用于间隔封装体的载体的线性间隔件的制作方法

1.各种实施例总体上涉及一种封装体、电子器件、散热器和一种制造封装体的方法。


背景技术：

2.封装体可以表示为通常具有延伸出包封材料的电连接的包封的电子元件。例如，封装体可以连接到电子外围设备，例如安装在印刷电路板上和/或与散热器连接，并且可以经由连接器连接到更大的系统。
3.包装成本是该行业的重要驱动因素。与此相关的是性能、尺寸和可靠性。不同的包装解决方案是多种多样的，必须满足特定应用的需求。
4.特别地，具有功率半导体芯片的封装体在操作期间可能会产生相当大量的热量。这可能会限制可靠性和性能。通过散热器等从封装体高效地去除热量可能涉及封装体的介电隔离特性相对于环境的恶化的风险。


技术实现要素：

5.可能需要一种具有适当电可靠性和高效热量去除的封装体。
6.根据一个示例性实施例，提供了一种用于安装在安装基座上的封装体，其中，所述封装体包括载体、安装在所述载体上的电子元件、与所述电子元件电耦合并且待与所述安装基座电耦合的引线、以及用于限定相对于所述载体的间距的线性间隔件。
7.根据另一个示例性实施例，提供了一种电子器件，其中，所述电子器件包括用于安装在安装基座上并且用于与散热器热耦合的封装体，其中，所述封装体包括与散热器热耦合的载体、安装在所述载体上的电子元件、与所述电子元件电耦合并且待与所述安装基座电耦合的引线，其中，所述电子器件进一步包括安装在所述封装体上以便与所述载体热耦合的散热器，以及限定所述载体与所述散热器之间的间距的线性间隔件。
8.根据又一示例性实施例，提供了一种用于与封装体的载体热耦合的散热器，其中，所述散热器包括与载体热耦合以用于去除在封装体的操作期间产生的热量的导热体，以及用于在安装在所述封装体上时限定载体与散热器之间的间距的线性间隔件。
9.根据另一示例性实施例，提供了一种制造用于安装在安装基座上的封装体的方法，其中，所述方法包括将电子元件安装在载体处、将待与安装基座电耦合的引线与电子元件电耦合、以及提供用于限定相对于载体的间距的线性间隔件。
10.根据一个示例性实施例，提供了一种线性间隔件，用于以相对于环境以精确限定的方式间隔封装体的载体，所述环境可以是但不限于散热器。因此，示例性实施例可以涉及在载体上具有电子元件的封装体(其中，载体可以暴露于或可以不暴露于环境)。虽然可以经由载体有利地促进在封装体的操作期间由电子元件产生的热量的高效去除，但是载体应该相对于其环境可靠地间隔开以确保高电可靠性。更具体地说，载体应该与诸如散热器的环境电绝缘，以避免非常不期望的电短路、不期望的导电路径的形成、以及电力和信号强度以及信号质量等的损失。为了实现这一点，示例性实施例提供了确保载体与其环境之间的
最小间距的线性间隔件。线性间隔件可能是最大的优势，因为它不是或不仅经由点状销将载体间隔开，而是与此不同地，沿着由线性间隔件的长方形构造限定的长方形轨迹来间隔开。这可以增加间隔功能的鲁棒性，从而增加整个封装体的可靠性。描述性地说，线性间隔件可以确保相对于载体的足够大的距离以实现适当的电隔离，同时确保足够小的距离以获得适当的冷却性能。有利地，一个或多个凸起或升高的线性间隔件主体还可以用作阻止可选的但有利的间隙填充物流入封装体的不期望的区域的流动屏障，例如用于防止间隙填充物覆盖应保持暴露的封装体部分(例如引线的自由端部)。描述性地说，线性间隔件还可以改善用于连接封装体与散热器而施加的接触压力的分布。此外，例如当与散热器装配时，一个或多个凸起或升高的线性间隔件主体可以避免封装体的不期望的倾斜。
11.在一个优选的实施例中，线性间隔件形成封装体本身的一部分，这使得间隔件可以例如与包封电子元件和载体的包封材料一体形成。这样的实施例可以是优选的，因为它们可以利用封装本身的特征，即独立于封装体的电子环境，通过间隔件功能来保护载体。然而，也可以将线性间隔件形成为用于与封装体连接的另一个主体的一部分，例如散热器或夹在散热器与封装体之间的中间主体。
12.进一步示例性实施例的描述
13.在下面，将解释封装体、电子器件、散热器和方法的进一步示例性实施例。
14.在本技术的上下文中，术语“封装体”可以特别地表示可以包括安装在载体上的一个或多个电子元件的电子构件，所述载体包括或由单个部件、经由包封材料或其它封装体构件连接的多个部件、或载体的子组件组成。封装体的所述成分可以可选地至少部分地由包封材料包封。
15.在本技术的上下文中，术语“安装基座”可以特别地表示封装体可以装配在其上的支撑主体，例如封装体可以与一个或多个另外的封装体一起装配在支撑主体上。特别地，这种支撑主体可以与封装体机械耦合和电耦合。特别地，安装基座可以是板状的电子安装基座，例如印刷电路板(pcb：printed circuit board)。
16.在本技术的上下文中，术语“载体”可以特别地表示用作用于待安装在其上的一个或多个电子元件的机械支撑的支撑结构。换句话说，载体可以实现机械支撑功能。附加性地或替代性地，载体也可以实现电连接功能。载体可以包括或由单个部件、经由包封材料或其它封装体构件连接的多个部件、或载体的子组件组成。
17.在本技术的上下文中，术语“电子元件”可以特别地包括半导体芯片(特别是功率半导体芯片)、有源电子器件(例如晶体管)、无源电子器件(例如电容或电感或欧姆电阻)、传感器(例如麦克风、光传感器或气体传感器)、致动器(例如扬声器)和微机电系统(mems：microelectromechanical system)。特别地，电子元件可以是在其表面部分中具有至少一个集成的电路元件(例如二极管或晶体管)的半导体芯片。电子元件可以是裸露的芯片或者可以已经包装或包封。根据示例性实施例实现的半导体芯片可以以硅技术、氮化镓技术、碳化硅技术等形成。
