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DE3825534A1 - Mehrere halbleiterchips enthaltende vorrichtung mit einem metall-kunstharz-gehaeuse - Google Patents

Mehrere halbleiterchips enthaltende vorrichtung mit einem metall-kunstharz-gehaeuse

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Publication number
DE3825534A1
DE3825534A1 DE19883825534 DE3825534A DE3825534A1 DE 3825534 A1 DE3825534 A1 DE 3825534A1 DE 19883825534 DE19883825534 DE 19883825534 DE 3825534 A DE3825534 A DE 3825534A DE 3825534 A1 DE3825534 A1 DE 3825534A1
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DE
Germany
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metal plate
synthetic resin
plate
connections
resin body
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DE19883825534
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English (en)
Inventor
Carlo Cini
Luigi Sisti
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STMicroelectronics SRL
STMicroelectronics lnc USA
Original Assignee
SGS Thomson Microelectronics SRL
SGS Thomson Microelectronics Inc
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Publication date
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Description

Die Erfindung betrifft Halbleitervorrichtungen, insbesondere in Gehäuse mit metallischer Unterlage und Kunstharzkörper eingebettete Halbleitervorrichtungen.
Bei der Herstellung integrierter Leistungs-Schaltungen werden Gehäuse aus Metall und Kunstharz verwendet. Ein derartiges Gehäuse wird unter der Bezeichnung Multiwatt von der Anmel­ derin vertrieben. Diese Vorrichtung besteht aus einer kleinen Metallplatte, die teilweise in einen Kunstharzkörper derart eingegossen ist, daß eine der beiden Hauptflächen der Metall­ platte frei bleibt. Ein Halbleiterplättchen oder -chip, in welchem eine integrierte Schaltung ausgebildet ist, und das den aktiven Teil der Vorrichtung darstellt, ist auf der ande­ ren Hauptfläche der kleinen Metallplatte befestigt und steht mit dieser in gut wärmeleitfähigem Kontakt, so daß die in dem Chip entstehende Wärme leicht nach außen abgeleitet werden kann, wenn das Bauelement in Betrieb ist. Es ist also eine gute Wärmeableitung der Vorrichtung gewährleistet. Als An­ schlüsse der Vorrichtung dienende steife Metalleiter sind über dünne Drähte mit einer Metallisierungszone des Halb­ leiterchips verbunden und sind teilweise in den Kunstharz­ körper eingebettet, während sie teilweise an einer Seite untereinander ausgerichtet sind.
Bei der Serienfertigung derartiger Vorrichtungen werden die kleinen Metallplatten, die für eine Vielzahl gleicher Vorrich­ tungen vorgesehen sind, üblicherweise durch Schneiden aus einem relativ dicken Metallblech, z. B. Kupferblech, herge­ stellt, und die kleinen Metallplatten bleiben beispielsweise in Serien von 10 bis 20 Stück miteinander über Blechlaschen verbunden. In analoger Weise erhält man die steifen metalli­ schen Leiter durch Schneiden oder chemisches Ätzen aus einem dünnen Metallblech, z. B. Kupferblech, und die An­ schlüsse bleiben unter sich durch metallische Querstebe ver­ bunden. Die Platten-Streifen und die Anschluß-Streifen werden dann zusammengebracht, indem beispielsweise einige der steifen Leiter in geeigneter Weise gebogen und in eigens dafür hergestellten Einkerbungen der dünnen Metallplatte eingeklemmt werden, auf jeder dünnen Metallplatte wird z. B. durch Hartlöten ein Halbleiterchip befestigt, und es werden vorzugsweise aus Gold und/oder Aluminium bestehende dünne Drähte an eigens dafür vorgesehene Metallisierungszonen der Chips und an die Enden der Leiter angelötet, um die passenden elektrischen Verbindungen zwischen dem aktiven Element der Vorrichtung und dessen Anschlüssen herzustellen. Das Ganze wird dann in eine geeignete Spritzgußform gebracht, und in die Form wird unter Druck ein Kunstharz im Flüssigzustand eingespritzt, z. B. ein wärmehärtendes Polymer. Nach dem Aus­ härten des Kunststoffes werden die einzelnen Vorrichtungen voneinander getrennt, indem die die dünnen Metallplatten mit­ einander verbindenden Laschen sowie die die steifen Leiter untereinander verbindenden Stege durchgeschnitten werden.
Die Forderung, daß die Schaltungen immer komplexer werden und in der Lage sein sollen, immer größere Leistungen zu verarbeiten, hat die Entwickler gezwungen, in vielen Fällen darauf zu verzichten, die interne Schaltung in einem einzi­ gen Halbleiterchip zu integrieren, und statt dessen eine Lösung mit zwei oder noch mehr Chips vorzuziehen. Ein typi­ scher Fall ist eine Schaltung, die einen Schaltungsteil enthält, der die Funktion der Signalaufbereitung hat und in einen ersten Chip integriert ist, während ein anderer Schaltungsteil als Leistungsteil ausgebildet ist und in einen zweiten Chip integriert ist. Im allgemeinen wollen die Anwender der Schaltungen jedoch nicht auf eine maximale Kompaktheit der Bauelemente verzichten und wollen die ganze Schaltung in einem einzigen Gehäuse zur Verfügung haben, ungeachtet der Anzahl einzelner Halbleiterchips, mit denen die Schaltung realisiert wird. Dies verpflichtet den Her­ steller solcher Vorrichtungen in vielen Fällen dazu, ein neuartiges Gehäuse zu entwickeln, wozu kostspielige Ände­ rungen der Verarbeitungsschritte oder sogar die Schaffung neuer spezieller Herstellungseinrichtungen erforderlich ist. Dies ist insbesondere erforderlich, wenn die Schaltung in Chips ausgebildet ist, bei denen die Bodenelektroden von­ einander isoliert sein müssen.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer mindestens zwei Halbleiterchips enthaltenden Vorrichtung, in der die Bodenelektroden der Chips elektrisch voneinander getrennt sind, wobei die Vorrichtung in einem Metall/Kunstharz- Gehäuse untergebracht ist, dessen äußeres Erscheinungsbild und dessen Aufbau dem oben beschriebenen Standard-Gehäuse entsprechen, ohne daß es notwendig ist, den Herstellungs­ prozeß nennenswert zu ändern.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfin­ dung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der der Kunstharz­ körper teilweise weggebrochen ist, damit man das Innere des Kunstharzkörpers erkennen kann.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, enthält die erfindungs­ gemäße Vorrichtung eine dünne Metallplatte 2, von der ein Teil in einen Kunstharzkörper 4 eingebettet ist. Ein erstes Halbleiterplättchen oder -chip 6, welches eine integrierte Schaltung enthält, ist an der dünnen Metallplatte 2 befe­ stigt, z. B. durch Hartlöten der Bodenelektrode an der Ober­ fläche der Metallplatte. Die Metallplatte 2 enthält ein Durchgangsloch 8, welches zum Befestigen der Vorrichtung an einem geeigneten externen Träger (Kühlkörper) dient.
In ein und derselben Ebene ausgerichtet erstrecken sich mehrere steife Leiter oder Anschlüsse 10 an einer Seite der dünnen Metallplatte 2. Wie aus der Zeichnung ersicht­ lich, ist ein Anschluß 10 a in einem rechten Winkel gebogen und ist in eine eigens dafür vorgesehene Auskerbung der Metallplatte 2 eingesetzt, um mit der Metallplatte fest ver­ bunden zu sein. Diese Verbindung dient im Verein mit einer entsprechenden Verbindung benachbarter gleicher Vorrichtun­ gen dazu, die Streifen der Metallplatten und der Leiter während des Zusammenbaus einer Reihe solcher Vorrichtungen zusammen zu halten und insbesondere eine elektrische Verbindung zwischen der Bodenelektrode des Chips und der Außenseite der Vorrichtung zu schaffen. Drei Anschlüsse, die in der Zeichnung mit 10 b bezeichnet sind, sind derart geformt, daß sie sich mit einem Ende jeweils in der Nähe der Seite des Chips befinden.
Erfindungsgemäß erstreckt sich ein aus Metall bestehendes Plättchen 12 parallel zu der dünnen Metallplatte 2, ohne jedoch mit dieser in Berührung zu treten. Verbunden ist das Plättchen 12 mit mindestens einem der Anschlüsse 10 (im dargestellten Ausführungsbeispiel sind es zwei Anschlüsse), und zwar über ein Verbindungsstück, welches senkrecht auf der Oberfläche der Metallplatte 2 steht. In vorteilhafter Weise wird das Plättchen 12 mühelos und ohne Ändern des übli­ chen Herstellungsprozesses aus dem gleichen Blech hergestellt wie die Anschlüsse 10. Die mit dem Plättchen 12 verbundenen Anschlüsse haben außer der Funktion, das Plättchen selbst und den elektrischen Leitern zwischen der Bodenelektrode des Chips und der Außenseite Halt zu geben, noch Nutzen beim Betrieb der Vorrichtung, da sie teilhaben am Ableiten und Wegbringen von Wärme zur Außenseite der Vorrichtung hin. Ein zweiter Chip 14, welcher eine weitere integrierte Schaltung oder ein einzelnes Leistungs-Bauelement enthält, ist beispielsweise durch Hartlöten an dem Plättchen 12 be­ festigt. Dünne Metalldrähtchen 16 verbinden Metallisierungs­ zonen 18 der Chips untereinander oder mit den Enden von Anschlüssen 10. Insgesamt wird außer Teilen der Anschlüsse 10, dem Teil der dünnen Metallplatte 2, der das Loch 8 ent­ hält, und der gesamten Oberfläche der Metallplatte, die derjenigen, die die Chips enthält, gegenüberliegt, alles in den Kunstharzkörper 4 eingegossen. Während dieses Vorgangs, bei dem es sich um einen üblichen Spritzgußvor­ gang handeln kann, fließt eine dünne Lage Kunststoff unter das Plättchen 12, wodurch die elektrische Isolierung zwischen dessen Plättchen 12 und der Metallplatte 2 sichergestellt ist.
Besonders dann, wenn der Wunsch besteht, die Entfernung zwischen der dünnen Metallplatte und dem Plättchen noch mehr zu verringern, was das wirksame Einbringen des Kunststoffs erschweren könnte, kann man alternativ die Isolierung durch eine Lage aus elektrisch isolierendem Stoff mit guter Wärme­ leitfähigkeit erreichen. Diese Lage könnte vor dem Spritz­ gußvorgang zwischen die beiden Metallteile eingebracht werden. Die Lage kann beispielsweise als Lackanstrich­ schicht gebildet werden, welche direkt auf das Blech für die Anschlüsse aufgebracht wird, bevor das Blech zur Her­ stellung der Anschlüsse selbst geschnitten wird.
Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß die erfindungs­ gemäße Vorrichtung mit der gleichen Ausrüstung und mit den gleichen Fertigungsmodalitäten hergestellt werden kann, mit denen auch die Vorrichtungen mit den eingangs erwähnten Standard-Multiwatt- Gehäusen hergestellt werden. Es ist also eine wirtschaft­ liche Serienfertigung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen möglich.
In Abwandlung der oben beschriebenen Ausführungsform können selbstverständlich auch mehr als zwei Chips auf die dünne Metallplatte gelötet werden, und es können auch mehrere Plättchen vorgesehen sein, um zusätzliche Chips von der Metallplatte isoliert aufzunehmen.

Claims (4)

1. Halbleitervorrichtung mit Gehäuse, umfassend eine Metallplatte (2), einen die Metallplatte (2) teil­ weise einschließenden Kunstharzkörper (4), der eine Haupt­ fläche der Metallplatte (2) freiläßt, und mehrere Anschlüsse (10), die aus einer Seite des Kunstharzkörpers (4) aus­ treten, wobei die Halbleitervorrichtung im Inneren des Kunstharzkörpers (4) einen Halbleiterchip (6), der mit elek­ trischen Kontakt an der Metallplatte (2) befestigt und elektrisch verbunden ist mit mindestens einem der Anschlüsse (10) enthält, dadurch gekenn­ zeichnet, daß außerdem im Inneren des Kunstharz­ körper (4) mindestens eine aus Metall bestehendes Plättchen (12) auf der Metallplatte (2), von dieser durch eine Isolierlage elektrisch getrennt, vorgesehen ist und einstückig mit mindestens einem der metallischen Anschlüsse (10) ausgebildet ist, und daß an den Plättchen (12) mit elektrischem Kontakt ein Halbleiterchip befestigt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Isolierlage aus Kunstharz besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Isolierlage aus einem elektrisch isolierenden Stoff mit guter Wärmeleitfähig­ keit besteht.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ge­ kennzeichnet durch elektrische Verbindungsdrähte, die vorbestimmte Zonen der Halbleiterchips (6, 14) unter­ einander verbinden.
DE19883825534 1987-07-28 1988-07-27 Mehrere halbleiterchips enthaltende vorrichtung mit einem metall-kunstharz-gehaeuse Ceased DE3825534A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

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IT2147287A IT1222152B (it) 1987-07-28 1987-07-28 Dispositivo a piu' piastrine di materiale in contenitore di metallo e resina

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US (1) US4924296A (de)
DE (1) DE3825534A1 (de)
FR (1) FR2618944B1 (de)
IT (1) IT1222152B (de)

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