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DE19655310B4 - Adhesively bonding lead frame of semiconductor component to heat sink - using cured epoxy resin layer and thermoplastic material or partly cured epoxy! resin - Google Patents

Adhesively bonding lead frame of semiconductor component to heat sink - using cured epoxy resin layer and thermoplastic material or partly cured epoxy! resin Download PDF

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DE19655310B4
DE19655310B4 DE19655310A DE19655310A DE19655310B4 DE 19655310 B4 DE19655310 B4 DE 19655310B4 DE 19655310 A DE19655310 A DE 19655310A DE 19655310 A DE19655310 A DE 19655310A DE 19655310 B4 DE19655310 B4 DE 19655310B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
epoxy resin
heat sink
layer
lead frame
cured epoxy
Prior art date
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Application number
DE19655310A
Other languages
German (de)
Inventor
Randy H.Y. Campbell Lo
Boonmi Sunnyvale Mekdhanasarn
Daniel P. San Jose Tracy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Semiconductor Corp
Original Assignee
National Semiconductor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US08/530,772 external-priority patent/US5691567A/en
Application filed by National Semiconductor Corp filed Critical National Semiconductor Corp
Priority to DE19637285A priority Critical patent/DE19637285B4/en
Priority claimed from DE19637285A external-priority patent/DE19637285B4/en
Application granted granted Critical
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Abstract

Lead frame (108) of a semiconductor component is adhesively bonded to a heat sink (104) by a method in which a layer (311) of thermally conductive, electrically insulating epoxy resin is applied to at least part of a first surface of one of the components and is allowed to cure completely. A second layer (312) of thermally conductive, electrically insulating thermoplastic material or partly cured curable epoxy resin is applied to at least congruent areas of the second surface to be bonded or to the cured epoxy resin layer. The thermoplastic material is melted and allowed to solidify or the partly-cured epoxy resin is fully cured.

Description

Die Erfindung betrifft einen Halbleiterkomponentensatz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a semiconductor component set according to the preamble of claim 1.

Bisher ist es üblich, bei einer Halbleiterkomponente den Halbleiterchip mit einem Kühlbarren zu verkleben, den Kühlbarren mit dem Leiterrahmen mittels eines beidseitig adhäsiv gemachten Polyimidbandes zu verkleben und dann den Chip über Drähte mit dem Leiterrahmen elektrisch zu verbinden. Die ganze Komponente wird dann in eine Vergußmasse eingebettet. Der Kühlbarren kann nach außen freiliegend ausgebildet sein, so daß er dann mit einer Wärmesenke verbunden werden kann, oder er kann ebenfalls vollständig von der Vergußmasse umhüllt sein. Der Kühlbarren dient dazu, innerhalb des Chips während dessen Betrieb entwickelte Wärme nach außen abzuführen. Der Kühlbarren besteht typischerweise aus einem Metall, wie Kupfer oder Aluminium, mit hoher thermischer Leitfähigkeit. Er leitet die Wärme an die Umgebung ab oder auch an die nach außen führenden Teile des Leiterrahmens.So far it is usual, in a semiconductor component, the semiconductor chip with a cooling bar to glue the cooling bars with the lead frame by means of a double-sided adhesive Polyimide tape to glue and then the chip via wires to the lead frame electrically connect to. The whole component is then embedded in a potting compound. The cooling bar can go outside be exposed, so that he then with a heat sink can be connected, or he can also completely from the potting compound to be wrapped. The cooling bar serves to evolve within the chip during its operation Dissipate heat to the outside. Of the cooling bars typically consists of a metal, such as copper or aluminum, with high thermal conductivity. He passes the heat to the environment from or to the leading parts of the leadframe.

Das Polyimidband, das für die Verbindung des Kühlkörpers mit dem Leiterrahmen verwendet wird, ist typischerweise rings um den Umfang der oberen Oberfläche des Kühlkörpers angeordnet. Die Leiter des Leiterrahmens werden auf der anderen Seite des Polyimidbandes positioniert, und nachdem der Kühlkörper mit dem Leiterrahmen verbunden worden ist, wird der Chip auf dem zentralen Bereich der oberen Oberfläche des Kühlkörpers unter Verwendung eines Chipbefestigungsklebers angebracht. Das Polyimidband hält den Kühlkörper und den Leiterrahmen in festgelegter Relativposition, wenn die Vergußmasse um die verschiedenen Elemente der Halbleiterkomponente aufgebracht wird.The Polyimide tape for that the connection of the heat sink with The lead frame used is typically around the Circumference of the upper surface arranged the heat sink. The conductors of the lead frame become on the other side of the polyimide tape positioned, and after the heat sink with has been connected to the lead frame, the chip is on the central Area of the upper surface of the heat sink below Use of a die attach adhesive attached. The polyimide tape Hold the Heat sink and the Lead frame in fixed relative position when the potting compound around the different elements of the semiconductor component applied becomes.