18.在本技术的上下文中，术语“引线”可以特别地表示导电(例如条状)元件(其可以是平面的或弯曲的)，其可以用于相对于封装体的外部接触电子元件。例如，引线可以相对于包封材料部分地被包封并且部分地暴露。
19.在本技术的上下文中，术语“线性间隔件”可以特别地表示可以实施为单个间隔件
主体或多个分离的间隔件主体并且沿着拉长的间隔件线而不是仅通过一个或多个间隔件斑点或点或销为封装体载体提供间隔功能的间隔件。例如，线性间隔件的长度可以是间隔件的宽度的至少三倍、特别是至少五倍、优选地至少八倍。特别地，线性间隔件可以包括沿着特定方向笔直延伸的一个或多个直间隔件主体。附加性地或替代性地，线性间隔件可以包括一个或多个弯曲的间隔件主体。例如，弯曲的间隔件主体可以是连续弯曲的(例如圆形形状、半圆形形状、椭圆形形状或s形状)。附加性地或替代性地，间隔件主体可以是不连续弯曲的，如之字形状、锯齿形状或曲折形状。在一个实施例中，线性间隔件的间隔件主体可以在第一自由端部与第二自由端部之间延伸。然而，间隔件主体也可以实施为环形封闭的间隔件主体。两个或更多个分离的线性间隔件主体，或仅单个间隔件主体是可能的。线性间隔件的不同间隔件主体可以具有相同的形状和/或尺寸或者可以具有不同的形状和/或尺寸。可选地，除了线性间隔件之外，还可以提供一个或多个间隔件销。
20.在本技术的上下文中，术语“散热器”可以特别地表示可以与封装体并且特别地与封装体的载体热耦合的高导热主体，用于去除在封装体的操作期间由电子元件产生的热量。例如，散热器可以由具有至少10w/mk、特别是至少50w/mk的导热系数的材料制成。例如，散热器可以由铜和/或铝和/或陶瓷材料制成。散热器可以例如通过导热和电绝缘的间隙填充物与载体间接热耦合。例如，散热器可以包括具有从导热主体延伸的多个散热片的导热主体(例如金属板)。
21.在一个实施例中，所述间隔件被配置用于在散热器安装在封装体上时限定载体与待与载体热耦合的散热器之间的间距。因此，线性间隔件可以保证暴露的载体表面与散热器之间的可靠的电隔离，并且可以同时确保暴露的载体表面与散热器之间的适当的热耦合。
22.在一个实施例中，所述封装体包括包封电子元件的至少一部分、载体的至少一部分和引线的一部分的包封材料，使得引线的另一部分相对于包封材料暴露以与安装基座电耦合。在本技术的上下文中，术语“包封材料”可以特别地表示包围电子元件的至少一部分和载体的至少一部分以及引线的一部分的基本上电绝缘的并且优选地导热的材料。例如，包封材料可以是模制化合物并且可以例如通过转移模制来产生。
23.在一个替代性方案中，载体的一部分可以相对于包封材料暴露。这可以保证优异的热量去除性能，同时可以通过线性间隔件确保电隔离。
24.在另一个替代性方案中，整个载体可以由包封材料包封。因此，除了线性间隔件功能之外，还可以通过覆盖载体的外部表面的包封材料的材料来提供在电隔离方面的双重保护。根据这样的实施例，封装体在封装体主体处没有任何暴露的焊盘，所述封装体主体在封装体表面处包含一个或多个间隔件。因此，除了封装体的一个侧面的外引线之外，封装体可以由包封材料完全覆盖，其中，间隔件可以放置在封装体表面。特别地，可以在散热器或间隙填充物与芯片载体之间布置导热的模制化合物。利用这样的配置，甚至在双重隔离方面也可以遵守非常严格的规范。
25.在一个优选的实施例中，间隔件形成包封材料的一部分。相应地，所述方法可以包括将间隔件形成为包封材料的一部分，特别是通过模制形成。优选地，至少一个模制插入件可以用于限定待与包封材料一体形成的线性间隔件。利用这样的实施例，间隔件的制造可以与包封材料的形成同时进行(特别是通过模制形成)，从而不会增加制造的额外努力。同
时，将线性间隔件实施为模制结构自动实现线性间隔件的介电特性。此外，将包封材料和线性间隔件形成为一体的包封结构可以消除包封材料与线性间隔件之间的任何粘附问题。
26.然而，在一个替代性的实施例中，可以将封装体的线性间隔件提供为相对于包封材料的单独元件。
27.在一个实施例中，线性间隔件具有延伸超过载体的暴露的部分的延伸部的延伸部。通过具有长度大于载体的相应长度或宽度的一个或多个线性间隔件主体的这种优选实施例，可以保证载体与封装体的电子环境之间的特别可靠的介电隔离。
28.在一个实施例中，间隔件具有至少30μm的垂直延伸，特别是具有在100μm至1000μm范围内的垂直延伸。特别是在所提及的厚度范围内的线性间隔件的构思可以允许根据可以由规范定义的期望的隔离电压来调整载体与另一个主体(例如散热器)之间的距离。
29.在一个实施例中，载体和引线形成图案化金属板的一部分。例如，它们都可以形成公共引线框架的一部分。然后，载体可以是引线框架的裸片焊盘。这样的实施例允许封装体的特别简单的制造。
30.在一个实施例中，间隔件形成封装体的顶部端部。换句话说，线性间隔件可以突出超过封装体的其余部分、特别是突出超过载体的暴露的表面和突出超过包封材料的其余部分。
31.在一个实施例中，间隔件包括至少一个间隔条。例如，这种条可以是在两个相反端部之间沿长度方向延伸的线性直或弯曲的长方形间隔件主体。例如，条的宽度和/或高度沿着其整个延伸部可以是恒定的。
32.在一个实施例中，间隔件包括两个或更多个间隔条。不同的间隔条可以具有相同的高度或可以具有不同的高度。例如，中央间隔条可以具有与两个外部间隔条相比更低的高度。通过调整同一封装体的不同间隔条的长度和/或高度和/或位置，特别是在封装体的同一主表面上，可以微调间隔件功能。
