DE60217059T2 - Montagekonstruktion für eine elektronische integrierte Leistungsschaltung, die auf einem Halbleiterchip gebildet ist, sowie ein entsprechendes Herstellungsverfahren - Google Patents

Montagekonstruktion für eine elektronische integrierte Leistungsschaltung, die auf einem Halbleiterchip gebildet ist, sowie ein entsprechendes Herstellungsverfahren Download PDF

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Montagekonstruktion für eine elektronische integrierte Leistungsschaltung, die auf einem Halbleiterchip gebildet ist, sowie auf ein entsprechendes Herstellungsverfahren.
  • Im Spezielleren betrifft die Erfindung eine Montagekonstruktion für eine elektronische integrierte Leistungsschaltung, die auf einem Halbleiterchip mit einer Mehrzahl von Kontaktflächen gebildet ist, die der integrierten Schaltung zugeordnet sind und mit jeweiligen Anschlussdrähten der Konstruktion elektrisch verbunden sind.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Montagekonstruktion für eine elektronische integrierte Leistungsschaltung, die auf einem Halbleiterchip gebildet ist, der eine Mehrzahl von Anschlussdrähten aufweist, wobei das Verfahren folgenden Schritt aufweist:
    • – Bereitstellen einer Mehrzahl von Kontaktflächen in einem Randbereich einer aktiven Fläche des Chips.
  • Die Erfindung bezieht sich insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf eine Montagekonstruktion für eine integrierte Leistungsschaltung zur Verwendung bei SMT-Anwendungen bzw. Anwendungen in Oberflächenmontagetechnik, wobei die vorliegende Beschreibung dieses Anwendungsgebiet lediglich zum Zweck der Darstellung aufgreift.
  • Stand der Technik
  • Wie allgemein bekannt ist, weisen elektronische Halbleitervorrichtungen, wie zum Beispiel Leistungsvorrichtungen, eine kleine Platte aus Halbleitermaterial auf, die als "Plättchen" oder "Chip" bekannt ist und eine Oberfläche von einigen Quadratmillimetern besitzt, auf der eine elektronische Schaltung monolithisch integriert ist. Der Chip besitzt eine Mehrzahl von Anschlüssen, typischerweise in Form von Kontaktflächen (die typischerweise aus Metall gebildet sind), die während des Herstellungsvorgangs auf der Oberfläche von diesem vorgesehen werden und mit einem äußeren Rahmen elektrisch verbunden werden, wobei letzterer ebenfalls aus Metall gebildet ist und Bestandteil der elektronischen Vorrichtung ist.
  • Die elektrische Verbindung des Chips aus Halbleitermaterial mit dem Rahmen lässt sich durch verschiedene Technologien erzielen, einschließlich einer Technologie, die Drahtverbindungen vorsieht und im Allgemeinen als "Drahtbondtechnik" bezeichnet wird. Im Spezielleren ist jeder Anschlussdraht mit dem einen Ende auf einer Kontaktfläche verschweißt, die auf dem Chip aus Halbleitermaterial gebildet worden ist, und mit dem anderen Ende mit einem entsprechenden Anschlussdraht verschweißt, der an dem Rahmen ausgebildet ist, mit dem der Chip verbunden werden soll.
  • Elektronische Leistungsvorrichtungen werden auf allen Gebieten der Elektronik häufig verwendet. Insbesondere in der Kraftfahrzeugindustrie werden Kraftfahrzeuge mit elektronischen Steuereinheiten ausgestattet, um den Betrieb von Fahrzeugkomponenten zu steuern, wobei die Steuereinheiten elektronische Leistungsvorrichtungen aufweisen.
  • Solche Steuereinheiten werden in der Größe immer kompakter und liefern eine zunehmende Anzahl von Funktionen, wobei dies zu einer höheren Leistungsdichte und somit zur Entstehung von mehr Wärme von den integrierten Schaltungen führt.
  • Im Spezielleren hat es sich herausgestellt, dass in solchen Fällen das Drahtbonden für die Handhabung von hohen Stromdichten, die im Folgenden als hohe Leistung bezeichnet werden, nicht geeignet ist. Die Größe der verwendeten Leitungen liegt in der Größenordnung von 35 μm, und die Leitungskontakte sind nicht ausreichend zuverlässig für die Bewältigung von Strömen von mehr als einigen wenigen Ampere.