Das Polyimidband ist wärmeleitend, jedoch elektrisch isolierend. Im Ergebnis wird Wärme, die von dem Kühlkörper aufgenommen worden ist, durch das Polyimidband auf den Leiterrahmen übertragen. Da das Polyimidband jedoch elektrisch isolierend ist, schließt es nicht die verschiedenen Leiter des Leiterrahmens kurz.The Polyimide tape is thermally conductive, but electrically insulating. As a result, heat is absorbed by the heat sink transferred through the polyimide tape on the lead frame. There however, the polyimide tape is electrically insulating, it does not close the different ladder ladder short.

Um den Kühlkörper mit dem Leiterrahmen zu verbinden, wird die auf einer Seite des Polyimidbandes angebrachte adhäsive Schicht auf dem Kühlkörper plaziert, womit das Polyimidband auf dem Kühlkörper befestigt wird. Danach wird der Leiterrahmen auf der anderen adhäsiven Schicht des Polyimidbandes positioniert, womit das Polyimidband an dem Leiterrahmen festgelegt wird. Leiterrahmen und Kühlkörper werden dann zusammengespannt, und das Polyimidband wird erhitzt, wodurch die adhäsiven Schichten ausgehärtet werden und den Leiterrahmen mit dem Kühlkörper verbinden. Der Leiterrahmen muß auf der adhäsiven Schicht, kurz nachdem das Polyimidband auf dem Kühlkörper befestigt worden ist, aufgebracht werden, um zu verhindern, daß die freiliegende adhäsive Schicht durch Aussetzung der Umgebungsluft kontaminiert wird.Around with the heat sink connecting to the lead frame becomes that on one side of the polyimide tape attached adhesive Layer placed on the heat sink, attaching the polyimide tape to the heat sink becomes. Thereafter, the lead frame on the other adhesive layer positioned the polyimide tape, whereby the polyimide tape on the lead frame is determined. Lead frame and heat sink are then clamped together, and the polyimide tape is heated, whereby the adhesive layers hardened and connect the lead frame to the heat sink. The lead frame must be on the adhesive Layer shortly after the polyimide tape has been attached to the heat sink, be applied to prevent the exposed adhesive layer is contaminated by exposure to ambient air.

Das Polyimidband ist relativ teuer, weil die adhäsiven Schichten auf jede Seite der Polyimidschicht auflaminiert werden müssen. Wenn darüber hinaus das Polyimidband unrichtig zwischen dem Kühlkörper und dem Leiterrahmen eingespannt wird, können Spalten zwischen der adhäsiven Schicht und dem Kühlkörper und/oder zwischen der anderen adhäsiven Schicht und dem Leiterrahmen entstehen. Im Ergebnis kann eine schlechte Haftung zwischen Kühlkörper und Leiterrahmen gebildet werden. Dieses Problem wird noch verschärft, indem das Polyimidband eine Tendenz zu Verwerfungen hat, was zu einer nicht optimalen Verbindung zwischen Leiterrahmen und Kühlkörper führen kann. Zusätzlich muß das Polyimidband eine Minimaldicke haben, typischerweise mehr als 0,025 mm, damit eine Folie gebildet werden kann. Mit zunehmender Dicke der Polyimidschicht wird die Fähigkeit des Polyimidbandes verringert, Wärme abzuleiten.The Polyimide tape is relatively expensive because the adhesive layers on each side have to be laminated on the polyimide layer. If beyond that the polyimide tape is improperly clamped between the heat sink and the lead frame will, can Gaps between the adhesive Layer and the heat sink and / or between the other adhesive Layer and the lead frame arise. The result can be a bad one Adhesion between heat sink and Lead frame are formed. This problem is exacerbated by the polyimide tape has a tendency to warp, resulting in a can not lead optimal connection between the lead frame and heat sink. additionally that must be Polyimide tape have a minimum thickness, typically more than 0.025 mm, so that a film can be formed. With increasing thickness the polyimide layer becomes the ability of the polyimide tape reduces heat derive.

