载体、半导体模块及其制备方法_3

文档序号:9525577阅读:来源:国知局
区域可以完全地包围区域104。换句话说,沟槽105可以被布置在距区域104特定距离处。然而,在某些情况下具有在区域104的轮廓处直接开始的沟槽105可以是有益的。
[0046]如在图2B中示例性所示,通过实线所示沟槽和虚线所示沟槽的组合,沟槽105可以在区域104四周以辐射图案布置。也就是说,沟槽105可以指向远离区域104。将沟槽105以这样的方式布置从而使得沟槽105可以如图2B中由实线所示的沟槽105所示而被布置为垂直于区域104的轮廓也可以是可能的。
[0047]保持区域104 (以及可能还有直接邻近于区域104的边界区域)不具有任何沟槽可以促进热量传递到可以耦合至载体背面103的热沉,该热量例如由可以耦合到芯片承载面积102的半导体芯片生成。载体100与热沉之间的距离在沟槽之上的位置处可以较大。因此,载体和热沉之间的热耦合可以在这些位置处降低并且所述沟槽可以充当增大的热阻。如果沟槽位于区域104(和/或在该边界区域)中,由耦合到芯片承载面积102的半导体芯片所生成的热量不能与在没有沟槽位于区域104 (和/或直接邻近于区域104的边界区域)中的情况时一样有效地被传递到该热沉。
[0048]此外,通过将沟槽105布置为在区域104四周的辐射图案中或者垂直于区域104的轮廓,从而仅使得矩形沟槽105的短边面对区域104,热量可以畅通无阻或者几乎畅通无阻地从区域104消散到载体100的其他部分。
[0049]当将载体背面103耦合到热沉从而使得导热脂位于载体背面103与热沉之间时,沟槽105可以充当用于接收或存储过量导热脂的储槽。换句话说,当将载体100和该热沉按压在一起时,过量导热脂可以被按压进入该沟槽中,因此在不必增大所施加压力的情况下降低了载体与热沉之间的导热脂层的厚度。降低的导热脂层厚度反过来可以导致在载体与热沉之间的改进的热连接。
[0050]沟槽105可以例如通过刻蚀和/或通过激光消融和/或通过其他任何合适的表面结构化技术制造。
[0051]在图2C中示出了沿着图2B的线W的载体100的侧视图。沟槽105可以具有任何合适的深度D。在一个示例中,沟槽105可以具有在大约1毫米的1/20至大约5_的范围内的深度D。此外,在载体100包括若干导电材料和/或绝缘材料层的堆叠的情况下,深度D的沟槽可以仅穿透堆叠的第一层的一部分,深度D的沟槽可以穿透全部该第一层,深度D的沟槽可以甚至部分地或完全地穿透通过堆叠的第二层,并且深度D的沟槽可以甚至部分地或者完全地穿透通过堆叠的其他层。特别地,深度D的沟槽可以甚至穿透载体100的全部厚度。换句话说,沟槽105可以被配置为穿过载体100将顶面101与背面103连接起来的裂缝。此外,在单个载体100上具有不同深度的各个沟槽105可以是可能的。
[0052]注意到在图2B和2C的示例中,沟槽105被示为未到达载体100的轮廓106。然而,在载体100的另外示例中,沟槽105的至少一个可以被配置为横跨载体100的轮廓106。
[0053]在图3A中示出了载体200的背面103。载体200可以包括与载体100相似部分,其可以利用相同的附图标记进行标注。结合前述附图做出的注释还可以适用于图3A和3B。
[0054]代替载体100的沟槽105,载体200可以包括凹坑205形式的空腔。凹坑205可以服务结合前面的附图所描述的沟槽105相同的目的。特别地,凹坑205可以充当用于过量导热脂的储槽,因此如以上所描述在给定压力下允许特别薄的导热脂层的制备。
[0055]凹坑205可以被布置从而使得芯片承载面积之下的区域104保持为不具有任何凹坑。此外,凹坑205可以被布置从而使得直接包围区域104的边界区域保持为不具有任何凹坑。根据特定功能和所考虑器件的布局,凹坑205可以以任何合适的图案被布置在载体背面103上。例如,凹坑205可以被布置在行和列中。凹坑205可以覆盖几乎全部背面103。在另外示例中,凹坑205可以仅覆盖背面103的某部分,例如小于背面103的1/2,小于背面103的1/4或者甚至小于背面103的1/8。
