EP2661770A1 - Elektronische baugruppe mit verbessertem thermo-management - Google Patents

Elektronische baugruppe mit verbessertem thermo-management

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EP2661770A1
EP2661770A1 EP11790899.6A EP11790899A EP2661770A1 EP 2661770 A1 EP2661770 A1 EP 2661770A1 EP 11790899 A EP11790899 A EP 11790899A EP 2661770 A1 EP2661770 A1 EP 2661770A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
connecting element
leadframe
composite material
assembly according
semiconductor component
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11790899.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Denis Gugel
Thomas Suenner
Thomas Kaden
Paeivi Lehtonen
Tim Behrens
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2661770A1 publication Critical patent/EP2661770A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W70/00—Package substrates; Interposers; Redistribution layers [RDL]
    • H10W70/40—Leadframes
    • H10W70/461—Leadframes specially adapted for cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/70—Fillings or auxiliary members in containers or in encapsulations for thermal protection or control
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    • H—ELECTRICITY
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    • H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
    • H10W90/731—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of die-attach connectors
    • H10W90/736—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of die-attach connectors between a chip and a stacked lead frame, conducting package substrate or heat sink

Definitions

  • the present invention relates to an electronic assembly with improved thermal management by locally adapted, improved thermo-mechanical stability.
  • the electronic module with the features of claim 1 has the advantage that greatly reduced, thermally based voltages are possible between a leadframe and a semiconductor component, so that a lifetime of the electronic module can be significantly extended.
  • the electrically conductive connecting element is made of a composite material, wherein a solderable metallization is provided on a surface facing the semiconductor device surface.
  • Connecting element lies between that of the semiconductor device and the leadframe. Furthermore, it is possible according to the invention, the electronic assembly not only in low-voltage applications, but also at
  • a surface of the locally provided connection element is at most twice as large as a surface of the semiconductor component. In this way, on the one hand a good heat dissipation from the semiconductor device can be made possible and on the other hand remain the cost of producing the
  • Connecting element equal to a surface of the semiconductor device, to heat dissipation from an entire lower surface of the
  • the leadframe preferably has a punched-out, in which the
  • Connecting element is arranged.
  • the punched out is provided at a position at which a semiconductor component is arranged in the later finished electronic assembly.
  • the punching is done simultaneously with produces the leadframe and thus causes no
  • Connecting element so that this can be arranged quickly and easily in the leadframe. Furthermore, the connecting element is not in front or only to a small extent from a surface of the leadframe, so that a compact electronic assembly is possible.
  • a thickness of the connecting element is preferably equal to a thickness of the leadframe.
  • the leadframe on a recessed impression, wherein the composite element is arranged in the imprint.
  • an imprint is provided, which the
  • the imprint serves as a pocket for receiving the connecting element, which also avoids an excessive arrangement of the semiconductor component arranged on the connecting element.
  • a surface of the leadframe is flush with a surface of the connecting element.
  • the connecting element is provided as a prepared component, so that the connecting element only has to be arranged on the leadframe.
  • a press fit is provided between the connecting element and the leadframe.
  • the interference fit can be provided both on the punching and on the impression.
  • a cohesive connection is provided between the connecting element and the leadframe.
  • the cohesive connection is produced by means of a galvanic process.
  • the connecting element is provided as a galvanic dispersion layer in the localized area.
  • very coarse particles are particularly preferably inserted into the recess or into the depression, and a metallic layer grows around these particles until the connecting element is produced.
  • the connecting element as a composite material on a copper-molybdenum composite or a copper-graphite composite.
  • the connecting element has a
  • the semiconductor component is preferably an FET, in particular a
  • MOSFET MOSFET
  • IGBT IGBT
  • the electronic assembly according to the invention is particularly preferably used in vehicles as a power module.
  • the electronic assembly according to the invention in the drive area and / or energy management, especially in hybrid vehicles, fuel cell vehicles and electric vehicles can be used.
  • the electronic assembly according to the invention can be used in the field of renewable energy, such as photovoltaic inverters.
  • Figure 1 is a schematic, perspective view of a
  • Leadframes for an inventive electronic assembly according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view of the leadframe of FIG.