  • Es besteht daher ein Bedarf für elektronische Halbleitervorrichtungen, insbesondere Leistungsvorrichtungen, die unter widrigen Bedingungen betrieben werden können, beispielsweise in Umgebungen, in denen hohe Temperaturschwankungen von bis zu 180°C zu erwarten sind.
  • Ein weiterer Bedarf, der aus der Kraftfahrzeugindustrie sowie aus dem Gebiet der elektronischen Anwendungen kommt (Drucker, Schnittstellen, Mobiltelefonvorrichtungen), besteht für elektronische Vorrichtungen, die von elektrischer Strahlung im Wesentlichen unbeeinflusst bleiben und gleichzeitig ohne mühselige Abschirmanordnungen auskommen.
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende technische Aufgabe besteht in der Schaffung einer Montagekonstruktion für eine elektronische integrierte Leistungsschaltung, die für Anwendungen mit hoher Leistung ausgebildet ist, wobei die Montagekonstruktion geeignete konstruktionsmäßige und funktionsmäßige Merkmale aufweist, die eine gute Immunität gegenüber elektromagnetischer Strahlung gewährleisten und zum besseren Abführen von Wärme ausgebildet sind, um dadurch die Nachteile von Vorrichtungen des Standes der Technik zu überwinden.
  • Eine weitere der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende technische Aufgabe besteht in der Schaffung eines Verfahrens zum Herstellen von Montagekonstruktionen für integrierte Leistungsschaltungen, bei dem bei blank auf einer Platte angebrachtem Chip die Probleme beim Verbinden der Chipanschlüsse mit dem Weg der externen Schaltung gelöst sind und die beim Stand der Technik vorhandenen Einschränkungen aufgrund der Verwendung von Drahtbond-Gerätschaften sowie von Drähten mit geringer Stromführungskapazität vermieden sind.
  • Kurze Beschreibung der Erfindung
  • Der Lösungsgedanke der vorliegenden Erfindung besteht in der Anbringung einer integrierten Leistungsschaltung innerhalb einer Metall-Halterungskonstruktion (Rahmen), die ein Abschirmelement beinhaltet, das die Funktion einer Abschirmung gegenüber elektromagnetischer Strahlung und gleichzeitig die Funktion eines Kühlkörpers bzw. einer Wärmesenke aufweist.
  • Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich somit um eine Montagekonstruktion für eine integrierte Leistungsschaltung, bei der ein Abschirmelement und alle der Kontaktanschlussdrähte an ein und demselben Metall-Flächenkörper ausgebildet sind und das Halbleiterkristallmaterial an der Metallkonstruktion (Rahmen) angebracht wird, bevor die Anschlussdrähte mit dem Chip verschweißt werden und dann zugeschnitten und mit einer typischen Knickflügel-Konfiguration ausgebildet werden.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Montagekonstruktion für eine integrierte Leistungsschaltung.
  • Vorteilhafterweise sind bei dem Verfahren der Erfindung die Anschlussdrähte mit dem Chip durch eine TAB-Technik (Tape Automated Bonding bzw. automatisches Folienbondverfahren) verbunden. Auf der Grundlage von diesem Lösungsgedanken wird die technische Aufgabe durch eine Montagekonstruktion für eine integrierte Leistungsschaltung gelöst, wie sie vorstehend angegeben ist und im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 definiert ist.
  • Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, wie es vorstehend angegeben worden ist und in dem Kennzeichnungsteil des Anspruchs 7 definiert ist.
  • Die Merkmale und Vorteile der Konstruktion sowie des Verfahrens gemäß der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen von dieser deutlich, die anhand von nicht einschränkenden Beispielen unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen erfolgt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine Draufsicht von oben auf eine Montagekonstruktion gemäß der Erfindung;
  • 2 eine isometrische Ansicht der Montagekonstruktion der 1;
  • 3 eine erste vergrößerte Detailansicht der in 2 dargestellten Montagekonstruktion;
  • 4 eine zweite vergrößerte Detailansicht der in 2 dargestellten Montagekonstruktion;
  • 5 bis 8 Schnittdarstellungen entlang der Linie V-V der Montagekonstruktion der 1 in verschiedenen Stadien der Herstellung dieser Montagekonstruktion;
  • 9 eine Schnittdarstellung entlang der Linie IX-IX der Montagekonstruktion der 1;
  • 10 eine Darstellung mit dem Elektronenmikroskop (SEM) zur Erläuterung des Details der 4;
  • 11 eine fotografische Darstellung eines Anschlussdrahts der Konstruktion der 1; und
  • 12 eine Darstellung mit dem Elektronenmikroskop (SEM) zur Erläuterung des Details der 4 in einer Seitenansicht.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist eine Montagekonstruktion 10 für eine elektronische integrierte Leistungsschaltung dargestellt, die auf einer Halbleiterplatte 1 gefertigt ist, wobei die Halbleiterplatte (Chip) 1 mit einem Abschirmelement oder einem Chipblockierelement 4 thermisch gekoppelt ist. Die Halbleiterplatte 1 ist mit einer Vielzahl von Stiften (Anschlussdrähten) 5 über eine jeweilige Mehrzahl von Schweißflächen (erhabenen Flächen) 2 elektrisch gekoppelt.
