DE69427865T2

DE69427865T2 - Halbleiteranordnung mit einer Wärmesenke und Herstellungsverfahren der Wärmesenke

Info

Publication number: DE69427865T2
Application number: DE69427865T
Authority: DE
Inventors: Norikata Hama; Tetsuya Otsuki
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1994-12-16
Filing date: 1994-12-16
Publication date: 2002-04-11
Anticipated expiration: 2014-12-17
Also published as: EP0723293A1; DE69427865D1; EP0723293B1; HK1013889A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Halbleiterbaustein mit Wärmeableiter sowie ein Verfahren zum Herstellen des Wärmeableiters und betrifft insbesondere einen Halbleiterbaustein mit Wärmeableiter und ein Verfahren zum Herstellen des Wärmeableiters, bei dem die Wärme abstrahlende Oberfläche des Wärmeableiters von konvexem Typ ( ) als Wärmestrahler bloßliegt, um die Wärmeabstrahleigenschaft und Zuverlässigkeit des Bausteins zu verbessern.

Beschreibung des Standes der Technik

Seit kurzem ist mit der Zunahme des Stromverbrauchs eines Bausteins, wie hochintegrierter CMOS-LSI der Bedarf an preisgünstigen und niedrigwärmebeständigen Kunststoffgehäusen ständig gewachsen. Um dem zu begegnen, ist von der Materialseite ein Verfahren vorgeschlagen worden, einen Anschlußleiterrahmen oder Abdichtungsharz von hoher Wärmeleitfähigkeit zu machen und von der Konstruktionsseite, den Aufbau des Anschlußleiterrahmens zu ändern oder eine Wärmesenke hinzuzufügen. Mit anderen Worten, es wurde ein Wärmestrahler untersucht oder bereits in die Praxis umgesetzt.
Vorteile, Nachteile und Merkmale dieser Verfahren sind in Spezialbüchern beschrieben worden, aber das Verfahren des Hinzufügens eines Wärmeableiters zur Senkung der Wärmebeständigkeit eines Gehäuses kann als die konventionellste Gegenmaßnahme bei der Hochintegration für LSI mit einem Stromverbrauch von bis zu etwa 2 W pro Chip unter den gegenwärtigen Bedingungen einschließlich der nächsten Zukunft betrachtet werden.
Ein Gehäuseaufbau eines herkömmlichen Halbleiterbausteins mit Wärmeableiter in Form eines teilweise bloßgelegten Wärmestrahlers ist im Schnitt schematisch in Fig. 14 gezeigt. Bezugszeichen 1 in Fig. 14 bezeichnet jede der Anschlußleitungen eines Anschlußleitungsrahmens. Eine Anzahl Anschlußleitungen 1 ist so angeordnet, daß sie in der Mitte einen viereckigen Raum bilden, der von den vorderen Endbereichen der jeweiligen Anschlußleitungen 1 umgeben ist. An den Anschlußleitungen 1 ist über ein Isolierplättchen 2, beispielsweise aus Polyimid ein Wärmeableiter 4 in Form eines konvexen Körpers aus gut wärmeleitfähigem Metall, wie sauerstoffreiem Kupfer (der Aufbau wird weiter unten noch im einzelnen beschrieben) in einem Umfangsbereich seines Bodens angeklebt und fixiert. Im mittleren Bereich des Bodens des Wärmeableiters 4 ist ein Halbleiterchip (Halbleiterbauelement) 3 an einer Stelle innerhalb des genannten viereckigen Raums mit Hilfe eines Haftmittels oder dergleichen befestigt. Der Halbleiterchip 3 besitzt nicht gezeigte Kontaktflächen, die mit den entsprechenden Anschlußleitungen 1 über entsprechende Drähte 5 verbunden sind.
In der oben genannten Weise wird der mit den Anschlußleitungen 1 verbundene und innerhalb des erwähnten Raums angebrachte Halbleiterchip 3 mit abdichtendem Kunststoff, beispielsweise Epoxyharz zur Schaffung eines Gehäuses 6 abgedichtet. Ausgenommen von der Abdichtung ist ein Teil, zum Beispiel äußere Bereiche der jeweiligen Anschlußleitungen 1 sowie ein Teil, zum Beispiel die Oberseite eines Vorsprungs des Wärmeableiters 4. Die aus dem Gehäuse 6 vorstehenden Abschnitte der Anschlußleitungen 1 werden zu vorherbestimmter Gestalt gebogen, um Anschlüsse für den Baustein zu bilden. Damit ist die Herstellung eines Halbleiterbausteins mit Wärmeableiter beendet.
Bei dieser Konfiguration erreicht die im Gebrauch des Halbleiterchips 3 erzeugte Wärme die Oberseite des genannten Vorsprungs des Wärmeableiters 4 durch den Körper des Wärmeableiters 4, der einen niedrigen Wärmewiderstand (hohe Wärmeleitfähigkeit) hat. Abgeleitet wird die Wärme durch Luftkühlung von außen von der Oberseite des Vorsprungs des Wärmeableiters 4.
Fig. 15 zeigt einen vergrößerten Schnitt des in Fig. 14 dargestellten Wärmeableiters. Ein herkömmlicher konvexer Wärmeableiter 4 wird durch eine Kombination von Schneiden und Walzen hergestellt. Selbst wenn die Herstellung so erfolgt, daß ein perfekt konvexer Körper mit einem konvexen Teil (das heißt einem Vorsprung) mit vertikalen Seitenflächen als konvexer Körper gemäß Fig. 14 erhalten werden sollte, hat der in der Praxis gefertigte Körper abgerundete oder gekrümmte Eckbereiche oder unregelmäßigen Schneidgrat aufgrund von Arbeitsbelastung oder Arbeitsdefekten beim Schneiden und Walzen, wie mit den Abschnitten A und B in Fig. 15 gezeigt. Zwar können die Schneidgrate im nachfolgenden Verfahren entfernt werden, aber im allgemeinen wird ein solcher Wärmeableiter mit den abgerundeten Ecken verwendet, die bleiben wie sie sind.
Bei einem solchen herkömmlichen Halbleiterbaustein mit Wärmeableiter und dem konventionellen Verfahren zum Herstellen desselben ist es schwierig, besonders wegen der Fertigung des Wärmeableiters durch Oberflächenbearbeitung, eine ordnungsgemäße Ebenheit und Parallelität der Oberseite des Vorsprungs des Wärmeableiters zu erhalten. Die Oberflächen in den Eckbereichen des Vorsprungs des Wärmeableiters sind gekrümmt. Die Oberseite des Vorsprungs in der Nähe dieser Eckflächen ist also leicht geneigt, und wenn die Krümmung der gekrümmten Oberfläche in einem oberen Abschnitt eines Seitenteils zu groß ist, gelangt der genannte geneigte Abschnitt beim Abdichten mit dem Harz mit diesem in Berührung, so daß dort Harz abgelegt wird. Das hat dann zu dem Problem geführt, daß an der Grenze zwischen dem Abdichtungsharz und dem Wärmeableiter eine Trennung auftritt, worunter die Zuverlässigkeit eines Halbleiterbausteins dieser Art leidet.
