具有空间限制的导热安装体的芯片模块的制作方法

本发明涉及多种模块和一种制造模块的方法。

背景技术

用于电子器件、特别是电子芯片的传统包封材料、例如模制结构已经发展到封装体不再显着妨碍器件的性能的水平。在封装体制造期间包封电子器件可以保护它们使其免受环境影响。

然而，还有潜在空间在保持去除封装体运行期间产生的热量的高热量去除能力的同时降低制造成本并简化加工。

技术实现要素：

可能需要一种机械可靠且电可靠的模块，其可以简单制造，同时确保在运行期间高效地去除热量。

根据一个示例性实施例，提供了一种模块，包括：载体、仅安装在载体的主表面的一部分上的至少部分导热电绝缘体、位于导热电绝缘体上的至少部分导电的再分配结构、安装在所述再分配结构上并且在导热电绝缘体上方的电子芯片以及包封所述载体的至少一部分、导热电绝缘体的至少一部分、所述再分配结构的至少一部分和所述电子芯片的至少一部分的包封材料。

根据另一示例性实施例，提供了一种功率模块，包括：板式载体、安装在所述载体的主表面上的多个板式导热电绝缘体、分别安装在所述导热电绝缘体中的相应的一个上或上方的半导体功率芯片和器件以及包封所述载体的至少一部分、所述导热电绝缘体的至少一部分、所述半导体功率芯片的至少一部分和所述器件的至少一部分的模制型包封材料。

根据又一示例性实施例，提供了一种制造模块的方法，包括：将导热电绝缘体仅安装在载体的主表面的一部分上，将至少部分导电的再分配结构安装在所述导热电绝缘体上，将电子芯片在所述导热电绝缘体上方安装在所述再分配结构上，以及通过包封材料包封所述载体的至少一部分、所述导热电绝缘体的至少一部分、所述再分配结构的至少一部分和所述电子芯片的至少一部分。

根据一个示例性实施例，提供了一种模块，其中，可以提供均具有非常小的尺寸的一个或两个以上昂贵的高导热电绝缘体，从而允许不费力地制造模块或封装体。根据这样的一个实施例，相应的导热电绝缘体仅覆盖载体的一个主表面的子部分，而不是基本上完全覆盖它。在载体上的相应导热电绝缘体的位置和尺寸可以特别选择为对应于在模块运行期间充当热源的电子芯片或器件的位置和尺寸。更具体地说，相应的电子芯片或电子器件可以安装在导热电绝缘体竖直正上方，因此与导热电绝缘体距离非常小。因此，在垂直投影中，芯片或器件可以与相应导热电绝缘体的一部分对齐或齐平。然而，在载体的未被导热电绝缘体覆盖的表面部分中，在垂直投影或视图中优选地没有芯片或器件存在。然后，廉价的包封材料可以通过包封模块的所提到的组成来填充模块内的剩余间隙而基本上不会在模块内留下空隙空间。在模块的运行期间，导热电绝缘体可以高效地促进从成封装体的一个或两个以上电子芯片和/或一个或两个以上器件的形式的热源去除热量。由于所描述的导热电绝缘体的几何布置在空间上非常接近并且限于突出产生热的区域，所以这种热量可以经由所述导热电绝缘体和所述载体高效地从热源耗散并扩散到模块的外部。由于一个或两个以上导热电绝缘体的材料是电介质的，因此它选择性地存在于高电场强度的区域中同时也确保了模块的高电性能。夹置在所述导热电绝缘体与所述芯片/器件之间的再分配结构可以高效地组织芯片/器件与模块的外部的电耦合。

进一步的示例性实施例的描述

在本申请的上下文中，术语“电子芯片”可特别地表示提供电子功能的芯片(更特别地为半导体芯片)。电子芯片可以是有源电子器件。在一个实施例中，电子芯片被配置为控制器芯片、处理器芯片、存储器芯片、传感器芯片或微机电系统(mems，micro-electromechanicalsystem)。在一个替代性实施例中，电子芯片也可以被配置为功率半导体芯片。因此，电子芯片(例如半导体芯片)可以用于例如汽车领域中的功率应用，并且例如可以具有至少一个集成绝缘栅双极晶体管(igbt，insulated-gatebipolartransistor)和/或至少一个其它类型的晶体管(例如mosfet、jfet等)和/或至少一个集成二极管。这样的集成电路元件可以采用例如硅技术或基于宽带隙半导体(例如碳化硅、氮化镓或硅上氮化镓)制成。半导体功率芯片可以包括一个或两个以上场效应晶体管、二极管、逆变器电路、半桥、全桥、驱动器、逻辑电路、其它装置等。