  • Im Spezielleren ist der Chip 1 aus Silizium-Wafern mit einem Boden gebildet, der in herkömmlicher Weise mit einer Metallschicht 1a versehen ist. Bei der Metallschicht 1a kann es sich zum Beispiel um eine Chrom-Nickel-Gold-Legierung handeln. Diese Metallschicht 1a kann eine dicke Metallisierungsschicht mit einer Di cke von bis zu 100 μm sein und aus Kupfer oder einem anderen geeigneten Metall bestehen, um eine sichere Schweißverbindung mit den Anschlussdrähten und gleichzeitig auch eine gute Wärmeleitung herzustellen.
  • Bei dem Chipblockierelement 4 handelt es sich um einen Metall-Flächenkörper mit im Wesentlichen quadratischer Formgebung, das an seinen Ecken mit geeigneten Fortsätzen 4b ausgebildet ist.
  • Vorteilhafterweise können bei der vorliegenden Erfindung die Fortsätze 4b des Chipblockierelements 4 mit einer Erdungsleitung außerhalb der Konstruktion 10 verbunden werden. Auf diese Weise schafft das Chipblockierelement 4 in wirksamer Weise einen guten elektromagnetischen Schutz für die integrierten Komponenten in dem Chip 1.
  • Das Chipblockierelement 4 ist auch zum Reduzieren des thermischen Widerstands und zum Abführen von Wärme aufgrund von geringfügigen Leistungen wirksam, die für eine kurze Zeitdauer (100 ms bis 1 s) erzeugt werden.
  • Diese Wärmeabführeigenschaft wird dadurch ermöglicht, dass der Chip 1 an dem Chipblockierelement 4 über eine Schicht 3 aus einem haftenden Material angebracht ist. Diese Haftschicht 3 kann entweder aus einem thermoplastischen Material oder aus einem unter Wärme aushärtenden Material gebildet sein, bei dem es sich um einen guten Wärmeleiter handelt, der zum Abführen von Wärme von dem Chip 1 wirksam ist. Bei diesem Material kann es sich um eine Polyimid-Haftschicht handeln.
  • Auf diese Weise hat das Chipblockierelement 4 sowohl die Funktion einer elektrischen Abschirmung als auch die Funktion eines Kühlkörpers.
  • Bei Leistungen bzw. Energien, die für einen längeren Zeitraum erzeugt werden, erfolgt die Abfuhr von Wärme von der Montagekonstruktion 10 in herkömmlicher Weise: Die Wärme wird durch den Chip 1 in das darunter liegende Substrat übertragen, d.h. die Wärme wird durch den Chipboden und die Metallschicht 1a abgeführt.
  • Ein abschließender Formgebungsvorgang verleiht dem Anschlussdraht 5 seine typische Knickflügel-Konfiguration, wie dies in 11 dargestellt ist.
  • Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen der Montagekonstruktion 10 für eine elektronische integrierte Leistungsschaltung beschrieben.
  • Eine Mehrzahl von Kontaktflächen (Erhebungen) 2 wird an dem peripheren Ende des Chips 1 gebildet. Diese Kontaktflächen werden insbesondere auf einer aktiven Fläche 1b des Chips 1 gebildet. Bei der aktiven Fläche 1b handelt es sich hier um den Bereich des Chips 1, in dem die elektronischen Schaltungen integriert sind. Diese Kontaktflächen 2 erhält man zum Beispiel durch elektrolytisches Aufbringen von reinem Gold auf einer dünnen Titan-/Wolfram-(TiW-)Barriere. Alternativ hierzu können diese Kontaktflächen 2 auch durch Aufbringen einer Nickel-Gold-Legierung in einem nicht elektrolytischen (stromlosen) Vorgang gebildet werden.
