W至少部分或完全覆盖导电层(例如，分别 203a或203b)。可W包含金-锡或银-锡的焊料层如果必要可W包含一个或多个居间焊料 层。比如，在导电层之上(或直接在导电层上)形成的第一居间层锡可W具有下述厚度：该厚 度位于1 ym到2 Jim之间或例如在1.2 Jim到1.8 Jim之间。由于它们的高粗糖度胸方 根r.m.s 0.5 Jim的最佳情形)，小于1 Jim的厚度可能导致引线框架的不平坦表面被CMP 抛光表面取代。大于2 ym的厚度可能导致更长的焊接时间和可能难W控制的额外效应。
[0028] 在居间层锡之上(或直接在居间层锡上）形成的可W保护免于侵蚀的进一步居间 层银或金可W具有下述厚度：该厚度位于0.5 ym到5 ym之间，或例如在0.5 ym到1 ym之间。预制结构的表面粗糖度比如可W小于焊料层例如锡层的厚度。
[0029] 预制结构200的横向尺寸(在焊接之前）可W与半导体忍片的横向尺寸相比较来 选择。比如，预制结构200的横向尺寸可W等于半导体忍片的横向尺寸的+/- 10%、或例如 +/- 5%、或例如+/- 2%，或在半导体忍片的横向尺寸的+/- 10%、或例如+/- 5%、或例如+/-2%内。比如，预制结构200的一个域每个)横向侧的长度可W是例如比半导体忍片的一个 (或每个）横向侧的长度更大或更小大约10 ym或例如大约20 ym或例如大约50 ym。
[0030] 结合W上或W下描述的实施例(例如，预制结构、半导体忍片布置、碳纤维复合片、 导电层、碳纤维复合片的横向侧和焊料层）提及更多细节和方面。在图2中示出的实施例 可W包括一个或多个可选额外特征，该一个或多个可选额外特征对应于结合W上(例如，图 1)或W下(例如，图3到5C)描述的一个或多个实施例或提出的概念而提及的一个或多个方 面。
[0031] 图3示出依据实施例的半导体忍片布置300。
[0032] 半导体忍片布置300包含半导体忍片307和引线框架308。半导体忍片布置300 进一步包含居间焊料层309,该居间焊料层309包含碳纤维。半导体忍片通过居间焊料层 309电连接到引线框架。
[0033] 由于半导体忍片和引线框架之间的包含碳纤维的居间焊料层的实施，可W减少半 导体忍片布置中的溫度应力。比如，可W减少半导体忍片衬底中、或半导体忍片的金属或绝 缘层中、或连接到半导体忍片的引线框架中的溫度应力。
[0034] 居间焊料层309可W类似于关于图1或2描述的预制结构，并且可W包含关于预 制结构已经描述的特征中的一个或多个或所有。
[0035] 半导体忍片布置的半导体忍片比如可W包含忍片横向前侧312或表面和忍片横 向背侧311或表面。半导体忍片307的厚度，例如忍片横向前侧312或表面和忍片横向背 侦U 311或表面之间的垂直距离，可W位于40 ym到大约800 ym之间，或例如在40 ym到 大约200 ym之间，或例如在40 ym到大约150 ym之间。
[0036] 忍片的前侧312或表面可W是朝向衬底的表面的顶上的金属层、绝缘层和/或纯 化层的衬底的表面，或运些层中的一个的表面。比如，更复杂的结构可W被定位在忍片前侧 312处而不是忍片背侧311处。比如，在功率半导体忍片中，忍片前侧312可W是在此处形 成第一源极/漏极区和栅极区的忍片的侧。比如，铜金属层(例如，功率铜层)可W在忍片前 侦U 312之上形成。比如，半导体忍片可W包含铜金属层例如功率铜，该铜金属层比如可W是 大约7 ym厚、或例如3ym到10 ym，或例如在5 ym到10 ym厚之间。功率铜可W在忍 片衬底前侧312上形成并且可W覆盖半导体忍片的前侧表面的大约一半或更多。半导体忍 片可W进一步包含绝缘棚憐娃酸盐玻璃（BPSG)层，该绝缘棚憐娃酸盐玻璃（BPSG)层可W 在忍片前侧312处形成并且可W被用于提供半导体忍片的金属层之间的电绝缘。BPSG层 比如可W是大约1.5 Jim厚。BPSG比如可W具有下述厚度：该厚度位于0.5 Jim到10 Jim 之间，或例如在1 ym到5 Jim之间，或例如在1 Jim厚到3 Jim之间。
[0037]忍片背侧311可W是在此处形成第二源极/漏极区的忍片的侧。比如，半导体 忍片307可W包含在忍片背侧311之上形成的一个或多个忍片背侧金属化层。忍片背 侧金属化层比如可W包含铜或任何其它适合的导电材料。比如，铜层(例如可W是大约 2 ym厚的铜层）可W在忍片背侧311之上形成，并且可W为扩散焊料提供弓形补偿（bow compensation)。
