在封装结构的间断上的电绝缘的热接口结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电子半导体壳体、一种电子结构以及一种用于制造电子半导体壳 体的方法。
【背景技术】
[0002] 在电子芯片的壳体处通过封装结构，安装于电载体上的电子芯片以封装尺寸注型 并且在此开放电载体的表面区域。在封装结构的部分上或者电载体的表面区域上施加热接 口结构（TIM:热接口材料），其相对于外部环境与电载体电解耦并且与环境热耦合。在用户 侧在这种电子半导体壳体处施加散热元件，例如以散热体的形式，以在电子半导体壳体运 行期间能够将累积在电子芯片（例如功率半导体芯片）中的余热从电子半导体壳体中散发 至周边。
[0003] 在封装结构的热接口材料的不期望的分层的情况下，干扰的泄露电流能够形成在 电子半导体壳体的外部环境和与电子芯片耦合的电载体之间，该泄露电流会损害电子半导 体壳体的击穿强度。
【发明内容】
[0004]能够存在以下需求，封装具有较高的电击穿强度的电子芯片。
[0005] 根据一个示例性的实施例提出一种用于制造电子半导体壳体的方法，其中，在该 方法中电子芯片与载体稱合，电子芯片通过具有间断（DiskontinuitSt)的封装结构被至 少部分地封装，并且载体被至少部分地封装，以电绝缘的热接口结构覆盖间断和与其连接 的体积的至少一部分，该体积邻接载体的裸露的表面部分，该热接口结构使得载体的至少 一部分相对于环境电解奉禹。
[0006] 根据另一个不例性的实施例提出一种电子半导体壳体，其具有电子芯片、载体、封 装结构和电绝缘的热接口结构，该载体与电子芯片耦合；该封装结构至少部分地封装电子 芯片并且部分地封装载体，其中，该封装结构具有间断；该热接口结构覆盖间断和与其连接 的体积的至少一部分，该体积邻接载体，其中，热接口结构使得载体的至少一部分相对于环 境电解耦。
[0007] 根据另一个示例性的实施例提供了一种电子结构，其具有电子芯片、载体、封装结 构、电绝缘的热接口结构以及散热元件，该载体与电子芯片耦合；该封装结构至少部分地封 装电子芯片并且部分地封装载体，其中，该封装结构具有间断；该热接口结构覆盖间断和与 其连接的体积的至少一部分，该体积邻接载体，以使得载体的至少一部分相对于环境电解 耦；该散热元件用于提供从外部连接至热接口结构的与载体的热耦合。
[0008] -个示例性的实施例具有以下优点，通过以热接口结构的材料对封装结构处的间 断的覆盖（尤其是填充），使得路径长度（"漏电距离"）显著地增大，该路径长度保留电的 泄露电流，以从电子半导体壳体的外部到达由热接口结构自身覆盖的具有安装在其上的电 子芯片的载体。换句话说，电流路径的长度提高了，该电流路径会克服泄露电路在电子半导 体壳体的外部环境和该电子半导体壳体的内部之间的传播。这导致击穿强度的提高和电子 半导体壳体的电子性能的改善。同时，间断的形成和相似地以热接口材料的覆盖由于增大 的接触面积会引起在封装结构处的热接口结构的附着，从而进一步减小电子半导体壳体相 对于泄露电流的缺乏抵抗性。所描述的措施使得电子半导体壳体以及尤其其壳体适于以尤 其高的电压使用，这在具有功率芯片的半导体构件领域是极其有利的。根据所描述的实施 例能够提供坚固的半导体壳体，其在压力或者较强的机械或者电应力的情况下也会提供可 靠的电绝缘。在封装结构处的热接口结构的可靠的和防止脱离的紧固会提高，因此电子半 导体壳体的运行安全性也会提高。
[0009] 此外描述电子半导体壳体、电子结构和用于制造电子半导体壳体的附加的示例性 实施例。
[0010] 示例性实施例的基本构思能够在于，实现将边缘凹处施加在封装的散热片/芯片 载体和构件包装尺寸（封装结构）之间的在外部区域，其使用用于具有热传导的和电绝缘 的尺寸以热接口结构的形式的填充的边缘凹处，以改善双材料零件系统的电绝缘。通过将 凹处或者其他的间断施加在包装材料内和/或旁或者在电子芯片的封装结构内和/或围绕 构件散热器或者电载体或者芯片载体（例如铜引线框架）地在电子芯片的封装结构旁，能 够改善附着强度并且延长由泄露电流流过的路程（直观地围绕填充的或者覆盖的间断）。 由此能够有利地通过接触面积的增大实现在封装结构处的热接口结构的材料的可靠的附 着，以及在封装结构和所覆盖或者所填充的间断之间的机械抓紧。此外，能够实现在构件的 关键的边缘区域的改善的电绝缘强度。除此之外，通过该措施构件的提高的可靠性是可实 现的。
[0011] 根据示例性的实施例，概念"间断"尤其被理解为在封装结构的外平面的相对于连 续的（尤其是平的）平面环境的每个有针对性地形成的以及局部限制的结构化的修改（尤 其是每个几何不连续性），在封装结构处能够机械地固定热接口结构，以导致可靠的电绝 缘。尤其能够通过这种间断的形成导致局部的平面增大，尤其通过泄露电流路径的延长和 /或通过在热接口结构和封装结构之间的紧固面积的增大。这种间断的示例是空隙、突出、 腔、切口、刻槽、喷砂、以及台阶等。