在本申请的上下文中，术语“器件”可以特别地表示当安装在载体上时实现封装体中的电子功能的任何电子件。特别地，所述器件可以实施为诸如电容、电感或欧姆电阻的无源器件。然而，器件也可能是有源器件。

在下文中，将说明模块和方法的进一步的示例性实施例。

在一个实施例中，导热电绝缘体由具有至少20w/mk的热导率的材料制成。例如，导热电绝缘体的热导率可以在20w/mk与200w/mk之间的范围内。

在替代性的实施例中，导热电绝缘体由具有小于20w/mk的热导率并具有小于150μm的厚度的材料制成。

例如，导热电绝缘体的热导率可以在20w/mk与150w/mk之间的范围内，并且可以包括陶瓷聚合物基质或由陶瓷聚合物基质组成。例如，导热电绝缘体的厚度可以在20μm与150μm之间的范围内，特别是当包括陶瓷聚合物基质或由陶瓷聚合物基质组成时。

在一个实施例中，包封材料形成模块的侧向侧壁的至少一部分，优选地形成模块的整个侧壁。相应地，模块的侧表面可以部分地或完全地由包封材料形成。从而，包封材料不仅可以形成模块的上主表面的一部分，而且还可以构成侧壁的至少一部分。因此，可以省略形成封装体的侧壁的单独的部件，从而可以以紧凑且简单的方式制造模块。

在一个实施例中，所述载体的面向一个或多个导热电绝缘体的主表面的面积的至少5％、特别是至少20％、更特别是至少50％没有导热电绝缘体。因此，载体的显著的表面部分可以保持暴露并且不被所述一个或两个以上导热电绝缘体的昂贵的导热电绝缘材料覆盖。通过采取这种措施，昂贵的导热电绝缘材料可以特别地局限于在封装体的运行期间产生大量热量并且存在高电场强度、即在一个或两个以上电子芯片/器件正下方的那些部分。

在一个实施例中，电子芯片被配置为功率芯片，模块被配置为功率模块。因为模块的热量去除能力和电稳定性均由于导热电绝缘体与载体的组合而是高性能的，所以可以在模块中实施作为功率半导体芯片、即在运行期间会产生大量热量并且可以以高电流值运行的电子芯片。鉴于能够实现热量去除、热量扩散和电稳定性，因此即使在一个或两个以上半导体功率芯片中存在高电流和高电功率时，也可以制造具有高的可靠性的模块。

在一个实施例中，载体被配置为载体板。这种载体板可以基本上形成模块的整个下主表面，由此可以实现高性能的热量去除。因此，载体不仅可以用作其一个主表面上的导热电绝缘体的安装基座，而且还可以在载体的相反的其它主表面处形成模块或封装体的有助于热量去除的外表面。

在一个实施例中，载体由诸如金属(例如铜或铝)的导热导电材料制成。例如，载体因此可以实施为金属板、特别是铜板或铝板。通过采取这种措施，模块可以以非常小的工作量和非常低的成本制造，但仍然可保证高效的热量去除。

在一个实施例中，载体形成模块的外表面的一部分，特别是基本上形成模块的一个主表面。通过采取这种措施，经由载体的热量去除可以在大的尺寸上进行，因此非常高效。这使得模块即使在涉及大量热量的应用中、例如功率半导体应用中也是可靠的。

优选地，载体可以是金属板。可以用于其它实施例的替代性的载体可以是衬底、ims(绝缘金属衬底，insulatedmetalsubstrate)、pcb(印刷电路板，printedcircuitboard)等。

在一个实施例中，包封材料包括由模制化合物和层合材料组成的组中的至少一种。在一个优选的实施例中，包封材料是模制化合物。对于通过模制进行包封来说，可以使用塑性材料或陶瓷材料。包封材料可以包括环氧树脂材料。例如用于提高热导率的填料颗粒(例如sio2、al2o3、si3n4、bn、aln、金刚石等)可以嵌入包封材料的环氧树脂基基质中。

