在封装结构的间断上的电绝缘的热接口结构的制作方法_2

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实施例,间断能够通过封装结构的材料的去除来构成,与此同时电载体 作为去除中止(Abtragstopp)来起作用。例如通过使用蚀刻掩膜的选择性的腐蚀能够通过 腐蚀去除封装结构的材料,反之该腐蚀过程不能够影响电载体的材料。相似地能够通过激 光处理实现。由此非常精确的去除中止和由此待形成的间断的深度无需额外花费地是可限 定的。
[0025] 根据一个实施例,间断能够被构造作为环形的间断。该环形的间断尤其能够被构 造为广泛地围绕电载体的裸露的表面部分。相应地,间断能够是环形的间断,其广泛地围绕 电载体的表面部分并且延伸进入封装结构。通过环形的、即自身闭合的间断,能够全范围地 可靠地禁止不期望的泄露电流至电子半导体壳体的内部的侵入。
[0026] 替换地,间断也能够仅仅围绕电载体的部分区域延伸,即不是环形的闭合,而是被 构造为开放的结构。这种设置于是可实现,其是尤其快和简单地可制造的,当由于在电子半 导体壳体处的几何形状、尤其由于在电载体和电子芯片之间的相对设置,仅仅特定的用于 泄露电流的侵入的区域是脆弱的并且应当相应的保护。
[0027] 这也是可能的,间断(或者为此复杂地构造的热接口结构)由多个相关的或者不 相关的部分结构构成。例如能够设置多个集中的环,其不仅进一步优化电的击穿强度还进 一步优化附着特性。
[0028] 根据一个实施例,热接口结构的一部分能够具有连续的平面结构(例如平的层), 该平面结构具有与电载体直接接触的第一平面表面和具有与之相对地安置的第二平面表 面,该第二平面表面是裸露的,以能够与散热元件直接地接触。因此,热接口结构能够作为 具有一体成型的突出的平的片构件(单层或者多层)构成。
[0029] 根据一个实施例,覆盖或者填充方法能够从以下组中选择,该组由在间断和闭合 的体积上打印热接口结构、在间断和闭合的体积上弥散材料以用于构造热接口结构、在间 断和闭合的体积上把热接口结构压成薄片、在间断和闭合的体积上压热接口结构使其成 形、以及将所封装的电子芯片和所封装的载体的外表面的至少一部分浸入至少部分流动的 前导中以用于构造热接口结构。因此,为构造热接口结构和其在封装结构和电载体处的可 靠的粘着的安装提供在此适合的方法的宽的托盘。
[0030] 根据一个实施例,该方法具有将散热元件连接(尤其是机械连接)至热接口结构。 这种至热接口结构的散热元件的连接能够在用户侧进行,使得用户能够自由地选择合适的 散热元件,以使得该散热元件能够灵活地与确定的电子半导体壳体一起使用。替换地,也能 够在工厂侧进行将散热元件连接至热接口结构。
[0031] 根据一个实施例,电载体能够具有引线框架。该引线框架能够例如由铜材料构成。 该引线框架能够部分地嵌入在封装结构中并且能够从该封装材料中延伸至其他部分,以连 接至电的伙伴装置。替代引线结构作为电载体,任意其它的载体能够用作用于电子芯片的 安装基体,例如塑料基体或者冲压的金属板。
[0032] 根据一个实施例,电子芯片能够是半导体芯片,在其中包含至少一个集成的电路 元件。这种集成的电路元件的示例是晶体管(例如场效应管、双极性晶体管)、二极管、传感 器、执行器或者MEMS-构件。该电子芯片能够被构造为功率芯片,即用于在功率电子中的应 用。
[0033] 这也是可能的,在电子半导体芯片中设置多个电子芯片。该电子芯片能够在电载 体上优选地电导通地(和优选地额外的热传导地)安装(例如通过焊接、烧结和/或粘贴)。
[0034] 根据一个实施例,在间断之内的热接口结构能够直接与电载体接触。从而在电子 芯片、电载体和热接口结构之间的尤其良好的热耦合成为可能,这在电子芯片运行时对于 散热是有利的。同时,从而一方面在电子芯片和电载体之间的并且另一方面和电子半导体 壳体之间的良好的电解耦通过热接口结构成为可能,这确保了电子半导体壳体的完美的电 子功能能力。根据一个实施例,热接口结构也能够优选地具有热传导和电绝缘的材料。
[0035] 根据一个替换的实施例,在电载体的间断的内部的热接口结构通过封装结构的材 料拒绝(beanstandet)。于是由泄露电流流过的直到电子半导体壳体的内部的导通的部分 的电流路径长度尤其长,并且防止不期望的击穿的保护尤其强。
[0036] 根据一个替换的实施例,热接口结构具有在大约20iim和大约500iim之间的范围 的、尤其是在大约100ym和大约200ym之间的范围的厚度。通过这个厚度这是可能的,一 方面获得可靠的电绝缘并且另一方面获得高的热耦合。
[0037] 根据一个替换的实施例,间断能够具有多个侧壁,该多个侧壁相对于在封装结构 中的坚直的延伸倾斜了在5°和35°之间的范围的、尤其是在10°和30°之间的范围的角 度。通过这种倾斜设置,在封装材料处的热接口结构的硬度特性能够在材料封装的过程中 尤其有效地成型。