33.例如，所述间隔条可以沿着封装体的两个相反侧面延伸。这样的外部间隔条然后还可以用作用于防止间隙填充材料流入不期望的区域的流动屏障。
34.在一个实施例中，两个间隔条中的每一个基本上沿着封装体的整个侧面延伸。所述两个间隔条可以在封装体的主表面处在两个侧面侧向地包围载体的暴露的表面。这样的配置为下文更详细描述的间隙填充物的可流动的或粘性的前体材料提供了流动限制屏障。
35.在另一个实施例中，间隔件包括沿着封装体的所有四个侧面中的每一个延伸的四个间隔条。所述四个间隔条可以在封装体的主表面处周向地包围载体的暴露的表面。两种配置都可以促进适当的电隔离功能、可以机械地保护暴露的载体表面，并且还可以保护封装体免于不期望的倾斜。
36.在一个实施例中，四个间隔条中的每一个都沿着不超过封装体的相应侧面的一半延伸。这可以节省材料并保持封装体紧凑，而不会影响间隔件功能。
37.在一个实施例中，至少一个间隔条中的至少一个延伸穿过封装体的中央区域。这为封装体提供了附加的稳定性和附加的电隔离贡献。
38.在一个实施例中，间隔件由电绝缘材料、特别是模制化合物制成。构成封装体的包封材料的这种模制化合物可以有利地包括导热填充物颗粒(例如由诸如氮化铝、氧化铝、二氧化硅、氮化硅等的陶瓷材料制成)以用于提高模制化合物的导热系数。当间隔件也由模制
化合物制成、优选地与包封材料一体时，间隔件模制化合物也可以包括增加间隔件主体的导热系数同时确保间隔件主体的适当介电特性的所述填充物颗粒。换句话说，间隔件主体的材料可以是电绝缘的和导热的(特别是具有至少1w/mk、特别是至少2w/mk、优选至少5w/mk、例如甚至10w/mk的导热系数)。
39.在一个实施例中，载体的待与散热器热耦合的外部表面和引线的待与安装基座电耦合的接触区域布置在封装体的两个相反侧面上。特别地，引线的至少一部分的端部部分可以远离载体弯曲。将引线朝向封装体的安装基座侧弯曲并远离封装体的散热器侧可以附加地增加封装体的电连接侧(面向安装基座)与封装体的冷却侧(面向散热器)之间的空间分离。
40.在一个实施例中，封装体包括在载体的外部侧面上的电绝缘和导热的间隙填充物。相应地，所述方法可以包括将电绝缘和导热的间隙填充物形成在封装体的外部侧面上、特别是形成在引线的一部分上。更具体地说，间隙填充物可以例如形成在载体的暴露的表面上。附加性地或替代性地，间隙填充物可以形成在包封电子元件的至少一部分、载体的至少一部分(即仅载体的子部分或整个载体)和引线的一部分的包封材料的外部侧面上。这样的间隙填充物可以在未固化状态下以可流动的形式供应到封装体的载体暴露在其上的主表面上。这种间隙填充物可以加强封装体的散热器侧的介电隔离，同时改善封装体与散热器之间的热耦合。
41.在一个实施例中，间隙填充物覆盖引线的一部分。这可以电解耦并且机械地保护延伸超过包封材料并且不用于电连接的中央引线部分。
42.在一个实施例中，间隙填充物包括导热填充物颗粒、特别是陶瓷填充物颗粒。向间隙填充物的可流动的或粘性的基质材料中添加填充物可以允许提高间隙填充物的热量去除贡献。
43.在一个实施例中，所述方法包括通过施加可流动的或粘性的前体并且随后使所述前体硬化、特别是通过加热和/或通过所述前体的不同成分之间的化学反应使所述前体硬化，来形成间隙填充物。这可以允许以可流动的或粘性的形式提供间隙填充物，以将其基本上分布在封装体与散热器之间的整个间隙体积之上，并且小的连接压力就足够了。通过随后的固化工艺，间隙填充物可以固化，以便永久地覆盖封装体表面的一部分。
44.在一个实施例中，所述方法包括将间隙填充物的可流动的或粘性的前体分配在载体上，并通过将散热器压到间隔件上来分配所述可流动的或粘性的前体。附加性地或替代性地，间隙填充物的前体可以在将散热器与载体连接之前施加到散热器。
45.在一个实施例中，所述载体的至少一部分是导电的。因此，除了用于支撑或承载电子元件的机械支撑功能之外，载体还可以实现电耦合功能。
46.在一个实施例中，所述封装体包括安装在载体上的多个电子元件。因此，封装体可以包括一个或多个电子元件(例如至少一个无源元件、例如电容器，和至少一个有源元件、例如半导体芯片)。
47.在一个实施例中，所述封装体包括由间隔件的至少一部分侧向间隔开的至少两个电子元件。特别地，多芯片封装体可以设有在空间上分隔相邻半导体芯片的中央线性间隔件主体。因此，这种芯片间距线性间隔件主体可以增加相邻芯片之间的爬电距离，并且可以进一步提高电可靠性。
48.在一个实施例中，间隔件形成封装体、散热器以及布置在所述封装体与所述散热器之间的中间主体中的至少一个的一部分。优选地，间隔件形成封装体的一部分，因为这允许将线性间隔件作为包封材料的一部分制造，从而无需单独的制造努力。此外，线性间隔件随后将自动电绝缘，这有利于其电解耦功能。然而，附加性地或替代性地，也可以在散热器的在装配状态下面向封装体的表面上形成线性间隔件。此外，可以在封装体与散热器之间提供单独的中间主体(例如框架或网格)以便用作线性间隔件。
49.在一个实施例中，所述电子器件包括封装体安装在其上并且与引线电耦合的安装基座。这样的安装基座可以是用作用于封装体的机械基座并且可与封装体的引线电耦合的电子板。
50.在一个实施例中，所述载体包括由被相应的导电层(例如铜层或铝层，其中，相应的导电层可以是连续的或图案化的层)覆盖在两个相反的主表面上的中央电绝缘和导热层(例如陶瓷层)组成的堆栈。特别地，载体可以是直接铜结合(dcb：direct copper bonding)衬底或直接铝结合(dab：direct aluminum bonding)衬底。然而，载体也可以被配置为活性金属钎焊(amb：active metalbrazing)衬底，或者被配置为图案化金属板(例如引线框架)。