[0056]在图3B中示出了沿着线B-B'的载体200的横截面视图。凹坑205在该区域中任何地方可以具有大约一毫米的1/20至1cm或者甚至大于1cm的直径。凹坑205可以具有与沟槽105的深度D相似的深度D。
[0057]可以使用如关于沟槽105所描述的相似的表面结构化技术来制造凹坑205,例如使用包括刻蚀和激光消融中的至少一个的技术。
[0058]在一个另外的示例中,如果这种表面结构化对于特定载体配置可以是有利的,那么在单个载体中具有凹坑和沟槽两者可以是可能的。
[0059]在图4A中示出了另外载体300的背面103。载体300可以与载体100和200本质上相同。然而,载体300在其顶面可以包括若干芯片承载面积102。因此,在图4A中示出了被直接设置在这些若干芯片承载面积102之下的若干区域104的轮廓。该若干芯片承载面积可以被配置为将被全部耦合至相同类型的半导体芯片,或者至不同类型的半导体芯片。例如,功率半导体芯片和/或集成电路芯片可以被耦合至载体300。
[0060]载体300的背面103可以包括沟槽105。沟槽105可以如关于图2B的载体100所描述的被布置。特别地,沟槽105可以被布置为相对于区域104基本垂直或者在辐射图案中。背面103可以包括沟槽105但不包括凹坑或者它可以包括沟槽105和凹坑205这两者。凹坑205可以例如被布置为如图4A所示沿着载体背面103的轮廓或者它们可以以任何其他合适图案布置在背面103上。
[0061]图4B示出了另外载体400的背面103。载体400可以与载体300相同,除了载体400在其背面103上不包括沟槽105而仅有凹坑205的事实。使用凹坑代替凹槽作为用于过量导热脂的储槽可以在某些情况下是有利的。例如,像仅包括凹坑而没有沟槽的DCB基板的堆叠基板可以展示在包括代替沟槽的该凹坑的背面金属层与核心陶瓷层之间的更强的耦合。
[0062]像载体100,200,300和400的载体可以包括电连接(未在图中示出)。这种电连接可以例如被配置为连接至可以被耦合至芯片承载面积102的半导体芯片。例如,在高电流密度流经这种电连接的情况下,这种电连接可以变热。因此,为了虑及从该电连接到耦合至该载体背面的热沉的畅通无阻的热量流动,直接位于这种电连接之下的载体100,200,300或400的背面区域可以被保持没有任何沟槽105和/或凹坑205。换句话说,在它们的背面包括沟槽105或凹坑205的载体(像载体100,200,300和400)可以包括像被保持没有任何沟槽或凹坑的区域104的区域。为了确保热量畅通无阻从热点传递至热沉,这些区域可以位于任何种类的载体“热点”之下。
[0063]图5A和5B示出了可包括载体1100、半导体芯片1200、热沉1300和导热脂层1400的半导体模块1000。半导体模块1000可以进一步包括可至少部分地密封所述半导体芯片1200的密封剂(未示出)。载体1100可以与载体100,200,300和400中的任何载体相似。
[0064]可以配置导热脂层1400从而使得热量可以从载体1100流动到热沉1300。导热脂层1400可以具有在大约30 μ m(微米)至大约5mm的范围内的最小厚度。特别地,在任何热点之下的区域可以展示这种导热脂层的最小厚度。
[0065]在图6中示出了根据本公开的另外半导体模块2000。半导体模块2000可以与半导体模块1000相同,除了在半导体模块2000中的如下事实,其可以是热沉2300的第一表面2301,而不是载体2100背面2103,其可以具有沟槽和/或凹坑形式的表面结构2305。表面结构2305可以被配置为充当用于过量导热脂的储槽。在第一热沉表面2301上的沟槽和/或凹坑2305可以使用相似的表面结构化技术制备,并且相对于在半导体芯片(或任何其他热点)之下的区域2004可以具有与载体100,200,300和400的沟槽105和凹坑205相似的尺寸和相似的对准。
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