DE102016117843A1 - Mit Kühlfluid gekühlte und eine Abschirmschicht umfassende Packung - Google Patents
Mit Kühlfluid gekühlte und eine Abschirmschicht umfassende Packung Download PDFInfo
- Publication number
- DE102016117843A1 DE102016117843A1 DE102016117843.8A DE102016117843A DE102016117843A1 DE 102016117843 A1 DE102016117843 A1 DE 102016117843A1 DE 102016117843 A DE102016117843 A DE 102016117843A DE 102016117843 A1 DE102016117843 A1 DE 102016117843A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- package
- cooling
- shielding layer
- encapsulant
- cooling fluid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 239000008393 encapsulating agent Substances 0.000 claims abstract description 68
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 96
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 50
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 17
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 11
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 7
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 claims description 5
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 3
- 229920000052 poly(p-xylylene) Polymers 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000007788 roughening Methods 0.000 claims description 3
- HZEWFHLRYVTOIW-UHFFFAOYSA-N [Ti].[Ni] Chemical compound [Ti].[Ni] HZEWFHLRYVTOIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N alumane;titanium Chemical compound [AlH3].[Ti] UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 claims description 2
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims description 2
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 2
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 2
- -1 titanium-aluminum-nickel Chemical compound 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 abstract description 10
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 85
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 19
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 13
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 10
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 2
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001295925 Gegenes Species 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
- H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
- H01L23/3157—Partial encapsulation or coating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
- H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the groups H01L21/18 - H01L21/326 or H10D48/04 - H10D48/07 e.g. sealing of a cap to a base of a container
- H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
- H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
- H01L23/433—Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
- H01L23/4334—Auxiliary members in encapsulations
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
- H01L23/49517—Additional leads
- H01L23/49531—Additional leads the additional leads being a wiring board
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/552—Protection against radiation, e.g. light or electromagnetic waves
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/33—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
- H01L2224/331—Disposition
- H01L2224/3318—Disposition being disposed on at least two different sides of the body, e.g. dual array
- H01L2224/33181—On opposite sides of the body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
- H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
- H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
- H01L23/3121—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed a substrate forming part of the encapsulation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
- H01L23/49575—Assemblies of semiconductor devices on lead frames
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L24/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L24/33—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
- H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
- H01L2924/13062—Junction field-effect transistor [JFET]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
- H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/14—Integrated circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/14—Integrated circuits
- H01L2924/143—Digital devices
- H01L2924/1431—Logic devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
- H01L2924/1815—Shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/301—Electrical effects
- H01L2924/3025—Electromagnetic shielding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
Eine Packung (100), die mindestens einen elektronischen Chip (102), ein Kapselungsmittel (104), das mindestens einen Teil des mindestens einen elektronischen Chips (102) einkapselt, und eine Abschirmschicht (106) auf mindestens einem Teil einer Außenoberfläche des Kapselungsmittels (104), die dazu konfiguriert ist, einen Innenbereich der Packung (100) in Bezug auf Kühlfluid zum Abführen von Wärmeenergie von dem mindestens einen elektronischen Chip (102) abzuschirmen, umfasst.
Description
- Hintergrund der Erfindung
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Packung, eine elektronische Vorrichtung, ein Fahrzeug, ein Verwendungsverfahren und Herstellungsverfahren.
- Beschreibung des Standes der Technik
- Ein Leistungsmodul, zum Beispiel für Automobilanwendungen, stellt eine physische Einschließung für Leistungskomponenten bereit, üblicherweise Leistungshalbleitervorrichtungen in Form elektronischer Chips, die eine oder mehrere integrierte Schaltungskomponenten umfassen. Beispiele integrierter Schaltungskomponenten von Leistungsmodulen stellen einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (insulated-gate bipolar transistor (IGBT)) und eine Diode dar.
- Es besteht weiterhin potenziell Raum zur Verbesserung der Zuverlässigkeit einer Packung unter effizienter Abführung von Wärme.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Es kann ein Bedarf an einer Packung bestehen, die eine effiziente Abfuhr von während des Betriebs erzeugter Wärme bei gleichzeitiger Gewährleistung der Zuverlässigkeit der Packung ermöglicht.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine Packung bereitgestellt, die mindestens einen elektronischen Chip, ein Kapselungsmittel, das mindestens einen Teil des mindestens einen elektronischen Chips einkapselt, und eine Abschirmschicht auf mindestens einem Teil einer Außenoberfläche des Kapselungsmittels, die dazu konfiguriert ist, einen Innenbereich der Packung in Bezug auf Kühlfluid zum Abführen von Wärmeenergie von dem mindestens einen elektronischen Chip abzuschirmen, umfasst.
- Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, die eine Packung mit den vorstehend erwähnten Merkmalen umfasst und ein Kühlelement, das dazu konfiguriert ist, an der Packung montiert zu werden, um dadurch, zusammen mit der Packung, einen Kühlhohlraum zur Aufnahme von Kühlfluid zum Kühlen der Packung zu begrenzen.
- Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das eine Packung oder eine elektronische Vorrichtung mit den vorstehend erwähnten Merkmalen umfasst.
- Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zum Herstellen einer Packung bereitgestellt, wobei das Verfahren das Kapseln mindestens eines Teils mindestens eines elektronischen Chips mit einem Kapselungsmittel und das Bilden einer Abschirmschicht auf mindestens einem Teil einer Außenoberfläche des Kapselungsmittels und das Konfigurieren der Abschirmschicht zum Abschirmen eines Innenbereichs der Packung in Bezug auf Kühlfluid zum Abführen von Wärmeenergie von dem mindestens einen elektronischen Chip umfasst.
- Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Vorrichtung bereitgestellt, wobei das Verfahren das Bilden einer Packung mit den vorstehend erwähnten Merkmalen und das Montieren eines Kühlelements an der Packung, um dadurch, zusammen mit der Packung, einen Kühlhohlraum zur Aufnahme von Kühlfluid zum Kühlen der Packung zu begrenzen, umfasst.
- Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel wird eine Packung mit den vorstehend erwähnten Merkmalen oder eine elektronische Vorrichtung mit den vorstehend erwähnten Merkmalen für eine Automobilanwendung verwendet.
- Ein Ausführungsbeispiel kann den Vorteil haben, dass die Abfuhr von Wärme, die während des Betriebs der Packung durch den einen oder die mehreren elektronischen Chips erzeugt wird, infolge einer Direktkühlarchitektur durch ein fluidisches (d. h. flüssiges und/oder gasförmiges) Kühlfluid, das mit einer Außenoberfläche der Packung in Kontakt zu bringen ist, hocheffizient sein kann. Gleichzeitig kann die Bereitstellung einer Abschirmschicht auf mindestens einem Teil der Außenoberfläche des Kapselungsmittels, der andernfalls unmittelbaren Kontakt mit dem Kühlfluid hätte (d. h. mindestens auf dem Oberflächenabschnitt des Kapselungsmittels, der zur Bestimmung des Kühlhohlraums beiträgt) jegliches unerwünschte Eindringen von Kühlfluid in einen Innenbereich des (insbesondere moldartigen) Kapselungsmaterials sicher verhindern. Herkömmlicherweise kann ein solches Eindringen von Feuchtigkeit oder dergleichen in einen Innenbereich einer Packung zu elektrischer Instabilität (insbesondere zu Kurzschlussgefahr) und/oder mechanischer Instabilität (zum Beispiel Delaminierung) führen. Gleichzeitig und synergetisch mit dem effizienten Wärmeabfuhrvermögen und der hohen Zuverlässigkeit der Packung wird dadurch durch Ausführungsbeispiele der Erfindung ermöglicht, dass das von der Abschirmschicht bedeckte Kapselungsmittel einen Teil der gegenüber Kühlfluid exponierten Außenoberfläche der Packung bestimmen kann, so dass der durch teure Materialien (wie einen Wärmeabfuhrkörper, der als DCB-Substrat ausgebildet sein kann) bestimmte Oberflächenbereich der Packung reduziert werden kann. Somit können eine hocheffiziente Kühlleistung und eine hohe Zuverlässigkeit der Packung hinsichtlich ihres elektrischen und mechanischen Verhaltens mit einer kosteneffizienten und einfachen Herstellbarkeit kombiniert werden.
- Beschreibung von weiteren Ausführungsbeispielen
- Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele der Packung, der elektronischen Vorrichtung, des Fahrzeugs und der Verfahren erläutert.
- In einer Ausführungsform ist das Material der Abschirmschicht dazu konfiguriert, mindestens eine Eigenschaft/Funktion ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Folgendem bereitzustellen:
- • Korrosionsbeständigkeit (d. h. Bereitstellen von Schutz gegen unerwünschte Korrosion);
- • Undurchlässigkeit für Flüssigkeiten (d. h. Verhindern des Eindringens einer Flüssigkeit in das Kapselungsmittel, insbesondere Wasserundurchlässigkeit);
- • Abriebfestigkeit (d. h. Verhindern der Entfernung von Oberflächenmaterial der Packung mittels Abrasion durch strömendes Kühlfluid); und
- • Spaltüberbrückungsfähigkeit (d. h. Fähigkeit zur Überbrückung eines Risses oder Spalts, der unter unerwünschten Umständen in der Packung auftreten kann, zum Beispiel infolge übermäßiger thermischer oder mechanischer Belastung).
- In einer Ausführungsform umfasst das Material der Abschirmschicht mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus:
- • einem organischen Dielektrikum, insbesondere Parylen oder einem anderen Kunststoffmaterial;
- • einem organischen, elektrisch leitfähigen Material, insbesondere einem elektrisch leitfähigen Polymer;
- • einem anorganischen Dielektrikum, insbesondere einem Niedertemperaturglas oder einer Keramik; und
- • einem metallischen Material, insbesondere mindestens einem von Titan, Nickel, Aluminium, Titan-Nickel, Titan-Aluminium und Titan-Aluminium-Nickel.
