DE4126043C2 - Gekapseltes Halbleiterbauelement - Google Patents

Gekapseltes Halbleiterbauelement

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Description

Die Erfindung betrifft ein gekapseltes Halbleiterbauelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Fig. 1 ist eine Draufsicht auf ein konventionelles Halbleiterbauelement. Dabei hat ein Halbleiterelement 1 eine Vielzahl von Elektroden 2 in seinem Außenbereich und ist auf einer Chipkontaktstelle 3 angeordnet. Innere Zuleitungen 4 sind um das Halbleiterelement 1 herum vorgesehen und jeweils durch Metalldrähte wie Au-Drähte 5 mit den Elektroden 2 des Halbleiterelements 1 verbunden. Die Teile wie das Halbleiterelement 1, die inneren Zuleitungen 4 und dergleichen sind mit einem Abdichtharz unter Freilassung der äußeren Enden der inneren Zuleitungen 4 hermetisch abgedichtet, so daß ein Gehäusekörper 6 gebildet ist. In Fig. 1 ist das Abdichtharz nicht gezeigt.
Bei dem so ausgelegten konventionellen Halbleiterbauelement wird im Gebrauch vom Halbleiterelement 1 Wärme erzeugt und geht durch die inneren Zuleitungen 4 und den Gehäusekörper 6 zur Außenseite des Halbleiterbauelements.
Da die Größe des Gehäusekörpers 6 mit der Zahl der inneren Zuleitungen 4 zunimmt, werden bei einem solchen Halbleiterbauelement die inneren Zuleitungen 4 im Gehäusekörper 6 lang und dünn. Das bewirkt eine Erhöhung der Induktivität von Masse- und Stromleitern und führt zu dem Problem der Erzeugung von Schaltgeräuschen im Hochgeschwindigkeitsbetrieb sowie zu Funktionsstörungen.
Wenn ferner die Zahl der Anschlußstifte erhöht wird, wird durch den höheren Integrationsgrad die vom Halbleiterbauelement erzeugte Wärmemenge erhöht. Da jedoch das Epoxidharz oder dergleichen, das den Gehäusekörper 6 bildet, ein schlechter Wärmeleiter ist, wird die vom Halbleiterelement 1 erzeugte Wärme nur ungenügend zur Außenseite des Halbleiterbauelements abgeführt und bleibt somit im Bauelement. Dadurch ergibt sich das Problem, daß ein Halbleiterelement mit hohem Wärmewert zu Funktionsstörungen führt, die durch eine Temperaturerhöhung des Halbleiterelements 1 bedingt sind, was wiederum zu einer verminderten Zuverlässigkeit des Halbleiterbauelements führt.
Wenn ferner der eine Vielschichtstruktur aufweisende Gehäusekörper aus einem Keramikmaterial besteht, dessen Wärmeleitfähigkeit höher als diejenige von Harzen ist, können zwar die Wärmefreisetzungseigenschaften und die elektrischen Charakteristiken des Halbleiterbauelements verbessert werden. Es gibt jedoch das Problem, daß die Herstellungskosten des Halbleiterbauelements wegen des hohen Preises von Keramikmaterial steigen.
Ein gattungsgemäßes gekapseltes Halbleiterbauelement ist bereits aus der EP 0 247 775 A2 bekannt.
Bei dem bekannten Halbleiterbauelement ist ein großflächiger Masseleiter zur Wärmeabfuhr vorgesehen, der den Halbleiterchip trägt und sich über einen großen Teil des Querschnitts des Gehäusekörpers erstreckt.
Der Masseleiter dient somit als Träger für den Chip und als Versteifungselement. Außerdem kann es die elektromagnetischen Eigenschaften verbessern.
Nachteilig ist jedoch, daß die Stromleiter als normale Zuleitungen ausgebildet sind, so daß die Stromzufuhr begrenzt ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Halbleiterbauelement zu schaffen, bei dem eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit und gute Wärmeabfuhr gegeben ist und eine verbesserte Stromzufuhr möglich ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Halbleiterbauelement nach den Merkmalen des Patentanspruches gelöst.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein konventionelles Halbleiterbauelement;
Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Halbleiterbauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 3 einen seitlichen Schnitt durch das Halbleiterbauelement von Fig. 2;
Fig. 4 eine schematische Perspektivansicht, die die Zuleitungen und das Isolatorsubstrat des Halbleiterbauelements der Fig. 2 und 3 zeigt; und
Fig. 5 eine schematische Perspektivansicht, die die Masse-, die Strom- und die Signalleiter des Halbleiterbauelements der Fig. 2 und 3 zeigt.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauelements. Dabei haben die Bezugszeichen 1, 2, 5 und 6 die gleiche Bedeutung wie bei dem konventionellen Halbleiterbauelement. Ein aus einem Cu-Material bestehender Leiterrahmen weist Masseleiter 7, zwei Stromleiter 8, Signalleiter 9 und Zuleitungen 10 auf. Der Leiterrahmen umfaßt zwei Lagen von Leitern. Die Leiter der ersten Lage umfassen den Masseleiter 7 und die zwei Stromleiter 8, die so geformt sind, daß sie breit im Gehäusekörper 6 verlaufen, und die Signalleiter 9, die an der Außenseite des Masseleiters 7 und der Stromleiter 8 gebildet sind. Die Leiter der zweiten Lage umfassen die Zuleitungen 10, die auf dem Isolatorsubstrat 11 gebildet sind, das um das Halbleiterelement 1 herum vorgesehen ist.
Der Masseleiter 7 und die zwei Stromleiter 8 sind jeweils in breiter Form in dem Gehäusekörper 6 gebildet, so daß sie als Strahler wirken. Die Signalleiter 9 sind in großer Zahl in der Peripherie des Masseleiters 7 und der zwei Stromleiter 8 gebildet und mit den Elektroden 2 des Halbleiterelements 1 durch die Zuleitungen 10 und die Au-Drähte 5 verbunden. In Fig. 2 ist ein Abdichtharz 6a nicht gezeigt.
Fig. 3 ist ein Schnitt durch das Halbleiterbauelement von Fig. 2. Die Zeichnung zeigt einen Zustand, in dem eine Vielzahl von Zuleitungen 10 auf dem Isolatorsubstrat 11, das beispielsweise ein Polyimidband ist, gebildet ist.
Fig. 4 ist eine schematische Perspektivansicht, die die Zuleitungen 10 und das Isolatorsubstrat 11 des Halbleiterbauelements der Fig. 2 und 3 zeigt. Die schematische Perspektivansicht von Fig. 5 zeigt den Masseleiter 7, die zwei Stromleiter 8 und die Signalleiter 9 des Halbleiterbauelements. Dabei sind die äußeren Enden der auf dem Isolatorsubstrat 11 gebildeten Zuleitungen 10 jeweils mit den Signalleitern 9 verbunden. Das Halbleiterelement 1 ist auf den Masseleiter 7 gelegt, und die Elektroden 2 des Halbleiterelements 1 sind mit den inneren Enden der Zuleitungen 10 durch die Au-Drähte 5 verbunden. Wie Fig. 2 zeigt, sind die oben beschriebenen Teile mit dem Abdichtharz 6a, das beispielsweise ein Epoxidharz ist, abgedichtet unter Bildung des Gehäusekörpers 6, von dem die Signalleiter 9 zur Außenseite hin teilweise freigelegt sind.
Bei dem so ausgelegten Halbleiterbauelement wird die vom Halbleiterelement 1 im Betrieb erzeugte Wärme hauptsächlich zum Masseleiter 7 und den zwei Stromleitern 8, die sehr gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen, übertragen und gelangt von dort in effektiver Weise zur Außenseite des Halbleiterbauelements. Es ist also möglich, ein Halbleiterelement 1 zu verwenden, das einen hohen Stromverbrauch, d. h. einen hohen Wärmewert, hat. Da ferner der Masseleiter 7 und die zwei Stromleiter 8 eine große Fläche einnehmen, kann die Induktivität des von der Stromquelle zu Masse gehenden Energiesystems reduziert werden.
Wie vorstehend beschrieben, sind bei der Erfindung die großflächigen Stromleiter und der großflächige Masseleiter vorgesehen, die als Strahler dienen und in dem Gehäusekörper angeordnet sind, so daß sich durch die Erfindung die Auswirkung ergibt, daß ein kostengüntiges Halbleiterbauelement mit ausgezeichneten Wärmefreisetzungseigenschaften und elektrischen Charakteristiken erhalten wird.