在一个实施例中，包封材料形成模块的一个主表面的至少一部分(例如至少70％或至少80％)。特别地，包封材料可以形成基本上整个上主表面(例如，除了包封材料之外，在所述主表面处可以仅提供一些小的电接触部)，而模块的下主表面可以基本上由载体形成。由此，包封材料可以形成侧壁并且可以形成模块的上主表面的至少一部分，从而它可以显著地有助于模块的轮廓的限定或界定。这使得限定这样一个轮廓的附加的部件是可有可无的。因此，可以获得高度紧凑、可简单制造的模块。

在一个实施例中，模块包括在导热电绝缘体与电子芯片/器件之间的至少部分导电的再分配结构。这样的(例如金属的)再分配结构可以在竖直方向上夹置在电子芯片/器件与导热电绝缘体之间，并且可以用作电信号分配件。当所述至少一个导热电绝缘体确保了模块的外表面与一个或两个以上电子芯片/器件之间的电隔离时，再分配结构满足了模块的电子再分配功能。再分配结构可以嵌入包封材料中并且可以连接到内部和/或外部导电接触结构，以使模块的内部与模块的外围电子装置之间能够进行电通信。

在一个实施例中，再分配结构被配置为一个或两个以上再分配板、特别是一个或两个以上图案化的再分配板。例如，这样的再分配板可以是冲压或蚀刻的金属板，例如铜板。通过采取这种措施，可以通过再分配结构实现来自和去往模块内部的一个或两个以上电子芯片/器件的信号传送管理，这对于电路设计者来说工作量小且灵活性高。此外，再分配结构的板状构型确保了模块的紧凑设计。

在一个实施例中，再分配结构包括至少两个至少部分竖直间隔开的再分配元件。优选地，再分配结构可以被配置成使得在封装体运行期间穿过竖直间隔开的再分配元件或区段的电流流动路径可以是反平行的。由于再分配结构的所描述的多层级设计，再分配结构的寄生电感可以有利地变得非常小。

在一个实施例中，再分配结构完全在包封材料内延伸，其中，再分配结构可以与导电接触结构电耦合。包封材料内部的再分配结构可以经由内部导电接触结构与一个或两个以上电子芯片/器件电连接。延伸到包封材料外的外部导电接触结构可以再与再分配结构电耦合。

在一个实施例中，再分配结构为具有中央板部分的大致x形。利用再分配结构的x形状，可以在空间上分离模块的外部接触部，以便与更大尺寸的周围电子环境兼容。例如，模块的电功率连接可以形成在x形结构的四个端部处。另一方面，大致x形的再分配结构的中央板部分中的再分配结构的窄缩几何形状允许以紧凑的方式安装电子芯片/器件。

在一个实施例中，导热电绝缘体由陶瓷材料制成，例如可以由陶瓷材料组成。高导热陶瓷可以例如由氮化硅、氮化铝等制成。还可以使用直接铜接合(dcb，directcopperbonding)衬底、直接铝接合(dab，directaluminumbonding)衬底等作为导热电绝缘体。

在一个实施例中，模块包括至少一个另外的导热电绝缘体，其仅安装在载体的主表面的另一部分上。所述另外的导热电绝缘体可以与前面首先提到的导热电绝缘体间隔开，使得载体的模块内主表面的一部分没有高导热电绝缘材料。模块可以附加性地包括安装在再分配结构上并且在所述另外的导热电绝缘体上方的器件，特别是另外的电子芯片。根据这样的一个实施例，多个导热电绝缘体可以安装在同一个载体上，优选地所有导热电绝缘体来承载上述再分配结构。因此，导热电绝缘体的存在可以局限于模块中的真正需要它们的介电功能以及它们高效地将热量从电子芯片/器件去除到模块外部的功能的那些部分。与提供在载体的整个表面之上延伸或形成模块的内主表面的显著大的部分的一个大导热电绝缘体不同，也可提供多个导热电绝缘体，它们具有与多个电子芯片/器件的安装位置相对应的严格限制的尺寸。与被实施为另外的电子芯片(例如另外的半导体功率芯片)不同，所提到的器件也可以是诸如电容器等的无源电子件。

