包括印刷电路板和金属工件的器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及包括印刷电路板(PCB)和金属工件的器件。此外，本发明涉及用于制造这样的器件的方法。
【背景技术】
[0002]电子器件可以包括PCB和布置在其上的组件。例如，半导体封装可以安装在PCB上并且形成电子电路的部分。必须持续改进电子器件和用于制造电子器件的方法。特别地，可能合期望的是改进电子器件的电气和热学性能。此外，可能合期望的是提供安装在PCB上的组件的机械稳定的布置。
【附图说明】
[0003]包括附图来提供各方面的进一步理解并且将其并入在本说明书中并且构成其部分。附图图示了各方面并且与说明书一起服务于解释各方面的原理。其它方面和各方面的许多预期优点在其参照随附详细描述变得更好理解时将被容易地领会到。附图的元素相对于彼此未必是按比例的。相同的参考标号可以指代对应的类似的部分。
[0004]图1图示了依照本公开的器件100的横截面视图。
[0005]图2图示了依照本公开的另外的器件200的横截面视图。
[0006]图3图示了依照本公开的另外的器件300的PCB布局。
[0007]图4A至4C图示了包括示例性三相逆变器400A至400C的器件的示意图。
[0008]图5A至5X图示了依照本公开的用于制造器件的方法。器件可以类似于图4A至4C的三相逆变器进行操作。
[0009]图6A至6L图示了依照本公开的用于制造器件的另外的方法。器件可以类似于图4A至4C的三相逆变器进行操作。
[0010]图7A至7R图示了依照本公开的用于制造器件的另外的方法。器件可以类似于图4A至4C的三相逆变器进行操作。
[0011]图8图不了半桥电路800的不意图。
【具体实施方式】
[0012]在以下详细描述中，对附图做出参照。附图通过图示的方式示出其中可以实践本发明的具体方面。在这方面，诸如“顶部”、“底部”、“前部”、“背部”等之类的方向术语可以参照所描述的图的取向而使用。由于所描述的器件的组件可以以数个不同取向定位，因此方向术语可以用于说明的目的而绝不是限制性的。可以利用其它方面，并且可以做出结构或逻辑改变而不脱离于本发明的概念。因而，以下详细描述不以限制性的含义来考虑，并且本发明的概念由所附权利要求限定。
[0013]如在本说明书中所采用的，术语“连接”、“耦合”、“电气连接”和/或“电气耦合”不意指必然意味着元件必须直接连接或耦合在一起。可以在“连接”、“耦合”、“电气连接”或“电气耦合”的元件之间提供居间元件。
[0014]另外，关于例如形成或位于物体表面“之上”的材料层所使用的词语“之上”在本文中可以用于意指材料层可以“直接地”位于(例如形成于、沉积于等)所暗指的表面上，例如与其直接接触。关于例如形成或位于表面“之上”的材料层所使用的词语“之上”在本文中还可以用于意指材料层可以“间接地”位于(例如形成于、沉积于等)所暗指的层上，其中例如一个或多个附加层布置在所暗指的表面与材料层之间。
[0015]本文描述器件和用于制造器件的方法。结合所描述的器件所做出的注释也可以适用于对应的方法并且反之亦然。例如，如果描述器件的特定组件，则用于制造器件的对应方法可以包括以合适的方式提供该组件的步骤，即使这样的步骤在图中未被明确描述或图示。此外，本文所描述的各种方面和示例的特征可以与彼此组合，除非以其它方式具体指出。