- Andere Materialien, die fluiddicht (insbesondere flüssigkeitsdicht) und daher in der Lage sind, das Kühlfluid in Bezug auf das Kapselungsmittel der Packung abzuschirmen, können jedoch ebenfalls für die eine oder mehreren Abschirmschichten verwendet werden.
- In einer Ausführungsform umfasst die Packung einen ersten Wärmeabfuhrkörper, der mit einer ersten Hauptoberfläche des mindestens einen elektronischen Chips thermisch gekoppelt und dazu konfiguriert ist, Wärmeenergie von dem mindestens einen elektronischen Chip an das Kühlfluid abzuführen. Der erste Wärmeabfuhrkörper kann teilweise (insbesondere nur teilweise, so dass der erste Wärmeabfuhrkörper einen Teil einer Außenoberfläche der Packung bildet, was hinsichtlich ihres Wärmeabfuhrvermögens vorteilhaft ist) durch das Kapselungsmittel eingekapselt sein. Mit anderen Worten kann die Packung mindestens einen Wärmeabfuhrkörper umfassen, der teilweise in die Packung eingebettet und teilweise gegenüber einem Kühlhohlraum exponiert ist. Der erste Wärmeabfuhrkörper kann die Funktion der effizienten Abführung von Wärme haben, die durch den mindestens einen darauf montierten elektronischen Chip erzeugt wird. Somit kann der erste Wärmeabfuhrkörper gleichzeitig auch als Chipträger dienen.
- In einer Ausführungsform umfasst die Packung einen zweiten Wärmeabfuhrkörper, der mit einer zweiten Hauptoberfläche des mindestens einen elektronischen Chips und/oder mindestens eines weiteren elektronischen Chips der Packung thermisch gekoppelt und dazu konfiguriert ist, Wärmeenergie von dem mindestens einen elektronischen Chip und/oder von dem mindestens einen weiteren elektronischen Chip an das Kühlfluid abzuführen. Der zweite Wärmeabfuhrkörper kann teilweise (insbesondere nur teilweise, so dass der zweite Wärmeabfuhrkörper einen Teil einer Außenoberfläche der Packung bildet, was hinsichtlich ihres Wärmeabfuhrvermögens vorteilhaft ist) durch das Kapselungsmittel eingekapselt sein. Die Bereitstellung eines zweiten Wärmeabfuhrkörpers zusätzlich zu dem ersten Wärmeabfuhrkörper bietet die Möglichkeit zur hocheffizienten, doppelseitigen Kühlung. In einer Alternative (wie zum Beispiel in
1 und2 gezeigt) kann jeder von einem oder mehreren elektronischen Chips mit einer jeweiligen ersten Hauptoberfläche davon mit dem ersten Wärmeabfuhrkörper gekoppelt sein und kann mit der jeweiligen zweiten Hauptoberfläche davon mit dem zweiten Wärmeabfuhrkörper gekoppelt sein. In einer anderen Alternative (in den Figuren nicht gezeigt) kann mindestens ein elektronischer Chip nur mit dem ersten Wärmeabfuhrkörper gekoppelt sein, und mindestens ein anderer elektronischer Chip kann nur mit dem zweiten Wärmeabfuhrkörper gekoppelt sein. In einer solchen Konfiguration können die erwähnten elektronischen Chips einander zugewandt angeordnet sein, während die Wärmeabfuhrkörper einander gegenüberliegend angeordnet sein können, wodurch auch eine doppelseitige Kühlung der Packung ermöglicht wird. - In einer Ausführungsform können der erste Wärmeabfuhrkörper (und/oder ein fakultativer zweiter Wärmeabfuhrkörper) ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit umfassen, um in der Lage zu sein, Wärme effizient von dem einen oder den mehreren elektronischen Chips an eine Umgebung der Packung abzuführen. Insbesondere kann die Wärmeleitfähigkeit von mindestens einem der Wärmeabfuhrkörper als Ganzem oder einem Material davon mindestens 10 W/mK, insbesondere mindestens 50 W/mK, betragen.
- In einer Ausführungsform ist mindestens ein Abschnitt einer Oberfläche von mindestens einem des ersten Wärmeabfuhrkörpers und des zweiten Wärmeabfuhrkörpers von einem Teil der einen oder mehreren Abschirmschichten (d. h. von derselben Abschirmschicht bzw. denselben Abschirmschichten, die auch das Kapselungsmittel bedecken) oder von mindestens einer weiteren Abschirmschicht (d. h. von einer oder mehreren separaten Abschirmschichten, die sich von der Abschirmschicht bzw. den Abschirmschichten, die das Kapselungsmittel bedecken, unterscheiden) bedeckt. In einer Konfiguration ist es hocheffizient, eine einzelne gemeinsame und nahtlose Abschirmschicht herzustellen, die sowohl das Kapselungsmittel als auch den jeweiligen Wärmeabfuhrkörper bedeckt. Ein Szenario, bei dem eine zusätzliche Bedeckung eines jeweiligen Wärmeabfuhrkörpers mit einer Abschirmschicht wünschenswert sein kann, ist eine Situation, bei der eine unerwünschte elektrochemische Wechselwirkung auftreten kann, beispielsweise wenn eine Kupferoberflächenschicht des Wärmeabfuhrkörpers (zum Beispiel eine Kupferschicht eines DCB-Substrats) nahe an Kühlfinnen angeordnet ist, die aus einem anderen Material wie beispielsweise Aluminium hergestellt sind. Die Abschirmschicht kann dann auch dazu wirksam sein, die eine oder mehreren elektrochemisch aktiven Metalloberflächen elektrochemisch zu passivieren.
- In einer Ausführungsform kapselt das Kapselungsmittel mindestens einen von einem Teil des ersten Wärmeabfuhrkörpers und einem Teil des zweiten Wärmeabfuhrkörpers ein. In einer solchen Konfiguration wird ein Teil der Außenoberfläche der Packung von einem jeweiligen der Wärmeabfuhrkörper gebildet, was zu einer hocheffizienten Wärmeabfuhr führt (da das Kapselungsmittel in der Regel eine geringere Wärmeleitfähigkeit besitzt als der bzw. die Wärmeabfuhrkörper).
- In einer Ausführungsform umfasst die Packung einen Chipträger, auf dem der mindestens eine elektronische Chip montiert ist. Insbesondere kann der erste Wärmeabfuhrkörper als der Chipträger konfiguriert sein (zusätzlich zu seiner Funktion als Kühlkörper). Beispielsweise kann mindestens einer des ersten Wärmeabfuhrkörpers und des zweiten Wärmeabfuhrkörpers als mindestens eines der Gruppe bestehend aus einem „Direct Copper Bonding”-Substrat (DCB) und einem „Direct Aluminum Bonding”-Substrat (DAB) konfiguriert sein. Alternative Chipträger, die für andere Ausführungsformen verwendet werden können, können ein beliebiger Interposer, wie ein Substrat, ein Keramiksubstrat, ein laminares Substrat, ein Leadframe, ein IMS (Insulated Metal Substrate – isoliertes Metallsubstrat), eine PCB (printed circuit board – Leiterplatte) usw. sein.
- In einer Ausführungsform umfasst die Packung einen Distanzkörper, insbesondere einen thermisch leitfähigen Distanzkörper, der zwischen dem elektronischen Chip und dem zweiten Wärmeabfuhrkörper angeordnet ist. Beispielsweise kann ein solcher fakultativer Distanzkörper als ein Kupferblock ausgebildet sein.
- In einer Ausführungsform umfasst mindestens einer des ersten Wärmeabfuhrkörpers und des zweiten Wärmeabfuhrkörpers eine elektrisch isolierende (und vorzugsweise hoch thermisch leitfähige) Schicht mit einer ersten Hauptoberfläche, die von einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht bedeckt ist, und einer zweiten Hauptoberfläche, die von einer zweiten elektrisch leitfähigen Schicht bedeckt ist. Beispielsweise kann die elektrisch isolierende Schicht gleichzeitig hoch thermisch leitfähig sein, was zum Beispiel durch die Bereitstellung einer Keramikschicht erreicht werden kann. Mindestens eine der elektrisch leitfähigen Schichten kann eine Kupferschicht sein, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit vereint. Aluminium ist jedoch ebenfalls eine geeignete Materialauswahl für mindestens eine der elektrisch leitfähigen Schichten. Beispielsweise kann mindestens einer des ersten Wärmeabfuhrkörpers und des zweiten Wärmeabfuhrkörpers als mindestens eines der Gruppe bestehend aus einem „Direct Copper Bonding”-Substrat (DCB-Substrat) und einem „Direct Aluminum Bonding”-Substrat (DAB-Substrat) konfiguriert sein.
- In einer Ausführungsform umfasst mindestens einer des ersten Wärmeabfuhrkörpers und des zweiten Wärmeabfuhrkörpers eine elektrisch leitfähige Verdrahtungsstruktur, die den einen oder die mehreren elektronischen Chips elektronisch verbindet. Insbesondere kann die elektrisch leitfähige Verdrahtungsstruktur eine der vorstehend erwähnten ersten und zweiten elektrisch leitfähigen Schichten sein, die gemäß einer erforderlichen elektrischen Kopplungslogik strukturiert sein können.