US 4 783 428 offenbart ein anderes Verfahren für das Verbinden eines Leiterrahmens mit einem Kühlkörper. Eine erste Schicht eines thermisch leitenden Epoxydharzes wird im Siebdruckverfahren auf den Kühlkörper aufgebracht. Die erste Epoxydharzschicht wird ausgehärtet, und eine zweite Schicht aus thermisch leitendem Epoxydharz wird auf die erste Schicht aus Epoxydharz im Siebdruckverfahren aufgebracht. Ein Leiterrahmen wird dann auf der zweiten Schicht aus Epoxydharz plaziert, und die zweite Schicht aus Epoxydharz wird ausgehärtet, um den Leiterrahmen an dem Kühlkörper zu befestigen. Der Leiterrahmen muß mit dem Kühlkörper, kurz nachdem die zweite Epoxydharzschicht aufgedruckt worden ist, verbunden werden, um eine Kontamination der zweiten Schicht aus Epoxydharz zu verhindern. Bei der Herstellung entsprechender Halbleiterbauelemente müssen die beiden Materialströme aus Leiterrahmen und Kühlkörpern zusammengeführt werden. Verzögerungen in einem dieser Materialströme haben somit zwangsläufig auch Auswirkungen auf den anderen Materialstrom, da jeder Leiterrahmen unmittelbar nach dem Aufbringen der zweiten Schicht aus Epoxydharz mit einem Kühlkörper verbunden werden muß, um eine Kontamination der zweiten Schicht zu verhindern. US 4,783,428 discloses another method for connecting a leadframe to a heat sink. A first layer of a thermally conductive epoxy resin is applied to the heat sink by screen printing. The first epoxy resin layer is cured, and a second layer of thermally conductive epoxy resin is screen printed on the first layer of epoxy resin. A lead frame is then placed on the second layer of epoxy, and the second layer of epoxy is cured to secure the lead frame to the heat sink. The leadframe must be bonded to the heat sink shortly after the second epoxy resin layer has been printed to prevent contamination of the second layer of epoxy resin. In the production of corresponding semiconductor devices, the two material streams of lead frames and heat sinks must be merged. Delays in one of these material streams thus inevitably have an effect on the other material flow, since each leadframe must be connected to a heat sink immediately after application of the second layer of epoxy resin to prevent contamination of the second layer.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Halbleiterkomponentensatz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei dem eine Flexibilisierung des Herstellungsverfahrens entsprechender Halbleiterbauelemente erreicht wird.The object of the invention is to provide a semiconductor component set according to the preamble of claim 1, in which a flexibilization of the manufacturing process corresponding Halblei terbauelemente is achieved.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Merkmale des Oberbegriffes sind aus der US 47 83 428 bekannt. This object is achieved with the features of claim 1. The features of the generic term are from the US 47 83 428 known.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen. Dabei wird auf die beigefügten Zeichnungen bezuggenommen.Further Embodiments and advantages of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments. This is going on the attached Drawings referenced.

1 ist eine Draufsicht auf eine Halbleiterkomponente einschließlich einer Verbindungsschicht, die einen Kühlkörper und einen Leiterrahmen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verbindet; 1 Fig. 12 is a plan view of a semiconductor component including a connection layer connecting a heat sink and a lead frame according to an embodiment of the invention;

2 ist eine Querschnittsansicht längs Ebene 2-2 der 1. 2 is a cross-sectional view along level 2-2 of 1 ,

3 und 4 sind Querschnittsdiagramme zur Illustration von Schritten der Herstellung einer Verbindungsschicht einer Halbleiterkomponente gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und 3 and 4 FIG. 15 are cross-sectional diagrams illustrating steps of manufacturing a connection layer of a semiconductor component according to an embodiment of the invention; FIG. and

5 bis 8 sind Querschnittsdiagramme zur Illustration von Strukturen für verschiedene Verbindungsschichten gemäß der Erfindung. 5 to 8th Figure 10 are cross-sectional diagrams illustrating structures for various interconnect layers according to the invention.

1 ist eine Draufsicht auf eine Halbleiterkomponente 300 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Einbettungsmasse weggelassen ist. 1 is a plan view of a semiconductor component 300 according to one embodiment of the invention, wherein the embedding mass is omitted.

2 ist ein Querschnittsdiagramm der Halbleiterkomponente 300 nach Linie 2-2 der 1. Die Halbleiterkomponente 300 ist ähnlich der Halbleiterkomponente nach dem Stand der Technik, ausgenommen die Verbindungsschicht 301. Die Verbindungsschicht 301 umfaßt eine Epoxydharzschicht 311 und eine adhäsive Schicht 312. Wie in größeren Einzelheiten unten beschrieben, ist die adhäsive Schicht 312 erfindungsgemäß ein B-Stufen-Epoxydharz. 2 is a cross-sectional diagram of the semiconductor component 300 after line 2-2 of the 1 , The semiconductor component 300 is similar to the semiconductor component of the prior art, except for the connection layer 301 , The connection layer 301 comprises an epoxy resin layer 311 and an adhesive layer 312 , As described in more detail below, the adhesive layer is 312 According to the invention, a B-stage epoxy resin.