  • FIG. 3 shows a perspective view of the leadframe of FIG. 1 with the semiconductor component finally mounted
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view through the electronic component
  • Figure 5 is a schematic, perspective view of a
  • FIG. 6 shows an enlarged view of FIG. 5
  • Figure 7 is a schematic sectional view through the electronic
  • FIG. 8 shows an enlargement of the sectional area of the
  • the electronic system comprises
  • Assembly 1 a leadframe 2 made of copper, a semiconductor device 3 and a connecting element 4.
  • a leadframe 2 made of copper, a semiconductor device 3 and a connecting element 4.
  • an additional recess 20 is provided in the leadframe 2, which was punched out simultaneously with the production of the leadframe.
  • the composite element 4, which was provided in advance as a prefabricated component, has dimensions such that it can be inserted into the recess 20 by means of a press connection 7 (see FIG.
  • the composite element 4 is made of a copper-graphite
  • Composite material 5 produced. At a semiconductor device 3 directed Side, the composite material 5 a solderable metallization 6, that is, a thin metal layer on. Thereby, the semiconductor device 3 on the
  • Connection element 4 are soldered. One surface of the connecting element 4 corresponds exactly to one surface of the
  • a thickness D1 of the connecting element 4 is equal to a thickness D2 of the leadframe 2. This prevents the semiconductor component 3 from protruding too far outward due to the use of the connecting element 4.
  • the connecting element 4 can be provided as a prefabricated component with corresponding dimensions and can be pressed quickly and easily into the recess 20. Subsequently, the semiconductor device 3 is applied to the metallization 6 on the connecting element 4 by means of a soldering process. Finally, the prefabricated connecting element can be mounted in the leadframe.
  • the connecting element 4 has a thermal conductivity which is greater than a thermal conductivity of the
  • Thermoelectric voltages between the semiconductor device 3 and the leadframe 2 comes.
  • the connecting element 4 thus avoids excessive thermal
  • a simple stamped grid structure can be maintained by using the leadframe, with only locally adaptation to thermally particularly stressed areas on the semiconductor components being made possible. Due to the only local adaptation is also a
  • the composition of the materials of the composite material 5 by changing the composition of the materials of the composite material 5, a special adaptation to individual circumstances can be made possible.
  • a mixture of a metal with a ceramic as a composite material 5 depending on the desired properties in terms of improved thermal conductivity or electrical conductivity.
  • the electronic module can also be produced in such a way that there is no direct contact between the leadframe 2 and the semiconductor component 3, but instead a contact takes place only via the connecting element 4.
  • the leadframe instead of a punched-out cut, the leadframe has an impression 21.
  • the indentation 21 is preferably produced simultaneously with the otherwise necessary step of punching out the leadframe 2.
  • a conical edge of the indentation 21 is identified by the reference numeral 8. As a result, this step also creates no additional costs.
  • the indentation 21 is completely with the composite material 5 of the
  • a thickness D3 of the composite material 5 corresponds to a depth of the indentation 21 from a surface of the leadframe 2. As a result, the surface of the leadframe 2 is flush with the surface of the leadframe 2
  • Figure 8 shows a step through the composite material 5, which consists of two materials, namely a powdery first material 51, such as e.g. Graphite, and a metal material 52, which occupies the spaces between the granular material 51, is made.
  • a powdery first material 51 such as e.g. Graphite
  • a metal material 52 which occupies the spaces between the granular material 51
  • the impressions 21 are in turn formed at the positions at which the semiconductor components 3 are later arranged.
  • a metallization 6 is still provided. Since the metallization 6 is very thin, this can be disregarded in terms of a height structure of the assembly. However, the metallization 6 is formed only in the region on the connecting element 4, on which subsequently the semiconductor component 3 is soldered.
  • Figures 9 and 10 show two embodiments of
  • the composite material 5 is generated as a galvanic dispersion layer in the embossment 21.
  • coarse particles 51 are advantageously used, which then, supported by gravity, can be arranged in the impressions 21.
  • foreign metal particles 52 are deposited in the indentation 21, so that a metallic layer grows around the large particles inserted in advance. Suitable particles are, for example, ceramic or intermetallic particles.
  • the metallic foreign particles are arranged in a container 30 around an electrode in an electrolyte.
  • the foreign metal particles 52 are present in a dispersion.
  • Connecting element 4 is applied only locally on a surface of a lead frame 2. However, this can often lead to positioning inaccuracies, so that described in the two embodiments
  • the composite material according to the invention can be produced in such a way that it is deposited over a large area on a base and then singulated according to the particular desired size and then, as described in the first exemplary embodiment, be inserted into correspondingly formed cut-outs.