51.在一个实施例中，所述至少一个电子元件包括由控制器电路、驱动器电路和功率半导体电路组成的组中的至少一个。所有这些电路可以集成到一个半导体芯片中，或者单独集成在不同的芯片中。例如，相应的功率半导体应用可以通过芯片来实现，其中，这种功率半导体芯片的集成电路元件可以包括至少一个晶体管(特别是mosfet、金属氧化物半导体场效应晶体管)、至少一个二极管等。特别地，可以制造实现半桥功能、全桥功能等的电路。
52.在一个实施例中，所述封装体被配置为功率转换器、特别是ac/dc功率转换器和dc/dc功率转换器中的一个。然而，诸如逆变器等的其它电子应用也是可能的。
53.作为半导体芯片的衬底或晶片，可以使用半导体衬底、即硅衬底。替代性地，可以提供硅氧化物或另外的绝缘体衬底。也可以实现锗衬底或iii-v族半导体材料。例如，示例性实施例可以以gan或sic技术实现。
54.此外，示例性实施例可以利用标准半导体加工技术，例如适当的蚀刻技术(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(其可以涉及光刻掩模)、沉积技术(例如化学气相沉积(cvd：chemical vapor deposition)、等离子体增强化学气相沉积(pecvd：plasma enhancedchemical vapor deposition)、原子层沉积(ald：atomic layer deposition)、溅射等)。
55.上述和其它目的、特征和优点将从以下描述和所附权利要求并结合附图变得显而易见，其中相似的部件或元件由相同的附图标记表示。
附图说明
56.被包括以提供对示例性实施例的进一步理解并且构成说明书的一部分的附图示出了示例性实施例。
57.在图中：
58.图1示出了包括根据一个示例性实施例的并且安装在安装基座与散热器之间的封装体的电子器件的示意性剖视图。
59.图2示出了根据示例性实施例的用于封装体的不同线性直间隔件主体。
60.图3示出了根据示例性实施例的用于封装体的不同线性弯曲间隔件主体。
61.图4示出了根据示例性实施例的用于封装体的线性环形封闭间隔件主体。
62.图5示出了根据示例性实施例的封装体的不同视图。
63.图6示出了包括根据图5的封装体的电子器件的平面视图。
64.图7示出了根据图6的电子器件的侧视图。
65.图8示出了根据图6的电子器件的三维分解图。
66.图9示出了根据另一个示例性实施例的封装体的不同视图。
67.图10示出了包括根据图9的封装体的电子器件的平面视图。
68.图11示出了根据图10的电子器件的侧视图。
69.图12示出了根据图10的电子器件的三维分解图。
70.图13至图15示出了根据另一个示例性实施例的封装体和相应电子器件的不同视图。
71.图16示出了根据另一个示例性实施例的用于与封装体连接的散热器的不同视图。
72.图17示出了根据另一个示例性实施例的用于与散热器连接的封装体。
73.图18示出了根据又一示例性实施例的封装体的不同视图。
74.图19示出了包括根据图18的封装体的电子器件的平面视图。
75.图20示出了根据图19的电子器件的侧视图。
76.图21示出了根据图19的电子器件的三维分解图。
77.图22示出了根据另一个示例性实施例的具有封装体的电子器件。
78.图23示出了根据又一示例性实施例的具有封装体的电子器件。
79.图24示出了包括根据一个示例性实施例的且待安装在安装基座与散热器之间的封装体的电子器件的分解图。
80.图25和图26示出了根据示例性实施例的在经由间隙填充物与散热器连接之前安装在安装基座上的封装体。
81.图27至图29示出了根据另一个示例性实施例的封装体和相应电子器件的不同视图。
82.图30示出了根据一个示例性实施例的用于与封装体连接的电子器件的散热器。
83.图31示出了根据另一个示例性实施例的用于与散热器连接的封装体。
具体实施方式
84.图中的插图是示意性的而不是按比例绘制的。
85.在将参考附图更详细地描述示例性实施例之前，将总结一些总体考虑，基于这些总体考虑开发一些示例性实施例。
86.通常，表面贴装器件(smd：surface mounted device)封装体的特征在于应用板的功率密度不断增加。因此，散热对于实现高功率效率变得越来越重要。完全自动化的装配可以减少制造努力并且可以提高质量。特别地，smd封装体技术紧随缩小趋势，并使得散热挑战。更具体地说，smd封装体技术正在从低于650v的电压等级发展到高达1200v甚至1700v及以上的电压等级。
87.这种smd封装体可以安装在安装基座或应用板上，例如印刷电路板(pcb)。这样的应用板可以包括多个分立的封装体、特别是来自相同的封装体类型或封装体系列的封装体。这样做可以实现完整的功率转换拓扑。然而，封装体和smt工艺的高度公差可能具有不同的水平。这些公差可能必须通过导热隔离液体来补偿。然而，这些液体并不能保证隔离厚度，因此隔离可能没有以适当的方式定义。对于例如650v及以上的高压等级，这可能变得非常关键。
88.根据一个示例性实施例，优选地，在具有暴露的载体的封装体的外部表面上提供空间拉长的线性间隔件，以确保载体与热和/或电子环境、例如与封装体热耦合的散热器之间的预定义的最小间距。这种线性的而不仅仅是点状的间隔件可以确保载体与环境(如散热器)之间的电解耦，从而可以保证封装体的高电可靠性。有利地，可以将散热器(例如由诸如铜或铝之类的金属制成)压在封装体上，直到实现拉长线性间隔件与散热器之间的直接物理接触，同时线性间隔件确保暴露的载体表面相对于散热器的间隔。这既确保了封装体与散热器之间的适当热耦合又确保了封装体与散热器之间的可靠的介电解耦。
