäuseanordnung Bedingungen erhöhter Temperatur und anderen gesteuerten Umgebungsbedingungen auszusetzen, die ausreichen, die Schichten aus Film/Paste auszuhärten und die dem Durchschnittsfachmann im technischen Bereich, der das Unterbringen integrierter Schaltkreise in einem Gehäuse betrifft, bekannt sind. Der Verfahrensschritt des Drahtbondens 210 umfasst, wie ebenfalls einem Durchschnittsfachmann bekannt sein wird, das Bonden eines Endes eines Bonddrahtes an einen Bondkontaktflecken auf dem Rohchip, wie etwa dem Rohchipbondkontaktflecken 42, und das andere Ende an einen entsprechenden inneren Abschnitt oder ein Ende der inneren Anschlüsse des Anschlussrahmens. Der Verfahrensschritt des Einkapselns umfasst typischerweise Spritzgießen oder das Einkapseln der inneren Abschnitte der Anschlüsse des Anschlussrahmens, der Bonddrähte und des Rohchips mit einem Plastikmaterial auf andere Art, um dadurch ein Gehäuse eines integrierten Schaltkreises zu bilden. Der Verfahrensschritt des Zerlegens in einzelne Vorrichtungen 214 ist ähnlich dem Durchschnittsfachmann im Bereich der Herstellung integrierter Schaltkreise bekannt.

In der gezeigten Ausführungsform ist das Clipelement an den Enden der inneren Anschlüsse und/oder an einem Rohchipkontaktflecken des Anschlussrahmens angebracht oder gebondet. Es muß jedoch verstanden werden, dass das Clipelement auch mit einem oder mehreren Stegen des Anschlussrahmens verbunden werden kann, zusätzlich dazu, mit den Enden der inneren Anschlüsse und/oder mit dem Rohchipkontaktflecken des Anschlussrahmens verbunden zu sein wie gezeigt und beschrieben.

Obwohl diese Erfindung mit einer bevorzugten Ausführung beschrieben wurde, kann die vorliegende Erfindung innerhalb des Geistes und des Rahmens dieser Offenbarung weiter modifiziert werden. Diese Anmeldung ist daher dazu vorgesehen, jegliche Variationen, Verwendungen oder Anpassungen der vorliegenden Erfindung abzudecken, die die hierin offenbarten allgemeinen Prinzipien verwenden. Darüber hinaus ist diese Anmeldung dazu vorgesehen, derartige Abweichungen von der vorliegenden Offenbarung abzudecken, die innerhalb der bekannten oder gewöhnlichen Praxis in dem Gebiet liegen, das diese Erfindung betrifft, und die in die Grenzen der beigefügten Ansprüche fallen.

Zusammenfassung

Gehäuse und Verfahren zum Unterbringen eines Rohchips eines integrierten Schaltkreises in einem Gehäuse

Eine integrierte Schaltkreisanordnung umfasst einen Anschlussrahmen mit einer Mehrzahl von Anschlüssen mit inneren Abschnitten. Ein thermisch leitendes Clipelement ist derart mit den inneren Abschnitten der Anschlüsse verbunden, dass das Clipelement elektrisch von dem Anschlussrahmen isoliert ist, aber dennoch thermisch mit ihm gekoppelt ist. Ein Rohchip eines integrierten Schaltkreises wird mit dem Clipelement verbunden und dadurch thermisch mit ihm gekoppelt. Der Rohchip ist elektrisch mit den Drahtverbindungen verbunden. Einkapselungsmaterial wird über den inneren Abschnitten der Anschlüsse und mindestens einem Teil des Clipelements angebracht und kapselt die Rohchips und die Drahtverbindungen ein.


Anspruch[de]
Eine integrierte Schaltkreisanordnung, umfassend:

einen Anschlussrahmen mit einer Mehrzahl von Anschlüssen mit inneren Abschnitten;

ein mit den inneren Abschnitten der Anschlüsse verbundenes thermisch leitendes Clipelement, wobei das Clipelement von dem Anschlussrahmen elektrisch isoliert ist und mit ihm thermisch gekoppelt ist;

einen Rohchip eines integrierten Schaltkreises, der mit dem Clipelement verbunden ist, wobei der Rohchip thermisch mit dem Clipelement gekoppelt ist;

den Rohchip mit dem Anschlussrahmen elektrisch verbindende Drahtverbindungen; und