3 und 4 sind Querschnittsansichten zur Illustration der Herstellung der Verbindungsschicht 301 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Kühlkörper 104, der typischerweise aus einem Metall, wie Aluminium oder Kupfer besteht, hat eine hohe thermische Leitfähigkeit. Die Epoxydharzschicht 311 ist eine thermisch leitende, elektrisch isolierende Schicht, aufgebracht auf den Kühlkörper 104 unter Anwendung einer konventionellen Technik, wie Siebdruck oder Rollbeschichtung. Zur Bildung der Epoxydharzschicht 311 in dem ringähnlichen, in 1 dargestellten Muster werden konventionelle Maskierschritte verwendet, um das Epoxydharzmaterial daran zu hindern, an unerwünschten Stellen aufgebracht zu werden. Alternativ kann eine Schicht aus Epoxydharz über der gesamten oberen Oberfläche des Kühlkörpers 104 aufgebracht werden, und die unerwünschten Teile der Epoxydharzschicht werden weggeätzt, um die Epoxydharzschicht 311 zu bilden. 3 and 4 Fig. 15 are cross-sectional views illustrating the preparation of the tie layer 301 according to an embodiment of the invention. The heat sink 104 which is typically made of a metal such as aluminum or copper has a high thermal conductivity. The epoxy resin layer 311 is a thermally conductive, electrically insulating layer applied to the heat sink 104 using a conventional technique such as screen printing or roll coating. For the formation of the epoxy resin layer 311 in the ring-like, in 1 In the illustrated patterns, conventional masking steps are used to prevent the epoxy resin material from being applied to undesired locations. Alternatively, a layer of epoxy resin over the entire upper surface of the heat sink 104 are applied, and the unwanted portions of the epoxy resin layer are etched away to the epoxy resin layer 311 to build.

Nachdem die Epoxydharzschicht 311 auf dem Kühlkörper 104 aufgebracht worden ist, läßt man die Epoxydharzschicht 311 vollständig aushärten, so daß eine harte, massive Schicht entsteht, die nicht schmilzt, wenn sie hohen Temperaturen ausgesetzt wird, welche bei späteren Bearbeitungsschritten auftreten können (3). Die Epoxydharzschicht 311 kann irgendein thermisch leitendes, elektrisch isolierendes Epoxydharz sein, das in einer dünnen Schicht aufbringbar und dann vollständig aushärtbar ist. In einer bestimmten Ausführungsform ist die Epoxydharzschicht 311 ein Ablebond 961-6 B-Stufen-Epoxydharz, erhältlich von Ablestik Laboratories, in Pastenform. Ablebond 961-6 wird auf den Kühlkörper 104 aufgetragen und dann vollständig ausgehärtet durch Erwärmen des Epoxydharzes auf 180°C während zwei Stunden. In der beschriebenen Ausführungsform ist die Epoxydharzschicht 311 etwa 6–12/100stel mm dick, obwohl andere Dicken möglich sind. Eine dünnere Epoxydharzschicht 311 führt zu einem besseren Wärmeübergang zwischen dem Kühlkörper 104 und dem Leiterrahmen 108. Deshalb sollte die Epoxydharzschicht 311 so dünn wie möglich gehalten werden, wobei sie jedoch durchgehend vorhanden sein sollte. In 1 und 2 sind noch erkennbar: der Chip 101, sein Verklebungsmittel 102, seine Unterlage 103 auf dem Kühlkörper 104, die Verbindungsdrähte 105 und 106 von den Anschlüssen des Chips zu den Leitern 111 und 112 und schließlich die Verguß- oder Einbettmasse 107.After the epoxy resin layer 311 on the heat sink 104 has been applied, leaving the epoxy resin 311 fully hardened to form a hard, solid layer that does not melt when exposed to high temperatures that may occur during later processing steps ( 3 ). The epoxy resin layer 311 may be any thermally conductive, electrically insulating epoxy resin which is coatable in a thin layer and then fully curable. In a particular embodiment, the epoxy resin layer is 311 an Ablebond 961-6 B-stage epoxy resin, available from Ablestik Laboratories, in paste form. Ablebond 961-6 is placed on the heat sink 104 applied and then fully cured by heating the epoxy resin to 180 ° C for two hours. In the described embodiment, the epoxy resin layer is 311 about 6-12 / 100ths of a mm thick, although other thicknesses are possible. A thinner epoxy resin layer 311 leads to a better heat transfer between the heat sink 104 and the ladder frame 108 , Therefore, the epoxy resin layer should 311 as thin as possible, but it should be present throughout. In 1 and 2 are still recognizable: the chip 101 , its bonding agent 102 his underlay 103 on the heat sink 104 , the connecting wires 105 and 106 from the connections of the chip to the conductors 111 and 112 and finally the casting or embedding compound 107 ,