89.有利地，具有电绝缘和优选导热特性的可流动的或粘性的间隙填充物(例如在固化之前处于液体或糊状状态的介质)可以被插入到封装体(其间隔件)与散热器之间的间隙中。有利地，封装体设计和向封装体供应间隙填充物的方式可以设置为间隙填充物覆盖暴露的载体并且流过暴露的引线的一部分。这可以进一步促进适当的电隔离，同时另外改善热特性。特别优选地，一个或多个网状线性间隔件主体可以被布置为用于间隙填充物的流动引导和/或流动屏障，以引导有意流动和/或阻止间隙填充物的无意侧向流动超出间隔件限定的流动屏障。这种间隙填充物可以通过提供热热(例如通过将温度升高到例如120℃或更高的水平)和/或通过将间隙填充物提供为配置用于在混合时硬化的两种或更多种组分的混合物(特别是在室温下)来硬化或固化。例如，固化可能使得间隙填充材料的交联。间隙填充物可以被分配在封装体的暴露的表面上(特别是在载体的暴露的表面上)并且可以通过机械压力在空间上分布。这种间隙填充物可以确保载体与散热器之间的适当热耦合，因为它将在由线性间隔件限定的封装体与散热器之间的间距体积之上相等地流动。优选地，这种间隙填充物也可以嵌入引线的暴露的部分的一部分。非常有利地，线性间隔件可以被定位、成形和确定尺寸以迫使间隙填充物的引导流动仅进入封装体表面的期望的区域。
90.与常规的封装体设计相比，示例性实施例可以使封装体(具有其线性间隔件)能够以低的压力或甚至以基本上无力的方式安装在散热器上，优选地在其间具有可流动的或粘性的间隙填充物。
91.虽然线性间隔件也可能形成散热器的一部分，甚至是单独的中间主体(例如夹在间隔件与散热器之间的框架或网格)的一部分，而不是封装体的一部分，但是提供线性间隔件作为封装体本身的一部分可能是优选的。原因是然后可以由封装体本身并优选地利用形成封装体的介电模制化合物的最优选部分的介电线性间隔件来提供间隔件功能。将线性间隔件一体地形成为封装体的包封材料的一部分可以允许基本上不需要任何附加的努力、自动地具有介电特性并且没有间隔件在封装体处的粘附问题地制造线性间隔件。
92.示例性实施例的示例性应用是电移动性、充电、服务器应用和电源(特别是电源适配器)的技术领域中的封装体。此外，示例性实施例可以特别有利地应用于smd型功率半导体封装体，用于具有经由暴露的芯片载体的顶侧冷却的高压应用。
93.根据一个示例性实施例，可以提供具有顶侧冷却和可调整线性距离间隔件的smd封装体。更具体地说，这种smd顶侧冷却封装体可以设有线性间隔件功能以实现改进的电隔离以及电和热可靠性。更具体地说，当与应用板一起实施时，线性间隔件可以被配置用于提供限定的隔离厚度。有利地，当涉及诸如pcb的应用板或安装基座上的封装体引线时，线性间隔件(其可以被实施为一个或多个间隔条)可以限定在引线方向上的模制流动取向。优选地，根据一个示例性实施例的线性间隔件架构可以通过使用模制结构来利用可调整的间隔件长度。特别地，一个或多个间隔条可以位于封装体的一侧上。有利地，可以通过使用相应的模制插入件以简单且精确的方式制造具有可调整长度的一个或多个间隔条。
94.图1示出了包括根据一个示例性实施例的并且安装在底部侧的安装基座102与顶部侧的散热器104之间的封装体100的电子器件120的示意性剖视图。
95.电子器件120以smd技术制造，并且由半导体芯片封装体100、其顶部上的散热器104以及电子器件120的底部侧和封装体100下方的安装基座102组成。
96.例如，散热器104可以是由诸如铜或铝的高导热材料制成的导热主体124。例如，散热器104可以包括面向封装体100的金属板150和与金属板150一体形成并背向封装体100的多个相互间隔的散热片152。如图所示，散热器104可以安装在封装体100上或附接到封装体100，以便与封装体100的暴露的载体106热耦合。然而，散热器104通过封装体100的线性间隔件112相对于载体106牢固地保持间隔。线性间隔件112在这里由两个分离的线性间隔件主体112a、112b组成，如下文进一步详细描述的。
97.如已经提到的，电子器件120包括安装基座102，其在这里实施为印刷电路板(pcb)。封装体100例如通过焊接安装在安装基座102上，使得安装基座102的导电焊盘154与延伸超过封装体100的模制型包封材料114的导电引线110的自由端部电耦合。焊盘154与引线110之间的焊料结构在图1中用附图标记156示出。
98.封装体100的导电引线110(例如由铜或铝制成)通过导电连接元件158与封装体100的电子元件108的焊盘160电耦合。在所示的实施例中，导电连接元件158是结合导线，但在其它实施例中也可以替代性地是结合带或夹子。如图所示，焊接在安装基座102的焊盘154上的引线110的端部部分可以远离载体106弯曲。通过采取这种措施，封装体100的下主表面上的电耦合侧与封装体100的上主表面上的冷却侧在空间上分离。
99.载体106和引线110可以例如在引线框架配置中形成公共图案化金属板的一部分。如图所示，载体106的与散热器104热耦合的外部表面位于根据图1的封装体100的上侧。特别地，载体106可以是部分或完全导电的。引线110的与安装基座102电耦合的接触区域布置在封装体100的下侧上。