[0038]引线框架308可W是导电引线框架，其可W被电连接到半导体忍片307的横向背 侧311。半导体忍片307可W经由例如可W是预制结构的居间焊料层309被焊接到引线框 架308。比如，忍片的背侧311可W经由居间层309被焊接到引线框架308。比如，居间焊 料层309可W被布置在半导体忍片307和引线框架308之间，并且可W被焊接到半导体忍 片307 (例如经由忍片背侧金属化层）和引线框架308。比如，居间焊料层309的第一横向 侧可W被焊接到半导体忍片307并且居间焊料层309的第二横向侧可W被焊接到引线框架 308。居间焊料层309和引线框架308的总厚度比如可W是大约1 mm，或例如大于1 mm。
[0039] 在图3中示出的居间焊料层309的横向侧或表面的表面积比如可W大于要被焊接 的半导体忍片布置的半导体忍片的横向侧或表面的表面积。比如，居间焊料层309的一个 (或每个)横向侧的长度可W比半导体忍片的一个(或每个)横向侧的长度更大大约10 ym、 或例如大约20 ym、或例如大约50 ym。
[0040] 半导体忍片307也可W通过居间焊料层309被热连接到引线框架308。居间焊料 层309可W具有大于大约100 W/mK的导热率，并且也可W具有接近娃衬底的热膨胀系数 (CTE)的热膨胀系数，例如其可W是大约2. 7X 10 6K 1。
[00川比如，表1示出依据实施例的预制结构诚焊料焊盘）的示例的行为。示出半导体 忍片布置的宏观金属和玻璃的材料值W及在薄圆形板中经历的溫度应力的数值计算和解 析解。
[0042]半导体忍片布置(例如，300)可W包含半导体忍片。半导体忍片可W包含比如具 有大约40 ym的厚度的娃衬底。半导体忍片可W进一步包含比如可W是大约1.5 ym厚 的BPSG (棚憐娃酸盐玻璃)。半导体忍片也可W包含铜金属例如功率化，该铜金属可W是 大约7 ym厚、覆盖表面的一半并且在忍片衬底前侧上形成。在忍片衬底或晶片背侧上可 W形成铜层，例如可W是大约2 ym厚、可W为扩散焊料提供弓形补偿的铜层。为了简单起 见，假设没有低溫工艺，尽管在实际中可W可选地执行运样的工艺。铜层比如可W被假设成 从纯铜形成，该纯铜低于l〇〇°C变得坚硬并且严格遵循胡克定律。BPSG比如可W被假设成 在40(TC下是严格弹性的。忍片比如可W被假设成被焊接在包括50-50铜/石墨的复合材 料的预制物上。预制物可W被假设成具有可变厚度，其中预制物和引线框架的总厚度被假 设成近似1 mm。
[0043] 在表1中WMPa示出应力值并且正值指示压应力且负值指示张应力，其可W是在 一层内承载的最大应力。
[0044] 通过碳纤维复合预制结构(例如，C-化）的使用并且通过碳纤维复合预制结构的厚 度的选择，可W保护衬底或功率化的溫度应力。针对碳纤维复合预制物的可能厚度比如可 W在200 ym和400 ym之间。衬底和功率Cu的最小溫度应力比如可WW具有200 ym 和400 ym之间的厚度的碳纤维复合预制物来实现。
[0045] 通过使用具有接近娃的CTE的材料可W减少溫度应力。比如，可W使用包含碳纤 维铜复合材料的热压引线框架，其中通过强烈减少的CTE可W减少由焊料引起的溫度应 力。表1也示出功率铜被丝网印刷石墨膏(其居间空间可想象地W电解铜填充）取代的情 形，W及引线框架被碳复合引线框架(示出为所有复合物的行)取代的情形。如所示出，如果 任何厚金属层要被复合材料取代，则溫度应力可W显著地下降。考虑与碳纤维复合物的使 用相关的成本考虑因素，在本文中描述的实施例不太昂贵地并且有效地减轻在半导体忍片 布置的半导体忍片上的溫度应力。
[0046] 结合W上或W下描述的实施例(例如，预制结构、居间焊料层、半导体忍片布置、碳 纤维复合片、导电层、碳纤维复合片的横向侧和焊料层）提及更多细节和方面。在图3中示 出的实施例可W包括一个或多个可选额外特征，该一个或多个可选额外特征对应于结合W 上(例如，图1或2)或W下(例如，图4到5C)描述的一个或多个实施例或提出的概念而提 及的一个或多个方面。
[0047] 图4示出依据实施例的用于形成用于半导体忍片布置的预制结构的方法400的流 程图。
[004引方法400可W包含410 :热压碳纤维和补充材料W得到碳纤维复合片。
[0049] 方法400可W进一步包含420 :基于碳纤维复合片形成预制结构。
[0050] 由于热压碳纤维W形成碳纤维复合片，可W制造包含碳纤维的网络的导热和紧凑 碳纤维复合片。此外，当用于焊接半导体忍片布置时，包括碳纤维复合片的预制结构可W减 少溫度应力。比如，可W减少半导体忍片衬底中、或半导体忍片的金属或绝缘层中、或半导 体忍片布置的引线框架中的溫度应力。
[0051] 用来形成碳纤维复合片的碳纤维比如可W包含渐青相碳纤维，该渐青相碳纤维与 具有高抗张强度但是糟糕的导热率的聚丙締晴（PAN)碳纤维相比较可W具有高导热率(例 如，大于2000 W/mK)。碳纤维可W具有平均直径，该平均直径位于5 ym和15 ym之间，或 例如在5 Jim和10 Jim之间。碳纤维可W具有平均长度，该平均长度位于200 Jim和600 ym之间，或例如在200 ym和500 ym之间，或例如在250 y