Nachdem die Epoxydharzschicht 311 vollständig ausgehärtet ist, wird die adhäsive Schicht 312 über der Epoxydharzschicht 311 gebildet (4). In einem dem Anmelder bekannten, jedoch im vorligenden nicht erfindungsgemäßen Verfahren, wird die adhäsive Schicht 312 aus einem thermoplastischen Material hergestellt und wird deshalb als thermoplastische adhäsive Schicht 312 bezeichnet. Die thermoplastische adhäsive Schicht 312 hat eine hohe thermische Leitfähigkeit und ist in Pastenform verfügbar, die auf die Epoxydharzschicht 311 mittels Siebdruck, Aufrollen oder anderer konventioneller Techniken aufbringbar ist. Die thermoplastische adhäsive Schicht 312 ist außerdem elektrisch isolierend. In einer Ausführungsform besteht die thermoplastische adhäsive Schicht 312 aus 211GZ, einem Thermoplast, der von AlphaMetal, Inc. erhältlich ist. Das 211GZ-Thermoplastmaterial wird typischerweise für die Befestigung von Halbleiterchips auf Leiterrahmen verwendet. Das 211GZ-Thermoplastmaterial wird mit einer Dicke von etwa 0,025 mm aufgebracht, obwohl andere Dicken möglich sind. Die thermoplastische adhäsive Schicht 312 bildet eine feste Schicht über der Epoxydharzschicht 311. Nachdem die thermoplastische adhäsive Schicht 312 über der Epoxydharzschicht 311 gebildet worden ist, kann demgemäß die resultierende Struktur, wie in 4 dargestellt, zur Seite gestellt und gelagert werden, bis sie für die Verbindung mit dem Leiterrahmen 108 benötigt wird. Dies stellt eine deutliche Verbesserung gegenüber konventionellen Verbindungsschichten dar.After the epoxy resin layer 311 is completely cured, the adhesive layer becomes 312 over the epoxy resin layer 311 educated ( 4 ). In a method known to the Applicant, but in the non-inventive process, the adhesive layer becomes 312 made of a thermoplastic material and is therefore used as a thermoplastic adhesive layer 312 designated. The thermoplastic adhesive layer 312 has a high thermal conductivity and is available in paste form based on the epoxy resin layer 311 by screen printing, rolling or other conventional techniques can be applied. The thermoplastic adhesive layer 312 is also electrically insulating. In one embodiment, the thermoplastic adhesive layer 312 211GZ, a thermoplastic available from AlphaMetal, Inc. The 211GZ thermoplastic material is typically used for mounting semiconductor chips on lead frames. The 211GZ thermoplastic material is applied to a thickness of about 0.025 mm, although other thicknesses are possible. The thermoplas table adhesive layer 312 forms a solid layer over the epoxy resin layer 311 , After the thermoplastic adhesive layer 312 over the epoxy resin layer 311 Accordingly, the resulting structure, as shown in FIG 4 shown, put aside and stored until ready for connection with the lead frame 108 is needed. This represents a significant improvement over conventional compound layers.

Um den Kühlkörper 104 mit dem Leiterrahmen 108 zu verbinden, wird der Kühlkörper 104 mechanisch an den Leiterrahmen 108 geklemmt, derart, daß die thermoplastische adhäsive Schicht 312 in Kontakt mit dem Leiterrahmen 108 steht. Die fixierte Struktur wird dann erhitzt, bis die thermoplastische adhäsive Schicht 312 schmilzt. In dem beschriebenen Beispiel schmilzt die 211GZ-Thermoplastschicht bei etwa 325°C. Die thermoplastische adhäsive Schicht 312 wird dann abgekühlt, bis sie in ihren ursprünglichen festen Zustand zurückkehrt, wodurch der Kühlkörper 104 mit dem Leiterrahmen 108 verbunden wird. Die mechanischen Klammern werden dann entfernt.To the heat sink 104 with the ladder frame 108 to connect, becomes the heat sink 104 mechanically to the lead frame 108 clamped, such that the thermoplastic adhesive layer 312 in contact with the lead frame 108 stands. The fixed structure is then heated until the thermoplastic adhesive layer 312 melts. In the example described, the 211GZ thermoplastic layer melts at about 325 ° C. The thermoplastic adhesive layer 312 is then cooled until it returns to its original solid state, whereby the heat sink 104 with the ladder frame 108 is connected. The mechanical clamps are then removed.

Wenn die thermoplastische adhäsive Schicht 312 bis zu flüssiger Form erhitzt wird, kann die Klemmkraft, die auf den Kühlkörper 104 und den Leiterrahmen 108 wirkt, dazu führen, daß Teile des Leiterrahmens 108 sich durch die thermoplastische adhäsive Schicht 312 hindurcherstrecken. Wenn dies eintritt, gelangt der Leiterrahmen 108 in Kontakt mit der elektrisch isolierenden Epoxydharzschicht 311 und wird deshalb nicht gegen den Kühlkörper 104 kurzgeschlossen.When the thermoplastic adhesive layer 312 heated to liquid form, the clamping force acting on the heat sink 104 and the ladder frame 108 acts, cause parts of the lead frame 108 through the thermoplastic adhesive layer 312 therethrough. When this happens, the lead frame gets 108 in contact with the electrically insulating epoxy resin layer 311 and therefore will not go against the heat sink 104 shorted.