100.封装体100包括已经提到的载体106，所述载体106在其下主表面上承载电子元件108并且在其上主表面处经由在散热器104的底部侧与载体106的暴露的上主表面之间的间隙中的导热间隙填充物116与散热器104热耦合。例如，载体106可以是直接铜结合(dcb)衬底、直接铝结合(dab)衬底、活性金属钎焊(amb)衬底或诸如引线框架等的图案化金属板。
101.电子元件108安装在载体106的一个主表面(其可以表示为安装表面)上，所述主表面是根据图1的下主表面。所述安装表面可以与载体106的朝向散热器104取向的另一个主表面相反。例如，电子元件108可以是半导体芯片、例如功率半导体芯片。所述半导体芯片可以包括半导体本体中的至少一个集成电路元件。这种至少一个集成电路元件可以例如提供
晶体管(例如mosfet或igbt的)、二极管等的功能。
102.如图所示，封装体100进一步可以包括包封电子元件108、引线110的一部分和载体106的一部分的包封材料114。然而，引线110的另一部分相对于包封材料114暴露以与安装基座102电耦合，如上文所示和所述。此外，载体106的另一个部分相对于包封材料114暴露以便与散热器104热耦合。优选地，包封材料114是电绝缘的。例如，包封材料114可以是模制化合物(或者替代性地，软包封材料)。
103.如已经提到的，封装体100包括在这里实施为两个分离的且拉长的线性间隔件主体112a、112b的线性间隔件112。如图所示，间隔件112形成封装体100的顶部端部。有利地，线性间隔件112用于限定载体106与安装在封装体100上的散热器104之间的间距。更具体地说，间隔件主体112a、112b的垂直延伸d在载体106的暴露的上主表面与散热器104的下主表面之间限定了具有相同垂直延伸d的间隙。
104.非常有利的是，线性间隔件112可以形成包封材料114的组成部分，即可以由相同的介电模制化合物材料制成并且可以在用于包封电子元件108、载体106、引线110等的模制过程期间直接制造。因此，可以通过使用用于精确限定间隔件几何形状的模制插入件进行模制来创建线性间隔件112作为包封材料114的一部分。因此，不涉及用于制造线性间隔件112的额外努力。此外，线性间隔件112的介电特性有助于提高电可靠性，因为它保证了载体106的暴露的表面相对于散热器104的间距为精确限定的距离“d”。
105.同时，通过将散热器104压到封装体100上并在其间具有可流动的间隙填充物116来制造电子器件120也将确保载体106的暴露的表面与散热器104之间的距离被限制为该值“d”。因此，可以将间隙填充物116的可流动的或粘性的前体分配到载体106上，并通过将散热器104压到间隔件112上来分配可流动的前体。这可以同时确保封装体100与散热器104之间的优异的热耦合。因此，电子器件120的散热能力以及因此封装体100的性能可以是优异的。在封装体100和散热器104的连接期间，封装体100与散热器104之间的直接物理接触仅存在于线性间隔件112的法兰面与散热器104的热耦合表面之间，即在所示的示例中的金属板150的下主表面。因此，可流动的间隙填充物116将均匀地分布在由线性间隔件112限定的封装体100与散热器104之间的间隙的体积之上。然后，间隙填充物116的材料可以被固化，例如通过提供热量而热固化和/或通过混合两种或更多种间隙填充物成分引发化学固化。因此，间隙填充物116可以通过固化来固化。因此，可以通过施加可流动的或粘性的前体并随后通过加热和/或通过前体的不同成分之间的化学反应使所述前体硬化来形成固体固化的间隙填充物116。有利地，位于载体106的面向散热器104的外部侧面上的间隙填充物116可以包括导热填充物颗粒，例如像氮化铝等的陶瓷填充物颗粒。这可以进一步增加间隙填充物116的导热系数，从而增加具有其封装体100的电子器件120的热性能。
106.如图1所示，线性间隔件112具有可以在例如100μm至1000μm的宽范围内调整的垂直延伸“d”。该范围内的值可以确保适当的性能和安全的隔离。可以根据特定封装体设计的要求、特别是所需的或期望的电隔离和/或热量去除能力来选择精确值。利用所描述的实施例，因此可以提供确保有保证的隔离厚度“d”的线性距离间隔件112。优选地，距离间隔件112基于模制材料，因此其高度易于调整。例如，对于不同的电压等级，可以将间隔件高度以及因此隔离厚度“d”调整为0.2mm、0.3mm、0.4mm或0.5mm。为了产生进一步促进热耦合的间隙填充物116，可以在封装体100或散热器104上分配导热液体。此外，可以将应用式散热器
104安装到封装体100上。散热器104可以通过使用诸如螺钉或夹子(未示出)的紧固元件固定在安装基座102上。有利地，线性距离间隔件112可以确定隔离层厚度“d”。优选地，间隙填充物116的液体前体被迫使流动到封装体100的所有四个侧面。间隙填充物116可以有利地设有限定的厚度，从而确保电子器件120的适当隔离和适当的热性能。
107.具有其线性间隔件主体112a、112b的线性间隔件112仅在图1中以剖视图示出。参考图2至图4，示出了线性间隔件主体112a、112b、112c的不同的可能的几何形状，它们可以在封装体100、散热器104、分离的中间主体122等中实现。
108.图2示出了根据示例性实施例的封装体100的不同线性直间隔件主体112a、112b、112c。从图2中可以看出，线性空间112可以由多个分离的线性间隔件主体112a、112b、112c组成并且每个都在第一自由端部与第二自由端部之间延伸。间隔件主体112a被配置为具有恒定宽度的长方形直线。间隔件主体112b被配置为具有恒定宽度的三个线性对准的直条。间隔件主体112c被配置为具有侧向加宽的端部的基本上i形的长方形直线。