Auch unter dem Gesichtspunkt der Makrostruktur besteht bei einem herkömmlichen Wärmeableiter das Problem, daß das Haftvermögen zwischen Wärmeableiter und Abdichtungsharz abnimmt, so daß Schwierigkeiten aufgrund dieser verminderten Adhäsion die Zuverlässigkeit des Halbleiterbausteins beeinträchtigen.
Ferner hat es Probleme gegeben, weil es für eine Klebemaschine schwierig ist, die Anschlußleitungen eines Anschlußleiterrahmens automatisch zu erkennen, weil die Oberfläche des Wärmeableiters ein ähnliches Reflexionsvermögen wie die Anschlußleitungen hat. Das gilt nicht nur für die Herstellung des Bauelements, insbesondere für die Drahtverbindung, sondern hat auch einen Einfluß auf die Qualität der Kontaktierung, die nicht stabil ist, weil ein Isolierplättchen eine ausreichend große Elastizität hat, um sich zu dehnen.
Ein Halbleiterbaustein gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist in JP-A-6 053 390 offenbart. EP-A-0 658 935 (Stand der Technik gemäß Art. 54(3) EPÜ) offenbart einen Halbleiterbaustein, bei dem eine lotplattierte Schicht auf der Oberseite des Vorsprungs vorgesehen ist, die einen bloßliegenden Teil eines Wärmeableiters bildet.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Probleme zu lösen und einen Halbleiterbaustein mit einem Wärmeableiter des Typs mit partiell exponiertem Wärmestrahler zu schaffen, bei dem eine stabile und höchst zuverlässige Drahtverbindung bei der Schaffung des Gehäuses des Halbleiterbausteins erzielt und der mit niedrigen Kosten erzeugt werden kann und ein gutes Wärmeabstrahlungsvermögen hat, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Wärmeableiters zu schaffen.
Diese Ziele werden mit einem Halbleiterbaustein gemäß Anspruch 1 und einem Verfahren gemäß Anspruch 14 und 15 erreicht.
Spezielle Ausführungsbeispiele der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird an der Oberfläche des Wärmeableiters eine Dunkelfarb- Oberflächenbehandlung, beispielsweise eine Schwärzungsbehandlung durchgeführt. Damit kann eine Klebevorrichtung, wenn die Drähte verbunden werden, leicht die Anschlußleitungen erkennen und die Drahtverbindung stabil gestalten. Mit der Schwärzungsbehandlung wird das Haftvermögen des abdichtenden Harzes am Wärmeableiter verbessert, was die Zuverlässigkeit des Halbleiterbausteins erhöht.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1A zeigt einen Schnitt durch den Hauptteil eines Halbleiterbausteins mit einem Wärmeableiter;
Fig. 1B zeigt einen schematischen Schnitt durch den Wärmeableiter;
Fig. 2A zeigt einen Schnitt durch den Hauptteil des Wärmeableiters gemäß der vorliegenden Erfindung, dessen Oberfläche einer Dunkelfarb-Behandlung, beispielsweise einer Schwärzungsbehandlung unterzogen ist;
Fig. 2B zeigt eine Draufsicht auf den Hauptteil des Bodens eines Halbleiterbausteins (ohne Gehäuse) mit einem Wärmeableiter, der einer Dunkelfarb-Behandlung unterzogen ist;
Fig. 3 ist ein Schnitt durch ein Beispiel der Drahtkontaktierung des Halbleiterbausteins gemäß Fig. 1A und 1B;
Fig. 4 ist ein Schnitt, der den Zustand bei beendeter Drahtkontaktierung gemäß Fig. 3 zeigt;
Fig. 5 ist eine Draufsicht auf den Hauptteil des Bodens des Halbleiterbausteins (ohne Gehäuse) mit einem Wärmeableiter gemäß der vorliegenden Erfindung, der Durchgangslöcher hat;
Fig. 6A, 6B und 6C sind Schnittansichten verschiedener Stufen bei einem Ausführungsbeispiel der Herstellung von Wärmeableitern gemäß der vorliegenden Erfindung allein durch Ätzen;
Fig. 7A, 78, 7C und 7D sind Schnittansichten verschiedener Schritte (a) bis einschließlich (d) eines weiteren Ausführungsbeispiels des Verfahrens zum Herstellen von Wärmeableitern gemäß der vorliegenden Erfindung durch Ätzen und Pressen;
Fig. 8 ist ein Schnitt, der den Zustand bei einem ersten Schritt der Herstellung von Wärmeableitern mit versilberten Oberflächen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 9 zeigt einen Schnitt zur Erläuterung des Zustandes des Elements vor der Schaffung des Gehäuses, wobei ein Wärmeableiter mit versilberter Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt ist;
Fig. 9B ist eine erläuternde Draufsicht (b) desselben;
Fig. 10A zeigt einen Schnitt zur Erläuterung des Zustandes eines weiteren Ausführungsbeispiels des Elements vor der Schaffung des Gehäuses, welches durch Benutzung eines Wärmeableiters mit versilberter Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung geschaffen wird;
Fig. 10B zeigt eine Draufsicht auf dasselbe;
Fig. 11A zeigt einen Schnitt, der den Zustand eines weiteren Ausführungsbeispiels des Elements vor der Schaffung des Gehäuses zeigt, welches durch Verwendung eines Wärmeableiters mit versilberter Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung geschaffen wird;
Fig. 11B zeigt eine Draufsicht auf dasselbe;
Fig. 12A zeigt eine Schnittansicht, die den Zustand noch eines weiteren Ausführungsbeispiels des Elements vor der Schaffung des Gehäuses darstellt, welches durch die Benutzung eines Wärmeableiters mit einer versilberten Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung geschaffen wird;
Fig. 12B zeigt eine Draufsicht auf dasselbe;
Fig. 13 ist ein Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel des Halbleiterbausteins mit einem Wärmeableiter gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 14 ist ein Schnitt durch den Hauptteil eines herkömmlichen Halbleiterbausteins des Typs mit bloßliegendem Wärmestrahler;
Fig. 15 ist ein schematischer Schnitt, der einen herkömmlichen konvexen Wärmeableiter zeigt;
Fig. 16A ist eine Schnittansicht des Gehäuses gemäß der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 16B ist eine erläuternde Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel des Zustandes der Anordnung des Isolators dieses Gehäuses zeigt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Grundaufbau