[0016]本文所描述的器件可以包括一个或多个半导体芯片。半导体芯片可以具有不同的类型并且可以通过不同的技术来制造。例如，半导体芯片可以包括集成电气、光电或机电电路或者无源电路。集成电路可以设计为逻辑集成电路、模拟集成电路、混合信号集成电路、功率集成电路、存储器电路、集成无源电路、微机电系统等。半导体芯片不需要由例如S1、SiC、SiGe、GaAs的具体半导体材料制造，并且另外可以包含不是半导体的无机和/或有机材料，诸如例如绝缘体、塑料、金属等。在一个示例中，半导体芯片可以包括例如Si等的元素半导体材料或者可以由其制成。在另外的示例中，半导体芯片可以包括例如SiC、SiGe、GaAs等的化合物半导体材料或者可以由其制成。
[0017]半导体芯片可以是被封装的或未被封装的。也就是说，半导体芯片可以被或者不被包封材料至少部分地覆盖。包括包封材料的半导体器件可以称为半导体封装。包封材料可以是电气绝缘的并且可以形成包封体。包封材料可以包括环氧树脂、玻璃纤维填充的环氧树脂、玻璃纤维填充的聚合物、酰亚胺、经填充或未经填充的热塑性聚合物材料、经填充或未经填充的硬质塑料聚合物材料、经填充或未经填充的聚合物共混物、热固性材料、模具化合物、圆顶封装材料、层压材料等中的至少一个。各种技术可以用于利用包封材料来包封器件的组件，例如压缩模制、注射模制、粉末模制、液体模制、层压等中的至少一个。包封材料可以至少部分地覆盖器件的另外的组件，例如引线框架、电气耦合到半导体芯片的接触元件等中的至少一个。
[0018]在一个示例中，半导体封装可以特别地对应于表面安装器件(SMD)。这样的半导体封装可以直接安装或放置到印刷电路板(PCB)的表面上。SMD可以具有或不具有引线。一般而言，SMD可以具有短针、各种样式的引线、平坦接触件、焊料球的矩阵(球栅阵列)等中的至少一个。优选地，依照本公开的器件可以包括伸出到半导体器件的包封体之外并且提供到位于半导体封装内部的组件的电气连接的多个引线。在一个具体示例中，引线可以具有鸥翼形式。SMD可以特别地对应于TOLUTO-无铅)封装。
[0019]半导体芯片可以包括一个或多个功率半导体。这样的半导体芯片(或功率半导体芯片)可以具有竖直结构，即半导体芯片可以被制作成使得电流可以在垂直于半导体芯片的主面的方向上流动。具有竖直结构的半导体芯片可以具有在其两个主面上的电极，即在其顶侧和底侧上。特别地，功率半导体芯片可以具有竖直结构并且可以具有两个主面上的负载电极。例如，竖直功率半导体芯片可以被配置为功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、JFET(结栅场效应晶体管)、超级结器件、功率双极型晶体管等。功率MOSFET的源电极和栅电极可以安置在一个面上，而功率MOSFET的漏电极可以布置在另一面上。功率MOSFET可以特别地配置成操作为例如开关或切换器件。此外，本文所描述的器件可以包括控制功率半导体芯片的集成电路的集成电路。
[0020]半导体芯片可以具有接触焊盘(或接触元件或接触端子或接触电极)，其可以允许做出与包括在半导体芯片中的集成电路的电气接触。对于功率半导体芯片的情况，接触焊盘可以对应于栅电极、源电极或漏电极。接触焊盘可以包括可以应用于半导体材料的一个或多个金属层。金属层可以被制造有任何期望的几何形状和任何期望的材料组成。任何期望的金属或金属合金，例如铝、钛、金、银、铜、钯、铂、镍、铬和镍钒中的至少一个，可以用作该材料。金属层不需要是同质的或者由仅一种材料制造，即包含在金属层中的各种组成和浓度的材料可以是可能的。