109.图3示出了根据示例性实施例的封装体100的不同线性弯曲间隔件主体112a、112b。线性弯曲间隔件主体112a基本上是c形的并且可以形成圆状物的一区段。线性弯曲间隔件主体112b基本上是s形的，从而涉及曲率符号沿着其变化的轨迹。
110.图4示出了根据一个示例性实施例的封装体100的线性环形封闭间隔件主体。换句话说，图4示出了具有封闭周边、即没有自由端部的环形间隔件主体。图4的环具有矩形形状，但也可以具有任何其它多边形形状或圆形形状(例如圆形形状)。
111.图5示出了根据一个示例性实施例的封装体100的不同视图。图6示出了包括根据图5的封装体100的电子器件120的平面视图。图7示出了根据图6的电子器件120的侧视图。图8示出了根据图6的电子器件120的三维分解图。
112.如图5最佳所示，该实施例的线性间隔件112包括沿着封装体100的两个相反侧面彼此平行延伸的两个直间隔件主体112a、112b。条状间隔件主体112a、112b都沿着载体106的暴露的表面的外围延伸。在所示的实施例中，线性间隔件主体112a、112b被实施为间隔条。载体106的暴露的表面位于间隔条之间。两个间隔条中的每一个都沿着封装体100的几乎整个侧面延伸。特别地，间隔件主体112a、112b中的每一个都具有延伸部，即长度，其延伸超过载体106的暴露的部分的延伸部，即具有比载体106的暴露的部分更大的长度。因此，可以通过所示的线性间隔件112保证优异的电隔离。在封装体100的两个相反侧面上的所示的距离间隔件主体112a、112b可以可靠地确保有保证的隔离厚度“d”。在所示的实施例中，线性距离间隔件112可以被创建为具有例如0.2mm、0.3mm、0.4mm或0.5mm的易于调整的高度的模制条。例如，可以为不同的电压等级选择不同的高度。
113.再次参考图5，封装体100的一个主表面由通过包封材料114的材料以及载体106的暴露的表面限定的平面区域构成。在这里实施为两个线性间隔件主体112a、112b的线性间隔件112突出超过所述平面区域距离“d”。
114.如图6至图8所示，电绝缘和导热的间隙填充物116不仅形成在载体106的外部侧面上，而且另外也形成在引线110的一部分上。这在当前描述的实施例中以使得引线110的第一端部区段被包封在包封材料114中、引线110的相反的第二端部区段被暴露以及引线110的第一端部区段与第二端部区段之间的中央部分被间隙填充物116覆盖的方式完成。在图5至图8的实施例中，可以在封装体100上或在散热器104上分配导热液体以创建具有限定的
厚度的间隙填充物116。这可以确保适当的隔离和有利的热性能。描述性地说，距离间隔条或主体112a、112b的图示布置控制所述液体的模制流动，使得液体以定向方式流入到smd引线110的方向。
115.同样如图6至图8所示，散热器104可以安装到封装体100上。可以通过使用螺钉或夹子(未示出)将散热器104固定在安装基座102上。
116.图5至图8的实施例具有减少材料使用、特别可靠的封装体引线隔离和优异的冷却性能的优点。
117.图9示出了根据一个示例性实施例的封装体100的不同视图。图10示出了包括根据图9的封装体100的电子器件120的平面视图。图11示出了根据图10的电子器件120的侧视图。图12示出了根据图10的电子器件120的三维分解图。
118.图9至图12的实施例与图5至图8的实施例的不同之处特别在于，根据图9至图12的实施例，线性间隔件112包括沿着封装体100的所有四个侧面中的每一个延伸的四个间隔条或主体112a、112b、112c、112d。间隔条或主体112a、112b彼此平行延伸。相应地，间隔条或主体112c、112d彼此平行延伸。此外，间隔条或主体112a、112b垂直于间隔条或主体112c、112d延伸。此外，四个间隔件主体112a、112b、112c、112d中的每一个都沿着封装体100的相应侧面的不到一半延伸。
119.图9至图12的实施例具有在将封装体100与散热器104压在一起时在封装体100与散热器104之间提供间隙填充物116期间高度均匀的压力分布的优点。此外，该实施例可以允许明确定义的厚度调整和非常少量的使用材料。
120.图13至图15示出了根据另一个示例性实施例的封装体100的不同视图。在图13中，示出了封装体100的不同视图。参考图14，在将封装体100和散热器104压在一起之前，可以将间隙填充物116的可流动的或粘性的前体分配在载体106的暴露的表面上。图15示出了获得的结果。
121.在图5至图12的上述实施例中(以及在图18至图21的以下描述的实施例中)，引线110在相应的封装体100的两个相反侧面处从包封材料114延伸出。与此相反，图13至图15的实施例示出了具有仅在封装体100的一个侧面延伸的引线110的封装体100。此外，根据图13至图15的封装体100具有用于将封装体100安装在支撑件或基座(未示出)上的诸如通孔等的安装装置162。与图5至图8类似，根据图13至图15的封装体100具有实施为两个平行的线性延伸的间隔条或主体112a、112b的线性间隔件主体112。
122.参考图16，示出了根据一个示例性实施例的散热器104，其中散热器104本身(而不是封装体100)在散热器104的待连接到封装体100(其可以具有或可以不具有线性间隔件112)的连接表面处设有线性间隔件112。在所示的实施例中，线性间隔件112被实施为两个平行的线性直间隔件主体112a、112b，类似于根据图13和图14的封装体100所描述的。同样根据图16，间隔件主体112a、112b可以由可以例如使用粘合剂与金属散热器材料连接的电绝缘材料制成。填充物间隙116的液体或粘性的前体可以施加到散热器104或封装体100。