[0038] 根据一个实施例,热接口结构能够具有带有嵌入其内的填充颗粒的固体基体(例 如由树脂组成)。例如热接口结构能够由树脂和填充材料的混合构成。该树脂能够例如是 基于硅酮的、基于环氧树脂的和/或基于热塑性塑料的。填充材料能够具有例如二氧化硅、 氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅、氮化硅和/或金刚石。
[0039] 根据另一个实施例,热接口结构能够具有粘性的不成形的材料。该热接口结构能 够在电子半导体壳体中替换地被构造作为膏、例如作为不成形的硅酮或者蜡。
[0040] 热接口结构也能够在电子半导体壳体中被设置作为硬的层、例如作为硬化的聚合 物。例如热接口结构能够被冲压为片。
[0041] 根据一个实施例,散热元件能够具有连接板和散热鳍片 (以社111&匕犯111^'丨111^11),该散热鳍片从连接板中延伸。散热元件优选地由热传导尤其 好的材料构成,例如铝或者铜。作为耦合面的连接板能够用作热接口结构,而散热鳍片能够 引起大的有效表面,其导致与外部环境(例如环境的或者甚至流动的流体,比如空气)的有 效的热交换。从而在电子芯片运行时散发的热量能够有效地从电子半导体壳体中散发。
[0042] 根据一个实施例,封装结构具有多个间断,该多个间断由电绝缘的热接口结构至 少部分地填充。通过多个间断的设置,关于泄露电流行为和硬度的特性能够进一步改善。 [0043]根据一个实施例,热接口结构能够被构造为多层。从而热传导特性和电绝缘特性 能够尤其适应于特殊情况的需求。
[0044] 根据一个实施例,热接口结构比封装结构具有更高的热传导性,尤其是大于大约 lW/mK的热传导性。例如在使用对于封装结构的模子材料时能够提供大约lW/mK的封装结 构的热传导性。
[0045] 根据一个实施例这是可能的,电子半导体壳体被装配为模型,在其中多个电子芯 片彼此结合。这导致有效的和安全的电运行方式、有效的散热以及同时小的结构尺寸。通 过根据示例性实施例的封装设计这因此是可能的,将复杂的电子功能嵌入在系统层上。例 如,电子芯片能够被构造作为功率半导体芯片。嵌入的电路元件的示例是晶体管(尤其是 场效应管或者双极型晶体管,进一步尤其是具有绝缘栅电极的双极型晶体管(IGBT))、二极 管(尤其是续流二极管)等,该电路元件能够嵌入至这种电子芯片中。这种和其它的嵌入的 电流元件能够例如结合至和连接至半桥、全桥、六单元功率模块(Sixpack-powermodulen) 等。这种半导体壳体或者模块的可能的应用是功率电子设备、混合动力车辆和其它的汽车 应用、用于大型家用电器的控制电子设备等。因为根据示例性实施例,尤其有效的能量转换 要求紧凑的空间,在大能量技术中(例如电动车、大型家用电器)的应用也是可能的。
[0046] 电子芯片能够尤其是半导体芯片,即具有嵌入的电路元件,其被构造在半导体基 体上和/或内。例如硅或者锗的IV-半导体组或者如砷化镓的III-V半导体组适用于可能 的半导体基体。任意的基体是可用的(也例如碳化硅),其不必须一定由半导体材料形成。
【附图说明】
[0047] 在附图中示出并且另外进一步阐述多个实施例。
[0048]其中:
[0049] 图1至图4示出了各个结构的不同的截面图,在实施用于制造根据示例性实施例 的电子半导体壳体的方法期间获取该些截面图,其中,在图4中示出了所获取的电子半导 体壳体;
[0050] 图5示出了根据示例性实施例的电子结构,其通过将散热元件安装在根据图4制 造的电子半导体壳体处而形成;
[0051] 图6至图9示出了各个结构的不同的截面图,在实施用于制造根据另一个示例性 实施例的电子半导体壳体的方法期间获取该些截面图,其中,在图9中示出了所获取的电 子半导体壳体;
[0052] 图10示出了根据示例性实施例的替代图9地构造的电子半导体壳体;
[0053] 图11示出了根据另一个示例性实施例的具有两侧的冷却设备的电子结构,其通 过将各个散热元件两侧地安装在构造在半导体壳体的两个相反的主平面处的热接口结构 而形成。
【具体实施方式】
[0054] 在不同的附图中的相同或者相似的部件设有相同的附图标记。
[0055] 在参考附图描述示例性的实施例之前,还应当阐述对示例性实施例的一些普遍的 考虑:
[0056] 热接口结构至通过模子结构(Mold-Struktur)形成壳体的构件的附着依赖材料 地经常是有问题的,因为依赖制造地(尤其基于压铸方法的使用)能够形成在封装结构上 的蜡状的表面。通过蜡状的边界面通过电子半导体壳体的产品寿命限制绝缘的可靠性。间 断的危险能够损害构件的击穿强度,因为电流能够由电子半导体壳体的外部通过部分间断 的热接口结构到达电载体或者电子芯片,并且能够在那里导致构件的损坏或者破坏。
[0057] 在传统的热接口结构中如此
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