在封裝結(jié)構(gòu)的間斷上的電絕緣的熱接口結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電子半導(dǎo)體殼體、一種電子結(jié)構(gòu)以及一種用于制造電子半導(dǎo)體殼 體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在電子芯片的殼體處通過封裝結(jié)構(gòu)，安裝于電載體上的電子芯片以封裝尺寸注型 并且在此開放電載體的表面區(qū)域。在封裝結(jié)構(gòu)的部分上或者電載體的表面區(qū)域上施加熱接 口結(jié)構(gòu)（TIM:熱接口材料），其相對于外部環(huán)境與電載體電解耦并且與環(huán)境熱耦合。在用戶 側(cè)在這種電子半導(dǎo)體殼體處施加散熱元件，例如以散熱體的形式，以在電子半導(dǎo)體殼體運 行期間能夠?qū)⒗鄯e在電子芯片（例如功率半導(dǎo)體芯片）中的余熱從電子半導(dǎo)體殼體中散發(fā) 至周邊。
[0003] 在封裝結(jié)構(gòu)的熱接口材料的不期望的分層的情況下，干擾的泄露電流能夠形成在 電子半導(dǎo)體殼體的外部環(huán)境和與電子芯片耦合的電載體之間，該泄露電流會損害電子半導(dǎo) 體殼體的擊穿強度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]能夠存在以下需求，封裝具有較高的電擊穿強度的電子芯片。
[0005] 根據(jù)一個示例性的實施例提出一種用于制造電子半導(dǎo)體殼體的方法，其中，在該 方法中電子芯片與載體稱合，電子芯片通過具有間斷（DiskontinuitSt)的封裝結(jié)構(gòu)被至 少部分地封裝，并且載體被至少部分地封裝，以電絕緣的熱接口結(jié)構(gòu)覆蓋間斷和與其連接 的體積的至少一部分，該體積鄰接載體的裸露的表面部分，該熱接口結(jié)構(gòu)使得載體的至少 一部分相對于環(huán)境電解奉禹。
[0006] 根據(jù)另一個不例性的實施例提出一種電子半導(dǎo)體殼體，其具有電子芯片、載體、封 裝結(jié)構(gòu)和電絕緣的熱接口結(jié)構(gòu)，該載體與電子芯片耦合；該封裝結(jié)構(gòu)至少部分地封裝電子 芯片并且部分地封裝載體，其中，該封裝結(jié)構(gòu)具有間斷；該熱接口結(jié)構(gòu)覆蓋間斷和與其連接 的體積的至少一部分，該體積鄰接載體，其中，熱接口結(jié)構(gòu)使得載體的至少一部分相對于環(huán) 境電解耦。
[0007] 根據(jù)另一個示例性的實施例提供了一種電子結(jié)構(gòu)，其具有電子芯片、載體、封裝結(jié) 構(gòu)、電絕緣的熱接口結(jié)構(gòu)以及散熱元件，該載體與電子芯片耦合；該封裝結(jié)構(gòu)至少部分地封 裝電子芯片并且部分地封裝載體，其中，該封裝結(jié)構(gòu)具有間斷；該熱接口結(jié)構(gòu)覆蓋間斷和與 其連接的體積的至少一部分，該體積鄰接載體，以使得載體的至少一部分相對于環(huán)境電解 耦；該散熱元件用于提供從外部連接至熱接口結(jié)構(gòu)的與載體的熱耦合。
[0008] -個示例性的實施例具有以下優(yōu)點，通過以熱接口結(jié)構(gòu)的材料對封裝結(jié)構(gòu)處的間 斷的覆蓋（尤其是填充），使得路徑長度（"漏電距離"）顯著地增大，該路徑長度保留電的 泄露電流，以從電子半導(dǎo)體殼體的外部到達由熱接口結(jié)構(gòu)自身覆蓋的具有安裝在其上的電 子芯片的載體。換句話說，電流路徑的長度提高了，該電流路徑會克服泄露電路在電子半導(dǎo) 體殼體的外部環(huán)境和該電子半導(dǎo)體殼體的內(nèi)部之間的傳播。這導(dǎo)致?lián)舸姸鹊奶岣吆碗娮?半導(dǎo)體殼體的電子性能的改善。同時，間斷的形成和相似地以熱接口材料的覆蓋由于增大 的接觸面積會引起在封裝結(jié)構(gòu)處的熱接口結(jié)構(gòu)的附著，從而進一步減小電子半導(dǎo)體殼體相 對于泄露電流的缺乏抵抗性。所描述的措施使得電子半導(dǎo)體殼體以及尤其其殼體適于以尤 其高的電壓使用，這在具有功率芯片的半導(dǎo)體構(gòu)件領(lǐng)域是極其有利的。根據(jù)所描述的實施 例能夠提供堅固的半導(dǎo)體殼體，其在壓力或者較強的機械或者電應(yīng)力的情況下也會提供可 靠的電絕緣。在封裝結(jié)構(gòu)處的熱接口結(jié)構(gòu)的可靠的和防止脫離的緊固會提高，因此電子半 導(dǎo)體殼體的運行安全性也會提高。