123.图17示出了其中封装体100再次以如上文参考图13所述的方式设有线性间隔件112的另一实施例。然而，在将封装体100和散热器104压在一起之前，现在将间隙填充物116的可流动的材料施加到散热器104的连接表面上，而不是施加到封装体100上。
124.图13至图17的实施例的一个优点在于，间隙填充物116可以以与常规使用的热界
面材料(tim：thermal interface material)片相比更低的努力来施加。此外，这些实施例与间隙填充物116的自动处理兼容。
125.图18示出了根据另一个示例性实施例的封装体100的不同视图。图19示出了包括根据图18的封装体100的电子器件120的平面视图。图20示出了根据图19的电子器件120的侧视图。图21示出了根据图19的电子器件120的三维分解图。
126.图18至图21的实施例与图5至图8的实施例的不同之处特别在于，根据图18至图21的实施例，封装体100包括由位于间隔件112的侧向间隔件主体112a、112b之间的中央线性间隔件主体112c侧向间隔开的两个电子元件108。因此，呈中央线性间隔件主体112c形式的间隔条延伸穿过封装体100的中心。因此，设有中央线性间隔件主体112c的多芯片封装体100在空间上分隔相邻的半导体芯片型电子元件108。因此，芯片间隔的线性间隔件主体112c可以增加相邻电子元件108之间的爬电距离。
127.图18至图21的特征，特别是条状线性距离间隔件112，使得能够在引线110的方向上定向模流。裸片焊盘之间的距离间隔条(即线性间隔件主体112c)用于增加封装体100内不同的电压域的隔离。所述距离间隔条具有对于不同的电压等级可容易地调整到不同值的高度。距离间隔条控制隔离层厚度。此外，距离间隔条将模流定向到优选方向，以确保适当的引线覆盖。具有限定的厚度的间隙填充物116确保适当的隔离和热性能。
128.图18至图21的实施例的优点是均匀的压力分布、明确定义的厚度调整和少量的材料使用。
129.图22示出了根据另一个示例性实施例的具有封装体100的电子器件120。
130.根据图22，间隔件112形成布置在封装体100与散热器104之间的中间主体122(例如网格或框架)的一部分。
131.图23示出了根据又一示例性实施例的具有封装体100的电子器件120。
132.根据图23，线性间隔件112形成散热器104的一部分，其中，该线性间隔件112在安装在封装体100上时限定了载体106与散热器104之间的间距。
133.图24示出了包括根据一个示例性实施例的并且待安装在安装基座102与散热器104之间的封装体100的电子器件120的分解图。图25和图26示出了在通过间隙填充物116与散热器104连接之前安装在安装基座102上的这些封装体100。根据图25，间隙填充物116的长方体材料部分被施加到封装体100的顶部表面。根据图26，间隙填充物116的圆柱形材料部分被施加到封装体100的顶部表面。此后，散热器104可以被压在间隙填充物116的部分上并且可以将间隙填充物116均匀地分布在散热器104与封装体100之间的间隙体积之上，如由线性间隔件112所限定的。
134.图27、图28和图29示出了根据另一个示例性实施例的封装体100和相应的电子器件120的不同视图。图30示出了根据一个示例性实施例的用于与封装体100连接的电子器件120的散热器104。图31示出了根据另一个示例性实施例的用于与散热器104连接的封装体100。
135.图27至图31的实施例基本上对应于图13至图17的实施例，不同之处在于，根据图27至图31，包封材料114完全包围整个载体106。因此，模制化合物可以有助于完全包围完整的载体106，使得根据图27至图31没有载体106的表面部分被暴露。这可以进一步改善封装体100和相应电子器件120的隔离特性。
136.与图27有关的是，两个间隔条112设置在封装体100的两个相反侧面处并沿着其延伸以确保加强隔离。线性距离条基于模制条，使得它们的高度可针对不同的电压等级轻松调整(例如，高度可以调整到0.2mm、0.3mm、0.4mm或0.5mm)。
137.参考图28至图30，可以在封装体100上或应用散热器104上分配导热液体作为间隙填充物116。然后，可以将所述应用散热器104安装到封装体100上。应用散热器104可以通过使用螺钉或夹子紧固在诸如板的安装基座上。
138.图31示出距离间隔件112控制并限定隔离层厚度。在固化间隙填充物116期间，液体流入封装体100的所有四个侧面。提供具有限定的厚度的间隙填充物116确保加强隔离和适当的热性能。同时，可以实现加强绝缘。
139.应该注意的是，术语“包括”不排除其它元素或特征，并且单数形式不排除多个。此外，可以组合与不同实施例相关联地描述的元素。还应该注意的是，附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。此外，本技术的范围不旨在限于说明书中描述的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤的特定实施例。因此，所附权利要求旨在将这样的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤包括在它们的范围内。