Der Schmelzpunkt der thermoplastischen adhäsiven Schicht 312 sollte höher liegen als die Prozeßtemperaturen, die für nachfolgende Fabrikationsschritte eingesetzt werden. Wenn beispielsweise das Bonden von Drähten 105 und 106 an den Leiterrahmen 108 eine Temperatur von 200°C erfordert (und dieses Bonden ausgeführt wird, nachdem der Kühlkörper 104 mit dem Leiterrahmen 108 verbunden worden ist), dann sollte der Schmelzpunkt der thermoplastischen adhäsiven Schicht 311 höher liegen als 200°C. Wenn ein Lotrückflußarbeitsgang außerdem auszuführen ist, und dieser Rückflußarbeitsgang eine Temperatur von 245°C erfordert, dann sollte der Schmelzpunkt der thermoplastischen adhäsiven Schicht 312 oberhalb von 245°C liegen. Dies verhindert, daß der Leiterrahmen 108 sich von dem Kühlkörper 104 während dieser nachfolgenden Prozeßschritte löst.The melting point of the thermoplastic adhesive layer 312 should be higher than the process temperatures used for subsequent fabrication steps. For example, when bonding wires 105 and 106 to the ladder frame 108 requires a temperature of 200 ° C (and this bonding is performed after the heat sink 104 with the ladder frame 108 then the melting point of the thermoplastic adhesive layer should be 311 higher than 200 ° C. If a solder reflow operation is also to be carried out, and this refluxing operation requires a temperature of 245 ° C, then the melting point of the thermoplastic adhesive layer should be 312 above 245 ° C. This prevents the leadframe 108 away from the heat sink 104 during these subsequent process steps.

Der Halbleiterchip 101 wird mit dem Chipanbringkissen 103 des Leiterrahmens unter Verwendung von Chipanbringkleber 102 verbunden. Wie in 1 gezeigt, wird das Anbringkissen 103 von Streben 113a–113d getragen. Der Chip 101 kann mit dem Chipanbringkissen 103 verbunden werden, bevor oder nachdem der Leiterrahmen 108 mit dem Kühlkörper 104 verbunden wird. Wenn der Leiterrahmen 108 mit dem Kühlkörper 104 verbunden wird, wird das Anbringkissen 103 in Kontakt mit dem Kühlkörper 104 gedrückt. Alternativ werden das Chipanbringkissen 103 und die Streben 113a–113d von dem Leiterrahmen eliminiert. In einem solchen Fall wird der Chip 101 mit dem Kühlkörper 104 unter Verwendung von Chipbefestigungskleber 102 direkt verbunden.The semiconductor chip 101 comes with the chip attachment pad 103 of the leadframe using chip attachment adhesive 102 connected. As in 1 shown is the attachment pad 103 from aspiration 113a - 113d carried. The chip 101 can with the chip attachment pad 103 be connected before or after the lead frame 108 with the heat sink 104 is connected. If the lead frame 108 with the heat sink 104 becomes the attachment pad 103 in contact with the heat sink 104 pressed. Alternatively, the chip attachment pad 103 and the struts 113a - 113d eliminated from the lead frame. In such a case, the chip 101 with the heat sink 104 using die attach adhesive 102 directly connected.

Die 5 bis 8 illustrieren alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Erfindungsgemäß besteht die adhäsive Schicht (312) aus einem teilausgehärteten Epoxydharz, welches lagerbar ist, und durch Aushärten verklebbar ist. Wie in 5 dargestellt, kann die Verbindungsschicht 301 sich über die gesamte obere Oberfläche des Kühlkörpers 104 erstrecken. Diese Konfiguration führt zu einer vergrößerten Haftung zwischen Kühlkörper 104 und Leiterrahmen 108, weil die Verbindungsschicht 301 an der Grenzfläche zwischen dem Chipbefestigungskissen 103 des Leiterrahmens 108 und dem Kühlkörper 104 vorhanden ist. Diese Konfiguration verringert auch die Rate des Wärmeübergangs zwischen dem Chip 101 und dem Kühlkörper 104, weil die Wärme durch die Verbindungsschicht 301 transferiert werden muß.The 5 to 8th illustrate alternative embodiments of the present invention. According to the invention, the adhesive layer ( 312 ) of a partially cured epoxy resin, which is storable, and can be bonded by curing. As in 5 shown, the connection layer 301 over the entire upper surface of the heat sink 104 extend. This configuration results in increased adhesion between heat sinks 104 and ladder frame 108 because the connecting layer 301 at the interface between the die pad 103 of the ladder frame 108 and the heat sink 104 is available. This configuration also reduces the rate of heat transfer between the chip 101 and the heat sink 104 because the heat passes through the bonding layer 301 must be transferred.