  • Vorteilhafterweise werden diese Kontaktflächen 2 mit einer gleichmäßigen Dicke von ca. 20 bis 25 μm ausgebildet, wobei diese auf der Oberfläche des Chips 1 planar sind.
  • Das Chipblockierelement 4 ist im Inneren eines leitfähigen Rahmens (Leiterrahmen) 4a aus dünnem flächigen Kupfer oder einem anderen geeigneten Material gebildet sowie in geeigneter Weise strukturiert, um die Schaltungsanforderungen zu erfüllen. Im Spezielleren wird der Rahmen 4a derart ausgeschnitten (beispielsweise durch Scheren oder Ätzen), dass er eine Mehrzahl von schmalen Streifen beinhaltet, die elektrische Verbindungseinrichtungen oder Anschlussdrähte (Zuleitungen) 5 mit einem im Wesentlichen rosettenförmigen Muster darstellen, die strahlenförmig von dem zentral gelegenen Chipblockierelement 4 abgehen.
  • Vorteilhafterweise kann eine Mehrzahl von Montagekonstruktionen 10 aus ein und demselben Rahmen 4a gebildet werden.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bestehen die Anschlussdrähte 5 aus Kupfer mit einer Breite von 130 bis 150 μm und einer Dicke von ca. 100 μm, wo bei sie für die Bewältigung der Ströme ausgebildet sind, die durch die auf dem Chip 1 gebildeten integrierten Leistungsschaltungen erzeugt werden.
  • Eine Schicht 3 aus einem haftenden Material wird auf das Chipblockierelement 4 aufgebracht oder auflaminiert. Bei dieser Haftschicht 3 kann es sich zum Beispiel um eine Polyimid-Haftschicht handeln. Es gibt jedoch keinen Grund dafür, dass auf diese Haftschicht an dem Chipblockierelement oder dem Abschirmelement nicht auch verzichtet werden könnte.
  • Stattdessen kann diese Haftschicht 3 an dem Chip 1 vorgesehen werden. Vorteilhafterweise liegt die Dicke der Haftschicht 3 im Bereich von 25 bis 100 μm.
  • Erfindungsgemäß wird die aktive Fläche 1b des Chips 1, die die Kontaktflächen 2 trägt, den Anschlussdrähten 5 zugewandt gegenüber liegend und in Ausfluchtung mit diesen angeordnet. Der Chip 1 wird dann auf die Haftschicht 3 gedrückt und auf eine Temperatur für einen Setzvorgang bzw. Aushärtvorgang gebracht.
  • Vorteilhafterweise wird der Chip 1 über die Thermofixier-Haftschicht 3 auf das Chipblockierelement 4 gedrückt, und zwar bei einer Aushärttemperatur von ca. 260°C für eine Zeitdauer von ca. 1 Sekunde unter einem Druck von 14 N bei einem Chip mit einer Größe von 4 × 5 mm, um den Chip 1 und das Chipblockierelement 4 haftend miteinander zu verbinden.
  • Vorteilhafterweise gestattet diese gegenseitige Verbindung des Chips 1 und des Chipblockierelements 4, wie sie bei dem Verfahren zum Herstellen der Montagekonstruktion der vorliegenden Erfindung geschaffen wird, eine Positionierung des Chips aus Halbleitermaterial mit guter Genauigkeit. Die Verbindung des Chips aus Halbleitermaterial mit dem Chipblockierelement 4 hat beim Testen eine gute Fähigkeit gegen Delamination bzw. Ablösen gezeigt, d.h. mit anderen Worten muss eine beträchtlich hohe Kraft aufgebracht werden, um den Chip 1 von dem Chipblockierelement 4 zu trennen.
  • Nach Umdrehen der resultierenden Konstruktion 10 um 180° wird dann die elektrische Verbindung der Kontaktflächen 2 mit den Anschlussdrähten 5 hergestellt.
  • Vorteilhafterweise erfolgt dieser Verbindungsvorgang durch einen Thermo-Schallschweißvorgang. Auf diese Weise werden die Anschlussdrähte 5 mit den Kontaktflächen 2 verschweißt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzen die Anschlussdrähte 5 aus Kupfer eine Breite von 130 bis 150 μm und eine Dicke von ca. 100 μm.