[0009] 此外描述電子半導(dǎo)體殼體、電子結(jié)構(gòu)和用于制造電子半導(dǎo)體殼體的附加的示例性 實施例。
[0010] 示例性實施例的基本構(gòu)思能夠在于，實現(xiàn)將邊緣凹處施加在封裝的散熱片/芯片 載體和構(gòu)件包裝尺寸（封裝結(jié)構(gòu)）之間的在外部區(qū)域，其使用用于具有熱傳導(dǎo)的和電絕緣 的尺寸以熱接口結(jié)構(gòu)的形式的填充的邊緣凹處，以改善雙材料零件系統(tǒng)的電絕緣。通過將 凹處或者其他的間斷施加在包裝材料內(nèi)和/或旁或者在電子芯片的封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)和/或圍繞 構(gòu)件散熱器或者電載體或者芯片載體（例如銅引線框架）地在電子芯片的封裝結(jié)構(gòu)旁，能 夠改善附著強度并且延長由泄露電流流過的路程（直觀地圍繞填充的或者覆蓋的間斷）。 由此能夠有利地通過接觸面積的增大實現(xiàn)在封裝結(jié)構(gòu)處的熱接口結(jié)構(gòu)的材料的可靠的附 著，以及在封裝結(jié)構(gòu)和所覆蓋或者所填充的間斷之間的機械抓緊。此外，能夠?qū)崿F(xiàn)在構(gòu)件的 關(guān)鍵的邊緣區(qū)域的改善的電絕緣強度。除此之外，通過該措施構(gòu)件的提高的可靠性是可實 現(xiàn)的。
[0011] 根據(jù)示例性的實施例，概念"間斷"尤其被理解為在封裝結(jié)構(gòu)的外平面的相對于連 續(xù)的（尤其是平的）平面環(huán)境的每個有針對性地形成的以及局部限制的結(jié)構(gòu)化的修改（尤 其是每個幾何不連續(xù)性），在封裝結(jié)構(gòu)處能夠機械地固定熱接口結(jié)構(gòu)，以導(dǎo)致可靠的電絕 緣。尤其能夠通過這種間斷的形成導(dǎo)致局部的平面增大，尤其通過泄露電流路徑的延長和 /或通過在熱接口結(jié)構(gòu)和封裝結(jié)構(gòu)之間的緊固面積的增大。這種間斷的示例是空隙、突出、 腔、切口、刻槽、噴砂、以及臺階等。
[0012] 根據(jù)一個示例性實施例，概念"耦合"尤其被理解為機械連接的形成。
[0013] 根據(jù)一個示例性實施例，概念"電耦合"尤其被理解為電導(dǎo)通的連接的形成，尤其 是通過鍵合（Bondens)。在此適合的耦合方法是線鍵合、以電導(dǎo)通的材料燒結(jié)（例如銀膏） 和/或焊接。
[0014] 根據(jù)一個示例性實施例，概念"封裝"尤其被理解為以封裝結(jié)構(gòu)的材料的包裹或封 閉。相應(yīng)地，這種封裝結(jié)構(gòu)也能夠被稱為包裹結(jié)構(gòu)或者封閉結(jié)構(gòu)。
[0015] 根據(jù)一個示例性實施例，使用由封裝結(jié)構(gòu)的一種材料和熱接口結(jié)構(gòu)的優(yōu)選地另一 種材料的結(jié)合。封裝結(jié)構(gòu)的材料能夠例如比熱接口結(jié)構(gòu)的機械較軟的材料更硬，并且因此 滿足包裹的電子芯片以及包裹的電子引線的機械穩(wěn)固性功能。相反地，作為功能尺寸的熱 接口結(jié)構(gòu)的材料能夠以其較軟的特性明顯地緊貼散熱元件，并且因此，尤其結(jié)合于其自身 的優(yōu)選的良好的熱傳導(dǎo)性能引起良好的熱耦合。封裝結(jié)構(gòu)的材料能夠是例如與熱接口結(jié)構(gòu) 的較通常使用的待制造的材料相比是成本較低廉地可制造的（其例如能夠具有鋁合金或 者氮化硼）。因此封裝結(jié)構(gòu)的材料以及熱接口結(jié)構(gòu)的材料的特性能夠至少部分地互補。根 據(jù)一個示例性實施例有針對性地使用這兩個材料的結(jié)合，以相互無關(guān)地具有大的設(shè)計自由 度，以滿足封裝結(jié)構(gòu)的材料和熱接口結(jié)構(gòu)的材料的所描述的各個功能。這種附著與傳統(tǒng)的 全包模塊（Fullpack-Modulen)不同，其僅僅提供一種包裹材料并且因此不同要求之間的 妥協(xié)必須達成。