Claims (2)

  1. Gekapseltes Halbleiterbauelement, umfassend
    • - einen großflächigen Masseleiter (7),
    • - einen auf dem großflächigen Masseleiter (7) befestigten Halbleiterchip (1),
    • - Stromleiter (8) zur Stromversorgung des Halbleiterchips (1),
    • - eine Vielzahl von Signalleitern (9) zur äußeren Kontaktierung des Halbleiterbauelements,
    • - einen Harzgehäusekörper (6), der die Komponenten des Halbleiterbauelements aufnimmt,
    • - Zuleitungen (10), welche in einer zum Masseleiter (7) und zu den Stromleitern (8) parallelen Ebene und von diesen durch ein Isoliersubstrat (11) getrennt angeordnet sind,
    • - wobei die Zuleitungen (10) an ihren äußeren Enden mit den Signalleitern (9) und an ihren inneren Enden über Metalldrähte (5) mit dem Halbleiterchip (1) verbunden sind,
    • - und wobei der Querschnitt der Zuleitungen (10) wesentlich kleiner als der Querschnitt der Signalleiter (9) ist,
  2. dadurch gekennzeichnet,
    • - daß zwei Stromleiter (8) vorgesehen sind, welche großflächig ausgebildet sind,
    • - daß der großflächige Masseleiter (7) und die zwei großflächigen Stromleiter (8) zusammen in Aufsicht im wesentlichen den gesamten Querschnitt des Harzgehäusekörpers (6) abdecken,
    • - wobei der großflächige Masseleiter (7) einen ersten Teil des Querschnitts abgedeckt und die zwei großflächigen Stromleiter einen zweiten Teil des Querschnitts abdecken,
    • - daß sich der Masseleiter (7) flächig von einer Seite zur gegenüberliegenden Seite des Halbleiterbauelements erstreckt und
    • - daß die zwei großflächigen Stromleiter (8) beidseitig angrenzend an dem dazwischen liegenden Masseleiter (7) angeordnet sind und
    • - daß die Signalleiter (9) jeweils am äußeren Rand des Masseleiters (7) und der zwei großflächigen Stromleiter (8) angeordnet sind.
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