在封装结构的间断上的电绝缘的热接口结构的制作方法_3

文档序号:8262321阅读:来源:国知局
保证击穿强度,即使用增大的接触面积。这种方案由 于在壳体层缺少手工可操作性是不可用的。另外的选择是,通过包裹尺寸的单一的材料确 保绝缘。在此缺点是可注模的包裹尺寸的限制的热效率或者导热能力。
[0058] 为了克服这种缺点,根据示例性实施例,在封装结构中形成间断(尤其以空隙的 形式、例如以局部限制的表面凹处或者槽),并且通过一体的热接口结构保护电的电流流动 地覆盖间断和裸露的载体表面。这延长并且复杂化了泄露电流路径并且由此提高了电的击 穿强度(例如直到5kV的电压或者更多),其中,同时也由此实现对于不期望的间断的有效 的保护,在封装结构和热接口结构之间的有效接触面积并且由此相互起作用的附着力通过 填充的凹处而提商。
[0059] 图1至图4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400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400。此外,因此描述了用于制造电子半导体壳体400的方法。
[0060] 为了得到在图1中示出的结构,电子芯片100首先借助于例如电传导的接触结构 110、例如焊接、烧结和/或粘结层,安装在以由铜组成的引线框架的形式的电载体102上。 图1中还示出了,借助于线焊(Drahtbonden)电子芯片100与电载体102额外地借助于焊 线112电耦合。
[0061] 这样地所获取的结构接着插入封装工具106的腔108中,以经受接下来的注射方 法。封装工具106在腔108的内部具有环形包围的突出104。
[0062] 为了得到在图2中示出的结构,借助于将可流动的填料(例如在塑料基上)注入 至封装工具106的腔108中,电子芯片100全部地并且电载体部分地通过封装结构200浇 注,其基于突出104的存在形成在图3中示出的间断300。在所描述的实施例中,间断300 以沟的形式即通过封装工具106的相应的几何图形形成。在图3中仅仅截面地示出的环形 的间断300在所产生的封装结构中、如在图2中可知的,通过与间断300逆向地形成的突出 104在封装工具106处形成,从而在封装期间封装材料流入间断300是不可能的。暂时还 可流动的填料接着硬化,以完成电子芯片100的完整封装以及电载体102的部分封装。因 此,在所描述的实施例中实现在封装过程期间的间断300的形成,使得为此不需要单独的 过程。
[0063] 为了得到在图3中示出的结构,在封装结构200的硬化之后去除封装工具106,尽 管在图2和图3的截面图中看不清楚环形的间断300,在这种情况下环形的间断300围绕电 载体102的裸露的表面部分302地形成。从图3中推断出,电载体102的裸露的表面部分 302在从封装工具106中取出后裸露在外部环境中。
[0064] 从图3的细节图350中推断出,间断300具有多个倾斜的侧壁,该些侧壁相对于在 封装结构200中的坚直的延伸倾斜了例如20°的角度a。由此能够促进其他的所形成的 热接口结构402在封装结构200处的粘附性能。
[0065] 为了得到在图4中示出的电子半导体壳体400,间断300和与其连接的体积通过 电绝缘的并且热传导好的热接口结构402 (热接口材料:HM)填充,该体积邻接电载体102 的裸露的表面部分302,该热接口结构被构造用于提供电载体102和在图5中示出的散热 元件500之间的热耦合。后者至热接口结构402是用户侧可连接的。除了在半导体壳体内 部和半导体壳体外部之间的热耦合之外,热接口结构402同时实施,使得电载体102和在其 上安装的电子芯片100相对于半导体壳体外部电解耦并且机械保护。通过不同的过程(打 印、弥散(Dispergieren)、压成薄片、浸入等),在所示出的实施例中的能够如此实施大约 100iim至200ym厚的热接口结构402或者TIM层,使得其填充以环状的间断300的形式的 槽。也就是热接口结构402具有在图4中示出的大约100iim至200iim的厚度。热接口结 构402能够具有由具有嵌入的填充粒子的树脂组成的固体层或者能够替换地由不成形的 材料(例如膏体)形成。
[0066] 图4还示意性地示出了泄露电流路径410,即电流路径,其必须保留不期望的泄露 电流,以例如在在封装结构200的材料和热接口结构402之间的不紧密的情况下,不期望地 侵入电子半导体壳体400的内部。在这种情况下,泄露电流410(或者侵入的湿气)能够导 致击穿,并且因此损坏在电子半导体壳体400的内部的电子组件、尤其是电子芯片100。由 泄露电流路径410的形式和长度能够推断出,通过在封装结构200中构造间断300和以热 接口结构的材料同样地填充,根据所描述的实施例的在电子半导体壳体400的内部的触发 不期望的作用之前的泄露电流路径410的有效长度会提高,使得在封装结构200或者电载 体102的表面部分302的电接口结构402的分层的不期望的情况下升高电击穿强度。同时 通过以热接口结构402的材料填充间断300也改善热接口结构402在封装结构200处的传 统的关键的附着力,由此一方面提高在两个组件之间的接触面积,并且另一方面额外的附 着力导致加强的机械紧抓力。
[0067] 为了得到在图5中示出的电子结构502,散热元件500 (散热片)热地并且机械地 直接连接至热接口结构402。图5也示出了根据示例性实施例的电子结构502,其通过安装 散热元件500被构造在根据图4制造的电子半导体壳体400处。与作为冷却体的散热元件 500的连接能够在用户侧实施。根据图5散热元件500被装备为单材料的并且例如由铜构 成的连接板504,从该连接板开始延伸多个间距的散热鳍片506。连接板504用作至热接口 结构402的耦合面。该些散热鳍片506具有大的有效表现,其导致与外部环境的有效的热 交换。
[0068] 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。参考图6至图9来描述的替换的制造方法与之前描述的区别在于,在电子 芯片100和电载体102通过封装结构200的填料封装结束之后才开始构造间断300。
[0069] 为了得到在图6中示出的结构,如果参考图1至图3所描述的方法运用通过以下 区别实现,即封装工具106在这种情况下不需要多个突出。
[0070] 替换地,如同在图6和图7中清楚的,间断300现在在封装结构200的材料硬化之 后通过从之前浇注的封装结构200的材料中分离来形成。由此,如同在图6中以多个箭头 600示意性地表示的,通过使用封装结构200的激光(或者替换的化学的、例如通过腐蚀、或 者机械的、例如通过研磨)材料通过"激光刻槽"或者"激光毛化"去除。根据示出的实施例, 也通过激光实现槽形成。环状的间断300因此通过封装结构200的材料的去除形成,其中, 在材料的去除期间电载体102用作去除中止(参见图7)。电载体102,其例如由铜构成,在 此抵抗不值得注意的材料去除的激光攻击,使得形成的间断300的深度在所示出的实施例 中能够尤其精准地限定。电载体102用作去除中止,因此限定--与根据图3的不同-- 间断300直接连接至电载体102。热接口结构402在其形成之后也直接紧贴电载体102。
[0071] 作为这种实施形式的额外的优势,通过材料去除实施封装结构200的材料的毛化 用于实现改善的粘着性,如同此外参考在图7中示出的细节图750所描述的。在间断300 之外的封装结构200的表面具有--由于注射的制造方法--蜡状的表面700,在其处热 接口结构402仅仅适当地硬化。为了局部地改善封装结构200的硬度热性,该方法具有去 除封装结构200的材料直到这种深度d(例如至少10ym),该蜡状的表面部分700局部地在 间断300的位置去除。该间断300于是也通过封装结构200的粒状的或者粗糙的壁702限 制,其通过填充颗粒704 (作为用于构造封装结构200的前导组件)构造。
[0072] 在形成间断300之后,借助于材料去除通过暴露在具有好的硬度特性的填充颗粒 704的区域的粒状的材料能够打开热接口结构402,如上参考图4所描述的,以根据所描述 的实施例来得到电子半导体壳体400.
[0073] 图8示意性地示出了电子半导体壳体400的俯视图。在图8中环形的闭和围绕、 在这种情况下被认识为两个间断300,其于是通过热接口结构402填充。
[0074] 第一环形间断300邻接封装结构200的外部范围环绕。另外在图8中示出了第二 环形间断300,其邻接电子芯片100的外部范围环绕。
[0075] 在图8示出的实施例中,尤其是热接口结构402的外部间断300和因此突出的环 形闭合不一定是必需的。在根据图8的上部区域中,在电子芯片100和间断300之间的距 离是尤其小的,使得在这个位置电流的击穿是尤其关键的。相反在根据图8的下部区域中 在电子芯片100和间断300之间的距离是较大的,使得在那里电流的击穿不太重要。因此 这是可能的,在该下部区域间断300和其填充可选地去除并且都限制于危险的区域。
[0076] 图9示出了具有施加的电半导体结构402的完成制造的电子半导体壳体400的截 面图。为了具有在图9中示出的散热元件500的电子半导体壳体400的单个组件之间的更 好的机械连接,在示出的实施例中能够使用螺丝。
[0077] 图10示出了替换图9的根据示例性实施例的所形成的电子半导体壳体400,其中, 紧固元件900被构造为羽毛状的夹子,其通过紧固螺丝固定在散热元件500处。
[0078] 替换在半导体壳体400和散热元件500之间的借助于紧固元件900 (参见图9和 图10)的连接,这也是可能的,散热元件500作为冷却体通过模子方法被构造在热接
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