[0016] 根據(jù)一個示例性實施例，載體被構(gòu)造作為電載體。這種電載體能夠尤其至少部分 地由電傳導(dǎo)的材料構(gòu)造。替換地，該載體也能夠被構(gòu)造為電絕緣的。
[0017] 根據(jù)一個實施例，熱接口結(jié)構(gòu)能夠被構(gòu)造用于提供在電載體和散熱元件之間的熱 耦合，該散熱元件至熱接口結(jié)構(gòu)是可連接的。這種散熱元件能夠被構(gòu)造為冷卻體，其將有效 熱從電子芯片中導(dǎo)出至外部環(huán)境。
[0018] 根據(jù)一個實施例，該方法能夠具有在封裝器件構(gòu)造間斷或者凹處。換句話說，用于 電子芯片或者電載體的至少部分封裝的封裝結(jié)構(gòu)的形成與在封裝結(jié)構(gòu)中的間斷的成型同 時地進行。由此使尤其快的過程進行成為可能。
[0019] 根據(jù)一個實施例，間斷能夠通過與間斷逆向地形成的突出被構(gòu)造在封裝工具 處（或者在這種封裝工具的腔中），由此封裝材料至間斷的流動變得不可能。在在可流 動的狀態(tài)下被施加入封裝工具的封裝材料硬化之后，電子半導(dǎo)體殼體或者類似的初型 (Vorform)能夠從封裝工具中取出并且已經(jīng)在這個時間點--由于造封裝工具中的突 出--已經(jīng)具有期望的間斷。在這種模子的變形中，例如能夠?qū)崿F(xiàn)具有20°的模子傾斜的 200X200iim(寬度X深度）的溝。
[0020] 根據(jù)一個替換的實施例，方法能夠具有在封裝之后才形成間斷。這具有以下優(yōu)點， 如果這是期望的或者要求的，通過用于形成間斷的材料提升的方法的選擇性的可選性，能 夠以較高的精確度和非常低的尺寸形成間斷。
[0021] 根據(jù)一個實施例，在封裝結(jié)構(gòu)的材料硬化之后通過封裝結(jié)構(gòu)的材料的去除來構(gòu)造 間斷。這進一步具有以下優(yōu)點，通過在封裝工具中的制造之后才去除封裝結(jié)構(gòu)的表面材料， 具有經(jīng)常不良的硬度特性的封裝結(jié)構(gòu)的表面層通過間斷的構(gòu)造而強制地去除，并且因此在 具有經(jīng)常良好的硬度特性的封裝結(jié)構(gòu)的內(nèi)部的材料處使得熱接口結(jié)構(gòu)的改善的附著成為 可能。
[0022] 根據(jù)一個實施例，間斷能夠通過以下組中的至少一個構(gòu)造，該組由激光處理、 研磨、刮、等離子處理和腐蝕組成。激光處理能夠尤其通過激光開槽實現(xiàn)并且例如導(dǎo)致 200iimX100iim(寬度X深度）的尺寸。作為激光處理，激光毛化（Laserroughening)也 是可能的，通過其能夠設(shè)置間斷的2001111^3011111或者2001111^1011111(寬度\深度）的 尺寸。因此用于構(gòu)造間斷的材料去除能夠通過化學(xué)方法（例如濕法刻蝕或者等離子刻蝕） 和/或通過物理方法（例如通過機械處理或者通過以能量射線的處理的材料去除）實現(xiàn)。
[0023] 根據(jù)一個實施例，在間斷之外的封裝結(jié)構(gòu)的表面能夠具有蠟狀的表面層，其中，該 方法具有去除封裝結(jié)構(gòu)的材料直到這種深度，該蠟狀的表面層在間斷的位置處局部地去 除，使得該間斷至少部分地通過模子結(jié)構(gòu)的粗的或者粒狀的壁限制，間斷尤其通過模子結(jié) 構(gòu)的全顆粒構(gòu)造。這進一步具有以下優(yōu)點，在通過包裹的制造之后才通過模子結(jié)構(gòu)的表面 材料的去除通過間斷的構(gòu)造強制地去除在該過程中產(chǎn)生的蠟狀的表面層，并且因此在具有 熱接口結(jié)構(gòu)的封裝結(jié)構(gòu)的內(nèi)部的粗糙的、堅固的層的改善的粘著力變得可能。已經(jīng)顯示，通 過在封裝結(jié)構(gòu)的表面去除例如10Um，能夠?qū)崿F(xiàn)熱接口結(jié)構(gòu)至封裝結(jié)構(gòu)的明顯改善的附著。
[0024] 根據(jù)一個