Die Verbindungsschicht 301 kann auch auf dem Leiterrahmen 108 anstatt auf dem Kühlkörper 104 gebildet werden, wie in 6 gezeigt. Die Epoxydharzschicht 311 wird auf der Unterseite der Leiter (einschließlich Leitern 111 und 112) des Leiterrahmens 108 gebildet. Die adhäsive Schicht 312 wird dann auf der Epoxydharzschicht 311 ausgebildet.The connection layer 301 can also be on the lead frame 108 instead of on the heat sink 104 be formed as in 6 shown. The epoxy resin layer 311 will be on the bottom of the ladder (including ladders 111 and 112 ) of the lead frame 108 educated. The adhesive layer 312 is then on the epoxy resin layer 311 educated.

Alternativ kann die Verbindungsschicht 301 in zwei Teile aufgespalten werden. In einer solchen Ausführungsform wird eine Epoxydharzschicht 311 auf dem Kühlkörper 104 gebildet, und die adhäsive Schicht 312 wird auf den Leitern des Leiterrahmens 108 ausgebildet (7). In einer Abwandlung wird die Epoxydharzschicht 311 auf der Unterseite der Leiter des Leiterrahmens 108 gebildet, während die adhäsive Schicht 312 auf dem Kühlkörper 104 ausgebildet wird (8).Alternatively, the tie layer 301 split into two parts. In such an embodiment, an epoxy resin layer 311 on the heat sink 104 formed, and the adhesive layer 312 is on the ladder of the ladder frame 108 educated ( 7 ). In a modification, the epoxy resin layer 311 on the bottom of the ladder of the ladder frame 108 formed while the adhesive layer 312 on the heat sink 104 is trained ( 8th ).

Zusätzlich zu der Tatsache, daß die Verbindungsschicht 301 einfach lagerbar ist, hat die Verbindungsschicht 301 mehrere weitere Vorteile gegenüber konventionellen Verbindungsschichten. Beispielsweise hat die Verbindungsschicht viel niedrigere Kosten als das Polyimidband. Die niedrigen Kosten der Verbindungsschicht 301 werden realisiert wegen der niedrigen Kosten der verwendeten Pasten, um die Epoxydharzschicht 311 und die adhäsive Schicht 312 zu bilden. Im Gegensatz dazu ist es relativ teuer, adhäsive Schichten auf beide Seiten eines Polyimidbandes zu laminieren.In addition to the fact that the tie layer 301 is easily storable, has the tie layer 301 several other advantages over conventional tie layers. For example, the tie layer has much lower cost than the polyimide tape. The low cost of the tie layer 301 are realized because of the low cost of the pastes used to the epoxy resin layer 311 and the adhesive layer 312 to build. In contrast, it is relatively expensive to have adhesive layers on both sides of one Laminate polyimide tape.

Darüber hinaus haftet die Epoxydharzpaste sehr gut an dem Kühlkörper 104 oder dem Leiterrahmen 108, wenn die Pasten in flüssiger Form aufgebracht werden. Im Gegensatz dazu kann die Haftung zwischen Polyimidband und Kühlkörper 104 Spalten wegen Verwerfungen oder ungünstiger Verklammerung des festen Polyimidbandes mit sich bringen. Zusätzlich kann wegen der Aufbringung der Schicht 301 mittels Siebdruck oder Aufrollens des Epoxydharzes und der thermoplastischen adhäsiven Paste die Verbindungsschicht 301 dünner gemacht werden als ein Polyimidband. Im Ergebnis liefert die Verbindungsschicht 301 eine höhere thermische Leitfähigkeit zwischen dem Leiterrahmen 108 und dem Kühlkörper 104.In addition, the epoxy resin paste adheres very well to the heat sink 104 or the ladder frame 108 when the pastes are applied in liquid form. In contrast, the adhesion between polyimide tape and heat sink 104 Columns due to distortions or unfavorable Verklammerung the solid polyimide tape with it. In addition, because of the application of the layer 301 by screen printing or rolling up of the epoxy resin and the thermoplastic adhesive paste, the bonding layer 301 thinned as a polyimide tape. As a result, the connection layer provides 301 a higher thermal conductivity between the lead frame 108 and the heat sink 104 ,