[0012] 根据一个示例性实施例，概念"耦合"尤其被理解为机械连接的形成。
[0013] 根据一个示例性实施例，概念"电耦合"尤其被理解为电导通的连接的形成，尤其 是通过键合（Bondens)。在此适合的耦合方法是线键合、以电导通的材料烧结（例如银膏） 和/或焊接。
[0014] 根据一个示例性实施例，概念"封装"尤其被理解为以封装结构的材料的包裹或封 闭。相应地，这种封装结构也能够被称为包裹结构或者封闭结构。
[0015] 根据一个示例性实施例，使用由封装结构的一种材料和热接口结构的优选地另一 种材料的结合。封装结构的材料能够例如比热接口结构的机械较软的材料更硬，并且因此 满足包裹的电子芯片以及包裹的电子引线的机械稳固性功能。相反地，作为功能尺寸的热 接口结构的材料能够以其较软的特性明显地紧贴散热元件，并且因此，尤其结合于其自身 的优选的良好的热传导性能引起良好的热耦合。封装结构的材料能够是例如与热接口结构 的较通常使用的待制造的材料相比是成本较低廉地可制造的（其例如能够具有铝合金或 者氮化硼）。因此封装结构的材料以及热接口结构的材料的特性能够至少部分地互补。根 据一个示例性实施例有针对性地使用这两个材料的结合，以相互无关地具有大的设计自由 度，以满足封装结构的材料和热接口结构的材料的所描述的各个功能。这种附着与传统的 全包模块（Fullpack-Modulen)不同，其仅仅提供一种包裹材料并且因此不同要求之间的 妥协必须达成。
[0016] 根据一个示例性实施例，载体被构造作为电载体。这种电载体能够尤其至少部分 地由电传导的材料构造。替换地，该载体也能够被构造为电绝缘的。
[0017] 根据一个实施例，热接口结构能够被构造用于提供在电载体和散热元件之间的热 耦合，该散热元件至热接口结构是可连接的。这种散热元件能够被构造为冷却体，其将有效 热从电子芯片中导出至外部环境。
[0018] 根据一个实施例，该方法能够具有在封装器件构造间断或者凹处。换句话说，用于 电子芯片或者电载体的至少部分封装的封装结构的形成与在封装结构中的间断的成型同 时地进行。由此使尤其快的过程进行成为可能。
[0019] 根据一个实施例，间断能够通过与间断逆向地形成的突出被构造在封装工具 处（或者在这种封装工具的腔中），由此封装材料至间断的流动变得不可能。在在可流 动的状态下被施加入封装工具的封装材料硬化之后，电子半导体壳体或者类似的初型 (Vorform)能够从封装工具中取出并且已经在这个时间点--由于造封装工具中的突 出--已经具有期望的间断。在这种模子的变形中，例如能够实现具有20°的模子倾斜的 200X200iim(宽度X深度）的沟。
[0020] 根据一个替换的实施例，方法能够具有在封装之后才形成间断。这具有以下优点， 如果这是期望的或者要求的，通过用于形成间断的材料提升的方法的选择性的可选性，能 够以较高的精确度和非常低的尺寸形成间断。
[0021] 根据一个实施例，在封装结构的材料硬化之后通过封装结构的材料的去除来构造 间断。这进一步具有以下优点，通过在封装工具中的制造之后才去除封装结构的表面材料， 具有经常不良的硬度特性的封装结构的表面层通过间断的构造而强制地去除，并且因此在 具有经常良好的硬度特性的封装结构的内部的材料处使得热接口结构的改善的附着成为 可能。
[0022] 根据一个实施例，间断能够通过以下组中的至少一个构造，该组由激光处理、 研磨、刮、等离子处理和腐蚀组成。激光处理能够尤其通过激光开槽实现并且例如导致 200iimX100iim(宽度X深度）的尺寸。作为激光处理，激光毛化（Laserroughening)也 是可能的，通过其能够设置间断的2001111^3011111或者2001111^1011111(宽度\深度）的 尺寸。因此用于构造间断的材料去除能够通过化学方法（例如湿法刻蚀或者等离子刻蚀） 和/或通过物理方法（例如通过机械处理或者通过以能量射线的处理的材料去除）实现。
[0023] 根据一个实施例，在间断之外的封装结构的表面能够具有蜡状的表面层，其中，该 方法具有去除封装结构的材料直到这种深度，该蜡状的表面层在间断的位置处局部地去 除，使得该间断至少部分地通过模子结构的粗的或者粒状的壁限制，间断尤其通过模子结 构的全颗粒构造。这进一步具有以下优点，在通过包裹的制造之后才通过模子结构的表面 材料的去除通过间断的构造强制地去除在该过程中产生的蜡状的表面层，并且因此在具有 热接口结构的封装结构的内部的粗糙的、坚固的层的改善的粘着力变得可能。已经显示，通 过在封装结构的表面去除例如10Um，能够实现热接口结构至封装结构的明显改善的附着。
[0024] 根据一个