Landscapes

  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Baugruppe, umfassend ein Leadframe (2), ein Halbleiterbauelement (3), und ein elektrisch leitendes Verbindungselement (4) aus Verbundmaterial (5), wobei das Verbindungselement (4) eine lötbare Metallisierung (6) auf dem Verbundmaterial (5) an einer zum Halbleiterbauelement (3) gerichteten Oberfläche aufweist, wobei eine Wärmeleitfähigkeit des Verbundmaterials (5) des Verbindungselements (4) größer ist als eine Wärmeleitfähigkeit des Halbleiterbauelements (3) und kleiner ist als eine Wärmeleitfähigkeit des Leadframes (2), und wobei das Verbindungselement (4) ausschließlich lokal im Bereich des Halbleiterbauelements (3) vorgesehen ist.

Description

Beschreibung Titel
Elektronische Baugruppe mit verbessertem Thermo-Management Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Baugruppe mit verbessertem Thermo-Management durch lokal angepasste, verbesserte thermo-mechanische Stabilität.
Elektronische Baugruppen sind aus dem Stand der Technik bekannt, wobei speziell in Niedervolt-Anwendungen Leistungshalbleiter direkt auf Substrate, insbesondere Leadframes, gelötet werden. Derartige elektronische Bauteile weisen gute thermische Eigenschaften auf, da Wärme vom Leistungshalbleiter direkt auf das Leadframe übertragen werden kann und das Leadframe die Wärme dann schnell vom Leistungshalbleiter fortleitet. Ein großer Nachteil dieser direkt kontaktierten elektronischen Bauteile resultiert jedoch aus den großen Unterschieden zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten des
Leistungshalbleiters und des Leadframes, üblicherweise ein Metallblech. Hieraus können thermo-mechanische Spannungen zwischen Leadframe und
Leistungshalbleiter resultieren, was im Extremfall zu einer Zerstörung des Bauteils führt.
Offenbarung der Erfindung
Die elektronische Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass zwischen einem Leadframe und einem Halbleiterbauelement stark reduzierte, thermisch basierte Spannungen möglich sind, so dass eine Lebensdauer der elektronischen Baugruppe signifikant verlängert werden kann. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße
elektronische Baugruppe trotzdem sehr kostengünstig und in Serienfertigung hergestellt werden. Insbesondere kann im Vergleich mit einer Direktbestückung des Leadframes mit Halbleiterbauelementen nur eine minimale Kostensteigerung auftreten, da erfindungsgemäß ein elektrisch leitendes Verbindungselement nur lokal im Bereich des Halbleiterbauelements vorgesehen ist. Das elektrisch leitende Verbindungselement ist dabei aus einem Verbundmaterial hergestellt, wobei eine lötbare Metallisierung auf einer zum Halbleiterbauelement gerichteten Oberfläche vorgesehen ist. Somit wird erfindungsgemäß das
Verbindungselement für die Wärmeübertragung von dem Halbleiterbauelement auf das Leadframe zwischengeschaltet. Eine Wärmeleitfähigkeit des
Verbindungselements liegt dabei zwischen der des Halbleiterbauelements und der des Leadframes. Ferner wird es erfindungsgemäß möglich, die elektronische Baugruppe nicht nur bei Niedervolt-Anwendungen, sondern auch bei
Hochleistungs-Anwendungen einzusetzen, bei denen das Halbleiterbauelement viel Wärme erzeugt. Erfindungsgemäß kann somit immer noch ein einfach und kostengünstig herstellbares Leadframe verwendet werden, wobei das
Verbindungselement aus einem Verbundmaterial einen großen
Variationsspielraum hinsichtlich der Zusammensetzung, der Schichtdicke usw., ermöglicht. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Vorzugsweise ist eine Fläche des lokal vorgesehenen Verbindungselements maximal doppelt so groß wie eine Fläche des Halbleiterbauelements. Hierdurch kann einerseits eine gute Wärmeableitung vom Halbleiterbauelement ermöglicht werden und andererseits bleiben die Kosten zur Herstellung des
Verbindungselements und der für das Verbindungselement notwendige
Platzbedarf im Rahmen. Besonders bevorzugt ist dabei eine Fläche des
Verbindungselements gleich groß wie eine Fläche des Halbleiterbauelements, um eine Wärmeableitung von einer gesamten Unterfläche des
Halbleiterbauelements sicherzustellen.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Leadframe vorzugsweise eine Ausstanzung auf, in welcher das
Verbindungselement angeordnet ist. Die Ausstanzung ist dabei an einer Position vorgesehen, an welcher in der später fertig gestellten elektronischen Baugruppe ein Halbleiterbauelement angeordnet ist. Die Ausstanzung wird gleichzeitig mit der Herstellung des Leadframes erzeugt und verursacht somit keinerlei
Zusatzkosten. Ferner definiert die Ausstanzung die Position des
Verbindungselements, so dass dieses schnell und einfach in dem Leadframe angeordnet werden kann. Weiter steht das Verbindungselement dadurch nicht oder nur in geringem Umfang von einer Oberfläche des Leadframes vor, so dass eine kompakte elektronische Baugruppe möglich ist.
Eine Dicke des Verbindungselements ist vorzugsweise gleich einer Dicke des Leadframes. Somit ersetzt das Verbindungselement das ausgestanzte Material aus dem Leadframe, ohne dass ein Halbleiterbauelement dadurch übermäßig erhöht zu einer Oberfläche des Leadframes angeordnet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Leadframe eine vertiefte Einprägung auf, wobei das Verbundelement in der Einprägung angeordnet ist. Somit wird eine Einprägung vorgesehen, was die
Herstellungskosten des Leadframes ebenfalls nicht signifikant vergrößert, da die Vertiefung gleichzeitig mit dem Leadframe hergestellt wird. Die Einprägung dient dann als Tasche zur Aufnahme des Verbindungselements, wodurch ebenfalls eine überhöhte Anordnung des auf dem Verbindungselement angeordneten Halbleiterbauelements vermieden wird.
Besonders bevorzugt ist eine Oberfläche des Leadframes bündig mit einer Oberfläche des Verbindungselements.
Besonders bevorzugt wird das Verbindungselement als vorbereitetes Bauteil vorgesehen, so dass das Verbindungselement lediglich noch am Leadframe angeordnet werden muss.
Für eine besonders schnelle und kostengünstige Herstellbarkeit ist zwischen dem Verbindungselement und dem Leadframe eine Presspassung vorgesehen. Die Presspassung kann dabei sowohl an der Ausstanzung als auch an der Einprägung vorgesehen werden. Alternativ oder zusätzlich ist zwischen dem Verbindungselement und dem Leadframe eine stoffschlüssige Verbindung vorgesehen. Besonders bevorzugt wird die stoffschlüssige Verbindung mittels eines Galvanikprozesses hergestellt. Hierbei ist das Verbindungselement als galvanische Dispersionsschicht im lokal begrenzten Bereich vorgesehen. Hierzu werden Fremdpartikel in einem Galvanikbad eingebracht, welche dann während des Galvanikprozesses in die wachsende Schicht eingebaut werden. Besonders bevorzugt werden dabei sehr grobe Partikel in die Aussparung bzw. in die Vertiefung eingelegt und eine metallische Schicht wächst um diese Partikel herum, bis das Verbindungselement hergestellt ist.
Besonders bevorzugt weist das Verbindungselement als Verbundmaterial einen Kupfer-Molybdän-Verbund oder einen Kupfer-Graphit-Verbund auf.
Besonders bevorzugt weist das Verbindungselement einen
Wärmeleitkoeffizienten im Bereich von 100 bis 900 W/mk auf.
Das Halbleiterbauelement ist vorzugsweise ein FET, insbesondere eine
MOSFET, oder ein IGBT.
Die erfindungsgemäße elektronische Baugruppe wird besonders bevorzugt in Fahrzeugen als Leistungsmodul eingesetzt. Hierbei kann die erfindungsgemäße elektronische Baugruppe im Antriebsbereich und/oder im Energiemanagement, insbesondere auch bei Hybridfahrzeugen, Brennstoffzellenfahrzeugen und Elektrofahrzeugen verwendet werden. Auch im Bereich von regenerativer Energie, beispielsweise bei Photovoltaikinvertern, kann die erfindungsgemäße elektronische Baugruppe verwendet werden.
Zeichnung
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische, perspektivische Ansicht eines
Leadframes für eine erfindungsgemäße elektronische Baugruppe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Figur 2 eine perspektivische Darstellung des Leadframes von Figur
1 , welche den Montagevorgang eines Verbindungselements verdeutlicht, Figur 3 eine perspektivische Darstellung des Leadframes von Figur 1 mit abschließend montiertem Halbleiterbauelement, Figur 4 eine schematische Schnittansicht durch die elektronische
Baugruppe von Figur 3,
Figur 5 eine schematische, perspektivische Darstellung einer
elektronischen Baugruppe gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 6 eine vergrößerte Darstellung von Figur 5,
Figur 7 eine schematische Schnittansicht durch die elektronische
Baugruppe des zweiten Ausführungsbeispiels,
Figur 8 eine Vergrößerung der Schnittfläche des
Verbindungselements, und Figuren 9 und 10 zwei Beispiele zur Herstellung des Verbindungselements.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 eine elektronische Baugruppe 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung im Detail beschrieben.
Wie insbesondere aus Figur 4 ersichtlich ist, umfasst die elektronische
Baugruppe 1 ein Leadframe 2 aus Kupfer, ein Halbleiterbauelement 3 und ein Verbindungselement 4. Wie in Figur 1 ersichtlich, ist im Leadframe 2 eine zusätzliche Aussparung 20 vorgesehen, welche gleichzeitig mit der Herstellung des Leadframes ausgestanzt wurde. Das Verbundelement 4, welches im Voraus als vorgefertigtes Bauteil bereitgestellt wurde, weist Abmessungen derart auf, dass es mittels einer Pressverbindung 7 in die Aussparung 20 eingesetzt werden kann (vgl. Figur 2). Das Verbundelement 4 ist dabei aus einem Kupfer-Graphit-
Verbundmaterial 5 hergestellt. An einer zum Halbleiterbauelement 3 gerichteten Seite weist das Verbundmaterial 5 eine lötbare Metallisierung 6, d.h., eine dünne Metallschicht, auf. Dadurch kann das Halbleiterbauelement 3 auf das
Verbindungselement 4 gelötet werden. Eine Fläche des Verbindungselements 4 entspricht dabei genau einer Fläche des
Halbleiterbauelements 3. Weiterhin ist eine Dicke D1 des Verbindungselements 4 gleich einer Dicke D2 des Leadframes 2. Dadurch wird verhindert, dass aufgrund der Verwendung des Verbindungselements 4 das Halbleiterbauelement 3 zu weit nach außen vorsteht. Das Verbindungselement 4 kann so als vorgefertigtes Bauteil mit entsprechenden Abmessungen bereitgestellt werden und schnell und einfach in die Aussparung 20 eingepresst werden. Anschließend wird das Halbleiterbauelement 3 mittels eines Lötprozesses auf die Metallisierung 6 am Verbindungselement 4 aufgebracht. Abschließend kann das so vorgefertigte Verbindungselement im Leadframe montiert werden.
Die Wärmeausdehnungskoeffizienten des Verbindungselements 4, des
Halbleiterbauteils 3 und des Leadframes 2 sind so aufeinander angepasst, dass ein großer Wertesprung benachbarter Wärmeausdehnungskoeffizienten vermieden wird. Beispielsweise weist das Verbindungselement 4 dabei eine Wärmeleitfähigkeit auf, welche größer ist als eine Wärmeleitfähigkeit des
Halbleiterbauelements 3, welche jedoch kleiner ist als eine Wärmeleitfähigkeit des Leadframes 2. Hierdurch kann trotzdem eine gute Wärmeableitung vom Halbleiterbauelement 3 sichergestellt werden, ohne dass es zu großen
Thermospannungen zwischen dem Halbleiterbauelement 3 und dem Leadframe 2 kommt. Das Verbindungselement 4 vermeidet somit zu große thermische
Spannungen zwischen Leadframe 2 und Halbleiterbauelement 3. Trotzdem kann erfindungsgemäß ein einfacher Stanzgitteraufbau durch Verwendung des Leadframes beibehalten werden, wobei lediglich lokal eine Anpassung an thermisch besonders belasteten Bereichen an den Halbleiterbauelementen ermöglicht wird. Durch die nur lokale Anpassung wird ferner auch eine
Kostenminimierung des relativ teuren Verbundmaterials des
Verbindungselements erreicht. Weiterhin kann erfindungsgemäß durch Änderung der Zusammensetzung der Materialien des Verbundmaterials 5 eine spezielle Anpassung an individuelle Gegebenheiten ermöglicht werden. Beispielsweise kann eine Mischung eines Metalls mit einem Keramik als Verbundmaterial 5 je nach gewünschten Eigenschaften hinsichtlich verbesserter Wärmeleitfähigkeit oder elektrischer Leitfähigkeit ermöglicht werden. Die elektronische Baugruppe kann auch derart hergestellt werden, dass kein direkter Kontakt zwischen Leadframe 2 und Halbleiterbauelement 3 vorhanden ist, sondern ein Kontakt nur über das Verbindungselement 4 erfolgt.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 5 bis 10 eine elektronische Baugruppe 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
Wie insbesondere aus Figur 7 ersichtlich ist, weist das Leadframe im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel statt einer Ausstanzung eine Einprägung 21 auf. Die Einprägung 21 wird vorzugsweise gleichzeitig mit dem sonst notwendigen Schritt des Ausstanzens des Leadframes 2 hergestellt. Ein konischer Rand der Einprägung 21 ist mit dem Bezugszeichen 8 gekennzeichnet. Hierdurch entstehen durch diesen Schritt ebenfalls keine weiteren Zusatzkosten. Die Einprägung 21 ist dabei vollständig mit dem Verbundmaterial 5 des
Verbindungselements 4 gefüllt. Eine Dicke D3 des Verbundmaterials 5 entspricht dabei einer Tiefe der Einprägung 21 von einer Oberfläche des Leadframes 2. Hierdurch ist die Oberfläche des Leadframes 2 bündig zur Oberfläche des
Verbindungselements. Die Dicke der Metallisierung 6 ist in Figur 7 übertrieben dargestellt und kann bei der Betrachtung der Dicke vernachlässigt werden.
Figur 8 zeigt einen Schritt durch das Verbundmaterial 5, welches aus zwei Materialien, nämlich einem pulverförmigen ersten Material 51 wie z.B. Graphit, und einem Metallmaterial 52, welches die Zwischenräume zwischen dem körnigen Material 51 einnimmt, hergestellt ist.
Die Einprägungen 21 sind wiederum an den Positionen ausgebildet, an denen später die Halbleiterbauelemente 3 angeordnet werden. Vor der Montage des
Halbleiterbauelements 3 wird jedoch noch eine Metallisierung 6 vorgesehen. Da die Metallisierung 6 sehr dünn ist, kann diese hinsichtlich eines Höhenaufbaues der Baugruppe außer Betracht bleiben. Die Metallisierung 6 ist jedoch nur in dem Bereich an dem Verbindungselement 4 gebildet, an welchem nachher das Halbleiterbauelement 3 angelötet wird. Die Figuren 9 und 10 zeigen zwei Ausführungsbeispiele von
Herstellungsverfahren zur Herstellung des Leadframes 2 mit Verbundmaterial 5. Hierbei wird das Verbundmaterial 5 als galvanische Dispersionsschicht in der Einprägung 21 generiert. Hierbei werden vorteilhaft grobe Partikel 51 verwendet, welche dann, Schwerkraft unterstützt, in den Einprägungen 21 angeordnet werden können. Nach Anlegen einer Spannung scheiden sich, wie aus Figur 9 ersichtlich ist, metallische Fremdpartikel 52 in der Einprägung 21 ab, so dass eine metallische Schicht um die im Vorhinein eingelegten großen Partikel herum wächst. Als Partikel eignen sich beispielsweise keramische oder intermetallische Partikel. In Figur 9 sind die metallischen Fremdpartikel in einem Behältnis 30 um eine Elektrode herum in einem Elektrolyt angeordnet. In Figur 10 sind die metallischen Fremdpartikel 52 in einer Dispersion vorhanden.
Somit kann auch beim zweiten Ausführungsbeispiel lokal ein
Verbindungselement 4 aus einem Verbundmaterial 5 mit darauf angeordneter
Metallisierung 6 vorgesehen werden. Die Verwendung der Einprägung 21 bietet insbesondere auch hinsichtlich späterer Isolation weitere Vorteile, da dadurch die zu isolierende Fläche reduziert wird. Es sei angemerkt, dass es erfindungsgemäß auch möglich ist, dass ein
Verbindungselement 4 lediglich lokal auf eine Oberfläche eines Leadframes 2 aufgebracht wird. Dies kann jedoch häufig zu Positionierungsungenauigkeiten führen, so dass die in den beiden Ausführungsbeispielen beschriebenen
Varianten mit einer Ausstanzung 20 oder einer Einprägung 21 bevorzugt sind. Es sei angemerkt, dass es selbstverständlich auch möglich ist, dass sowohl eine
Ausstanzung als auch eine Einprägung 21 im Leadframe gemeinsam für zwei verschiedene Bauteile vorgesehen wird.
Alternativ ist es auch möglich, dass das erfindungsgemäße Verbundmaterial derart hergestellt wird, indem es großflächig auf einer Basis abgeschieden wird und dann entsprechend der jeweils gewünschten Größe vereinzelt wird und anschließend, wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, in entsprechend gebildete Ausstanzungen eingesetzt werden.