Fig. 1A und 1B zeigen typischerweise einen Hauptteil eines Ausführungsbeispiels eines Halbleiterbausteins mit Wärmeableiter gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 1A ist eine Schnittansicht des Bausteins und Fig. 1B zeigt eine Hauptteilschnittansicht des in Fig. 1A verwendeten Wärmeableiters.
Zunächst bezeichnet in Fig. 1A das Bezugszeichen 1 Anschlußleitungen eines Anschlußleitungsrahmens und Fig. 4a einen konvexen Wärmeableiter, der aus einem hoch wärmeleitfähigen Material, beispielsweise sauerstoffreiem Kupfer oder dergleichen hergestellt ist. Der Wärmeableiter 4a ist in seinem Umfangsbereich über ein Isolierband 2a, beispielsweise Polyimid an den Anschlußleitungen 1 angeklebt und fixiert. Bezugszeichen 3 stellt einen Halbleiterchip dar, der mit einem Klebemittel oder dergleichen am Wärmeableiter 4a befestigt ist. Am Halbleiterchip 3 vorgesehene Kontaktflächen sind mit den entsprechenden Anschlußleitungen 1 durch Drähte 5, beispielsweise Golddrähte oder dergleichen verbunden.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel (siehe Fig. 1B) weist der konvexe Wärmeableiter 4a eine Basis 4a' und einen Vorsprung 4a" auf, wobei der Vorsprung 4a" sich im wesentlichen rechtwinklig von einem Teil der Basis 4a' erstreckt. Die Seite der Basis 4a' gegenüber dem Vorsprung 4a" bestimmt die Bodenfläche des Wärmeableiters, an der der Halbleiterchip 3 befestigt ist.
Der mit den Anschlußleitungen 1 in der oben genannten Weise verbundene Halbleiterchip 3 wird mittels Kunststoff, beispielsweise Epoxyharz außer in einem Teil der Anschlußleitungen 1 und der Oberseite des Vorsprungs des Wärmeableiters 4 abgedichtet, so daß ein Halbleiterbaustein mit einem Gehäuse 6 geschaffen wird. Diejenigen Teile der Anschlußleitungen 1, die aus dem Gehäuse 6 vorstehen, werden zur Schaffung von Anschlüssen des Bausteins in eine vorherbestimmte Gestalt gebogen. Damit ist ein Halbleiterbaustein mit einem Wärmeableiter des Typs freigelegter Wärmeabstrahlung vervollständigt.
Mit anderen Worten, der Halbleiterbaustein des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1A ist ein Halbleiterbaustein mit einem Wärmeableiter, der auf solche Weise erhalten wird, daß der Wärmeableiter 4a und die Anschlußleitungen 1 mittels des Isolierbandes 2a kontaktiert und befestigt werden, und dann wird die Anordnung mit Harz oder dergleichen abgedichtet, nachdem die nicht gezeigten Kontaktflächen des Halbleiterchips 3 und die inneren Anschlußleitungen durch die Drähte 5, beispielsweise Golddrähte verbunden wurden. Ferner ist der Halbleiterbaustein ein Halbleiterbaustein mit einem Wärmeableiter, bei dem statt einer herkömmlichen Chipkontaktstelle zum Ankleben und Befestigen des Halbleiterchips 3 der Halbleiterchip 3 durch die Verwendung eines gut wärmeleitfähigen Wärmeableiters aus Metall oder dergleichen fixiert ist, wobei der Wärmeableiter so angebracht ist, daß die Oberseite des Wärmeableiters nach außen zur Außenseite des Halbleiterbausteins freiliegt.
Der hoch wärmeleitfähige Werkstoff des Wärmeableiters besteht in diesem Fall vorzugsweise aus einem Material, das unter Kupfer, Aluminium, Silber, Gold sowie einer Legierung irgendeines der genannten Metallelemente ausgewählt ist. Unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist die Verwendung von Kupfer besonders bevorzugt.
Ein in Fig. 1B gezeigter konvexer Wärmeableiter 4a ist durch naßchemisches Ätzen geschaffen, wie nachfolgend noch beschrieben wird. Dabei wird die Seite des Vorsprungs ausgekratzt, so daß die Bedingung X > Y zwischen der Breite X an der Oberseite des Vorsprungs und der Breite Y an der Seite desselben bei Betrachtung des Wärmeableiters im Schnitt erfüllt ist.
Was die Oberflächen A, B und C des Wärmeableiters 4a betrifft, das heißt die Oberseite des Vorsprungs, die Seitenfläche des Vorsprungs und den Boden, so ist die Oberflächenrauhheit jeder dieser Oberflächen A und C so gestaltet, daß sie nicht mehr als 30 um beträgt. Die Abweichung von der Parallelität zwischen den Oberflächen A und C ist so getroffen, daß sie nicht mehr als 30 um beträgt. Das bedeutet, daß es eine Ebene C' gibt, die exakt parallel zur Oberfläche C ist, wobei der Abstand zwischen einem beliebigen ersten Punkt auf der Oberfläche A und einem entsprechenden zweiten Punkt der Ebene C' nicht mehr als 30 um beträgt, wobei der erste und zweite Punkt auf der gleichen Linie senkrecht zur Oberfläche C liegen. Auch wenn es nicht immer nötig ist, die Oberfläche B zu einer Spiegelfläche zu gestalten, reicht es, wenn die Oberfläche B so erzeugt ist, daß sie eine Oberflächenrauhheit von 50 um hat.

Ausführungsbeispiel 1

Fig. 2A und 2B zeigen typischerweise ein Ausführungsbeispiel des Wärmeableiters gemäß der vorliegenden Erfindung, und schließen in Fig. 2A einen Teilschnitt eines Wärmeableiters 4b ein, der zum Beispiel durch die Behandlung eines Wärmeableiters 4a erhalten wird, der im Grundaufbau verwendet wird, um eine Dunkelfarb-Behandlung, zum Beispiel eine Schwärzungsbehandlungsschicht 7 über der gesamten Oberfläche zu haben. Eine Draufsicht auf den Hauptteil des Bodens eines Halbleiterbausteins zeigt Fig. 2B mit dem Wärmeableiter 4b vor der Schaffung des Gehäuses.
In Fig. 2A und 2B stellt das Bezugszeichen 1 Anschlußleitungen eines Anschlußleitungsrahmens und Fig. 4B einen Wärmeableiter dar, der eine Schicht 7 einer Dunkelfarb-Behandlung besitzt. Die Anschlußleitungen 1 und der Wärmeableiter 4b sind über ein Isolierband 2a, beispielsweise Polyimid in der gleichen Weise wie im Fall von Fig. 1A und 1B verklebt und fixiert. Bezugszeichen 3 stellt einen Halbleiterchip dar, der mit einem Klebemittel am Wärmeableiter 4b befestigt ist. Am Halbleiterchip 3 vorgesehene, nicht gezeigte Kontaktierungsflächen und die entsprechenden Anschlußleitungen 1 sind jeweils durch Drähte 5 miteinander verbunden.
Die auf der Oberfläche des oben erwähnten Wärmeableiters 4b vorgesehene Schicht 7 durch Dunkelfarb-Behandlung wird auf solche Weise erhalten, daß der Wärmeableiter 4a zum Beispiel in "Ebonol" (Handelsname, hergestellt von MELTEX Inc.) (eine stark alkalische Lösung) einige Sekunden lang eingetaucht wird, so daß die Oberfläche des Wärmeableiters 4 oxidiert. Durch Projizieren einer solchen Schwärzungsbehandlung oder Dunkelfarbbehandlung auf die Oberfläche, wie den Wärmeableiter 4b, der die Schicht 7 aufgrund von Dunkelfarb-Behandlung hat, läßt sich ein Effekt erzielen, bei dem nicht nur das Haftvermögen des Harzes im Gehäuse verbessert ist und die Klebemaschine bei der Drahtkontaktierung die Anschlußleitungen leicht erkennen kann, sondern auch verhindert wird, daß die Oberfläche von Kupfer oder dergleichen, die leicht erodiert, Einbuße leidet.
Eines der wichtigen Merkmale des oben genannten Ausführungsbeispiels 1 besteht darin, daß das Isolierband 2a zum Ankleben des Wärmeableiters 4a oder 4b an den Anschlußleitungen dient. Die Wirkung des zuvor benutzten Isolierbandes wird nun unter Hinweis auf die Schnittansichten der Fig. 3 und 4 erläutert.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel des Zustandes der Drahtkontaktierung. Wenn die vorderen Endbereiche der jeweiligen Anschlußleitungen 1 von einem Leitungsdrücker 15 herabgedrückt werden, gelangen die vorderen Endbereiche der Anschlußleitungen 1 mit dem Wärmeableiter 4a mit als Anlenkpunkt dienendem Isolierband 2a in Kontakt und werden daran befestigt, weil das Isolierband 2a so schmal ist wie ein Band. In diesem Zustand kann infolgedessen das Kontaktieren der Drähte 5 stabil durchgeführt werden. Wenn der Leitungsdrücker 15 nach dem Kontaktieren in seine Ursprungsstellung losgelassen wird, werden die Anschlußleitungen 1 auf der Basis ihrer Elastizität in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzt und horizontal gehalten, wie in Fig. 4 gezeigt, während die Anschlußleitungen 1 gegenüber dem Wärmeableiter 4a durch das zwischen ihnen als Abstandsstück angeordnete Isolierband 2a isoliert sind.
Wenn das Isolierband 2a benutzt wird, um eine Isolierung und Fixierung zwischen dem Wärmeableiter 4a und den Anschlußleitungen 1 herzustellen, wie zuvor beschrieben, und wenn auf der Oberfläche des Wärmeableiters 4a die Schicht 7 durch Dunkelfarb-Behandlung geschaffen ist, wie im Beispiel 1 gezeigt, ist das Haftvermögen des Harzes bei der Schaffung des Gehäuses verbessert, und eine Klebemaschine hat es leicht, Anschlußleitungen bei der Drahtkontaktierung zu erkennen.
Hier wird der Zustand der Schaffung des Isolierbandes 2a erörtert. Für den Fall, daß ein Wärmeableiter einen im wesentlichen quadratischen Boden hat, wie der in Fig. 2A und 2B gezeigte Wärmeableiter 4b, ist das Isolierband 2a längs aller Seiten des Bodens vorgesehen (in diesem Fall vier Seiten).
Im Fall eines rechteckigen Wärmeableiters, der zur Verwendung bei einem rechteckigen Gehäuse geeignet ist, wie ein Wärmeableiter 4a gemäß Fig. 16A und 16B, unterscheidet sich jedoch insgesamt die Länge der jeweiligen Anschlußleitungen 1 entsprechend den Seiten des Bodens, und deshalb wird vorgezogen, die Isolierschicht 2a nur längs derjenigen Seiten vorzusehen, wo die Anschlußleitungen länger werden (hier die kürzeren Seiten des Wärmeableiters). Das heißt, daß bei dieser Konfiguration die Möglichkeit besteht, die Länge der Anschlußleitungen 1 zu vergrößeren, da das Isolierband 2a längere Anschlußleitungen 1 stützt. Ferner wird diese Konfiguration bevorzugt, um die frühere Bedingung zu erfüllen, daß es besser ist, den Isolator in der Menge zu reduzieren angesichts der Zuverlässigkeit und der Eigenschaft der Feuchtigkeitsbeständigkeit.
In Verstärkung des oben Erwähnten ergeben sich durch die Verwendung einer solchen Art der Anordnung insofern Vorteile, als es möglich ist, je nach den Umständen Anschlußleitungen in nur zwei Richtungen und nicht in vier Richtungen zu verwenden, was es ermöglicht, einen Isolator ordnungsgemäß in den notwendigen Bereichen vorzusehen.
Auch wenn bei dem obigen Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 2A gezeigt, die Schicht 7 aufgrund der Dunkelfarb-Behandlung über die gesamte Oberfläche des Wärmeableiters 4a hinweg vorgesehen ist, muß diese Schicht 7 nicht immer über die ganze Oberfläche des Wärmeableiters 4a hinweg vorhanden sein. Stattdessen reicht es vorzugsweise, wenn die Schicht 7 auf dem Teil der Oberfläche für Harzanhaftung und dem Teil der Oberfläche für die Anbringung des Halbleiterbauelements am Wärmeableiter 4a vorgesehen ist.
Auch wenn sowohl die Oberseite als auch der Boden des Vorsprungs des Wärmeableiters 4a oder 4b viereckig ist, ähnlich wie in Fig. 2B gezeigt, müssen diese Oberflächen nicht unbedingt solche oder ähnliche Formen haben. So können beispielsweise die vier Ecken der Oberseite des Vorsprungs gekrümmt oder gerade geschnitten sein.

Ausführungsbeispiel 2

Fig. 5 ist ein typisches Diagramm zur Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels des Wärmeableiters gemäß der Erfindung. Im einzelnen ist Fig. 5 eine Draufsicht auf die Unterseite eines Halbleiterbausteins mit einem Wärmeableiter, der Durchgangslöcher hat. In Fig. 5 stellt Bezugszeichen 1 Anschlußleitungen eines Anschlußleiterrahmens dar und 4c einen Wärmeableiter. Die Anschlußleitungen 1 und der Wärmeableiter 4c sind durch ein Isolierband 2a, beispielsweise Polyimid, ähnlich wie oben beschrieben verklebt und fixiert.
Bezugszeichen 3 gibt einen Halbleiterchip wieder, der mit einem Haftmittel am Wärmeableiter 4c angeklebt ist. Kontaktierungsflächen am Halbleiterchip und die entsprechenden Anschlußleitungen 1 sind jeweils durch Drähte 5 verbunden. Bezugszeichen 8 gibt Durchgangslöcher wieder, die in den vier Ecken der viereckigen Basis des Wärmeableiters 4c, d. h. in anderen Bereichen als dem Vorsprung vorgesehen sind. Die Durchgangslöcher 8 sind an Stellen zwischen dem Isolierband 2a und den vorderen Enden der Anschlußleitungen 1 vorgesehen, und die Anzahl und Gestalt der Durchgangslöcher 8 sind nach Wunsch zu bestimmen.
Bei Verwendung des Wärmeableiters 4c mit den Durchgangslöchern 8 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird Abdichtungsharz auch durch die Durchgangslöcher 8 injiziert, wenn das Gehäuse geschaffen wird, so daß es möglich ist, das Haftvermögen zwischen dem Abdichtungsharz und dem Wärmeableiter zu verbessern. Gleichzeitig kann die Formgebung steif gemacht werden, wenn die oberen und unteren Harzbereiche bei der Schaffung des Gehäuses entstehen und die Anschlußleitungen 1 schichtartig zwischen ihnen durch die Durchgangslöcher 8 hindurch fest miteinander verbunden werden. Hiermit ergibt sich also ein steifes Gehäuse 6.