  • Von der Anmelderin ausgeführte Tests haben die Trennungsbeständigkeit der Anschlussdrähte 5 und des Chips 1 aus Halbleitermaterial bestätigt, d.h. es muss eine hohe Kraft zum Aufbrechen der Verbindung zwischen den Anschlussdrähten 5 und dem Chip 1 aufgebracht werden. Insbesondere muss möglicherweise eine Kraft von bis zu 400 g aufgebracht werden, wenn ein Anschlussdraht von 130 μm vorhanden ist. Ausgezeichnete Resultate wurden auch bei Messungen erzielt, die bei den Lücken an der Grenzfläche zwischen den Anschlussdrähten 5 und den Kontaktflächen 2 durchgeführt wurden.
  • Bei dem elektrischen Verbindungsvorgang könnte es sich auch um einen mit Wiederverflüssigung arbeitenden oder um einen eutektischen Schweißvorgang handeln, bei dem zum Beispiel eine Gold-Zinn-Legierung in Anteilen eines eutektischen Diagramms von beispielsweise 80/20 Sn/Au verwendet wird.
  • In diesem Stadium des Verfahrens werden die innerhalb des Rahmens 4a gebildeten Strukturen zugerichtet und ausgebildet.
  • Insbesondere werden erfindungsgemäß die gebildeten Strukturen bzw. Konstruktionen 10 in einer Form platziert, die ebenso viele Ausnehmungen aufweist, wie Strukturen in dem Rahmen 4a vorhanden sind. Ein Stanzstempel wird auf die Anschlussdrähte 5 herabgesenkt, um diese mechanisch festzuhalten und auf Größe zuzuschneiden; ferner bringt diese Vorrichtung auch die Strukturen in die typische Knickflügel-Konfiguration von in Oberflächenmontage angebrachten Komponenten.
  • Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem Schritt zum Zurichten bzw. Zuschneiden und Formen der Anschlussdrähte 5 um einen in einem einzigen Schritt erfolgenden Vorgang.
  • Die resultierenden Strukturen werden in der herkömmlichen Weise in einem abschließenden Baustein platziert.
  • Wie vorstehend erwähnt worden ist, wird bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung der Chip 1 mit seiner aktiven Fläche 1a haftend an dem Chipblockierelement oder der Abschirmschicht 4 angebracht, und die Kontaktflächen 2 werden dann mit den Anschlussdrähten 5 verschweißt, wobei diese Verfahrensweise einen weniger kritischen Vorgang zum Ausfluchten des Chips 1 mit den Anschlussdrähten 5 ermöglicht.
  • Vorteilhafterweise verwendet die Konstruktion 10 der vorliegenden Erfindung Anschlussdrähte 5 mit einer Dicke von 100 μm, so dass diese die Ströme bewältigen können, die bei Kraftfahrzeuganwendungen zum Einsatz kommen.
  • Vorteilhafterweise verwendet das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung TAB-Schweißverfahren, wobei ein TAB-Verfahren bzw. ein automatisches Folienbondverfahren ein Verfahren ist, bei dem der Chip 1 mit einer externen Schaltung elektrisch verbunden wird, indem die Kontaktflächen 2 direkt mit den Anschlussdrähten 5 verbunden werden.
  • Im Spezielleren beinhaltet der Rahmen 4a, an dem die Anschlussdrähte 5 gebildet sind, eine dielektrische Polyimidschicht oder eine isolierende Schicht aus einem anderen geeigneten Material, auf die eine Metallschicht, wie zum Beispiel Kupfer, auflaminiert ist. Polyimidschichten sind als Schichten aus einem thermoplastischen Material bekannt, das seine isolierende Eigenschaft selbst bei hohen Temperaturen behält. Daher wird diese Technik in vorteilhafter Weise bei Kraftfahrzeuganwendungen eingesetzt, und zwar aufgrund der von dieser Technik erzielten ausgezeichneten Eigenschaften bei Anwendungen mit ungewöhnlich hohen Temperaturen.
  • Der Rahmen 4a wird dann in herkömmlicher Weise einem Foto-Schneidvorgang und einer Formbearbeitung unterzogen, um die Anschlussdrähte sowie die Chipblockierelemente oder die Abschirmelemente 4 zu schaffen, wie dies vorstehend beschrieben worden ist.