Claims

Elektronische Baugruppe, umfassend:
ein Leadframe
(2),
ein Halbleiterbauelement
(3), und
ein elektrisch leitendes Verbindungselement
(4) aus Verbundmaterial
(5),
wobei das Verbindungselement (4) eine lötbare Metallisierung (6) auf dem Verbundmaterial (5) an einer zum Halbleiterbauelement (3) gerichteten Oberfläche aufweist,
wobei eine Wärmeleitfähigkeit des Verbundmaterials (5) des
Verbindungselements (4) größer ist als eine Wärmeleitfähigkeit des Halbleiterbauelements (3) und kleiner ist als eine Wärmeleitfähigkeit des Leadframes (2), und
wobei das Verbindungselement (4) ausschließlich lokal im Bereich des Halbleiterbauelements (3) vorgesehen ist.
Baugruppe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Fläche des Verbindungselements (4) maximal doppelt so groß, vorzugsweise gleich groß ist wie eine Fläche des Halbleiterbauelements (3).
Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leadframe (2) eine Ausstanzung (20) aufweist, in welcher das Verbindungselement (4) angeordnet ist.
Baugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das
Verbundmaterial (5) des Verbindungselements (4) eine Dicke (D1) aufweist, welche gleich einer Dicke (D2) des Leadframes (2) ist.
Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leadframe (2) eine vertiefte Einprägung (21) aufweist, wobei das Verbundmaterial (5) des Verbindungselements (4) in der Einprägung (21) angeordnet ist.
6. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (4) ein im Voraus hergestelltes Bauteil ist.
7. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass zwischen dem Verbindungselement (4) und dem Leadframe (2) eine Pressverbindung (7) ausgebildet ist.
8. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine stoffschlüssige Verbindung (8) zwischen dem Verbundmaterial (5) des Verbindungselements (4) und dem Leadframe (2).
9. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Oberfläche des Verbindungselements (4) bündig zu einer Oberfläche des Leadframes (2) ist.
10. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Verbundmaterial (5) Kupfer und Graphit umfasst oder dass das Verbundmaterial (5) Kupfer und Molybdän umfasst.
EP11790899.6A 2011-01-05 2011-11-11 Elektronische baugruppe mit verbessertem thermo-management Withdrawn EP2661770A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011002458A DE102011002458A1 (de) 2011-01-05 2011-01-05 Elektronische Baugruppe mit verbessertem Thermo-Management
PCT/EP2011/069955 WO2012092994A1 (de) 2011-01-05 2011-11-11 Elektronische baugruppe mit verbessertem thermo-management

Publications (1)

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EP2661770A1 true EP2661770A1 (de) 2013-11-13

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ID=45093702

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