[0021]本文所描述的器件可以包括在其之上可以布置一个或多个半导体芯片的载体。器件不限于仅包括一个单个载体，而是还可以包括多个载体。此外，器件的半导体芯片可以不排他地布置在仅一个载体之上，而是还可以布置在多个载体之上。载体可以由金属、合金、电介质、塑料、陶瓷、其组合等制造。载体可以具有同质结构，但是还可以提供比如具有电气重分布功能的导电路径那样的内部结构。此外，载体的覆盖区可以取决于布置在载体上的半导体芯片的数目和覆盖区。也就是说，载体可以特别地包括被配置成承载半导体芯片的安装区域。针对载体的示例为管芯焊盘、包括管芯焊盘的引线框架、包括一个或多个重分布层的陶瓷衬底等。
[0022]在一个示例中，载体可以特别地包括可以具有任何形状、大小、材料等的引线框架。引线框架可以结构化成使得可以形成管芯焊盘(或芯片岛)和引线。在器件的制作器件，管芯焊盘和引线可以连接到彼此。管芯焊盘和引线还可以由一个单个片段制成。管芯焊盘和引线可以通过具有在制作过程中分离管芯焊盘和引线中的一些的目的的连接装置连接在彼此之中。在此，分离管芯焊盘和引线可以通过机械切锯、激光束、切割、压印、研磨、蚀刻和任何其它适当的技术中的至少一个来实施。引线框架可以是导电的。例如，其可以完全由金属和/或金属合金制作，特别是铜、铜合金、镍、铁镍、铝、铝合金、钢、不锈钢和其它适当的材料中的至少一个。引线框架可以镀有导电材料，例如铜、银、钯、金、镍、铁镍、镍磷等中的至少一个。引线框架然后可以称为“预镀的引线框架”。尽管引线框架可以是导电的，但是管芯焊盘的任意选择可以与彼此电气绝缘。
[0023]本文所描述的器件可以包括可以电气耦合到半导体芯片的接触元件。例如，接触元件可以被配置成提供半导体封装的半导体芯片与布置在半导体封装外部的组件之间的电气连接。在一个示例中，导电元件可以包括引线框架的部分，特别是引线。结合以上描述的引线框架做出的所有以上注释因而还可以适用于接触元件。在另一示例中，接触元件可以包括一个或多个接触夹。接触夹的形状不一定限于具体大小或具体几何形状。接触夹可以通过压印、冲压、按压、切割、切锯、研磨和任何其它适当的技术中的至少一个来制作。接触元件与半导体芯片的接触焊盘之间的接触可以通过任何适当的技术来建立。在一个示例中，导电元件可以焊接到其它组件，例如通过采用扩散焊接工艺。
[0024]本文所描述的器件可以包括印刷电路板(PCB)JCB可以机械支撑并且使用导电轨迹、接触焊盘和可以从可以形成在非导电衬底之上的导电层产生的另外的技术特征来电气连接电子组件。任意类型的半导体芯片或半导体封装可以布置在PCB之上和/或布置在PCB中。在一个示例中，PCB可以是单面的(例如一个铜层)。在另外的示例中，PCB可以是双面的(例如两个铜层)，或者是多层的。布置在不同层之上的导体可以通过电镀穿孔(或经由连接)而连接。PCB可以包括组件，诸如例如电容器、电阻器和有源器件，其也可以嵌入在衬底中。
[0025]在一个示例中，PCB可以进包括导电连接(例如铜连接)，但是没有嵌入式组件。这样的板可以称为印刷布线板(PWB)或蚀刻布线板。在另外的示例中，PCB可以包括电子组件并且可以称为印刷电路组装(PCA)、印刷电路板组装或PCB组装(PCBA)。如本文所使用的术语PCB可以用于裸露的和组装的板二者。本说明书不限于具体类型的PCB。
[0026]—般而言，PCB可以通过使用层压、包铜层压、树脂浸渍B阶包衣(预浸材料)、铜箔、导电墨等中的至少一个来制造。层压材料可以包括BT环氧树脂、复合环氧树脂材料、CEM-1，
5、氰酸酯、FR-2、FR-4、聚酰亚胺、PTFE、聚四氟乙烯(特氟龙)等中的至少一个。
[0027]本文所描述的器件可以包括一个或多个金属工件。一般而言，金属工件可以对应于已经以某种方式进行处理的主要是固体的材料的经划界的部分。金属工件可能已经通过手动工具或机器进行了加工和制作。金属工件可能已经通过借由