Ausführungsbeispiel 3

Die Fig. 6A, 6B und 6C sind Ansichten zur Erläuterung von Schritten bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Herstellen von Wärmeableitern, die in Halbleiterbausteinen mit Wärmeableiter gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt werden. Das Herstellungsverfahren soll anhand der in den Schnittansichten gemäß Fig. 6A bis 6C gezeigten Schritte erläutert werden.
Als erstes werden, wie Fig. 6A zeigt, auf einer Oberfläche (der Oberseite in der Zeichnung) einer Metallplatte 9, beispielsweise einer sauerstoffreien Kupferplatte, deren Dicke der Plattendicke der zu schaffenden Wärmeableiter entspricht, kleine Resistfilme 10 in vorherbestimmten Intervallen vorgesehen, welche die Vorsprünge der jeweiligen Wärmeableiter ergeben. Dann werden auf der anderen Oberfläche (der Unterseite in der Zeichnung) der Platte 9 große Resistfilme 11, deren Fläche jeweils der Fläche des Bodens jedes der konvexen Wärmeableiter gleicht, in vorherbestimmten Intervallen an Stellen vorgesehen, die den kleinen Resistfilmen 10 entsprechen.
Als nächstes wird, wie Fig. 6B zeigt, naßchemisches Ätzen sowohl von der einen als auch von der anderen Oberfläche der Platte 9 durchgeführt, wobei die großen und kleinen Resistfilme 11 und 10 als Masken dienen und eine Ätzflüssigkeit benutzt wird, die zum Beispiel Eisen(II)chlorid als Hauptbestandteil enthält. Das Ätzen wird so lange fortgesetzt, bis die Platte 9 in einzelne Abschnitte unterteilt ist, die an Stellen oberhalb der vorherbestimmten Intervalle der großen Resistfilme 11 geteilt werden, so daß einzelne konvexe Körper 9a mit den Resistfilmen entstehen.
Ferner werden, wie Fig. 6C zeigt, die an den jeweiligen konvexen Körpern 9a anhaftenden großen und kleinen Resistfilme 11 und 10 auf übliche Weise entfernt, so daß individuelle konvexe Wärmeableiter 4a erhalten werden.
Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß dieses Ausführungsbeispiel ein Verfahren zum Erzeugen von Wärmeableitern allein durch Ätzen bietet. Beim Durchführen des Verfahrens gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die oberen und unteren Seitenflächen so geätzt, daß sie Hinterschnitte erhalten, wodurch eine gekrümmt geschabte Gestalt entsteht. Deshalb können Vorsprünge erhalten werden, die die oben im Zusammenhang mit dem Diagramm der Fig. 1B beschriebene Bedingung X > Y erfüllen. Die obere und untere Oberfläche der Platte ist maskiert, damit sie nicht weggeätzt wird, so daß eine Oberflächenrauhheit von nicht mehr als 30 um an den jeweiligen Oberflächen A und C unter den Oberflächen A, B und C erhalten wird (siehe Diagramm der Fig. 1B des Wärmeableiters 4a, das heißt die Oberseite des Vorsprungs, die Seitenfläche des Vorsprungs und der Boden des Wärmeableiters). Die Abweichung von der Parallelität (wie oben definiert) zwischen den Oberflächen A und C wird gleichfalls auf nicht mehr als 30 um gehalten. Darüber hinaus ist sichergestellt, daß die Oberfläche B mit einer Oberflächenrauhheit von ca. 50 um entstanden ist.

Ausführungsbeispiel 4

Fig. 7A, 7B, 7C und 7D sind Ansichten, die Diagramme zur Erläuterung von Schritten gemäß Fig. 7A bis 7D eines weiteren Ausführungsbeispiels des Verfahrens zum Herstellen von Wärmeableitern gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. Das Herstellungsverfahren soll anhand der Schnittansichten 7A-7D beschrieben werden.
Zunächst werden, wie Fig. 7A zeigt, auf einer Oberfläche einer Platte 9, beispielsweise einer sauerstoffreien Kupferplatte, deren Dicke der Plattendicke jedes der zu schaffenden Wärmeableiters gleicht, kleine Resistfilme 10 in vorherbestimmten Intervallen vorgesehen, um die Vorsprünge der Wärmeableiter zu bilden. Dann wird über die gesamte Oberfläche der anderen Seite der Platte 9 hinweg ein Resistfilm 12 geschaffen.
Als nächstes wird, wie Fig. 7B zeigt, in der gleichen Weise wie zuvor erwähnt, ein naßchemisches Ätzen auf der einen Oberfläche der Platte 9 unter Verwendung der kleinen Resistfilme 10 als Masken durchgeführt. Das Ätzen wird zum Beispiel bis zur Hälfte der Dicke der Platte 9 fortgeführt, um konvexe Bereiche 9b mit den Resistfilmen zu erzeugen, wobei die konvexen Bereiche 9b miteinander verbunden sind, während sie aber jeweils individuelle Vorsprünge haben.
Wie Fig. 7C zeigt, werden dann die kleinen Resistfilme 10 und der Resistfilm 12 von den konvexen Körpern 9b entfernt. Dann wird, wie Fig. 7D zeigt, der durchgehende Körper der konvexen Bereiche 9b an den geätzten Stellen durch Pressen oder Oberflächenbearbeitung, beispielsweise Schneiden oder dergleichen, gleichmäßig unterteilt, so daß individuelle konvexe Wärmeableiter 4a erhalten werden. Zu diesem Zeitpunkt kann das Pressen von der einen oder anderen Oberfläche aus erfolgen, wo die Vorsprünge gebildet sind oder die andere Oberfläche des Körpers.
Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß bei dem Herstellungsverfahren für den Wärmeableiter gemäß diesem Ausführungsbeispiel sowohl das naßchemische Ätzen als auch die Oberflächenbearbeitung in Kombination angewandt werden. Allerdings wird hier das Ätzen nur von Seiten einer Oberfläche aus durchgeführt, was das Merkmal bietet, daß man wünschenswerterweise die Ätztiefe festlegen kann, das heißt die Höhe der Vorsprünge.
Diesen Punkt kann man als kontrastierenden Vorteil im Vergleich zum Ausführungsbeispiel 3 betrachten, wo ein Überprüfen vor dem Ätzen erforderlich ist, da von den entgegengesetzten Oberflächen aus geätzt wird, und die jeweiligen Intervalle der oberen und unteren Masken eingestellt werden müssen, damit die Höhe jedes Vorsprungs einen vorherbestimmten Wert erreicht.
Die anderen Merkmale und Wirkungen hinsichtlich der Gestalt, Genauigkeit und so weiter der zu schaffenden Wärmeableiter sind die gleichen wie im Zusammenhang mit Ausführungsbeispiel 3 beschrieben.

Ausführungsbeispiel 5

Als Abwandlungen des oben für die Ausführungsbeispiele 3 und 4 beschriebenen Verfahrens zum Herstellen von Wärmeableitern haben weitere Ausführungsbeispiele eines Wärmeableiters eine versilberte (Ag) Oberfläche an der Stelle, an der ein Halbleiterchip befestigt werden soll. Das Ausführungsbeispiel sowie sein Aufbau und seine Wirkungen sollen nun beschrieben werden.
Fig. 8 ist eine Schnittansicht und zeigt die erste Stufe (die dem Schritt der Fig. 6A entsprechende Stufe) bei der Herstellung von Wärmeableitern mit versilberten Oberflächen. Wie in der Zeichnung dargestellt, werden vor dem Anbringen von großen Resistfilmen 11 auf einer Platte 9 an vorherbestimmten Stellen zunächst silberplattierte Oberflächen 13 von jeweils vorherbestimmter Fläche auf der Platte 9 an Stellen geschaffen, wo Halbleiterchips 3 auf den entsprechenden, später auszubildenden Wärmeableitern befestigt werden sollen. Vorzugsweise wird insgesamt diese vorherbestimmte Fläche so festgesetzt, daß sie größer, zum Beispiel 4 bis 9 mal größer ist als die von jedem Halbleiterchip 3 besetzte Fläche.
Nach der Schaffung der silberplattierten Oberflächen 13 werden die großen Resistfilme 11 auf einer Oberfläche ausgebildet, das heißt auf dieser silberplattierten Oberfläche der Platte 9, und andererseits werden kleine Resistfilme 10 auf der anderen Oberfläche, der silberplattierten Oberfläche gegenüber ausgebildet. Danach werden im Anschluß an naßchemisches Ätzen in der gleichen Weise wie beim Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 3 die Resistfilme entfernt, so daß Wärmeableiter 4a mit silberplattierten Oberflächen 13 gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden. Die Wärmeableiter 4a mit den entsprechenden silberplattierten Oberflächen 13 werden dann durch Anwendung des im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen Verfahrens einer Dunkelfarb-Behandlung unterzogen, um Wärmeableiter 4b zu erhalten, die jeweils auf der anderen statt der silberplattierten Oberfläche eine Schicht 7 durch Dunkelfarb- Behandlung haben. Da die silberplattierte Oberfläche keiner Dunkelfarb-Behandlung unterzogen werden kann, ist es leicht, einen solchen Wärmeableiter 4b mit silberplattierter Oberfläche 13 zu erzeugen.
Fig. 9A ist eine Schnittansicht und zeigt ein Ausführungsbeispiel eines unter Verwendung eines Wärmeableiters mit versilberter Oberfläche geschaffenen Elements vor der Erzeugung des Gehäuses, und Fig. 9B ist eine Draufsicht auf dasselbe. In Fig. 9A und 9B gibt Bezugszeichen 13 eine silberplattierte Oberfläche wieder, die an und um die Stellung eines Wärmeableiters 4b herum erzeugt ist, an der ein Halbleiterchip 3 zu befestigen ist. Die übrige Konfiguration außer den Drähten 5a ist die gleiche wie beim Halbleiterbaustein gemäß Fig. 1A oder dergleichen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Baustein das Merkmal, daß von einigen Kontaktierungsflächen herausgeführte Drähte 5a zum Erden des Halbleiterchips 3 mit der silberplattierten Oberfläche 13 unmittelbar verbunden sind, so daß die silberplattierte Oberfläche 13 gemeinsam für das Erden verwendet werden kann und die Anschlußleitungen entsprechend für andere Zwecke verwendbar sind.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde ein Beispiel einer Drahtverbindung für den Fall beschrieben, daß ein Wärmeableiter 4b eine silberplattierte Oberfläche 13 hat und einer Behandlung zur Schaffung einer Schicht 7 durch Dunkelfarb-Behandlung unterzogen wurde. Natürlich können die gleichen Wirkungen der versilberten Oberfläche auch zum Beispiel dann erhalten werden, wenn ein Wärmeableiter 4b eine silberplattierte Oberfläche 13 hat, aber keine Schicht 7 durch Dunkelfarb-Behandlung.

Ausführungsbeispiel 6

Fig. 10A ist eine Schnittansicht und zeigt den Zustand eines weiteren Ausführungsbeispiels eines durch Verwendung eines Wärmeableiters mit versilberter Oberfläche geschaffenen Halbleiterbausteins vor der Ausbildung des Gehäuses, wobei Fig. 10B eine Draufsicht auf denselben ist. In den Fig. 10A und 10B stellt Bezugszeichen 13 eine silberplattierte Oberfläche dar, die auf der Oberfläche eines Wärmeableiters 4b an und um die Stelle herum erzeugt wurde, an der ein Halbleiterchip 3 befestigt werden soll. Mit Ausnahme von Drähten 5b ist die Konfiguration die gleiche wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 und so weiter.
Bei diesem Ausführungsbeispiel dienen die Drähte 5b zur direkten Verbindung von der silberplattierten Oberfläche 13 (Wärmeableiter 4b) zu einer kleinen Anzahl von Anschlußleitungen 1, während Drähte 5a zur direkten Verbindung von einer Vielzahl von Erdungsanschlußflächen des Halbleiterchips 3 zu der silberplattierten Oberfläche 13 in der gleichen Weise wie im Fall von Fig. 9 dienen.
Wegen dieser Konfiguration der Drahtverbindungen unter Heranziehung einer silberplattierten Oberfläche 13 können nicht nur die Drähte 5a, die von einigen Kontaktierungsflächen zum Erden des Halbleiterchips 3 herausführen, unmittelbar mit der silberplattierten Oberfläche 13 verbunden werden, so daß die Anschlußleitungen 1 entsprechend für andere Zwecke benutzbar sind, sondern es besteht auch beispielsweise eine Kontaktierung zwischen einer Vielzahl von Erdungsanschlußflächen am Halbleiterchip 3 und der Oberfläche des Wärmeableiters 4b sowie zwischen dem Wärmeableiter und einer kleinen Anzahl von Anschlußleitungen 1. Damit ist es möglich, Vorteile insofern zu erzielen, als das Erdungspotential stabil ist und eine Anzahl von Erdungspunkten mittels einer kleinen Zahl von Anschlußleitungen erhalten wird. In Fig. 10A ist die Darstellung gewöhnlicher Kontaktierungsdrähte 5 weggelassen.
Fig. 11A zeigt im Schnitt den Zustand eines weiteren Ausführungsbeispiels des unter Verwendung eines Wärmeableiters mit versilberter Oberfläche erzeugten Bausteins vor der Schaffung des Gehäuses, und Fig. 11B ist eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel. In Fig. 11A und 11B stellt Bezugszeichen 13 eine silberplattierte Oberfläche dar, die auf der Oberfläche eines Wärmeableiters 4b an und um eine Stelle herum gebildet ist, an der ein Halbleiterchip 3 befestigt werden soll. Mit Ausnahme des Zustandes der Drahtkontaktierung ist die Konfiguration die gleiche wie beim Baustein des in Fig. 10 und so weiter gezeigten Ausführungsbeispiels.
Bei der Ausbildung gemäß Fig. 11A und 11B erfolgt die Kontaktierung von den Erdanschlußleitungen 1 zur silberplattierten Oberfläche 13 des Wärmeableiters 4b durch Drähte 5b und mit einer Vielzahl von Erdungsanschlußflächen des Halbleiterchips 3 durch Drähte 5. Im Vergleich zur Verbindung zwischen den Erdungsanschlußflächen und der silberplattierten Oberfläche ist die Folge des Anschließens so, daß zunächst eine Verbindung hergestellt wird von den Anschlußleitungen zu der den Anschlußleitungen nahen silberplattierten Oberfläche 13 und dann die Verbindung hergestellt wird von den Anschlußleitungen zu den von den Anschlußleitungen entfernten Erdungsanschlußflächen.
Bei dieser Konfiguration ergibt sich insofern ein Vorteil, als das Potential an der Rückseite des Halbleiterchips 3 mit dem Erdungspotential in Übereinstimmung gebracht werden kann und die Qualität der Kontaktierung im Vergleich zum Baustein des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 10 überlegen ist, weil zum Beispiel die Biegeverformung der Drähte 5 in ihren oberen Bereichen sanft ist.
Ferner ist Fig. 12A eine Schnittansicht des Zustandes eines weiteren Ausführungsbeispiels des unter Verwendung eines Wärmeableiters mit versilberter Oberfläche erzeugten Bausteins vor Schaffung des Gehäuses, und Fig. 12B ist eine Draufsicht auf dieses Ausführungsbeispiel. In den Fig. 12A und 12B steht das Bezugszeichen 13 für eine silberplattierte Oberfläche, die auf der Oberfläche eines Wärmeableiters 4b an und um die Stelle herum gebildet ist, an der ein Halbleiterchip 3 befestigt werden soll. Mit Ausnahme des Zustandes der Drahtkontaktierung ist die Konfiguration die gleiche wie beim Baustein der Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 10 und 11 und so weiter.
Bei dieser Ausführungsform werden die Verbindungsverfahren für Drähte 5a und 5b durch die silberplattierte Oberfläche 13, wie in Fig. 11 und 12 gezeigt, in Kombination angewandt. Mit anderen Worten, Drähte 5a zur Verbindung zwischen den Erdungsanschlußflächen des Halbleiterchips 3 und dem Wärmeableiter sowie Drähte 5b zur Verbindung zwischen einer kleinen Anzahl von Anschlußleitungen und dem Wärmeableiter sind auf geeignete Weise so kombiniert, daß sie den Vorteil bieten, daß ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Erdungsverbindung erhalten werden kann.

Ausführungsbeispiel 7

Fig. 13 zeigt im Schnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbausteins mit einem Wärmeableiter gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Hauptkonfiguration des Bausteins dieses Ausführungsbeispiels ist fast die gleiche wie die des Bausteins gemäß Fig. 1A. Der Baustein gemäß Fig. 13 hat insofern ein Merkmal, als auf der Oberseite eines Vorsprungs, der einen bloßliegenden Teil eines Wärmeableiters 4a bildet, eine lotplattierte Schicht 14 vorgesehen ist.
Eine solche Lotplattierung 14a, wie sie hier gezeigt ist, aber in der vorstehenden Beschreibung fehlt, ist üblicherweise an Anschlußleitungen 1 an Stellen vorgesehen, die äußere Anschlüsse bei dieser Art von Halbleiterbaustein bilden, damit die praktische Anbringung zweckmäßig geschehen kann. Die oben erwähnte lotplattierte Schicht 14 wird gleichzeitig mit der Lotplattierung 14a im gleichen Verfahrensschritt erzeugt.
Durch Hinzufügen dieser lotplattierten Schicht 14 kann die Wirkung erzielt werden, daß das Verhindern der Erosion des Wärmeableiters noch besser wird im Vergleich beispielsweise mit dem Fall, wo diese Oberfläche mit einer Schicht 7 durch Dunkelfarb-Behandlung überzogen ist, wie für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 beschrieben. Außerdem ist es möglich, bei der praktischen Verwendung die Wirkung zu erzielen, daß eine Bearbeitung beispielsweise Löten und dergleichen zweckmäßig ist, wenn Potential an einen elektrisch isolierten Wärmeableiter angelegt wird (einschließlich Erdungspotential).
Gemäß der Erfindung wird, wie schon beschrieben, bei einem Halbleiterbaustein mit Wärmeableiter, bei dem eine Stirnfläche des Wärmeableiters aus einem Metall mit hoher Leitfähigkeit bloßgelegt ist, der Wärmeableiter konvex oder umgekehrt T-förmig im Querschnitt gestaltet, und hat dann einen Vorsprung, der so ausgeschabt ist, daß die Bedingung X > Y zwischen der Breite X der Oberseite des Vorsprungs und der Mindestbreite Y an der Seitenfläche des Vorsprungs erfüllt ist. Damit wird die Haftfähigkeit des Abdichtungsharzes im Wärmeableiter entsprechend verbessert und infolgedessen die Zuverlässigkeit dieser Art von Halbleiterbaustein erhöht.
Unter den jeweiligen Oberflächen des konvexen Wärmeableiters, das heißt der Oberseite (Oberfläche A) des Vorsprungs, der Seitenfläche (Oberfläche B) des Vorsprungs und dem Boden (Oberfläche C) ist die Oberflächenrauhheit der Oberflächen A und C so gewählt, daß sie nicht größer ist als 30 um. Ferner ist die Abweichung von der Parallelität zwischen den Oberflächen A und C so gewählt, daß sie nicht mehr als 30 um beträgt. Auch wenn es nicht immer nötig ist, die Oberfläche B als Spiegelfläche zu gestalten, ist die Oberfläche B des Vorsprungs, wenn sie eine Oberflächenrauhheit von etwa 50 um erhält, nicht an einem Eingriff des abdichtenden Harzes involviert und wird nicht davon überzogen. Folglich ist es möglich, eine bloßliegende Oberfläche eines Wärmeableiters zu garantieren, die stabil und wunderschön ist und von der sich kein Harz ablöst. Außerdem ist es möglich, eine stabile Qualität der Drahtkontaktierung einzuhalten und das Haftvermögen des Abdichtungsharzes zu gewährleisten.
Da zum Kontaktieren des Wärmeableiters mit Anschlußleitungen eines Anschlußleitungsrahmens ein schmales Isolierband verwendet wird, liegen außerdem die vorderen Endbereiche der jeweiligen Anschlußleitungen am Wärmeableiter an, wobei das Isolierband als Lagerung dient, so daß die Anschlußleitungen steif fixiert sind. Dementsprechend ist es möglich, eine stabile Kontaktierung von Drähten in diesem Zustand zu erreichen.
Ferner kann entsprechend dem Zustand der Schaffung des Isolators nicht nur die Länge der Anschlußleitungen vergrößert werden, sondern auch die Quantität des Isolators verringert, beispielsweise dadurch, daß der Isolator nicht längs aller Seiten des Bodens des Wärmeableiters, sondern nur längs eines Paares einander entgegengesetzter Seiten des Bodens vorgesehen wird, wodurch sich die Wirkung ergibt, daß der Halbleiterbaustein in seiner Zuverlässigkeit und der Eigenschaft der Feuchtigkeitsbeständigkeit verbessert werden kann.
Da die Oberfläche des Wärmeableiters einer Dunkelfarb-Behandlung, beispielsweise einer Schwärzungsbehandlung unterzogen wird, ist die Erkennung von Anschlußleitungen bei der Drahtkontaktierung stabil, so daß nicht nur die Qualität der Kontaktierung verbessert wird, sondern auch das Haftvermögen des Abdichtungsharzes am Wärmeableiter besser ist.
Bei einem Wärmeableiter mit Durchgangslöchern wird Abdichtungsharz in die Durchgangslöcher injiziert, so daß obere und untere Harze, aus denen ein Gehäuse entsteht und zwischen denen ein Anschlußleiterrahmen schichtartig aufgenommen ist, miteinander durch die Durchgangslöcher eng verbunden und steif geformt sind. Dementsprechend ergibt sich ein Effekt der Schaffung eines steifen Gehäuses. Es ist auch möglich, das Haftvermögen des Abdichtungsharzes am Wärmeableiter zu verbessern.
Mit dem Verfahren zur Schaffung von Wärmeableitern gemäß der vorliegenden Erfindung werden vorspringende Bereiche an den Wärmeableitern durch Ätzen erzeugt, so daß die Wärmeableiter keiner mechanischen Beanspruchung unterzogen werden und es folglich möglich ist, Wärmeableiter zu erzeugen, deren Flachheit und Parallelität stabil sind. Wärmeableiter haben insgesamt eine stabile Qualität, wenn sie nur durch Ätzen erzeugt werden. Aber im Fall, daß sowohl geätzt als auch gepreßt wird, kann das Ätzen von nur einer Oberfläche eines Rohkörpers aus geschehen, so daß die Ätztiefe ohne weiteres gesteuert werden kann und die Kosten folglich reduziert werden können.
Mit diesem Verfahren ist es außerdem leicht, eine versilberte Oberfläche in einem vorherbestimmten Flächenbereich an der Stelle eines Wärmeableiters auszubilden, an der ein Halbleiterbaustein befestigt werden soll. Diese versilberte Oberfläche ist für eine Vielzahl von Drahtkontaktierungssystemen in der Nähe des Chips gut sichtbar und trägt damit zu einer Leistungsverbesserung des Bausteins bei.

Claims

1. Halbleiterbaustein mit

(a) einem konvexen Wärmeableiter (4b) aus einem hochwärmeleitfähigen Material mit einer einen Boden bestimmenden Basis und einem von der Basis in Richtung entgegengesetzt zum Boden vorstehenden Vorsprung, der eine Oberseite hat, deren Breite größer ist als die Breite des Vorsprungs an einer vorherbestimmten Stelle zwischen der Oberseite und der Basis;

(b) einem an dem Boden der Basis angeordneten Anschlußleiterrahmen, der eine Vielzahl von Anschlußleitungen (1) aufweist, die jeweils einen den Boden überlappenden Endabschnitt haben, wobei die Stirnflächen der Endabschnitte einen Raum des Anschlußleitungsrahmens bestimmen;

(c) einem an dem Boden innerhalb des Raums des Anschlußleitungsrahmens angebrachten Halbleiterbauelement (3);

(d) einer Vielzahl von Drähten (5) zum elektrischen Verbinden der Vielzahl von Anschlußleitungen mit einem entsprechenden einer Vielzahl von am Halbleiterbauelement vorgesehenen Anschlußflächen;

(e) einem zwischen dem Boden und den Endabschnitten mindestens einiger der Anschlußleitungen vorgesehenen Isolator (2a), der die Anschlußleitungen vom Wärmeableiter um eine vorherbestimmte Entfernung trennt und die Anschlußleitungen mit dem Boden verbindet; und

(f) einem Harz zum dichten Einschluß der Anschlußleitungen, des Halbleiterbauelements, der Drähte, des Isolators und des Wärmeableiters mit Ausnahme der Oberseite,

dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche des Wärmeableiters eine Oberflächenbehandlungsschicht (7) in dunkler Farbe gebildet ist.

2. Halbleiterbaustein nach Anspruch 1, bei dem der Isolator (2a) längs aller Seiten des Bodens vorgesehen ist.

3. Halbleiterbaustein nach Anspruch 1, bei dem der Isolator (2a) längs eines Paares einander gegenüberliegender Seiten des Bodens vorgesehen ist.

4. Halbleiterbaustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in dem Wärmeableiter (4) die Fläche der Oberseite des Vorsprungs größer ist als die Mindestquerschnittsfläche des Vorsprungs.

5. Halbleiterbaustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das hochwärmeleitfähige Material aus Kupfer, Aluminium, Silber oder Gold oder einer Legierung aus zwei oder mehreren dieser Metallelemente besteht.

6. Halbleiterbaustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Basis des Wärmeableiters (4c) im Querschnitt viereckige Gestalt hat und eine Vielzahl symmetrisch angeordneter Durchgangslöcher (8) besitzt, die sich rechtwinklig zum Boden erstrecken.

7. Halbleiterbaustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Oberseite des Vorsprungs des Wärmeableiters eine Oberflächenrauhheit von nicht mehr als 30 um besitzt.

8. Halbleiterbaustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in dem Wärmeableiter die Abweichung von der Parallelität zwischen der Oberseite des Vorsprungs und dem Boden nicht mehr als 30 um beträgt, wobei die Abweichung als ein Wert definiert ist, der durch Subtraktion des Kleinstwertes der Entfernung zwischen den beiden Oberflächen vom Höchstwert derselben erhalten wird.

9. Halbleiterbaustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in dem Wärmeableiter sich die Form der Oberseite des Vorsprungs von der des Bodens unterscheidet.

10. Halbleiterbaustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine silberplattierte Oberfläche (13), die größer ist als die Chipfläche des Halbleiterbauelements (3), an einer Stelle am Boden vorgesehen ist, wo das Halbleiterbauelement angebracht ist.

11. Halbleiterbaustein nach Anspruch 10, bei dem der Baustein Drähte (5a) für die Herstellung einer Verbindung von Erdungspotential-Anschlußflächen des Halbleiterbauelements (3) zu der silberplattierten Oberfläche und zur Herstellung einer Verbindung von der silberplattierten Oberfläche zu entsprechenden der Anschlußleitungen (1) aufweist.

12. Halbleiterbaustein nach Anspruch 10, bei dem der Baustein Drähte (5) zum Herstellen einer Verbindung von Erdungspotential-Anschlußflächen des Halbleiterbauelements (3) zu entsprechenden der Anschlußleitungen (1) und zum Herstellen einer Verbindung von der silberplattierten Oberfläche zu den entsprechenden Anschlußleitungen aufweist.

13. Halbleiterbaustein nach Anspruch 10 mit Drähten zum Herstellen einer Verbindung von Erdungspotential-Anschlußflächen zu der silberplattierten Oberfläche und zum Herstellen einer Verbindung von den Erdungspotential-Anschlußflächen zu den entsprechenden Anschlußleitungen.

14. Verfahren zum Herstellen mindestens eines konvexen Wärmeableiters für mindestens einen Halbleiterbaustein, welches folgende Schritte aufweist:

(a) selektives Ausbilden erster Resistfilme (10) auf einer Oberfläche einer Platte (9) aus hochwärmeleitfähigem Material zur Schaffung mindestens eines Vorsprungs des wenigstens einen Wärmeableiters;

(b) selektives Ausbilden zweiter Resistfilme (11) auf der anderen Oberfläche der Platte gegenüber der einen Oberfläche zur Schaffung mindestens eines Bodens des mindestens einen konvexen Wärmeableiters;

(c) Ätzen der Platte von der einen und der anderen Oberfläche derselben aus unter Verwendung der ersten und zweiten Resistfilme als Masken, bis die Platte an Positionen von in den Schritten (a) und (b) zwischen benachbarten Resistfilmen vorgesehenen Lücken in Abschnitte unterteilt ist, um den mindestens einen Wärmeableiter zu erhalten; und

(d) Ausbilden einer Oberflächenbehandlungsschicht (7) in dunkler Farbe auf der Oberfläche des Vorsprungs durch Oxidationsbehandlung.

15. Verfahren zum Herstellen mindestens eines konvexen Wärmeableiters für mindestens einen Halbleiterbaustein, welches folgende Schritte aufweist:

(a) selektives Ausbilden erster Resistfilme (10) auf einer Oberfläche einer Platte (9) aus einem hochwärmeleitfähigen Material zur Schaffung mindestens eines Vorsprungs des mindestens einen Wärmeableiters;

(b) Ausbilden eines zweiten Resistfilms (12) über die gesamte andere Oberfläche der Platte gegenüber der einen Oberfläche;

(c) Ätzen des Materials von der einen Oberfläche unter Verwendung der ersten Resistfilme als Masken, bis der mindestens eine Vorsprung in einer gewünschten Gestalt gebildet ist;

(d) Unterteilen der Platte durch Oberflächenbearbeitung in dem Ätzen unterworfenen Regionen, um auf diese Weise den mindestens einen Wärmeableiter zu erhalten; und

(e) Ausbilden einer Oberflächenbehandlungsschicht (7) in dunkler Farbe auf der Oberfläche des Vorsprungs durch eine Oxidationsbehandlung.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, ferner mit dem Schritt des Ausbildens der Form und Struktur einer Seitenfläche des Vorsprungs des Wärmeableiters durch naßchemisches Ätzen.

17. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, bei dem sauerstofffreies Kupfer als Material der Platte (9) verwendet wird und beim Ätzen eine Ätzflüssigkeit aus Eisen(II)chlorid verwendet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, bei dem vor dem Ausbilden des/der zweiten Resistfilm(e) mindestens eine silberplattierte Oberfläche (13) an der Stelle der anderen Oberfläche der Platte gebildet wird, an der das mindestens eine Halbleiterbauelement später kontaktiert und fixiert wird.