- In einer Ausführungsform umfasst die Packung einen Kühlfinnenkörper an mindestens einem des ersten Wärmeabfuhrkörpers und des zweiten Wärmeabfuhrkörpers. Ein solcher Kühlfinnenkörper kann zum Beispiel durch Ribbon-Bonds aus einem hoch thermisch leitfähigen Material, wie Aluminium, ausgebildet sein. Alternativ kann ein solcher Kühlfinnenkörper auch als eine Anordnung von (beispielsweise matrixartig angeordneten) Säulen aus einem hoch thermisch leitfähigen Material wie Aluminium ausgebildet sein. In einer Ausführungsform kann der Kühlfinnenkörper so geformt sein, dass er das Kühlfluid auf einen nichtlinearen Strömungsweg zwingt, insbesondere zum Erzeugen eines Wirbels oder einer anderen Art von Strömungsturbulenz. Dies kann den Wärmeaustausch zwischen der Packung und dem Kühlfluid verbessern.
- In einer Ausführungsform umfasst die Packung eine Abschirmschicht auf mindestens einem Teil einer Außenoberfläche des Kühlfinnenkörpers. Indem auch der Kühlfinnenkörper teilweise oder vollständig von einer Abschirmschicht des vorstehend beschriebenen Typs bedeckt wird, kann jegliche unerwünschte elektrochemische Wechselwirkung zwischen einem Oberflächenmetall der Kühlrippe und einem Oberflächenmetall eines jeweiligen Wärmeabfuhrkörpers usw. vermieden werden.
- In einer Ausführungsform ist das Kapselungsmittel in einem Oberflächenbereich, der mindestens einem des ersten Wärmeabfuhrkörpers und des zweiten Wärmeabfuhrkörpers unmittelbar benachbart ist, von der Abschirmschicht bedeckt. Somit kann ein ununterbrochener Oberflächenbereich gebildet werden, in dem das Kühlfluid nicht in die Packung eindringen kann, was weder durch den Oberflächenabschnitt ermöglicht wird, der durch die Abschirmschicht auf dem Kapselungsmittel bestimmt wird, noch durch den Oberflächenabschnitt ermöglicht wird, der durch den Wärmeabfuhrkörper bestimmt wird.
- In einer Ausführungsform umfasst die Packung eine elektrisch leitfähige Kontaktstruktur, insbesondere einen Leadframe, die sich teilweise innerhalb und teilweise außerhalb (insbesondere unter Bildung eines oder mehrerer freiliegender Anschlüsse) des Kapselungsmittels erstreckt und mit dem mindestens einen elektronischen Chip elektrisch gekoppelt ist (zum Beispiel durch Drahtbonden). Durch eine solche elektrisch leitfähige Kontaktstruktur kann der mindestens eine elektronische Chip mit einer elektronischen Umgebung der Packung gekoppelt werden. Zu diesem Zweck können sich ein oder mehrere Schenkel der elektrisch leitfähigen Kontaktstruktur über das Kapselungsmittel hinaus erstrecken. Bei einem Leadframe kann es sich um eine teilweise innerhalb einer Chippackung befindliche Metallstruktur handeln, die zum Tragen von Signalen vom elektronischen Chip nach außen und/oder umgekehrt gestaltet ist. Der elektronische Chip innerhalb der Packung oder der elektronischen Komponente kann an dem Leadframe angebracht werden, und dann können Bonddrähte zum Anbringen von Pads des elektronischen Chips an Anschlüssen des Leadframe bereitgestellt werden. Nachfolgend kann der Leadframe in ein Kunststoffgehäuse oder ein anderes Kapselungsmittel gemoldet werden.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kapselungsmittel eine Moldmasse. Für das Kapseln durch Molden können ein Kunststoffmaterial oder ein Keramikmaterial verwendet werden. Das Kapselungsmittel kann ein Epoxidmaterial umfassen. Füllstoffpartikel (zum Beispiel SiO2, Al2O3, Si3N4, BN, AlN, Diamant usw.) können, zum Beispiel zum Verbessern der Wärmeleitfähigkeit, in einer Matrix auf Epoxidbasis des Kapselungsmittels eingebettet sein.
- In einer Ausführungsform umfasst die Packung mindestens einen Wärmeabfuhrkörper, der jeweils mit einer jeweiligen Hauptoberfläche von mindestens einem des mindestens einen elektronischen Chips thermisch gekoppelt und dazu konfiguriert ist, Wärmeenergie von dem jeweiligen mindestens einen elektronischen Chip an das Kühlfluid abzuführen, wobei der Kühlhohlraum (insbesondere ausschließlich, d. h. ohne weitere hohlraumbegrenzende Bestandteile) durch das Kühlelement, durch die Abschirmschicht auf dem Kapselungsmittel (mit oder ohne Dichtungsring daran) und durch den mindestens einen Wärmeabfuhrkörper (mit oder ohne Abschirmschicht darauf) begrenzt wird. Verschiedene Wärmeabfuhrkörper können denselben elektronischen Chips (wie in
1 und2 gezeigt) dienen oder können verschiedenen elektronischen Chips dienen, was deren thermische Kopplung mit Kühlfluid betrifft. Dies ermöglicht einen richtigen Wärmeaustausch zwischen Kühlfluid und Packung und ermöglicht es zudem, die Abmessung des bzw. der vielfach teuren Wärmeabfuhrkörper gering zu halten. - In einer Ausführungsform ist die Abschirmschicht auf mindestens einem Teil einer Außenoberfläche des Kapselungsmittels dazu konfiguriert, einen Innenbereich der Packung in Bezug auf Kühlfluid abzuschirmen. Beispielsweise kann ein solches Kühlfluid eine Kühlflüssigkeit wie Wasser sein.
- In einer Ausführungsform ist das Kapselungsmittel, insbesondere ein mit einer Abschirmschicht bedeckter Abschnitt der Kapselung, mit einem strukturellen Merkmal versehen, das zu einer kühlfluidbezogenen Funktion beiträgt. Insbesondere kann ein solches mindestens ein strukturelles Merkmal eine Dichtungsnut zur Aufnahme eines Dichtungselements zur Förderung der Fluiddichtigkeit des Kühlhohlraums umfassen und/oder kann eine Kühlfluidleitstruktur zum Leiten des Kühlfluids entlang einem definierten Strömungsweg umfassen. Somit beeinträchtigt die Bereitstellung der Abschirmschicht nicht die Möglichkeit, ein oder mehrere strukturelle Merkmale durch eine entsprechende Gestaltung des Kapselungsmittels zu bestimmen. Durch Anordnen einer O-Ring-Dichtung an dem mit einer Abschirmschicht beschichteten Kapselungsmittel anstatt an einer Wärmeabfuhrkörper-Oberfläche kann eine teure Wärmeabfuhrkörper-Oberfläche eingespart werden. Beispielsweise kann eine solche O-Ring-Dichtung durch Molden eingefügt werden. Durch Bestimmen von Strömungskanälen durch eine entsprechende Anpassung der Form des Kapselungsmittels kann ein unerwünschter hoher Strömungswiderstand des Kühlfluids verhindert werden. Wenn das Kühlfluid durch eine Pumpe angetrieben wird, kann die Antriebsleistung für die Pumpe dadurch vorteilhaft reduziert werden.
- In einer Ausführungsform ist das Kühlelement dazu konfiguriert, zur doppelseitigen Kühlung der Packung durch Kühlfluid, das mit zwei gegenüberliegenden Hauptoberflächen der Packung thermisch koppelbar ist, an der Packung montiert zu werden. Dies führt zu einer besonders ausgeprägten Kühlleistung. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann jedoch auch einseitige Kühlung erreicht werden.
- In einer Ausführungsform umfasst das Kühlelement mindestens einen von einem Kühlmittelzuführkanal, der dazu konfiguriert ist, dem Kühlhohlraum Kühlmittel aus einem Kühlmittelbehälter zuzuführen, und einem Kühlmittelabflusskanal, der dazu konfiguriert ist, Kühlmittel aus dem Kühlhohlraum abfließen zu lassen. Die Strömungsbahn von Kühlmittel kann daher präzise bestimmt werden. Vorzugsweise kann ein geschlossener Kühlmittelströmungsweg-Kreislauf konstruiert werden.
- In einer Ausführungsform haben der Wärmeabfuhrkörper und das Kühlelement keinen unmittelbaren gegenseitigen Kontakt. Ein unmittelbarer Kontakt mit dem Wärmeabfuhrkörper kann erreicht werden, indem die Abschirmschicht das Kapselungsmittel in Bezug auf das Kühlelement beabstandet.
- In einer Ausführungsform wird die Abschirmschicht hergestellt durch mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus:
- • Sputtern;
- • Abscheidung (insbesondere chemische Abscheidung (wie Platen) oder Abscheidung durch Verdampfung, Gasphasenabscheidung);
- • chemische Gasphasenabscheidung (chemical vapor deposition (CVD));
- • Niedertemperaturschmelzen, insbesondere durch Laserbearbeitung;
- • Lackieren; und
- • Plasmaabscheidung.
- Jedoch sind auch andere Herstellungsverfahren möglich.
- In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Konditionieren des Kapselungsmittels (insbesondere durch Aufrauen einer Oberfläche des Kapselungsmittels) zur Förderung seiner Adhäsionseigenschaften vor der Bildung der Abschirmschicht auf dem Kapselungsmittel. Insbesondere das Aufrauen der Oberfläche des Kapselungsmittels vor der Bildung der Abschirmschicht kann die Adhäsion verbessern. Zusätzlich oder alternativ kann Wachsmaterial aus dem Kapselungsmittel (wie beispielsweise einer Moldmasse) entfernt werden, ebenfalls zur Verbesserung der Adhäsion.