在一个实施例中，模块包括至少一个由包封材料(优选完全)包封的内部导电接触结构、特别是接合导线和接合带中的至少一种。内部导电接触结构可以将所述至少一个电子芯片与再分配结构连接和/或将所述至少一个电子芯片与至少一个器件连接。内部导电接触结构还可以将所述至少一个器件与再分配结构连接。此外，内部导电接触结构可以将多个电子芯片彼此连接和/或将多个器件彼此连接。这种优选地不延伸到封装体的表面的内部导电接触结构例如可以实施为将模块内部互连的接合导线和/或接合带。内部导电接触结构的形成可以在包封之前并在将一个或两个以上电子芯片和一个或两个以上电子器件安装在再分配结构上之后完成。

在一个实施例中，模块包括至少一个延伸到包封材料外并将电子芯片和/或器件与周围电子环境电连接的外部导电接触结构。一个或两个以上外部导电接触结构可以是附接到再分配结构的导电体，以便形成延伸到包封材料外直到模块外部的电接触部。它们也可连接到电子芯片、器件等。通过这种接触部，电信号可以提供给一个或两个以上电子芯片/器件、或者可以从一个或两个以上电子芯片和/或器件引导出封装体。

在一个实施例中，所述至少一个外部导电接触结构包括至少一个具有被配置用于容纳导电管脚的中空空间的导电套管。所述套管可以嵌入包封材料中并且可以接触电子芯片和/或再分配结构。当防止包封材料流入套管的中空空间(例如通过箔模制)时，可以后来简单地在包封之后将导电管脚插入中空套管中，从而以较小的工作量获得外部管脚接触。这种套管-管脚布置可以在模块运行期间用作载送信号的信号连接结构。不同地，电功率可以经由一个或两个以上其它外部导电接触结构传输到一个或两个以上芯片/器件。所述其它外部导电接触结构可以实施为附接到大致x形的再分配结构的自由端的块状导体。

在一个实施例中，所述方法包括通过软焊将导热电绝缘体安装在载体上。然而，作为软焊的替代方案，也可以通过烧结、胶合等来实现连接。

在一个实施例中，所述方法包括通过软焊将一个或两个以上电子芯片/器件安装在再分配结构上。另外，电子芯片与导热电绝缘体之间的这种软焊连接可以替代性地通过烧结或导电胶合来实现。

在一个实施例中，所述方法包括在再分配结构上电气地形成上述至少一个外部导电接触结构，用于将电子芯片与周围电子环境连接，随后通过箔模制仅部分地包封所述至少一个外部导电接触结构而使得所述至少一个外部导电接触结构延伸到包封材料外。通过箔模制，可以确保安全地防止所述一个或两个以上外部导电接触结构被电绝缘包封材料覆盖。这将使所述一个或两个以上外部导电接触结构不能够实现它们使电子芯片/器件与模块的外围电子装置电子接触的功能。为了实现这一点，可以将一个或两个以上(例如粘合剂)箔放在外部导电接触结构的在包封期间应没有包封材料的部分上。在包封之后，箔可以再次从外部导电接触结构移除，因此外部导电接触结构未被包封材料覆盖。

在实施例中，模块或封装体可被配置为半桥、共射共基电路、由场效应晶体管和双极晶体管彼此并联连接构成的电路、或功率半导体电路。因此，根据示例性实施例的封装构想与各种不同的电路概念的要求兼容。

在一个实施例中，模块或封装体被配置为由引线框架连接的功率模块、晶体管外形(to，transistoroutline)电子器件、四方扁平无引线封装体(qfn，quadflatnoleadspackage)电子器件、小外形(so，smalloutline)电子器件、小外形晶体管(sot，smalloutlinetransistor)电子器件和薄型小外形封装体(tsop，thinsmalloutlinepackage)电子器件组成的组中的一个。因此，根据一个示例性实施例的封装体与标准封装概念完全兼容(特别是与标准to封装概念完全兼容)，并且外观上呈现为传统电子器件，这是高度便利用户的。在一个实施例中，封装体被配置为功率模块，例如模制功率模块。例如，电子器件的一个示例性实施例可以是智能功率模块(ipm，intelligentpowermodule)。

可以使用半导体衬底、优选硅衬底作为形成电子芯片的基础的衬底或晶片。替代性地，可以提供硅氧化物或另一绝缘体衬底。也可以实施锗衬底或iii-v族半导体材料。例如，示例性实施例可以以gan或sic技术实施。根据一个示例性实施例的半导体装置可以被配置为微机电系统(mems)、传感器等。

此外，示例性实施例可以利用诸如合适的蚀刻技术(包括各向同性和各向异性蚀刻技术、特别是等离子体蚀刻、干蚀刻、湿蚀刻)、图案化技术(其可能涉及光刻掩模)、沉积技术(例如化学气相沉积(cvd，chemicalvapordeposition)、等离子体增强化学气相沉积(pecvd，plasmaenhancedchemicalvapordeposition)、原子层沉积(ald，atomiclayerdeposition)、溅射等)的标准半导体加工技术。

从结合附图所作的以下描述和所附权利要求书，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得显见，其中，相同的部件或元件由相同的附图标记表示。

附图说明

所包括的构成说明书的一部分的附图示出了示例性实施例，以提供对示例性实施例的进一步理解。

在附图中：

图1至图7示出了在实施根据一个示例性实施例的制造功率模块的方法期间获得的中间结构的三维视图。

图8示出了根据一个示例性实施例的通过执行参照图1至图7所描述的方法制造的功率模块的三维视图。

图9示出了根据一个示例性实施例的功率模块的剖视图。

图10示出了根据另一个示例性实施例的由模块的不同的竖直间隔开的层组成的再分配结构的三维视图。

图11示出了根据图10的实施例的在包封之前的正制造的模块的预制件的三维视图。

具体实施方式

图中的图示是示意性的。

在更加详细地描述进一步的示例性实施例之前，将概述本发明人开发示例性实施例所基于的一些基本考虑。

为了在不损害电可靠性和热可靠性的情况下紧凑且不费力地制造示例性实施例的模块或封装体，可以提供限于模块的高性能区域的低尺寸的高导热电绝缘体(例如包括氮化硅或由氮化硅组成)，以提高模块的热量去除能力和电性能。为了使制造封装体的复杂性非常低，可以将至少一个高导热电绝缘体仅设置到模块实际需要的空间区域(即，具有高热负荷和经受高电场强度的区域)。

根据前述内容，一个示例性实施例提供了一种模块，其中，模块框架的制造、包封和填充最小衬底(即，一个或两个以上导热电绝缘体)周围的空隙可以在单个共同工序中执行。仅在性能最高或功率密度最高的区域中(特别是在一个或两个以上电子芯片和/或电子器件之下，优选仅在此处)实施高热性能导热电绝缘体(特别是由陶瓷制成)。模块的其余空隙可以用低成本材料、特别是模制化合物或另一种包封材料填充。

通过采取所描述的措施，可以制造非常高效、紧凑且易于制造的功率半导体模块。通过将陶瓷的实施减少到一个或两个以上功率密度最高的区域，对于导热电绝缘体也可以采用诸如激光烧结的制造工序。此外，使用诸如模制化合物的包封材料降低了制造工序的复杂性并且使模块的组成部分的数量小。

在一个实施例中，可以提供具有最小尺寸的或至少空间受限的导热电绝缘体的(例如没有dcb(直接铜接合)或ims(金属间衬底，intermetallicsubstrate)的)模块。所述一个或两个以上高导热电绝缘体可以仅设置在所述一个或两个以上电子芯片和/或电子器件之下的区域中。因此，导热电绝缘体可以设置得比模块的上主表面和下主表面小、特别是显著小。尽管如此，模块的整个主表面可以用于电再分配和热量扩散。可以用诸如环氧树脂基模制化合物的包封材料来填充各层(包括再分配结构和板式载体)之间的区域。因此，包封可以限定所制造的模块的轮廓的重要部分。这再次使提供单独的限定器件的轮廓变得可有可无。模块框架的制造、包封和填充最小衬底(即，所述一个或两个以上导热电绝缘体)周围的空隙可以在一个共同的简单制造过程中以紧凑的方式完成。

此外，载体(例如载体板或以另一种方式成形的载体)可以被限定为模块的整体组成部分，即，形成层堆叠体的一部分。因此，与传统模块架构相比，可以消除对单独的底板的需求。

在一个实施例中，还可以以三维成形的方式配置再分配结构的各个部分(例如层或板区段)，使得再分配结构的不同部分可以竖直上彼此间隔开地(特别是平行地)设置。通过采取这种措施，可以降低模块的寄生电感，这进一步提高了模块的电性能。描述性地说，电流可以通过再分配结构的不同平面反平行地被引导，这减小了净电感。

根据一个示例性实施例，提供了一种基于最小衬底方法的模块(特别是没有单独的底板)，即，载体的仅非常小的表面由一个或两个以上导热电绝缘体覆盖。在一个实施例中，载体衬底、载体框架和包封材料(其可以以传统方法单独形成)可以至少部分地形成为共同结构。

图1至图7示出了根据一个示例性实施例的在实施制造功率模块100的方法期间获得的中间结构的三维视图。

参照图1，示出了用作用于制造模块100的基础的载体102。在所示的实施例中，载体102被配置为导电载体板，例如由诸如铜的金属制成。优选地，载体102的材料是导热的，以便在运行期间适当地有助于模块100的热量去除。在容易制造的模块100中，载体102形成模块100的外表面的一部分，甚至可以基本上形成模块100的一个主表面130(参看图9)。

因此，图1将载体102示为构成用于制造中的模块100的外部冷却的界面的底板。载体102可以被制造成平面状铜板。载体102的另一个实施例是alsic板，其可以在底侧配备有钉状翅片和密封槽。载体102的模块内主表面128可以优选地由能够与导热电绝缘体104(见图2)软焊连接的材料制成。此外，载体102由为模制化合物或另一种包封材料108提供合适的粘附界面的材料制成是有利的。然而，也可以通过对载体102的相应的表面处理来促进模制化合物的粘附力，例如利用粘附促进剂进行表面涂覆。

参照图2，示出了一种结构，其中，两个单独的矩形板式导热电绝缘体104已经通过软焊仅安装在载体102的主表面128的相应部分上。因此，载体102的上主表面128的一部分保持未被导热电绝缘体104覆盖。未覆盖的部分可以例如为主表面128的整个表面区域的至少10％、优选地超过20％。

也可以称为隔离元件的导热电绝缘体104可以安装在用作正在制造的模块100的整体式底板的载体102上。所述导热电绝缘体104还用作间隔体。例如，导热电绝缘体104可以由具有例如大约90w/mk的热导率的氮化硅陶瓷制成。然而，也可以使用al2o3、aln、bn、zta(氧化锆增韧氧化铝，zirconiatoughenedalumina)陶瓷或陶瓷/聚合物复合材料。

隔离元件或导热电绝缘体104的形状和尺寸可基于以下两个标准进行调整。第一个标准是作出选择而使得可以最高效地使用所述区域。第二个标准是选择导热电绝缘体104的尺寸而使得它们覆盖要后来安装的电子芯片106和电子器件114之下的最强烈的热量扩散区域(见图4)。此外，如果导热电绝缘体104覆盖组装过程中机械力高的区域，则是有利的。典型地，这些区域是导线接合的区域和/或熔焊连接的区域(见图5、图6)。有利地，使导热电绝缘体104尽可能小，以使得不费力地制造模块100。

然而，也可在载体102上以添加方式制造导热电绝缘体104。例如，这可以通过沉积相应的材料来完成，例如通过三维打印、模版印刷、丝网印刷进行。也可以在低于载体102的铜材料的熔化温度的温度下进行原位激光烧结或压力辅助烧结。在这种情况下实施添加材料的优点在于，这允许具有更高自由度的设计并且允许在面板的大的制造面积方面得到改进。

在下文中，将描述用于将导热电绝缘体104连接在载体102上、特别是形成陶瓷-金属连接的几个实施例。

在一个相应实施例中，隔离元件或导热电绝缘体104用软焊材料、例如银焊料覆盖在两个相反的主表面上。这种材料可通过丝网印刷施加，并且可通过干燥工序来稳定以获得橡胶状的一致性。通过采取这种措施，也可覆盖大的面板，这些面板后来可以被单个化成单独的模块或部分。在这种状态下，载体102、导热电绝缘体104和再分配结构112(见图3)可通过在400℃的温度下在真空炉中软焊而被连接。当添加保护气氛或还原气氛时，可以防止模块100的组成部分或连接材料出现不期望的氧化。可以在层堆叠体上施加压力的温度稳定的引导元件可以防止各个组成部分出现不期望的滑动。由此，可以获得更可靠的模块100。另外，也可以防止形成不期望的空隙等。随后，可以对所获得的结构进行化学处理。一方面，可以去除由于前述工序而可能累积的过多的软焊材料。特别地，由此可以使得陶瓷的侧壁没有不期望的软焊材料。此外，还可以清洁或净化铜表面，使铜表面粗糙化并使铜表面脱氧，以便适当地准备好载体102的表面来与模制化合物或其它包封材料108粘合(见图7)。载体102的敏感区域可以在所述化学制备工序中被覆盖，例如使用与密封唇组合的安装元件。

作为载体102与导热电绝缘体104之间的连接的替代方案，可以使用alsi作为焊料。可以用alsi3-5代替银焊料。

另一替代方案是利用amb(活性金属铜焊，activemetalbraze)焊料(例如具有大于30％的银含量，在600℃以上的温度下)将导热电绝缘体104软焊在铜载体102上。

在又一实施例中，可以在1065℃以上的温度下将导热电绝缘体104的陶瓷材料连接到载体102。在本实施例中，可以将所涉及的层预氧化为携氧层。

根据又一实施例，可以通过导热电绝缘体104的聚合物陶瓷复合材料的聚合物含量例如在压力下层压将导热电绝缘体104的聚合物陶瓷复合材料直接连接在粗糙化的(特别是铜)载体102上。

参照图3，导电再分配结构112安装在导热电绝缘体104上并且安装在载体102上，但再分配结构112的自由端部区域175侧向地突出到导热电绝缘体104和载体102外。在所描述的实施例中，再分配结构112被配置为图案化的金属再分配板。再分配结构112大致是具有中央板部分173的x形，四个自由端部区域175从所述中央板部分173侧向向外延伸。再分配结构112的中央板部分173安装在导热电绝缘体104和载体102上，而再分配结构112的四个端部区域175侧向延伸到载体102外。

参照图3，再分配结构112可以被放置在隔离元件或导热电绝缘体104上。例如，再分配结构112可以是冲压铜板。在安装工序中，可以通过引导框架连接后来电流分离的区域，以保持它们的位置。

前面提到的三个制造工序可以在一个制造现场进行。

参照图4，多个电子芯片106(例如有源半导体芯片)通过软焊安装在再分配结构112上，并且位于导热电绝缘体104中的一个竖直正上方。此外，多个另外的电子器件114(诸如电容器之类的无源器件)通过软焊安装在再分配结构112上，并且位于导热电绝缘体104中的另一个竖直正上方。例如，器件114可以是无源电子器件(例如温度电阻、分流器、欧姆电阻、电感或电容)、可以是用于模块追踪的玻璃芯片、或者可以是另外的电子芯片106(例如驱动器芯片)。更具体地说，具体选择导热电绝缘体104的尺寸和位置，以便与电子芯片106和器件114的位置相对应或齐平。因此，昂贵的高导热体104仅需要设置在发热电子芯片106和器件114的位置处，从而有助于模块100的运行期间的热量扩散和热量去除。该位置也对应于最大电场强度的位置，使得导热电绝缘体104也加强模块100的电稳定性。因此，当电子芯片106被配置为半导体功率芯片并且模块100被配置为功率模块时，所描述的制造构想是特别有利的。这样的功率半导体芯片可以包括诸如绝缘栅双极晶体管和/或二极管的集成电路元件。

电子芯片106和器件114的安装工序可以通过软焊工序来完成。例如烧结的其它工序也是可能的。

参照图5，形成外部导电接触结构118(其延伸到后来形成的包封材料108外并且将电子芯片106和器件114与周围电子环境电连接)。外部导电接触结构118包括导电套管120，每个导电套管120具有中空空间134并且被配置用于容纳导电管脚122(比较图8和图9)。外部导电接触结构118还包括附接到再分配结构112的端部区域175上的块状连接器171。

从图5可以看出，所述外部导电接触结构118形成在再分配结构112上。这可以与在所描述的软焊连接过程的情况下安装电子芯片108和器件114一起进行。替代性地，也可以通过超声波熔焊来进行外部导电接触结构118的连接。其它连接技术也是可能的。对于信号连接，可以使用管脚套管120。对于电负载接触部，可以实施具有螺纹的较大的金属套管或块状连接器171。

参照图6，形成内部导电接触结构116(其后来由包封材料108完全包封)。内部导电接触结构116可以实施为将电子芯片106、器件114和再分配结构112彼此电连接的接合导线和/或接合带。因此，电子芯片106、器件114和再分配结构112可以通过铝线或铜线相互连接。附加性地或替代性地，可以实施带状接合或烧结导线接触部。当通过超声波熔焊形成外部导电接触结构118时，可以在芯片安装之后立即进行导线接合。