  • Die gebildeten Anschlussdrähte 5 werden in der vorstehend beschriebenen Weise mit dem Chip 1 verbunden.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform kann das Chipblockierelement 4 topologisch in mehrere Kupferzonen geteilt sein, die voneinander getrennt sind. Durch Schaffen von derartigen Zonen können die Schweißflächen auch auf der gegenüberliegenden Seite des Chips 1 kontaktiert werden. Das Chipblockierelement 4 kann somit zusätzlich zu seiner elektromagnetischen Abschirmfunktion zum Bilden der elektrischen Kontakte verwendet werden.
  • Insbesondere wird das Chipblockierelement 4 bei solchen Anwendungen in geeigneter Weise einer Formbearbeitung unterzogen, um geeignete Bahnen bzw. Wege an seiner Innenseite für elektrische Verbindungszwecke zu bilden.
  • Zusammengefasst weist das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen der Konstruktion 10 folgende Schritte auf:
    • – Bereitstellen von Kontaktflächen, d.h. Kontakten, auf der Halbleiterplatte 1 in einem Randbereich einer aktiven Fläche der Platte 1 mittels eines Metallisierungsvorgangs unter Verwendung von Gold oder einem anderen Metall, das gut auf eine Bond-Verbindung anspricht;
    • – Anbringen der Halbleiterplatte 1 an einer Montagerahmen-/Schaltungseinrichtung, zum Beispiel durch einen Haftvorgang unter Verwendung von isolierenden Matrixklebern oder thermoplastischen Bändern;
    • – elektromechanisches Verbinden der Enden der Anschlussdrähte 5 durch ein von Punkt zu Punkt arbeitendes Thermo-Schall- oder eutektisches Bondverfahren (zum Beispiel 80/20 Sn/Au);
    • – Trimmen und Bilden der äußeren Zone der Anschlussdrähte durch eine Kaltbearbeitung unter Verwendung eines Satzes von geeignet bereitgestellten Formeinrichtungen und Stanzeinrichtungen.
  • Zusammengefasst schafft die Montagekonstruktion 10 für eine integrierte Leistungsschaltung, die ein Abschirmelement gemäß der Erfindung beinhaltet, folgende Vorteile:
    • – die Fähigkeit zum Bewältigen von hohen Strömen von bis zu 8 bis 10 Ampere aufgrund der Verwendung von viel dickeren Anschlussdrähten als bei herkömmlichen Techniken;
    • – eine hohe Fähigkeit zum Abführen von Wärme sowie einen geringen Wärmewiderstand zwischen dem Halbleiterübergang und dem Substrat, Rthj, insbesondere bei einem Betrieb bei stark variierenden Temperaturen im Bereich von –40° bis +125°C, wie dies bei Kraftfahrzeuganwendungen der Fall ist; im Spezielleren erlaubt dies auch ein Anbringen der Konstruktion 10 der vorliegenden Erfindung an Elektronikplatten oder Hybridschaltungen von Kraftfahrzeugen in einem vollständig automatisierten Vorgang;
    • – Eignung für die STM-Montage bzw. die Montage in einer Oberflächenmontagetechnik aufgrund der Knickflügel-Konfiguration der Anschlussdrähte, wobei dies die Konstruktion der vorliegenden Erfindung zur Verwendung bei einem vollständig automatisierten Aufnahme- und Platzierungssystem geeignet macht;
    • – das Verfahren und die Konstruktionen sind vollständig zuleitungsfrei;
    • – ein Kühlkörperelement bzw. Wärmesenkenelement, das in die Konstruktion integriert ist, indem der Chip aus Halbleitermaterial an einem Chipblockierelement oder Abschirmelement 4 unter Zwischenanordnung einer thermoplastischen Schicht haftend angebracht ist; die integrierte Schaltung in dem Chip kann auch Wärme durch das Chipblockierelement 4 abführen, insbesondere für kurzzeitige Impulse (Perioden von 10 bis 1000 ms), so dass später eine Reduzierung bei dem Wärmewiderstand von dem Übergang zu dem Substrat, Rthj, erzielt wird; dieses Chipblockierelement 4 aus Metall schützt auch die integrierte Schaltung vor elektromagnetischen Wellen bei Verbindung mit einem geeigneten statischen elektrischen Potential.
  • Zum Schluss ist zu erwähnen, dass die Montagekonstruktion 10 der vorliegenden Erfindung die letztendlichen Platzerfordernisse im Vergleich zu denen bei Komponenten der Klasse CSP (Chip Scale Package bzw. Baustein im Chip-Maßstab) ohne Drahtverbindungen (Drahtbonden) reduziert hat, während die Eingangs/Ausgangs-Anschlussdrähte der integrierten Leistungsschaltung hohe Ströme bewältigen können.

Claims (12)

  1. Montagekonstruktion (10) für eine elektronische integrierte Leistungsschaltung, wobei die Schaltung auf einem Halbleiterchip (1) mit einer Mehrzahl von Kontaktflächen (2) gebildet ist, die der integrierten Schaltung zugeordnet sind und mit jeweiligen Stiften oder Anschlussdrähten (5) der Konstruktion elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagekonstruktion ein Abschirmelement (4) oder ein Chipblockierelement aufweist, das durch eine Schicht (3) aus einem Haftmaterial mit dem Chip (1) wärmemäßig gekoppelt ist, so dass der Chip mit einer elektromagnetischen Abschirmung und einer Wärmesenke versehen ist.
  2. Montagekonstruktion (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftschicht (3) eine Schicht entweder aus einem thermoplastischen Material oder aus einem unter Wärme aushärtenden Material ist.
  3. Montagekonstruktion (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (4) und die Anschlussdrähte in ein und demselben Rahmen (4a) ausgebildet sind.
  4. Montagekonstruktion (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (4a) eine Schicht aus einem Polyimid- oder Polymermaterial und eine Schicht aus einem Metallmaterial aufweist.
  5. Montagekonstruktion (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Rahmens (4a) 100 μm beträgt.
  6. Montagekonstruktion (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (4) eine Mehrzahl elektrischer Wege zur elektrischen Verbindung mit dem Chip (1) aufweist.
  7. Verfahren zum Herstellen einer Montagekonstruktion (10) für eine elektronische integrierte Leistungsschaltung, die auf einem Halbleiterchip (1) gebildet ist, der eine Mehrzahl von Stiften oder Anschlussdrähten (5) aufweist, wobei das Verfahren folgenden Schritt aufweist: – Bereitstellen einer Mehrzahl von Kontaktflächen (2) in einem Randbereich einer aktiven Fläche (1a) des Chips; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende weiteren Schritte aufweist: – Bilden einer Schicht (3) aus einem Haftmaterial auf der aktiven Fläche (1a) des Chips (1); – haftendes Anbringen des Chips (1) auf einem Abschirmelement (4) oder Chipblockierelement mittels der Haftschicht (3), um damit den Chip mit einer elektromagnetischen Abschirmung und einer Wärmesenke zu versehen; – Ausrichten der Kontaktflächen (2) mit den Anschlussdrähten (5), und Verbinden der Kontaktflächen (2) mechanisch und elektrisch mit den Anschlussdrähten (5); – Halten und Schneiden der Anschlussdrähten (5) sowie gleichzeitiges Ausbilden der Anschlussdrähte in eine Knickflügel-Konfiguration.
  8. Verfahren zum Herstellen einer Montagekonstruktion (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftschicht (3) eine Schicht aus einem thermoplastischen Material ist.
  9. Verfahren zum Herstellen einer Montagekonstruktion (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung zwischen den Kontaktflächen (2) und den Anschlussdrähten (5) durch eine Thermo-Schallschweißtechnik gebildet wird.
  10. Verfahren zum Herstellen einer Montagekonstruktion (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung zwischen den Kontaktflächen (2) und den Anschlussdrähten (5) durch eine Schweißtechnik mit Wiederverflüssigung gebildet wird.
  11. Verfahren zum Herstellen einer Montagekonstruktion (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (4) und die Anschlussdrähte (5) in ein und demselben Rahmen (4a) gebildet werden, wobei letzterer durch Foto-Schneiden und Formbearbeitung derart gebildet wird, dass er das Abschirmelement (4) im Zentrum des Rahmens (4a) aufweist und die Anschlussdrähte (5) sich strahlenförmig über einen Umfangsbereich des Rahmens (4a) erstrecken.
  12. Verfahren zum Herstellen einer Montagekonstruktion (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung zwischen den Kontaktflächen (2) und den Anschlussdrähten (5) durch eine TAB-Technick (Tape Automated Bonding bzw. automatisches Folienbondverfahren) erzielt wird, die an einem sehr dicken Metallmaterial durchgeführt wird.
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