- In einem Ausführungsbeispiel ist der elektronische Chip als Leistungshalbleiterchip konfiguriert. Somit kann der elektronische Chip (wie beispielsweise ein Halbleiterchip) für Leistungsanwendungen zum Beispiel im Automobilbereich verwendet werden und zum Beispiel mindestens einen integrierten Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) und/oder mindestens einen Transistor eines anderen Typs (wie beispielsweise einen MOSFET, einen JFET usw.) und/oder mindestens eine integrierte Diode aufweisen. Solche integrierten Schaltungselemente können zum Beispiel in Siliziumtechnologie oder auf Basis von Halbleitern mit breiter Bandlücke (wie beispielsweise Siliziumcarbid, Galliumnitrid oder Galliumnitrid auf Silizium) aufgebaut sein. Ein Leistungshalbleiterchip kann einen bzw. eine oder mehrere Feldeffekttransistoren, Dioden, Inverterschaltungen, Halbbrücken, Vollbrücken, Treiber, Logikschaltungen, weitere Vorrichtungen usw. umfassen.
- In einer Ausführungsform erfährt der elektronische Chip einen vertikalen Stromfluss. Die Packungsarchitektur gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung ist besonders geeignet für Hochleistungsanwendungen, in denen ein vertikaler Stromfluss gewünscht wird, d. h. ein Stromfluss in einer Richtung senkrecht zu den zwei gegenüberliegenden Hauptoberflächen des elektronischen Chips, von denen eine zum Montieren des elektronischen Chips auf dem Träger verwendet wird.
- In Ausführungsformen kann die elektronische Komponente als eine Halbbrücke, eine Kaskodenschaltung, eine Schaltung, die durch einen Feldeffekttransistor und einen Bipolartransistor gebildet ist, die parallel miteinander verbunden sind, oder eine Leistungshalbleiterschaltung gestaltet sein. Daher ist die Packungsarchitektur gemäß Ausführungsbeispielen mit den Anforderungen sehr unterschiedlicher Schaltungskonzepte kompatibel.
- In einer Ausführungsform ist die elektronische Komponente als eines der Gruppe gestaltet bestehend aus einem mit einem Leadframe verbundenen Leistungsmodul, einer elektronischen „Transistor Outline”-Komponente (TO-Komponente), einer elektronischen „Quad Flat No Leads Package”-Komponente (QFN-Komponente), einer elektronischen „Small Outline”-Komponente (SO-Komponente), einer elektronischen „Small Outline Transistor”-Komponente (SOT-Komponente) und einer elektronischen „Thin More Outline Package”-Komponente (TSOP-Komponente). Daher ist die elektronische Komponente gemäß einem Ausführungsbeispiel vollständig mit Standardpackungskonzepten kompatibel (insbesondere vollständig mit Standard-TO-Packungskonzepten kompatibel) und erscheint nach außen wie eine herkömmliche elektronische Komponente, die hoch benutzerfreundlich ist. In einer Ausführungsform ist die elektronische Komponente als Leistungsmodul, z. B. ein geformtes Leistungsmodul, gestaltet. Zum Beispiel kann es sich bei einem Ausführungsbeispiel der elektronischen Komponente um ein intelligentes Leistungsmodul (IPM) handeln.
- Als Substrat oder Wafer, das oder der die Basis des elektronischen Chips bildet, kann ein Halbleitersubstrat, vorzugsweise ein Siliziumsubstrat, verwendet werden. Alternativ dazu kann ein Siliziumoxid oder ein anderes Isolatorsubstrat bereitgestellt werden. Es ist auch möglich, ein Germaniumsubstrat oder ein III-V-Halbleiter-Material zu implementieren. Zum Beispiel können Ausführungsbeispiele in der GaN- oder SiC-Technologie implementiert werden.
- Des Weiteren können Ausführungsbeispiele Standard-Halbleiterbearbeitungstechnologien verwenden, wie beispielsweise geeignete Ätztechnologien (einschließlich isotroper und anisotroper Ätztechnologien, insbesondere Plasmaätzen, Trockenätzen, Nassätzen), Strukturierungstechnologien (die lithographische Masken einbeziehen können), Aufbringungstechniken (wie beispielsweise chemische Gasphasenabscheidung (chemical vapor deposition (CVD)), plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD)), Atomlagenabscheidung (atomic layer deposition (ALD)), Sputtern usw.).
- Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung und der angehängten Ansprüche in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich, in denen gleiche Teile oder Elemente mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Die begleitenden Zeichnungen, die eingeschlossen sind, um ein weitergehendes Verständnis von Ausführungsbeispielen bereitzustellen, und einen Anteil der Patentschrift darstellen, veranschaulichen Ausführungsbeispiele.
- In den Zeichnungen gilt Folgendes:
-
1 zeigt einen Querschnitt einer elektronischen Vorrichtung mit einer Packung mit doppelseitiger Kühlung gemäß einem Ausführungsbeispiel. -
2 zeigt einen Querschnitt einer elektronischen Vorrichtung mit einer Packung mit doppelseitiger Kühlung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel. -
3 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer Packung mit doppelseitiger Kühlung ohne Metallisierung gemäß einem Ausführungsbeispiel. -
4 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer Packung mit doppelseitiger Kühlung mit Metallisierung gemäß einem Ausführungsbeispiel. -
5 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer elektronischen Vorrichtung, die eine Packung gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst. - Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
- Die Veranschaulichung in der Zeichnung ist schematisch.
- Vor der detaillierteren Beschreibung weiterer Ausführungsbeispiele werden einige grundlegende Überlegungen der vorliegenden Erfinder zusammengefasst, auf deren Grundlage Ausführungsbeispiele entwickelt wurden, die für ein effizientes Kühlen einer zuverlässigen Packung sorgen.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Packung, insbesondere ein geformtes Leistungsmodul, bereitgestellt, das mit einem effizienten Wärmeabfuhrmechanismus durch unmittelbare Fluidkühlung (insbesondere Flüssigkeitskühlung) ohne jegliches Risiko unerwünschten Eindringens von Kühlfluid in gewöhnlich nicht wasserdichtes Kapselungsmaterial ausgestattet ist.
- Der Bedarf an höherer Kompaktheit von Packungen in Kombination mit dem Bedarf an Herstellbarkeit von Packungen mit geringem Aufwand bringt herkömmliche Kühlkonzepte zum Abführen von während des Betriebs einer Packung erzeugter Energie an ihre Grenze. Dies gilt insbesondere für geformte Leistungsmodule mit „Direct Copper Bonding”-Substrat (DCB-Substrat), die zum Abführen von Wärme von dem eingekapselten Chip bzw. den eingekapselten Chips verwendet werden. Eine starke Einschränkung sind die hohen Kosten des DCB-Bereichs einer Packung. Dies gilt insbesondere für eine doppelseitige Kühlarchitektur, bei der zwei derartige DCB-Substrate oder andere Wärmeabfuhrkörper implementiert werden.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt eine Packung mit einer Direktkühlkonfiguration mittels einer Wärmeabfuhrkörper-Architektur (insbesondere der Implementierung eines oder mehrerer DCB), vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, in Form von doppelseitiger Kühlung, bereit, die eine effiziente Abfuhr von erzeugter Wärme ermöglicht und gleichzeitig jegliches unerwünschte Eindringen von Kühlfluid in ein moldartiges Kapselungsmittel der Packung sicher verhindert. Dies kann erreicht werden, indem eine Abschirmschicht mindestens auf gegenüber Kühlfluid exponierten Oberflächenabschnitten des Kapselungsmittels, d. h. räumlichen Bereichen der Außenoberfläche der Packung, die nicht durch den bzw. die Wärmeabfuhrkörper gebildet werden und während des Betriebs physischen Kontakt mit dem Kühlfluid haben, angeordnet wird.
- Um ein Diffundieren oder Strömen des Kühlfluids in einen Innenbereich der Packung oder des Leistungsmoduls zu verhindern, kann die dichtende Abschirmschicht unmittelbar auf dem (zum Beispiel moldmassenartigen) Kapselungsmaterial angeordnet werden. Vorteilhafterweise kann die Gestaltung des Kapselungsmittels so angepasst werden, dass es eine Strömungsführung bereitstellt, um Fluidwege, entlang denen das Kühfluid strömen kann, präzise zu bestimmen.
- In einer Ausführungsform ist die Abschirmschicht eine Metallschicht, die einen oder mehrere Oberflächenabschnitte des Kapselungsmittels bedeckt, um einen Fluidaustausch des Kühlfluids bis zum Kapselungsmittel zu verhindern. Die Abschirmschicht kann durch Sputtern, Gasphasenabscheidung (insbesondere chemische Gasphasenabscheidung (CVD)), Schmelzen bei mäßiger Temperatur, Verwenden eines Lasers, Lackieren und/oder Plasmaabscheidung gebildet werden. Das Material der Abschirmschicht kann ein organisches Isolationsmaterial (wie Parylen), ein anorganisches Isolationsmaterial (wie ein Niedertemperaturglas) oder eine metallische Schicht (zum Beispiel Titan, Nickel, Aluminium, Titan/Nickel, Titan/Aluminium, Titan/Aluminium/Nickel usw.) sein.
- Durch Ergreifung dieser Maßnahmen kann das vielfach teure Material eines Wärmeabfuhrkörpers (insbesondere ein Keramikmaterial eines DCB) verkleinert werden, da selbst von einer Abschirmschicht bedeckte Oberflächenabschnitte des Kapselungsmittels in unmittelbaren Kontakt mit einem flüssigen oder gasförmigen Kühlfluid gebracht werden können.