参照图7，载体102的一部分、导热电绝缘体104、电子芯片106、器件114、内部导电接触结构116、和外部导电接触结构118的一部分由包封材料108包封。在所示实施例中，包封材料108是模制化合物。这样执行包封而使得包封材料108形成模块100的整个侧向侧壁110。

如前所述，外部导电接触结构118仅部分被包封而延伸到包封材料108外，在所示实施例中仅在模块100的上主表面处被包封。这可以通过箔模制来完成，即，通过在包封过程期间暂时用粘合箔覆盖外部导电接触结构118的后来将暴露的部分。之后，可以移除箔，以暴露外部导电接触结构118来建立与周围电子环境的电接触，并且不干扰外部导电接触结构118上的电介质模制化合物。因此，为了防止外部导电接触结构118在包封期间被包封材料108覆盖，可以在模制期间用箔覆盖这些元件118。相应的箔可以放在这些元件118的一部分上，并且可以夹在外部导电接触结构118与上包封工具(例如上模制工具)之间。

另外，载体102延伸到模块100的表面，更具体地形成所述模块100的下主表面130的大部分，以用于高效的热量去除。包封材料108形成模块100的相反的另一主表面132的大部分。另外，模块100的周向侧边缘基本上由包封材料108形成。在图7中所示的模制后的状态下，再分配结构112完全在包封材料108内延伸。

因此，图7示出了包封材料108(这里实施为模制化合物)如何施加到图6中所示的中间产品以及如何限定正在制造的模块100的轮廓的重要部分。在模制期间，可以限定模块100的外表面，覆盖电子芯片108以及器件114，并且可以填充载体102与再分配结构112之间的空隙区域。

图8示出了根据一个示例性实施例的通过执行参照图1至图7所描述的方法制造的功率模块100的三维视图。

最终，所示的功率模块100包括覆盖有空间上严格限制的板式导热电绝缘体104的板式载体102。载体102和导热电绝缘体104又被单层或多层再分配结构112覆盖。一个或两个以上半导体功率芯片106(可选地伴随有一个或两个以上另外的器件114)安装在再分配结构112上并且位于导热电绝缘体104竖直正上方。模制型包封材料108包封载体102的一部分、导热电绝缘体104、半导体功率芯片106以及另外的器件116。模块100的上主表面132的大部分和整个侧壁110都由包封材料108界定，而下主表面130主要由载体102限定并且部分由包封材料108限定。

从图8可以看出，管脚122然后可以插入到套管120的中空空间134中。这简化了如此获得的模块100与外圈电子装置之间的电连接。

在图8中示出了施加到各种外部导电接触结构118的多个功率信号u、v、dc+、dc-和多个控制信号g1、g2、g3、g4、sense(感测)。

图9示出了根据一个示例性实施例的功率模块100的剖视图。

图9所示的剖视图示出了模块100可以以极其紧凑的设计、即非常小的高度制造。此外，由于模块100的轮廓的大部分是由包封材料108和载体102限定的，所以制造过程非常简单。导热电绝缘体104限于它们对于热量去除和电可靠性来说绝对必要的区域。所述措施也有助于模块100的简单制造。

图10示出了根据另一个示例性实施例的由模块100的不同的竖直间隔开的层177、179组成的再分配结构112的三维视图。图11示出了根据图10的实施例的正在制造的模块100的预制件的三维视图。图10和图11示出了部分地形成在不同层177、179中的再分配结构112的一个实施例。通过采取所述措施，可以使得所获得的模块100具有低电感。

因此，在根据图10和图11的实施例中，可以将再分配结构112配置为多层结构。这对再分配结构112的电感值具有积极的影响，电感值可以通过采取该措施得到降低。在这种情况下，还可以在各个层177、179之间实施电绝缘支撑元件作为间隔体(未示出)。

应当指出，术语“包括”不排除其它元件或特征，并且单数形式“一个”不排除多个。还可组合结合不同实施例描述的元件。还应当指出，附图标记不应被解释为限制权利要求书的范围。此外，本申请的范围不限于说明书中描述的过程、机器、制造和物质组成、措施、方法和步骤的特殊实施例。因此，所附权利要求旨在其范围内包括这样的过程、机器、制造、物质组成、措施、方法或步骤。