In der Erfindung wird die adhäsive Schicht 312 aus einem B-Stufen-Epoxydharzmaterial hergestellt. Das B-Stufen-Epoxydharzmaterial, das für die Schicht 312 verwendet wird, ist ein Epoxydharzmaterial, das teilweise gehärtet werden kann zum Erzeugen eines Materials, das bei Zimmertemperatur gehärtet wird und vollständig später ausgehärtet werden kann. Abblebond 961-6 ist ein Beispiel für ein B-Stufen-Epoxydharzmaterial. In einer Ausführungsform wird die B-Stufen-Epoxydharzschicht 312 mittels Siebdruck oder Rollbeschichtung einer Schicht aus Ablebond 961-6 über der vollständig abgebundenen Epoxydharzschicht 311 ausgebildet. Die B-Stufen-Epoxydharzschicht 312 wird dann teilweise gehärtet. Beispielsweise kann das Ablebond 961-6 teilausgehärtet werden, indem man dieses Epoxydharzmaterial über eine halbe Stunde auf 120°C erwärmt. Nach Beendigung dieses teilweisen Aushärtens nimmt die B-Stufen-Epoxydharzschicht 312 feste Form an, die ohne weiteres lagerbar ist, bis der Leiterrahmen 108 an dem Kühlkörper 104 zu befestigen ist.In the invention, the adhesive layer 312 made of a B-stage epoxy resin material. The B-stage epoxy resin material used for the layer 312 is an epoxy resin material that can be partially cured to produce a material that is cured at room temperature and can be fully cured later. Abblebond 961-6 is an example of a B-stage epoxy resin material. In one embodiment, the B-staged epoxy resin layer becomes 312 by screen printing or roll coating a layer of Ablebond 961-6 over the fully set epoxy resin layer 311 educated. The B-stage epoxy resin layer 312 is then partially cured. For example, the Ablebond 961-6 can be partially cured by heating this epoxy resin material at 120 ° C for half an hour. Upon completion of this partial cure, the B-staged epoxy resin layer takes on 312 solid form, which is readily storable until the lead frame 108 on the heat sink 104 to attach.

Um den Leiterrahmen 108 an dem Kühlkörper 104 zu befestigen, werden der Leiterrahmen 108 und der Kühlkörper 104 zusammengespannt, so daß die teilweise abgebundene B-Stufen-Epoxydharzschicht 312 in Kontakt mit dem Leiterrahmen 108 steht. Die B-Stufen-Epoxydharzschicht 312 wird dann vollständig, wie oben in Verbindung mit der Epoxydharzschicht 311 beschrieben, ausgehärtet. Wenn die B-Stufen-Epoxydharzschicht 312 vollständig aushärtet, wird der Leiterrahmen 108 an den Kühlkörper 104 mittels der vollständig ausgehärteten Epoxydharzschichten 311 und 312 verbunden. Hohe Temperaturen während nachfolgender Prozeßschritte haben wenig oder keinen Einfluß auf die vollständig abgebundenen Epoxydharzschichten 311 und 312.To the ladder frame 108 on the heat sink 104 to attach, become the lead frame 108 and the heat sink 104 clamped together, so that the partially set B-stage epoxy resin layer 312 in contact with the lead frame 108 stands. The B-stage epoxy resin layer 312 then becomes complete, as above in conjunction with the epoxy resin layer 311 described, cured. When the B-stage epoxy resin layer 312 fully hardens, becomes the lead frame 108 to the heat sink 104 by means of the fully cured epoxy resin layers 311 and 312 connected. High temperatures during subsequent process steps have little or no effect on the fully set epoxy resin layers 311 and 312 ,

In einer Abwandlung dieser Ausführungsform können die vollständig ausgehärtete Epoxydharzschicht 311 und teilweise ausgehärtete B-Stufen-Epoxydharzschicht 312 gemäß irgendeiner der Konfigurationen gemäß 5 bis 8 hergestellt werden.In a modification of this embodiment, the fully cured epoxy resin layer 311 and partially cured B-stage epoxy resin layer 312 according to any of the configurations according to 5 to 8th getting produced.

Claims (3)

Halbleiterkomponentensatz bestehend aus einem Leiterrahmen (108) und einem mit diesem zu verklebenden Kühlkörper (104), wobei eine erste Schicht (311) aus ausgehärtetem, wärmeleitendem Epoxydharz auf zumindest einem Teil einer ersten der zu verklebenden Flächen des Leiterrahmens (108) oder des Kühlkörpers (104) aufgebracht ist, und daß auf einer der zu verklebenden Flächen eine weitere Schicht (312) aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht (312) aus teilausgehärtetem, aushärtbarem Epoxydharz lagerbar und durch Aushärten des teilausgehärteten Epoxydharzes verklebbar ist.Semiconductor component set consisting of a lead frame ( 108 ) and a heat sink to be bonded thereto ( 104 ), wherein a first layer ( 311 ) of cured, thermally conductive epoxy resin on at least a portion of a first of the surfaces to be bonded of the lead frame ( 108 ) or the heat sink ( 104 ) is applied, and that on one of the surfaces to be bonded, another layer ( 312 ), characterized in that the further layer ( 312 ) made of partially cured, hardenable epoxy resin and can be bonded by curing the partially cured epoxy resin. Halbleiterkomponentensatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Schicht (312) in Form von teilausgehärtetem Epoxydharz aufgetragen ist.Semiconductor component set according to Claim 1, characterized in that the further layer ( 312 ) is applied in the form of partially cured epoxy resin. Halbleiterkomponentensatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Schicht (312) und gegebenenfalls die erste Schicht (311) durch Druck aufgetragen ist.Semiconductor component set according to Claim 1 or 2, characterized in that the further layer ( 312 ) and optionally the first layer ( 311 ) is applied by pressure.
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