- Darüber hinaus können eine oder mehrere Strukturen (wie Vertiefungen und/oder Vorsprünge) in dem Moldwerkzeug geformt werden und können ohne zusätzlichen Aufwand während der Kapselung hergestellt werden. Solche Strukturen sind eine Vertiefung für eine O-Ring-Dichtung, eine Vertiefung zur Bestimmung eines Kühlfluidströmungswegs usw.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine Packung (insbesondere ein Leistungsmodul) mit einer direkten Wärmeabfuhrkörper-Kühlfähigkeit (insbesondere DCB-Kühlfähigkeit) versehen sein, wobei der durch einen Kühlkörper eingeschlossene Bereich größer sein kann als der Bereich des Wärmeabfuhrkörpers (und größer sein kann als der Bereich eines oder mehrerer elektronischer Chips und/oder eines oder mehrerer fakultativer Distanzkörper). Eine dünne Abschirmschicht kann bereitgestellt werden, die den Bereich des Kapselungsmittels (insbesondere Moldkörpers), der außerhalb des Wärmeabfuhrkörpers exponiert ist, in Bezug auf das Kühlfluid abschirmt oder dichtet. Vorteilhafterweise kann die Abschirmschicht korrosionsbeständig und/oder wasserdicht und/oder abriebfest und/oder spaltüberbrückend sein. Die Abschirmschicht kann aus einer oder mehreren Unterschichten bestehen und kann Kühlstrukturen (wie Kühlfinnen) auf dem Wärmeabfuhrkörper einschließen. Das (vorzugsweise moldartige) Kapselungsmittel kann gleichzeitig zur strukturellen Bestimmung von Dichtungsbereichen verwendet werden und/oder kann eine Strömungsführung bereitstellen.
-
1 zeigt einen Querschnitt einer elektronischen Vorrichtung150 mit einer Packung100 mit doppelseitiger Kühlung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die elektronische Vorrichtung150 besteht aus einer Leistungspackung100 und einem zweiteiligen Kühlelement152 . - Das Kühlelement
152 ist konfiguriert als zweiteiliger Mantel (d. h. umfassend einen oberen Mantel und einen unteren Mantel, zwischen denen die Packung100 eingeschlossen ist) zum Montieren an der Packung100 , um dadurch, zusammen mit der Packung100 , einen Kühlhohlraum154 zur vorübergehenden Aufnahme von strömendem Kühlfluid zum Kühlen der Packung100 zu begrenzen. Wie1 entnommen werden kann, ist das Kühlelement152 zur doppelseitigen Kühlung der Packung100 durch Kühlfluid, das mit zwei gegenüberliegenden Hauptoberflächen der Packung100 thermisch koppelbar ist, an der Packung100 montiert. - Die Packung
100 gemäß1 umfasst zwei elektronische Chips102 , die hier als Leistungshalbleiterchips ausgebildet sind. Der auf der linken Seite von1 gezeigte elektronische Chip102 kann ein Diodenchip sein, während der auf der rechten Seite von1 gezeigte elektronische Chip102 ein IGBT-Chip („Insulated Gate Bipolar Transistor”-Chip) sein kann. - Ein erster Wärmeabfuhrkörper
108 , der hier als „Direct Copper Bonding”-Substrat (DCB-Substrat) ausgebildet ist, ist mit einer ersten Hauptoberfläche der elektronischen Chips102 thermisch und mechanisch gekoppelt und bildet einen Teil einer Außenoberfläche der Packung100 . Der erste Wärmeabfuhrkörper108 ist dazu konfiguriert, während des Betriebs der Packung100 Wärmeenergie von den elektronischen Chips102 an Kühlflüssigkeit (nicht gezeigt, zum Beispiel Wasser und/oder ein organisches Lösungsmittel wie Glykol), die dem Kühlhohlraum154 zwischen der Packung100 und dem externen Kühlelement152 der Packung zugeführt wird, abzuführen. Der erste Wärmeabfuhrkörper108 umfasst eine mittlere elektrisch isolierende und thermisch leitfähige Schicht112 , hier aus Keramikmaterial hergestellt, mit einer ersten Hauptoberfläche, die von einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht114 bedeckt ist, die hier als Kupferschicht ausgebildet ist, und einer gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche, die von einer zweiten elektrisch leitfähigen Schicht116 bedeckt ist, die hier als weitere Kupferschicht ausgebildet ist. Die elektronischen Chips102 sind an dem ersten Wärmeabfuhrkörper108 montiert und darauf aufgelötet und können durch Bonddrähte (nicht gezeigt) mit der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht116 elektrisch verbunden sein. Somit wirkt der erste Wärmeabfuhrkörper108 als Chipträger und als Kühlkörper. Die erste elektrisch leitfähige Schicht114 des ersten Wärmeabfuhrkörpers108 bildet einen Teil einer Außenoberfläche der Packung100 und trägt dadurch maßgeblich zur Wärmeabfuhr von den elektronischen Chips102 während des Betriebs der Packung100 bei. - Fakultative Distanzkörper
130 , die als Kupferblöcke ausgebildet sein können, sind auf die oberen Hauptoberflächen der elektronischen Chips102 aufgelötet. - Darüber hinaus ist ein zweiter Wärmeabfuhrkörper
110 über die Distanzkörper130 mit einer zweiten Hauptoberfläche der elektronischen Chips102 thermisch gekoppelt. Außerdem umfasst der zweite Wärmeabfuhrkörper110 eine mittlere elektrisch isolierende und thermisch leitfähige Schicht112 , die aus einer Keramik hergestellt sein kann, mit einer ersten Hauptoberfläche, die von einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht114 bedeckt ist, die hier als Kupferschicht ausgebildet ist, und einer gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche, die von einer zweiten elektrisch leitfähigen Schicht116 bedeckt ist, die hier als weitere Kupferschicht ausgebildet ist. Die zweite elektrisch leitfähige Schicht116 des zweiten Wärmeabfuhrkörpers110 ist auf die Distanzkörper130 aufgelötet. Die erste elektrisch leitfähige Schicht114 des zweiten Wärmeabfuhrkörpers110 bildet einen Teil einer Außenoberfläche der Packung100 und trägt dadurch maßgeblich zur Wärmeabfuhr von den elektronischen Chips102 während des Betriebs der Packung100 bei. Als Ganzes ist der zweite Wärmeabfuhrkörper110 als ein Kühlkörper zum Abführen von Wärmeenergie von den elektronischen Chips102 konfiguriert. - Somit sind die Wärmeabfuhrkörper
108 ,110 beide teilweise in die Packung100 eingebettet und teilweise gegenüber dem Kühlhohlraum154 exponiert. Ferner haben die Wärmeabfuhrkörper108 ,110 und das Kühlelement152 keinen unmittelbaren gegenseitigen Kontakt. - Eine elektrisch leitfähige Kontaktstruktur
118 , hier als Leadframe ausgebildet, erstreckt sich teilweise innerhalb und teilweise außerhalb des Kapselungsmittels104 und kann mit den elektronischen Chips102 elektrisch gekoppelt sein, beispielsweise über eine Verbindung mit der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht116 des ersten Wärmeabfuhrkörpers108 (zum Beispiel über eine Lötverbindung, mittels Bonddrähten usw.). - Ferner umfasst die Packung
100 ein moldartiges Kapselungsmittel104 , das die elektronischen Chips102 , die Distanzkörper130 , nur einen Teil der elektrisch leitfähigen Kontaktstruktur118 , nur einen Teil des ersten Wärmeabfuhrkörpers108 und nur einen Teil des zweiten Wärmeabfuhrkörpers110 einkapselt. Der von dem Kapselungsmittel104 eingekapselte Teil der elektrisch leitfähigen Kontaktstruktur118 dient zum elektrischen Kontaktieren der elektronischen Chips102 , während ein anderer Teil der elektrisch leitfähigen Kontaktstruktur118 , der von dem Kapselungsmittel104 exponiert ist, einen oder mehrere Anschlüsse zur Verbindung mit einer elektronischen Peripherievorrichtung (nicht gezeigt) bereitstellt. Da die elektrisch leitfähige Kontaktstruktur118 sich teilweise innerhalb und teilweise außerhalb des Kapselungsmittels104 erstreckt und mit den elektronischen Chips102 elektrisch gekoppelt ist, kann sie für eine elektrische Kopplung zwischen einem Außenbereich und einem Innenbereich der Packung100 sorgen. - Wie