über den inneren Abschnitten der Anschlüsse und zumindest einem Bereich des Clipelements angebrachtes Einkapselungsmaterial, das den Rohchip und die Drahtverbindungen einkapselt.
Die integrierte Schaltkreisanordnung nach Anspruch 1, wobei das Clipelement mit jedem der Mehrzahl von Anschlüssen thermisch verbunden ist. Die integrierte Schaltkreisanordnung nach Anspruch 1, wobei der Anschlussrahmen ferner einen Rohchipbefestigungsträger umfasst, wobei das Clipelement thermisch mit mindestens einigen der Mehrzahl von Anschlüssen und mit dem Rohchipbefestigungsträger thermisch verbunden ist. Die integrierte Schaltkreisanordnung nach Anspruch 1, wobei das Clipelement aus einem Material hergestellt ist, das einen thermischen Expansionskoeffizienten aufweist, der etwa gleich dem thermischen Expansionskoeffizienten des Materials ist, aus dem der Rohchip des integrierten Schaltkreises hergestellt ist. Die integrierte Schaltkreisanordnung nach Anspruch 1, wobei das Clipelement aus im Wesentlichen dem gleichen Material besteht, aus dem der Rohchip des integrierten Schaltkreises hauptsächlich hergestellt ist. Die integrierte Schaltkreisanordnung nach Anspruch 1, wobei das Clipelement im Wesentlichen aus Silizium besteht. Die integrierte Schaltkreisanordnung nach Anspruch 1, wobei das Clipelement im wesentlichen aus Kupfer besteht. Die integrierte Schaltkreisanordnung nach Anspruch 1, wobei das Einkapselungsmaterial das Clipelement vollständig einkapselt. Die integrierte Schaltkreisanordnung nach Anspruch 1, wobei das Clipelement eine erste Seite und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite umfasst, wobei der Rohchip mit der ersten Seite verbunden ist, und die Einkapselung mindestens einen Bereich der zweiten Seite offenlegt. Die integrierte Schaltkreisanordnung nach Anspruch 9, ferner einen mit dem offenliegenden Teil der zweiten Seite thermisch gekoppelten Kühlkörper umfassend. Die integrierte Schaltkreisanordnung nach Anspruch 1, wobei der Rohchip elektrisch mit dem Chipelement verbunden ist. Die integrierte Schaltkreisanordnung nach Anspruch 1, wobei das Clipelement vertiefte Abflachungen umfasst, wobei die vertieften Abflachungen zugeordnete innere Abschnitte der Anschlüsse aufnehmen und auf ihnen angeordnet und mit ihnen thermisch verbunden sind. Die integrierte Schaltkreisanordnung nach Anspruch 1, wobei die inneren Abschnitte der Anschlüsse vertiefte Abflachungen umfassen, wobei ein Umfangsbereich des Clipelements innerhalb der vertieften Abflachungen aufgenommen und darin angebracht und mit ihnen thermisch verbunden ist. Eine Gehäuseunteranordnung für einen integrierten Schaltkreis, umfassend:

einen Anschlussrahmen mit einer Mehrzahl von Anschlüssen mit inneren Abschnitten; und

ein thermisch leitendes Clipelement, das mit den inneren Abschnitten des Anschlussrahmens verbunden ist, wobei das Clipelement von dem Anschlussrahmen elektrisch isoliert ist und mit ihm thermisch gekoppelt ist, wobei das Clipelement dazu ausgebildet ist, mit einem Rohchip des integrierten Schaltkreises verbunden und mit ihm thermisch gekoppelt zu sein.
Die Gehäuseunteranordnung nach Anspruch 14, wobei das Clipelement thermisch mit jedem der Mehrzahl von Anschlüssen verbunden ist. Die integrierte Schaltkreisanordnung nach Anspruch 14, wobei der Anschlussrahmen ferner einen Rohchipbefestigungsträger umfasst, wobei das Clipelement mit mindestens einigen der Mehrzahl von Anschlüssen und mit dem Rohchipbefestigungsträger thermisch verbunden ist. Die integrierte Schaltkreisanordnung nach Anspruch 14, wobei das Clipelement im wesentlichen aus Silizium besteht. Die integrierte Schaltkreisanordnung nach Anspruch 14, wobei das Clipelement im wesentlichen aus Kupfer besteht. Die integrierte Schaltkreisanordnung nach Anspruch 14, wobei das Clipelement vertiefte Abflachungen umfasst, wobei die vertieften Abflachungen zugeordnete innere Abschnitte der Anschlüsse aufnehmen und auf ihnen angeordnet und mit ihnen thermisch verbunden sind. Die integrierte Schaltkreisanordnung nach Anspruch 14, wobei die inneren Abschnitte der Anschlüsse vertiefte Abflachungen umfassen, wobei ein Umfangsbereich des Clipelements in den vertieften Abflachungen aufgenommen und in ihnen angeordnet ist und thermisch mit ihnen verbunden ist. Eine Verfahren zum Koppeln eines Rohchips eines integrierten Schaltkreises mit einer wärmedissipierenden Struktur, umfassend:

Bereitstellen eines Anschlussrahmens mit einer Mehrzahl von Anschlüssen mit inneren Abschnitten;

Verbinden eines thermisch leitenden Clipelements mit den inneren Abschnitten der Anschlüsse, von denen das Clipelement elektrisch isoliert ist, und das thermisch mit dem Anschlussrahmen gekoppelt ist; und

Verbinden eines Rohchips eines integrierten Schaltkreises mit einer ersten Seite des Clipelements auf thermisch leitende Weise, wobei der Rohchip thermisch durch das Clipelement mit dem Anschlussrahmen gekoppelt wird, wobei der Anschlussrahmen durch den Rohchip erzeugte Wärme dissipiert und dadurch mindestens einen Teil der wärmedissipierenden Struktur darstellt.
Das Verfahren nach Anspruch 21, den weiteren Schritt umfassen:

Einkapseln des Rohchips, der Drahtverbindungen, der inneren Abschnitte der Anschlüsse und eines Bereichs einer zweiten Seite des Clipelements in einem Einkapselungsmaterial, wobei die zweite Seite des Clipelements der ersten Seite des Clipelements gegenüberliegt, mit der der Rohchip verbunden ist, und wobei ein offenliegender Bereich der zweiten Seite nicht durch das Einkapselungsmaterial eingekapselt ist; und

thermisches Koppeln eines Kühlkörpers mit dem offenliegenden Bereich der zweiten Seite des Clipelements, wobei der Kühlkörper dadurch einen Teil der wärmedissipierenden Struktur darstellt.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses für einen integrierten Schaltkreis umfassend:

Bereitstellen eines Anschlussrahmens mit einer Mehrzahl von Anschlüssen mit inneren Abschnitten;

Verbinden eines thermisch leitenden Clipelements mit den inneren Abschnitten der Anschlüsse derart, dass das Clipelement elektrisch von dem Anschlussrahmen isoliert ist und thermisch mit ihm gekoppelt ist;

Verbinden eines Rohchips eines integrierten Schaltkreises mit einer ersten Seite des Clipelements derart, dass der Rohchip thermisch mit dem Clipelement gekoppelt ist;

Verbinden des Rohchips mit den Anschlüssen des Anschlussrahmens durch ein Drahtbondverfahren; und

Einkapseln des Rohchips, der Drahtverbindungen, der inneren Abschnitte der Anschlüsse und mindestens eines Bereichs des Clipelements in einem Einkapselungsmaterial.
Das Verfahren nach Anspruch 23, die weiteren Schritte umfassend:

Offenlegen eines Bereichs einer zweiten Seite des Clipelements, wobei die zweite Seite des Clipelements seiner ersten Seite gegenüberliegt, mit der der Rohchip verbunden ist; und

thermisches Koppeln eines Kühlkörpers mit dem offenliegenden Bereich der zweiten Seite des Clipelements.
Das Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Schritt des Offenlegens umfasst, den offenliegenden Bereich der zweiten Seite des Clipelements nicht in dem Einkapselungsmaterial einzukapseln. Ein Verfahren zum Verbinden eines Rohchips eines integrierten Schaltkreises mit einem Anschlussrahmen, der ansonsten Übergröße hätte, wobei der Anschlussrahmen eine Mehrzahl von Anschlüssen mit inneren Abschnitten aufweist, wobei das Verfahren umfasst:

Verbinden eines thermisch leitenden Clipelements mit den inneren Abschnitten der Anschlüsse derart, dass das Clipelement elektrisch von dem Abschlußrahmen isoliert ist und thermisch mit ihm gekoppelt ist; und

Verbinden eines Rohchips eines integrierten Schaltkreises mit einer ersten Seite des Clipelements derart, dass der Rohchip thermisch mit dem Clipelement gekoppelt ist.






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