1 zu entnehmen ist, kann die Packung100 eine oder mehrere Abschirmschichten106 umfassen, die mehrere Oberflächenabschnitte des Kapselungsmittels104 bedecken, wobei die Oberflächenabschnitte einen Teil des Kühlhohlraums154 begrenzen. Das Kapselungsmittel104 ist von den Abschirmschichten106 auch in Oberflächenbereichen bedeckt, die dem ersten Wärmeabfuhrkörper108 und dem zweiten Wärmeabfuhrkörper110 unmittelbar benachbart sind. Der Kühlhohlraum154 kann als das Hohlvolumen bezeichnet werden, durch das ein flüssiges Kühlfluid zum Kühlen der Packung100 während des Betriebs geleitet werden kann. Abgesehen von den Abschirmschichten106 wird der Kühlhohlraum154 auch durch das Kühlelement152 sowie durch die exponierten Oberflächen des ersten Wärmeabfuhrkörpers108 und des zweiten Wärmeabfuhrkörpers110 begrenzt. Die Abschirmschichten106 können aus einem metallischen Material, wie Nickel, hergestellt sein, das zum Abschirmen eines Innenbereichs der Packung100 in Bezug auf Kühlflüssigkeit konfiguriert ist, d. h. zum Bereitstellen einer Dichtungssperre, die das Eindringen der Kühlflüssigkeit in den Innenbereich der Packung100 verhindert. Mit anderen Worten sind die Abschirmschichten106 undurchlässig für die Kühlflüssigkeit, wie Wasser, und verhindern dadurch, dass Feuchtigkeit in die Packung100 eindringt. Somit können unerwünschte Auswirkungen (wie Delaminierung an packungsinnenseitigen Materialgrenzflächen, verringerte elektrische Zuverlässigkeit usw.), die aus dem Eintreten von Flüssigkeit insbesondere in das Kapselungsmittel104 resultieren, sicher verhindert oder stark unterdrückt werden. Vorteilhafterweise bedecken die Abschirmschichten106 das moldartige Kapselungsmittel104 , das besonders anfällig dafür ist, mit Kühlflüssigkeit, wie Wasser, durchweicht zu werden. Infolge der Bereitstellung der Abschirmschichten106 , die das flüssigkeitsempfindliche Kapselungsmittel104 bedecken, kann die Größe der teuren Wärmeabfuhrkörper108 ,110 klein gehalten werden, da auch das lokal abgeschirmte Kapselungsmittel104 zur Begrenzung des Kühlhohlraums154 beitragen kann. - Darüber hinaus sind Abschnitte des Kapselungsmittels
104 , die mit den Abschirmschichten106 bedeckt sind, mit einem strukturellen Merkmal159 versehen, das zu einer kühlfluidbezogenen Funktion beiträgt. Spezifischer ist dieses strukturelle Merkmal159 eine Dichtungsnut zur Aufnahme eines Dichtungselements156 , ausgebildet als O-Ring, zur Förderung der Fluiddichtigkeit des Kühlhohlraums152 . - Ein jeweiliger Kühlfinnenkörper
158 ist an jedem des ersten Wärmeabfuhrkörpers108 und des zweiten Wärmeabfuhrkörpers110 angeordnet. Die Kühlfinnenkörper158 können thermisch hoch leitfähige Strukturen (zum Beispiel aus Aluminium hergestellt) sein, die so geformt sind (zum Beispiel zickzackförmig, wie in1 gezeigt), dass sie eine turbulente Strömung oder einen Wirbel in der Kühlflüssigkeit erzeugen, die entlang dem Kühlhohlraum154 fließt. Dies verbessert den Wärmeaustausch zwischen der Packung100 und dem Kühlfluid und verbessert dadurch das Wärmeabfuhrvermögen. - Wie
1 entnommen werden kann, können weitere Abschirmschichten106 eine Außenoberfläche der Kühlfinnenkörper158 teilweise oder vollständig bedecken. Dies ermöglicht es, unerwünschte elektrochemische Auswirkungen zu verhindern, die beispielsweise auftreten können, wenn das Material der Kühlfinnenkörper158 (zum Beispiel Aluminium) und exponiertes Material der Wärmeabfuhrkörper108 ,110 (zum Beispiel Kupfer) unterschiedlich sind. - Unter weiterer Bezugnahme auf
1 können zusätzliche Abschirmschichten106 bereitgestellt werden, um Abschnitte einer Oberfläche des ersten Wärmeabfuhrkörpers108 und des zweiten Wärmeabfuhrkörpers110 zu bedecken. Diese Maßnahme trägt auch zur Unterdrückung unerwünschter elektrochemischer Auswirkungen bei, die aus verschiedenen unbedeckten metallischen Oberflächen innerhalb des Kühlhohlraums154 entstehen können. - Es sei klargestellt, dass es, obwohl einige der Abschirmschichten
106 nur teilweise die jeweiligen Oberflächen (der Wärmeabfuhrkörper108 ,110 , der Kühlfinnenkörper158 ) bedecken, alternativ auch möglich ist, dass deren gesamte Oberflächen von Abschirmschichten106 bedeckt sind. Dementsprechend ist es, obwohl die gesamten Oberflächen des Kapselungsmittels104 , die innerhalb des Kühlhohlraums154 exponiert sind, von entsprechenden Abschirmschichten106 gemäß1 bedeckt sind, in anderen Ausführungsformen auch möglich, dass diese Abschirmschichten106 die erwähnten Oberflächen nur teilweise bedecken. Insbesondere können die Wärmeabfuhrkörper108 ,110 auch vollständig unbedeckt von Abschirmschichten106 sein. -
2 zeigt einen Querschnitt einer elektronischen Vorrichtung150 mit einer Packung100 mit doppelseitiger Kühlung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel. - Gemäß
2 sind Abschnitte des Kapselungsmittels104 , die mit den Abschirmschichten106 bedeckt sind, mit einem weiteren strukturellen Merkmal159 versehen, das zu einer kühlfluidbezogenen Funktion beiträgt. Spezifischer ist dieses zusätzliche strukturelle Merkmal159 eine Kühlfluidleitstruktur oder Strömungsleitstruktur zum Leiten des Kühlfluids entlang einem definierten Strömungsweg, um den Strömungswiderstand gering zu halten. Dementsprechend umfasst das Kühlelement152 Kühlmittelzuführkanäle160 , die dazu konfiguriert sind, dem Kühlhohlraum154 Kühlmittel zuzuführen, und Kühlmittelabflusskanäle162 , die dazu konfiguriert sind, Kühlmittel aus dem Kühlhohlraum154 abfließen zu lassen. Pfeile in2 kennzeichnen die Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit. -
3 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer Vorform einer Packung100 mit doppelseitiger Kühlung ohne Metallisierung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Somit zeigt3 eine Vorform der Packung100 nach teilweiser Einbettung der Wärmeabfuhrkörper108 ,110 und der elektrisch leitfähigen Kontaktstruktur118 in das Kapselungsmittel104 und vor der Bildung der einen oder mehreren Abschirmschichten106 . -
4 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer Packung100 mit doppelseitiger Kühlung mit Metallisierung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Um die in4 gezeigte Packung100 aus der in3 gezeigten Vorform zu erhalten, wurde die dargestellte metallische Abschirmschicht106 gebildet, beispielsweise durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD). -
5 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs170 mit einer elektronischen Vorrichtung150 , die eine Packung100 gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst. - Spezifischer kann die Leistungspackung
100 einen Anteil eines Steuerblocks192 bilden, der einen Betrieb des Motor/Batterie-Blocks (oder Motor/Akku-Blocks)194 steuert. Somit kann eine Packung100 oder ein Leistungsmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine Automobilanwendung verwendet werden. Eine bevorzugte Anwendung solch einer Leistungspackung100 stellt eine Implementierung als eine Inverterschaltung oder einen Wechselrichter für das Fahrzeug170 dar, bei dem es sich um ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug handeln kann, oder bei dem es sich um ein Hybridfahrzeug handeln kann. Solch ein Inverter kann einen Gleichstrom (direct current (DC)) der Batterie/des Akkus in einen Wechselstrom (alternating current (AC)) zum Antreiben des Elektromotors des Fahrzeugs170 umwandeln. Bei einem Hybridfahrzeug ist es zudem möglich, mechanische Energie zumindest teilweise zurückzugewinnen und sie, durch den Inverter, zurück in elektrische Energie umzuwandeln, um die Batterie wiederaufzuladen. In solch einer Automobil-Inverteranwendung werden während des Betriebs der Leistungspackung100 extreme Wärmemengen erzeugt. Diese Wärme kann durch das vorstehend beschriebene doppelseitige Kühlkonzept effizient abgeführt werden. Es sollte jedoch gesagt werden, dass in anderen Ausführungsformen auch einseitiges Kühlen ausreichend sein kann. - Es sollte beachtet werden, dass der Begriff „umfassend” andere Elemente oder Merkmale nicht ausschließt, und dass „ein” oder „eine” sowie deren Deklinationen eine Mehrzahl nicht ausschließt. Es können auch Elemente kombiniert werden, die in Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsformen beschrieben werden. Es sollte ebenfalls beachtet werden, dass Bezugszeichen nicht als den Umfang der Ansprüche einschränkend zu betrachten sind. Darüber hinaus soll der Umfang der vorliegenden Anmeldung nicht auf die bestimmten, in der Patentschrift beschriebenen Ausführungsformen des Prozesses, der Maschine, Herstellungsweise, gegenständlichen Zusammensetzung, Mittel, Verfahren und Schritte beschränkt sein. Dementsprechend sollen die angehängten Ansprüche innerhalb ihres Umfangs solche Prozesse, Maschinen, Herstellungsweisen, gegenständlichen Zusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Schritte einschließen.
Claims (22)
- Packung (
100 ), umfassend: • mindestens einen elektronischen Chip (102 ); • ein Kapselungsmittel (104 ), das mindestens einen Teil des mindestens einen elektronischen Chips (102 ) einkapselt; • eine Abschirmschicht (106 ) auf mindestens einem Teil einer Außenoberfläche des Kapselungsmittels (104 ), die dazu konfiguriert ist, einen Innenbereich der Packung (100 ) in Bezug auf Kühlfluid zum Abführen von Wärmeenergie von dem mindestens einen elektronischen Chip (102 ) abzuschirmen. - Packung (
100 ) nach Anspruch 1, wobei das Material der Abschirmschicht (106 ) dazu konfiguriert ist, mindestens eine Eigenschaft aus der Gruppe bestehend aus Folgendem bereitzustellen: • Korrosionsbeständigkeit; • Undurchlässigkeit für eine Flüssigkeit, insbesondere für Wasser und/oder ein organisches Lösungsmittel, wie Glykol; • Abriebfestigkeit; und • Spaltüberbrückungsfähigkeit. - Packung (
100 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Material der Abschirmschicht (106 ) mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus Folgendem umfasst: • einem organischen Dielektrikum, insbesondere Parylen; • einem organischen, elektrisch leitfähigen Material, insbesondere einem elektrisch leitfähigen Polymer; • einem anorganischen Dielektrikum, insbesondere einem Niedertemperaturglas; und • einem metallischen Material, insbesondere mindestens einem aus der Gruppe bestehend aus Titan, Nickel, Aluminium, Titan-Nickel, Titan-Aluminium und Titan-Aluminium-Nickel. - Packung (
100 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend einen ersten Wärmeabfuhrkörper (108 ), der mit einer ersten Hauptoberfläche des mindestens einen elektronischen Chips (102 ) thermisch gekoppelt und dazu konfiguriert ist, Wärmeenergie von dem mindestens einen elektronischen Chip (102 ) an das Kühlfluid abzuführen. - Packung (
100 ) nach Anspruch 4, umfassend einen zweiten Wärmeabfuhrkörper (110 ), der mit einer zweiten Hauptoberfläche des mindestens einen elektronischen Chips (102 ) oder mindestens eines weiteren elektronischen Chip (102 ) der Packung (100 ) thermisch gekoppelt und dazu konfiguriert ist, Wärmeenergie von dem mindestens einen elektronischen Chip (102 ) oder von dem mindestens einen weiteren elektronischen Chip (102 ) an das Kühlfluid abzuführen. - Packung (
100 ) nach Anspruch 4 oder 5, wobei mindestens ein Abschnitt einer Oberfläche von mindestens einem des ersten Wärmeabfuhrkörpers (108 ) und des zweiten Wärmeabfuhrkörpers (110 ) von einem Teil der Abschirmschicht (106 ) oder von mindestens einer weiteren Abschirmschicht (106 ) bedeckt ist. - Packung (
100 ) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei mindestens einer des ersten Wärmeabfuhrkörpers (108 ) und des zweiten Wärmeabfuhrkörpers (110 ) eine elektrisch isolierende Schicht (112 ) mit einer ersten Hauptoberfläche umfasst, die von einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht (114 ) bedeckt ist, und einer zweiten Hauptoberfläche, die von einer zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (116 ) bedeckt ist. - Packung (
100 ) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, umfassend einen Kühlfinnenkörper (158 ) an mindestens einem des ersten Wärmeabfuhrkörpers (108 ) und des zweiten Wärmeabfuhrkörpers (110 ). - Packung (
100 ) nach Anspruch 8, umfassend eine Abschirmschicht (106 ) auf mindestens einem Teil einer Außenoberfläche des Kühlfinnenkörpers (158 ). - Packung (
100 ) nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei das Kapselungsmittel (104 ) von der Abschirmschicht (106 ) in einem Oberflächenbereich bedeckt ist, der mindestens einem des ersten Wärmeabfuhrkörpers (108 ) und des zweiten Wärmeabfuhrkörpers (110 ) unmittelbar benachbart ist. - Elektronische Vorrichtung (
150 ), umfassend: • eine Packung (100 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10; und • ein Kühlelement (152 ), das dazu konfiguriert ist, an der Packung (100 ) montiert zu werden, um dadurch, zusammen mit der Packung (100 ), einen Kühlhohlraum (154 ) zur Aufnahme von Kühlfluid zum Kühlen der Packung (100 ) zu begrenzen. - Elektronische Vorrichtung (
150 ) nach Anspruch 11, wobei die Packung (100 ) mindestens einen Wärmeabfuhrkörper (108 ,110 ) umfasst, der jeweils mit einer jeweiligen Hauptoberfläche von mindestens einem des mindestens einen elektronischen Chips (102 ) thermisch gekoppelt und dazu konfiguriert ist, Wärmeenergie von dem jeweiligen mindestens einen elektronischen Chip (102 ) an das Kühlfluid abzuführen, wobei der Kühlhohlraum (154 ), insbesondere ausschließlich, durch das Kühlelement (152 ), durch die Abschirmschicht (106 ) auf dem Kapselungsmittel (104 ) und durch den mindestens einen Wärmeabfuhrkörper (108 ,110 ) mit oder ohne Abschirmschicht (106 ) darauf begrenzt wird. - Elektronische Vorrichtung (
150 ) nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Kapselungsmittel (104 ), insbesondere ein Abschnitt des Kapselungsmittels (104 ), der mit der Abschirmschicht (106 ) bedeckt ist, geformt ist, um ein strukturelles Merkmal (159 ) zu bilden, das zu einer kühlfluidbezogenen Funktion beiträgt. - Elektronische Vorrichtung (
150 ) nach Anspruch 13, wobei das strukturelle Merkmal (159 ) mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus Folgendem umfasst: • eine Dichtungsnut zur Aufnahme eines Dichtungselements (156 ) zur Förderung der Fluiddichtigkeit des Kühlhohlraums (152 ); und • einer Kühlfluidleitstruktur zum Leiten des Kühlfluids entlang einem definierten Strömungsweg. - Elektronische Vorrichtung (
150 ) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Kühlelement (152 ) dazu konfiguriert ist, zur doppelseitigen Kühlung der Packung (100 ) durch Kühlfluid, das mit zwei gegenüberliegenden Hauptoberflächen der Packung (100 ) thermisch koppelbar ist, an der Packung (100 ) montiert zu werden. - Elektronische Vorrichtung (
150 ) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei das Kühlelement (152 ) mindestens einen umfasst von einem Kühlmittelzuführkanal (160 ), der dazu konfiguriert ist, dem Kühlhohlraum (154 ) Kühlmittel zuzuführen, und einem Kühlmittelabflusskanal (162 ), der dazu konfiguriert ist, Kühlmittel aus dem Kühlhohlraum (154 ) abfließen zu lassen. - Verfahren zum Herstellen einer Packung (
100 ), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: • Kapseln mindestens eines Teils mindestens eines elektronischen Chips (102 ) mit einem Kapselungsmittel (104 ); • Bilden einer Abschirmschicht (106 ) auf mindestens einem Teil einer Außenoberfläche des Kapselungsmittels (104 ) und Konfigurieren der Abschirmschicht (106 ) zum Abschirmen eines Innenbereichs der Packung (100 ) in Bezug auf Kühlfluid zum Abführen von Wärmeenergie von dem mindestens einen elektronischen Chip (102 ). - Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Abschirmschicht (
106 ) hergestellt wird durch mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus: • Sputtern; • Abscheidung, insbesondere chemische Abscheidung, wie Platen, oder Abscheidung durch Verdampfung; • chemische Gasphasenabscheidung; • Niedertemperaturschmelzen, insbesondere durch Laserbearbeitung; • Lackieren; und • Plasmaabscheidung. - Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei das Verfahren das Konditionieren des Kapselungsmittels (
104 ), insbesondere durch Aufrauen einer Oberfläche des Kapselungsmittels (104 ), zur Förderung seiner Adhäsionseigenschaften vor der Bildung der Abschirmschicht (106 ) auf dem Kapselungsmittel (104 ) umfasst. - Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Vorrichtung (
150 ), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: • Bereitstellen einer Packung (100 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10; und • Montieren eines Kühlelements (152 ) an der Packung (100 ), um dadurch, zusammen mit der Packung (100 ), einen Kühlhohlraum (154 ) zur Aufnahme von Kühfluid zum Kühlen der Packung (100 ) zu begrenzen. - Fahrzeug (
170 ), umfassend eine Packung (100 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder eine elektronische Vorrichtung (150 ) nach einem der Ansprüche 11 bis 16. - Verfahren zum Verwenden einer Packung (
100 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder einer elektronischen Vorrichtung (150 ) nach einem der Ansprüche 11 bis 16 für eine Automobilanwendung, insbesondere als eine Inverterschaltung für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug (170 ).
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016117843.8A DE102016117843A1 (de) | 2016-09-21 | 2016-09-21 | Mit Kühlfluid gekühlte und eine Abschirmschicht umfassende Packung |
CN201710862319.9A CN107863328B (zh) | 2016-09-21 | 2017-09-20 | 使用冷却流体冷却并且包括屏蔽层的封装体 |
US15/710,852 US11244886B2 (en) | 2016-09-21 | 2017-09-21 | Package cooled with cooling fluid and comprising shielding layer |
US17/557,168 US11862533B2 (en) | 2016-09-21 | 2021-12-21 | Fluid-cooled package having shielding layer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016117843.8A DE102016117843A1 (de) | 2016-09-21 | 2016-09-21 | Mit Kühlfluid gekühlte und eine Abschirmschicht umfassende Packung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102016117843A1 true DE102016117843A1 (de) | 2018-03-22 |
Family
ID=61302270
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102016117843.8A Pending DE102016117843A1 (de) | 2016-09-21 | 2016-09-21 | Mit Kühlfluid gekühlte und eine Abschirmschicht umfassende Packung |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US11244886B2 (de) |
CN (1) | CN107863328B (de) |
DE (1) | DE102016117843A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022248132A1 (de) * | 2021-05-28 | 2022-12-01 | Magna powertrain gmbh & co kg | Halbleitermodulanordnung und verfahren zur herstellung einer halbleitermodulanordnung |
DE102022211733A1 (de) | 2022-11-07 | 2024-05-08 | Zf Friedrichshafen Ag | Leistungsmodul |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10665525B2 (en) * | 2018-05-01 | 2020-05-26 | Semiconductor Components Industries, Llc | Heat transfer for power modules |
US11107747B2 (en) * | 2018-09-19 | 2021-08-31 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor package with composite thermal interface material structure and method of forming the same |
JP7236845B2 (ja) * | 2018-11-15 | 2023-03-10 | 株式会社Kelk | 温調装置 |
DE102018132143B4 (de) * | 2018-12-13 | 2023-10-12 | Infineon Technologies Ag | Leiterplatte, Chip-Kühlgehäuse, Baugruppe und Verfahren zum Kühlen eines Halbleiterchips |
CN111244049B (zh) * | 2020-01-20 | 2021-08-03 | 北京大学 | 内嵌散热腔的低损耗射频垂直电连接结构和制作方法 |
KR20210129483A (ko) * | 2020-04-20 | 2021-10-28 | 현대자동차주식회사 | 솔더링 구조, 이를 갖는 파워 모듈 및 파워 모듈의 제조 방법 |
US20220130735A1 (en) * | 2020-10-23 | 2022-04-28 | GM Global Technology Operations LLC | Package for power semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP7491188B2 (ja) | 2020-11-09 | 2024-05-28 | 株式会社デンソー | 電気機器 |
US11908766B2 (en) | 2021-04-05 | 2024-02-20 | Jmj Korea Co., Ltd. | Cooling system where semiconductor component comprising semiconductor chip and cooling apparatus are joined |
US12132010B2 (en) | 2021-04-08 | 2024-10-29 | GM Global Technology Operations LLC | Metal-coated, polymer-encapsulated electronics modules and methods for making the same |
CN115249672A (zh) * | 2021-04-28 | 2022-10-28 | 比亚迪股份有限公司 | Igbt模组、电机控制器和车辆 |
EP4187589A1 (de) * | 2021-11-24 | 2023-05-31 | SwissSEM Technologies AG | Direktgekühltes leistungsmodul |
WO2023208331A1 (en) * | 2022-04-27 | 2023-11-02 | Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. | Power module with heat conductive anti-corrosion coating, power module cooling arrangement and method for its production |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10322745A1 (de) | 2002-09-26 | 2004-04-15 | Mitsubishi Denki K.K. | Leistungshalbleiter-Bauelement mit hoher Abstrahlungseffizienz |
JP2013179104A (ja) | 2012-02-28 | 2013-09-09 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 電力変換装置 |
DE102014106134A1 (de) | 2013-05-03 | 2014-11-06 | Infineon Technologies Ag | Kühlsystem für gemoldete Module und entsprechende Herstellungsverfahren |
JP2015230913A (ja) | 2014-06-03 | 2015-12-21 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 半導体モジュールおよび半導体モジュールの製造方法ならびに電子制御装置 |
WO2016067930A1 (ja) | 2014-10-29 | 2016-05-06 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電子機器及び電子機器の製造方法 |
DE112015000446T5 (de) | 2014-02-25 | 2016-12-01 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Wasserdichte elektronische Vorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2234154B1 (de) * | 2000-04-19 | 2016-03-30 | Denso Corporation | Kühlmittelgekühlte Halbleiteranordnung |
US6992887B2 (en) | 2003-10-15 | 2006-01-31 | Visteon Global Technologies, Inc. | Liquid cooled semiconductor device |
US7364684B2 (en) * | 2004-08-16 | 2008-04-29 | Delphi Technologies, Inc. | Method of making an encapsulated microelectronic package having fluid carrying encapsulant channels |
US7205653B2 (en) * | 2004-08-17 | 2007-04-17 | Delphi Technologies, Inc. | Fluid cooled encapsulated microelectronic package |
JP4729336B2 (ja) | 2005-04-27 | 2011-07-20 | 株式会社豊田自動織機 | パワーモジュール用基板 |
US7911792B2 (en) * | 2008-03-11 | 2011-03-22 | Ford Global Technologies Llc | Direct dipping cooled power module and packaging |
US8450845B2 (en) * | 2008-04-09 | 2013-05-28 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
US8455987B1 (en) | 2009-06-16 | 2013-06-04 | Ixys Corporation | Electrically isolated power semiconductor package with optimized layout |
DE102010003533B4 (de) | 2010-03-31 | 2013-12-24 | Infineon Technologies Ag | Substratanordnung, Verfahren zur Herstellung einer Substratanordnung, Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls und Verfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitermodulanordnung |
JP5273101B2 (ja) | 2010-06-23 | 2013-08-28 | 株式会社デンソー | 半導体モジュールおよびその製造方法 |
JP5115595B2 (ja) * | 2010-06-23 | 2013-01-09 | 株式会社デンソー | 半導体モジュールの製造方法 |
US8872332B2 (en) | 2012-04-30 | 2014-10-28 | Infineon Technologies Ag | Power module with directly attached thermally conductive structures |
DE102012218561A1 (de) | 2012-10-11 | 2014-04-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Elektronikmodul, Mehrfachmodul und Verfahren zum Herstellen eines Elektronikmoduls |
KR101459857B1 (ko) | 2012-12-27 | 2014-11-07 | 현대자동차주식회사 | 히트싱크 일체형 양면 냉각 파워모듈 |
US9275926B2 (en) | 2013-05-03 | 2016-03-01 | Infineon Technologies Ag | Power module with cooling structure on bonding substrate for cooling an attached semiconductor chip |
US20150138734A1 (en) | 2013-11-18 | 2015-05-21 | Magna Electronics Inc. | 360 degree direct cooled power module |
-
2016
- 2016-09-21 DE DE102016117843.8A patent/DE102016117843A1/de active Pending
-
2017
- 2017-09-20 CN CN201710862319.9A patent/CN107863328B/zh active Active
- 2017-09-21 US US15/710,852 patent/US11244886B2/en active Active
-
2021
- 2021-12-21 US US17/557,168 patent/US11862533B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10322745A1 (de) | 2002-09-26 | 2004-04-15 | Mitsubishi Denki K.K. | Leistungshalbleiter-Bauelement mit hoher Abstrahlungseffizienz |
JP2013179104A (ja) | 2012-02-28 | 2013-09-09 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 電力変換装置 |
DE102014106134A1 (de) | 2013-05-03 | 2014-11-06 | Infineon Technologies Ag | Kühlsystem für gemoldete Module und entsprechende Herstellungsverfahren |
DE112015000446T5 (de) | 2014-02-25 | 2016-12-01 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Wasserdichte elektronische Vorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
JP2015230913A (ja) | 2014-06-03 | 2015-12-21 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 半導体モジュールおよび半導体モジュールの製造方法ならびに電子制御装置 |
WO2016067930A1 (ja) | 2014-10-29 | 2016-05-06 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電子機器及び電子機器の製造方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022248132A1 (de) * | 2021-05-28 | 2022-12-01 | Magna powertrain gmbh & co kg | Halbleitermodulanordnung und verfahren zur herstellung einer halbleitermodulanordnung |
DE102022211733A1 (de) | 2022-11-07 | 2024-05-08 | Zf Friedrichshafen Ag | Leistungsmodul |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US11244886B2 (en) | 2022-02-08 |
US20180082925A1 (en) | 2018-03-22 |
US20220115293A1 (en) | 2022-04-14 |
CN107863328B (zh) | 2022-03-01 |
CN107863328A (zh) | 2018-03-30 |
US11862533B2 (en) | 2024-01-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102016117843A1 (de) | Mit Kühlfluid gekühlte und eine Abschirmschicht umfassende Packung | |
DE102013220880B4 (de) | Elektronisches Halbleitergehäuse mit einer elektrisch isolierenden, thermischen Schnittstellenstruktur auf einer Diskontinuität einer Verkapselungsstruktur sowie ein Herstellungsverfahren dafür und eine elektronische Anordung dies aufweisend | |
DE102016120778B4 (de) | Baugruppe mit vertikal beabstandeten, teilweise verkapselten Kontaktstrukturen | |
DE102008051965B4 (de) | Bauelement mit mehreren Halbleiterchips | |
DE102007005233B4 (de) | Leistungsmodul | |
DE102016114303A1 (de) | Packung mit teilweise gekapseltem Kühlkanal zum Kühlen eines gekapselten Chips | |
DE102014117086B4 (de) | Elektronisches Bauteil mit elektronischem Chip zwischen Umverteilungsstruktur und Montagestruktur | |
DE102018115957A1 (de) | Gemoldete Package mit einem Chipträger, der hartgelötete elektrisch leitfähige Schichten aufweist | |
DE102015106552B4 (de) | Elektronisches Modul mit Fluid-Kühlkanal und Verfahren zum Herstellen desselben | |
DE102014118080B4 (de) | Elektronisches Modul mit einem Wärmespreizer und Verfahren zur Herstellung davon | |
DE102016117841A1 (de) | Packung mit aufgerauter verkapselter Oberfläche zur Förderung einer Haftung | |
DE102016121801B4 (de) | Baugruppe mit Verbindungen, die verschiedene Schmelztemperaturen aufweisen, Fahrzeug mit der Baugruppe und Verfahren zum Herstellen derselben und Verwendung der Baugruppe für eine Automobilanwendung | |
DE102015109073B4 (de) | Elektronische Vorrichtungen mit erhöhten Kriechstrecken | |
DE102014106127A1 (de) | Leistungsmodul mit Kühlstruktur an Bondsubstrat zum Kühlen eines angebrachten Halbleiterchips | |
DE102016105243A1 (de) | Räumlich Selektives Aufrauen von Verkapselungsmasse, um eine Haftung mit einer Funktionsstruktur zu Fördern | |
DE102016118784A1 (de) | Chipträger, konfiguriert zur delaminierungsfreien Kapselung und stabilen Sinterung | |
DE102012200329A1 (de) | Halbleiteranordnung mit einem Heatspreader | |
DE102016119485A1 (de) | Chipträger mit elektrisch leitfähiger Schicht, die sich über eine wärmeleitfähige dielektrische Sheet-Struktur hinaus erstreckt | |
DE102014114520B4 (de) | Ein elektronisches Modul mit mehreren Einkapselungsschichten und ein Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE102017108114A1 (de) | Chipmodul mit räumlich eingeschränktem thermisch leitfähigen Montagekörper | |
DE112015000446T5 (de) | Wasserdichte elektronische Vorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE102020000169A1 (de) | Leistungshalbleitervorrichtungsgehäuse | |
DE112014005694T5 (de) | Halbleitermodul | |
DE102013105995A1 (de) | Elektronisches-Bauelemente-Package und Verfahren zur Herstellung eines Elektronisches-Bauelemente-Package | |
DE102014110845A1 (de) | Mehrchipbauelement mit einem Substrat |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication |