CN118588658A - 封装体布置结构以及形成封装体布置结构的方法 - Google Patents
封装体布置结构以及形成封装体布置结构的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN118588658A CN118588658A CN202410234479.9A CN202410234479A CN118588658A CN 118588658 A CN118588658 A CN 118588658A CN 202410234479 A CN202410234479 A CN 202410234479A CN 118588658 A CN118588658 A CN 118588658A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carrier
- solder
- layer
- metal layer
- metal
- 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
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims abstract description 110
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 100
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 100
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 33
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 30
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 17
- 238000005476 soldering Methods 0.000 claims description 15
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 7
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 7
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 6
- QCEUXSAXTBNJGO-UHFFFAOYSA-N [Ag].[Sn] Chemical compound [Ag].[Sn] QCEUXSAXTBNJGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- JVPLOXQKFGYFMN-UHFFFAOYSA-N gold tin Chemical compound [Sn].[Au] JVPLOXQKFGYFMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- CLDVQCMGOSGNIW-UHFFFAOYSA-N nickel tin Chemical compound [Ni].[Sn] CLDVQCMGOSGNIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- ZMLDXWLZKKZVSS-UHFFFAOYSA-N palladium tin Chemical compound [Pd].[Sn] ZMLDXWLZKKZVSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 5
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 120
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 6
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 5
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 4
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910005887 NiSn Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005382 thermal cycling Methods 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910007637 SnAg Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101710149792 Triosephosphate isomerase, chloroplastic Proteins 0.000 description 1
- 101710195516 Triosephosphate isomerase, glycosomal Proteins 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012782 phase change material Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—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
- H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
- H01L23/49861—Lead-frames fixed on or encapsulated in insulating substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
- H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
- H01L23/291—Oxides or nitrides or carbides, e.g. ceramics, glass
-
- 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
- H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
- H01L23/293—Organic, e.g. plastic
-
- 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
- H01L23/3171—Partial encapsulation or coating the coating being directly applied to the semiconductor body, e.g. passivation layer
-
- 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
- H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
- H01L23/49838—Geometry or layout
-
- 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
- H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
- H01L23/49866—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers characterised by the materials
- H01L23/49894—Materials of the insulating layers or coatings
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (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)
- Geometry (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
提供一种封装体布置结构以及形成封装体布置结构的方法,所述封装体布置结构包括载体结构。所述载体结构可以包括:电绝缘载体,其中,所述载体是导热的,所述载体包括电绝缘材料的芯体、施加到所述芯体的第一侧的第一金属层、以及施加到所述芯体的第二侧的第二金属层,其中,第二侧与第一侧相反;位于所述第一金属层上的第一暴露焊料层;以及位于所述第二金属层上的第二暴露焊料层。
Description
技术领域
各种实施例总体上涉及载体结构、封装体布置结构、形成载体结构的方法以及形成封装体布置结构的方法。
背景技术
目前,不愿意投资先进绝缘产品的封装体布置结构制造商需要自己为其产品提供(电气)绝缘。为此,市场上有许多可能性。例如,许多供应商提供绝缘箔。即使这些箔是新的,也只能提供有限的热导率。此外,这些箔的绝缘强度在其使用寿命期间可能会降低。
另一种选择是使用简单的裸陶瓷来确保绝缘。为了确保良好的热接触,可以在器件(例如芯片封装体)与陶瓷之间使用导热油脂。陶瓷与冷却器之间的界面处可以附加地填充有导热油脂。
导热油脂的热导率可能被限制为非常低的值,并且导热油脂在其使用寿命期间可能会变干,这可能使得失去其(导热)性能。因此,热传递可能始终至关重要。
发明内容
提供一种载体结构。所述载体结构可以包括:电绝缘载体,其中,所述载体是导热的,所述载体包括电绝缘材料的芯体、施加到所述芯体的第一侧的第一金属层、以及施加到所述芯体的第二侧的第二金属层,其中,第二侧与第一侧相反;位于所述第一金属层上的第一暴露焊料层;以及位于所述第二金属层上的第二暴露焊料层。
附图说明
在附图中,相同的附图标记通常在不同的视图中指代相同的部分。附图不一定是按比例绘制的,而是通常将重点放在说明本发明的原理上。在下面的描述中,参考以下附图描述本发明的各种实施例,其中:
图1示出了根据各种实施例的载体结构的示意性剖视图;
图2A示出了根据各种实施例的封装体布置结构的示意性剖视图;
图2B示出了根据现有技术的封装体布置结构的示意性剖视图;
图3示出了根据各种实施例的封装体布置结构的示意性剖视、部分分解图;
图4A和图4B中的每一个都示出了根据各种实施例的封装体布置结构的示意性剖视图;
图4C和图4D中的每一个都示出了根据现有技术的封装体布置结构的示意性剖视图;
图5示出了根据各种实施例的形成载体结构的方法的流程图;以及
图6示出了根据各种实施例的形成封装体布置结构的方法的流程图。
具体实施方式
以下详细描述参考了附图,附图以示例的方式示出了可以实践本发明的具体细节和实施例。
本文使用的“示例性”一词意指“用作示例、实例或说明”。本文中描述为“示例性”的任何实施例或设计不一定被解释为比其他实施例或设计优选或有利。
本公开的各个方面是针对器件提供的,本公开的各个方面是针对方法提供的。应当理解,器件的基本属性也适用于方法,反之亦然。因此,为了简洁起见,可以省略对这些属性的重复描述。
如上所述,一些芯片封装体、特别是在操作期间产生大量热量的高功率芯片封装体,可能同时需要高效的冷却(例如经由散热器进行冷却)和电绝缘(与散热器电绝缘)。
目前使用不同的技术将芯片封装体附接至散热器。
例如,如图2B所示,芯片封装体222可以经由载体103(相应地在各个主侧上分别具有金属层104和金属层106的电绝缘材料的芯体102、例如有机箔),并且经由布置在芯片封装体222与载体103之间以及布置在载体103与散热器220之间的热界面材料(TIM)232(例如导热油脂、导热膏或相变材料)与散热器220热接触。为了实现这样的布置,芯片封装体222可能不需要暴露于高于例如室温(例如25℃)的温度。
然而,热界面材料232(例如导热膏)可能会变干或受到所谓的泵出效应的影响,这使得布置结构的热性能可能会随着时间的推移而降低。此外,TIM可能具有相对较高的热阻Rth(参见下面的表格比较各种热界面布置结构的热导率)。
图4D中示出了现有技术的类似示例,其中,陶瓷芯体102没有金属层。
在现有技术的另一示例中,可以例如在电绝缘芯体102上提供银镀层(其可以称为活性金属钎焊AMB或钎焊板金属BPM),以使得能够将器件(例如芯片封装体222)烧结到散热器220。图4C中示出了一种示例性构造。
然而,这样的布置方式可能需要压力和温度来使芯片封装体222与散热器220接合,这可能使得芯片封装体222损坏。
在各种实施例中,提供了一种载体结构。所述载体结构可以包括在两个主侧上具有金属层的电绝缘载体以及在两个金属层上预施加的焊料。
在各种实施例中,预施加的焊料(例如基于Sn的扩散焊料)可以允许降低客户侧的复杂性。换句话说,载体结构可以随时使用(客户无需施加焊料)。
特别地,在预施加的焊料是扩散焊料的情况下,可以不需要压力来附接芯片封装体和/或散热器,只需要加热。因此,可以避免或减轻对芯片封装体的机械损坏,从而增加所得封装体布置结构的产量和/或可靠性。
可以提供一种包括根据各种实施例的载体结构的封装体布置结构。换句话说,载体结构可以使芯片封装体例如经由扩散焊料预施加到载体结构,而重熔焊料层(例如标准锡基焊料)可以预施加到载体结构的与芯片封装体相反的一侧并且可用于标准表面安装器件(SMD)生产线中。
在各种实施例中,载体的金属层可以包括直接铜接合层。电绝缘芯体可以例如是或包括电绝缘材料、例如具有高热导率的陶瓷或有机材料。
图1示出了根据各种实施例的载体结构100的示意性剖视图。
载体结构100可以包括电绝缘载体103,其中,载体103是导热的,载体103包括电绝缘材料的芯体102。
芯体102可以例如包括或由陶瓷材料(如AlN、Al2O3或Si3N4)、有机材料(如聚氯乙烯(PVC)、环氧基材料的所有变体或其组合(例如作为堆叠层等))组成。
载体103还可以包括施加到芯体102的第一侧的第一金属层104和施加到芯体102的第二侧的第二金属层106,其中,第二侧与第一侧相反。
第一金属层104和/或第二金属层106可以例如包括或由铜、Ni、Ni/P或NiPdAu组成。在芯体102包括陶瓷材料的情况下,铜层104和/或铜层106可以例如包括或由直接铜接合材料组成。在芯体102包括有机材料的情况下,铜层104和/或铜层106可以例如包括或由沉积铜层组成。
可以根据需要应用其他金属材料和/或金属施加工艺。
第一金属层104和第二金属层106可以包括或由相同或不同的材料组成。
金属层104、106可具有在约5μm至约2mm的范围内、例如在约200μm至约800μm的范围内的厚度。
在各种实施例中,第一金属层104和/或第二金属层106可以分别完全覆盖它们相应的芯体102的主表面。尽管图1仅示出了剖视图,但这可以例如是图1的载体结构100的情况。在各种实施例中,第一金属层104和/或第二金属层106可以分别仅部分地覆盖它们相应的芯体102的主表面。图2A中示出了一个相应的实施例,其中,仅芯体102的主表面的相应中心部分相应地分别被金属层104和金属层106覆盖。在各种实施例中,第一金属层104和第二金属层106可以相对于芯体102的中心平面对称布置,以便以简单的方式避免载体结构100出现翘曲。作为替代,第一金属层104和第二金属层106的所覆盖的表面部分以及结构、材料和厚度可以不同并以避免载体结构100在制造之后和/或在热循环期间出现翘曲这样的方式进行调整。
载体结构100还可以包括在第一金属层104上的第一暴露焊料层108和在第二金属层106上的第二暴露焊料层110。
第一焊料层108和第二焊料层110可以包括或由扩散焊料、预成型回流焊料或它们的组合组成(例如扩散焊料作为第一焊料层108而回流焊料(例如NiSn-焊料)作为第二焊料层110)。
第一焊料层108和/或第二焊料层110的扩散焊料材料可以包括或由扩散焊料组中的至少一种组成,所述扩散焊料组包括或由镍-锡、铜-锡、银-锡、金-锡和钯-锡组成。
在各种实施例中,第一焊料层108和/或第二焊料层110可以分别完全覆盖它们相应的第一金属层104的主表面和第二金属层106的主表面。尽管图1仅示出了剖视图,但这可以例如是图1的载体结构100的情况,并且也可以是图2A中所包括的载体结构100的情况。在各种实施例中,第一焊料层108和/或第二焊料层110可以仅部分地覆盖它们相应的金属层的表面(未示出)。在各种实施例中,第一焊料层108和第二焊料层110可以相对于芯体102的中心平面对称布置,以便以简单的方式避免载体结构100出现翘曲。作为替代,第一焊料层108和第二焊料层110的所覆盖的表面部分以及结构、材料和厚度可以不同并以避免载体结构100在制造之后和/或在热循环期间出现翘曲这样的方式进行调整。
在各种实施例中,载体结构100可以被配置为用于芯片封装体和散热器的载体。特别地,载体结构100可以被配置成布置在芯片封装体与散热器之间作为支撑结构、电绝缘结构和热界面。
在各种实施例中,提供了一种封装体布置结构200,其包括根据各种实施例(例如如上所述、例如参考图1)的载体结构100。
换句话说,载体结构100可以用作中间电绝缘支撑结构并且提供用于将散热器220附接至芯片封装体222的焊料连接。载体结构100可以使得能够将芯片封装体222附接至印刷电路板而不是散热器220。换句话说,散热器220可以由PCB代替。
在各种实施例中,例如如图2A和2B所示,封装体布置结构200可以安装在板230(例如PCB)上,其中,封装材料234面向板230。
图2A示出了包括载体结构100、散热器220和芯片封装体222的封装体布置结构200的一个示例性实施例。
芯片封装体222可以例如包括:安装在金属载体228(例如引线框架)上的芯片226、包封芯片226并部分地包封金属载体228的封装材料234(这意味着金属载体228的至少一部分暴露于环境并被配置成用作散热器和/或附接到散热器220)、以及从封装材料234中突出的用于与芯片226电接触的可选的引线224(无引线封装体可以例如用来代替所示的具有突出引线224的芯片封装体222)。
金属载体228可以可选地被配置为用于接触芯片226的电接触结构。
芯片封装体222基本上可以是本领域已知的。然而,可能需要将芯片封装体222配置成承受焊接工艺期间(例如在将芯片封装体222焊接到载体结构100期间和/或在将散热器220焊接到载体结构100期间、例如在可能需要将例如250℃或更高的温度持续约10秒的扩散焊接工艺期间)施加的温度。
满足该要求的芯片封装体222包括以下每一个:AG-62MMES、AG-EASY2B、AG-ECONO4、AG-ECONOD、AG-ECONOPP、AG-HYBRIDL、AG-IHVB190、AG-XHP3K33、BG-PB501、BG-PB50ND、BG-PB50SB、LG-MLGA、PG-MDIP、PG-SIP、C-CGA、C-FP、CG-FP、C-LCC、CG-LCC、P-LCC、PG-LCC、CG-LGA、CG-SSOP、PG-SSOP、CG-TSOP、PG-TSOP、LG-UIQFN、LG-WIQFN、MG-WDSON、P-BGA、PG-BGA、P-DSO、PG-DSO、P-LFBGA、PG-LFBGA、P-SOT143、PG-SOT143、P-SOT223、PG-SOT223、P-TFBGA、PG-TFBGA、P-TO252、PG-TO252、P-TO263、PG-TO263、P-TQFP、PG-TQFP、P-TSSOP、PG-TSSOP、P-VFBGA、PG-VFBGA、PG-ATSLP、PG-DFN、PG-DSOF、PG-DSOSP、PG-FBGA、PG-FCBGA、PG-FHBGA、PG-HDSOP、PG-HSOF、PG-HSOG、PG-IQFN、PG-LBGA、PG-LDSO、PG-LHSOF、PG-LHSOG、PG-LLGA、PG-LQFP、PG-LSON、PG-MQFP、PG-SC59、PG-SC74、PG-SC79、PG-SCT595、PG-SOD323、PG-SOJ、PG-SOT23、PG-SOT323、PG-SOT343、PG-SOT363、PG-SOT89、PG-TDSO、PG-TDSON、PG-TFLGA、PG-TIQFN、PG-TISON、PG-TLGA、PG-TSDSO、PG-TSDSON、PG-TSFP、PG-TSLP、PG-TSNP、PG-TSON、PG-TSOP6、PG-TSSLP、PG-TTFN、PG-UF2BGA、PG-UFLGA、PG-ULGA、PG-UQFN、PG-USON、PG-VDSON、PG-VF2BGA、PG-VFWLB、PG-VIQFN、PG-VITFN、PG-VLGA、PG-VQFN、PG-VSON、PG-WF2BGA、PG-WFWLB、SG-WFWLB、PG-WHITFN、PG-WHSON、PG-WHTFN、PG-WISON、PG-WLGA、PG-WSON、PG-X2QFN、PG-XSON、SG-FWLP、SG-UFWLB、SG-WLL、SG-XFWLB、C-DIP、PG-DIP、PG-HSIP247、PG-SSO、PG-SSOA11、PG-SSOM、PG-TO220、PG-TO247、PG-TO251和PG-TO262。
在各种实施例中,如图3所示,图3示出了根据各种实施例的封装体布置结构200的示意性剖视、部分分解图,载体结构100、散热器220和芯片封装体222可以最初形成三个单独的实体,它们可以由客户例如在单个(例如扩散焊接)工艺中、或者例如在两个或更多个连续工艺中接合,例如通过使用焊接首先将芯片封装体222附接到载体结构100,随后将散热器220附接到载体结构100(或反之亦然)。
作为替代,例如载体结构100和芯片封装体222可以预接合(例如通过扩散焊接)。
尽管扩散焊料108最初可以在约200℃至约300℃(例如约230℃)的温度下熔化,但在硬化之后,熔化温度可以增加至高于该值,例如达到约400℃,特别是达到高于第二焊料层110的熔点的值,所述第二焊料层110的熔点例如可以为约240℃。这意味着可以在不重新熔化芯片封装体222与载体结构100之间的焊接接头的情况下执行第二焊接工艺(例如用于附接散热器220)。
此外,焊料连接可以具有非常高的可靠性和非常低的热阻率,特别是与例如导热膏相比。如果使用扩散焊料,另一个优点是可以应用无压装配工艺。
材料、材料组合等的一些方面包括以下内容:
在第一焊料层108和/或第二焊料层110使用扩散焊料的情况下,第一金属层104和/或第二金属层106的最小厚度可以是约50μm(DCB)以避免载体结构100出现翘曲。(例如AlN)芯体102的厚度可以在约20μm至约30μm的范围内。
在另一示例性实施例中,载体结构100可以包括三层箔,所述三层箔包括厚度为约100μm至约200μm的PVC芯体102以及各自的厚度为约15μm的Cu-层104和/或Cu-层106。
在可以形成在陶瓷(例如Al2O3、AlN、Si3N4……)上的DCB金属层104、106上,第一焊料层108和/或第二焊料层110可以使用NiSn焊料。
可以用作第一焊料层108和/或第二焊料层110的扩散焊料系统包括以下:带有裸Cu、Ni镀层、NiP镀层和/或贵金属镀层(Ag、Au、PT、Pd)的DCB/AMB与Sn或Sn基焊料材料(SnAg、SAC、SnSb、AuSn)、In或富In焊料材料、以及两者的组合(例如48Sn52In)相结合,这可以允许120℃的熔化温度。
在各种实施例中,第一焊料层108和/或第二焊料层110(它们可以例如包括NiSn)的表面可以通过在第一(例如扩散)焊料层108和/或第二(例如扩散)焊料层110的顶部上的附加的闪Au、Ag、Pt和/或Pd来保护。
在各种实施例中,Sn表面可以可选地不需要保护层,因为Sn可以自钝化。
下面总结了各种材料的具体或示例性特性:
材料 | 热导率[W/mK] | 典型厚度[μm] |
导热油脂/相变 | 1-3 | 30-100μm |
Al2O3 DCB | 24 | 180-600 |
AlN DCB | 180 | 180-600 |
Si3N4 AMB | 70 | 180-600 |
扩散焊料 | 70 | 12 |
特别地,可以注意到,与导热油脂材料相比,扩散焊料连接具有相对较高的热导率。
图5示出了根据各种实施例的形成包括电绝缘载体的载体结构的方法的流程图500,其中,载体是导热的。
所述方法可以包括:形成载体,包括将第一金属层施加到电绝缘材料的芯体的第一侧并将第二金属层施加到所述芯体的第二侧,其中,第二侧与第一侧相反(510);在第一金属层上形成第一暴露焊料层(520);以及在第二金属层上形成第二暴露焊料层(530)。
图6示出了根据各种实施例的形成封装体布置结构的方法的流程图600。
所述方法可以包括:形成包括电绝缘导热载体(所述载体包括在电绝缘材料的芯体的第一侧上的第一金属层、在所述芯体的第二侧上的第二金属层,其中,第二侧与第一侧相反)、位于所述第一金属层上的第一暴露焊料层、位于所述第二金属层上的第二暴露焊料层的载体结构(610);以及通过第一焊料层将芯片封装体焊接到载体结构上(620)。
下面将说明各种示例:
示例1是载体结构。所述载体结构可以包括:电绝缘载体,其中,所述载体是导热的,所述载体包括电绝缘材料的芯体、施加到所述芯体的第一侧的第一金属层、以及施加到所述芯体的第二侧的第二金属层,其中,第二侧与第一侧相反;位于所述第一金属层上的第一暴露焊料层;以及位于所述第二金属层上的第二暴露焊料层。
在示例2中,示例1的主题可以可选地包括:载体被配置为直接铜接合结构。
在示例3中,示例1或2的主题可以可选地包括:第一金属层和/或第二金属层的金属包括或由铜、Ni、Ni/P或NiPdAu组成。
在示例4中,示例1至3中任一项的主题可以可选地包括:第一焊料层的材料和/或第二焊料层的材料包括扩散焊料。
在示例5中,示例4的主题可以可选地包括:扩散焊料包括扩散焊料组中的至少一种,所述扩散焊料组包括或由镍-锡、铜-锡、银-锡、金-锡和钯-锡组成。
在示例6中,示例1至5中任一项的主题可以可选地包括:电绝缘材料包括或由有机材料和/或陶瓷材料组成。
在示例7中,示例1至6中任一项的主题可以可选地包括:电绝缘材料包括材料组中的至少一种,所述材料组包括或由Al2O3、AlN和Si3N4组成。
示例8是一种封装体布置结构。所述封装体布置结构可以包括根据示例1至7中任一项所述的载体结构以及安装在所述载体结构上的芯片封装体,其中,所述芯片封装体通过第一焊料层焊接到所述载体结构。
示例8a是一种封装体布置结构。所述封装体布置结构可以包括载体结构,所述载体结构可以包括:电绝缘载体,其中,所述载体是导热的,所述载体包括电绝缘材料的芯体、施加到所述芯体的第一侧的第一金属层、以及施加到所述芯体的第二侧的第二金属层,其中,第二侧与第一侧相反;位于所述第一金属层上的第一焊料层;以及位于所述第二金属层上的第二暴露焊料层。所述封装体布置结构还可以包括安装在载体结构上的芯片封装体,其中,芯片封装体通过第一焊料层焊接到载体结构。
在示例9中,示例8的主题可以可选地包括:第一焊料层和/或第二焊料层具有200℃或更高、例如300℃或更高、例如约400℃的熔化温度。
在示例10中,示例8或9的主题可以可选地包括:芯片封装体包括金属载体,其中,金属载体的暴露表面可以通过第一焊料层焊接到载体结构。
在示例11中,示例10的主题可以可选地包括:至少一个半导体器件、例如半导体芯片、例如芯片连接至金属载体的第二表面。
在示例12中,示例10或11的主题可以可选地包括:金属载体被封装材料部分地包封。
在示例13中,示例8至12中任一项的主题可以可选地进一步包括:通过第二焊料层焊接至载体结构的散热器。
在示例14中,示例8至12中任一项的主题可以可选地进一步包括:通过第二焊料层焊接至载体结构的印刷电路板(PCB)。
示例15是形成包括电绝缘载体的载体结构的方法,其中,载体是导热的。所述方法可以包括:形成载体,包括将第一金属层施加到电绝缘材料的芯体的第一侧并将第二金属层施加到所述芯体的第二侧,其中,第二侧与第一侧相反;在第一金属层上形成第一暴露焊料层;以及在第二金属层上形成第二暴露焊料层。
在示例16中,示例15的主题可以可选地包括:施加第一金属层和/或施加第二金属层包括或由直接铜接合组成。
在示例17中,示例15或16的主题可以可选地包括:第一金属层和/或第二金属层的金属包括或由铜、Ni、Ni/P或NiPdAu组成。
在示例18中,示例15至17中任一项的主题可以可选地包括:第一焊料层的材料和/或第二焊料层的材料包括扩散焊料。
在示例19中,示例15至18中任一项的主题可以可选地包括:扩散焊料包括扩散焊料组中的至少一种,所述扩散焊料组包括或由镍-锡、铜-锡、银-锡、金-锡和钯-锡组成。
在示例20中,示例15至19中任一项的主题可以可选地包括:电绝缘材料包括或由有机材料和/或陶瓷材料组成。
在示例21中,示例15至20中任一项的主题可以可选地包括:电绝缘材料包括材料组中的至少一种,所述材料组包括或由Al2O3、AlN和Si3N4组成。
示例22是形成封装体布置结构的一种方法。所述方法可以包括:形成根据示例15至21中任一项所述的载体结构,以及通过第一焊料层将芯片封装体焊接到所述载体结构上。
在示例23中,示例22的主题可以可选地包括:第一焊料层和/或第二焊料层具有200℃或更高、例如300℃或更高、例如约400℃的熔化温度。
在示例24中,示例22或23的主题可以可选地包括:焊接包括无压焊接工艺。
在示例25中,示例22至24中任一项的主题可以可选地包括:将芯片封装体焊接到载体结构上包括将金属载体的暴露表面焊接到载体结构上。
在示例26中,示例24的主题可以可选地包括:芯片封装体包括至少一个连接至金属载体的第二表面的半导体器件。
在示例27中,示例25或26的主题可以可选地包括:金属载体被包封材料部分地包封。
在示例28中,示例25至27中任一项的主题可以可选地进一步包括:通过第二焊料层将散热器焊接至载体结构。
在示例29中,示例25至27中任一项的主题可以可选地进一步包括:通过第二焊料层将印刷电路板(PCB)焊接至载体结构。
虽然已经参考具体实施例特别地示出和描述了本发明,但是本领域技术人员应当理解,在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下,可以在形式和细节上对本发明进行各种更改。因此,本发明的范围由所附权利要求来指示,并且因此在权利要求的等同含义和范围内的所有变化都将被包含在内。
Claims (27)
1.一种封装体布置结构,包括:
载体结构,其包括:
电绝缘载体,所述载体是导热的,所述载体包括:
·电绝缘材料的芯体;
·施加到所述芯体的第一侧的第一金属层;以及
·施加到所述芯体的第二侧的第二金属层,第二侧与第一侧相反;
位于所述第一金属层上的第一暴露焊料层;
以及
安装在所述载体结构上的芯片封装体;
其中,所述芯片封装体通过所述第一焊料层焊接至所述载体结构;
其中,所述芯片封装体包括金属载体,所述金属载体的暴露表面通过所述第一焊料层焊接至所述载体结构。
2.根据权利要求1所述的封装体布置结构,
其中,载体结构还包括位于第二金属层上的第二暴露焊料层。
3.根据权利要求1或2所述的封装体布置结构,
其中,载体被配置为直接铜接合结构。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的封装体布置结构,
其中,第一金属层和/或第二金属层的金属包括或由铜、Ni、Ni/P或NiPdAu组成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的封装体布置结构,
其中,第一焊料层的材料和/或第二焊料层的材料包括扩散焊料。
6.根据权利要求5所述的封装体布置结构,
其中,扩散焊料包括扩散焊料组中的至少一种,所述扩散焊料组包括:
镍-锡;
铜-锡;
银-锡;
金-锡;和
钯-锡。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的封装体布置结构,
其中,电绝缘材料包括或由有机材料和/或陶瓷材料组成。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的封装体布置结构,
其中,电绝缘材料包括材料组中的至少一种,所述材料组包括:
Al2O3;
AlN;和
Si3N4。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的封装体布置结构,
其中,第一焊料层和/或第二焊料层具有200℃或更高的熔化温度。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的封装体布置结构,
其中,至少一个半导体器件连接至金属载体的第二表面。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的封装体布置结构,
其中,金属载体被封装材料部分地包封。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的封装体布置结构,其中,所述封装体布置结构还包括:
通过第二焊料层焊接至载体结构的散热器。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的封装体布置结构,其中,所述封装体布置结构还包括:
通过第二焊料层焊接至载体结构的印刷电路板(PCB)。
14.一种形成封装体布置结构的方法,所述方法包括:
形成包括电绝缘载体的载体结构,所述载体是导热的,包括:
·形成载体,包括:
o将第一金属层施加到电绝缘材料的芯体的第一侧;以及
o将第二金属层施加到所述芯体的第二侧,第二侧与第一侧相反;
·在第一金属层上形成第一暴露焊料层;以及
通过第一焊料层将芯片封装体焊接到载体结构上;
其中,将芯片封装体焊接到载体结构上包括将金属载体的暴露表面焊接到载体结构上。
15.根据权利要求14所述的方法,其中,形成所述载体结构还包括:
在第二金属层上形成第二暴露焊料层。
16.根据权利要求14或15所述的方法,
其中,施加第一金属层和/或施加第二金属层包括或由直接铜接合组成。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法,
其中,第一金属层和/或第二金属层的金属包括或由铜、Ni、Ni/P或NiPdAu组成。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法,
其中,第一焊料层的材料和/或第二焊料层的材料包括扩散焊料。
19.根据权利要求18所述的方法,
其中,扩散焊料包括扩散焊料组中的至少一种,所述扩散焊料组包括:
镍-锡;
铜-锡;
银-锡;
金-锡;和
钯-锡。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的方法,
其中,电绝缘材料包括或由有机材料和/或陶瓷材料组成。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的方法,
其中,电绝缘材料包括材料组中的至少一种,所述材料组包括:
Al2O3;
AlN;和
Si3N4。
22.根据权利要求14至21中任一项所述的方法,
其中,第一焊料层在焊接后具有200℃或更高的熔化温度。
23.根据权利要求14至22中任一项所述的方法,
其中,焊接包括无压焊接工艺。
24.根据权利要求14至23中任一项所述的方法,
其中,芯片封装体包括至少一个连接至金属载体的第二表面的半导体器件。
25.根据权利要求14至24中任一项所述的方法,
其中,金属载体被封装材料部分地包封。
26.根据权利要求14至25中任一项所述的方法,其中,所述方法还包括:
通过第二焊料层将散热器焊接至载体结构。
27.根据权利要求14至25中任一项所述的方法,其中,所述方法还包括:
通过第二焊料层将印刷电路板(PCB)焊接至载体结构。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102023105321.3A DE102023105321A1 (de) | 2023-03-03 | 2023-03-03 | Trägerstruktur, packageanordnung, verfahren zum herstellen einer trägerstruktur, und verfahren zum herstellen einer packageanordnung |
DE102023105321.3 | 2023-03-03 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN118588658A true CN118588658A (zh) | 2024-09-03 |
Family
ID=92422374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202410234479.9A Pending CN118588658A (zh) | 2023-03-03 | 2024-03-01 | 封装体布置结构以及形成封装体布置结构的方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240297111A1 (zh) |
CN (1) | CN118588658A (zh) |
DE (1) | DE102023105321A1 (zh) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7353859B2 (en) | 2004-11-24 | 2008-04-08 | General Electric Company | Heat sink with microchannel cooling for power devices |
US8461645B2 (en) | 2011-03-16 | 2013-06-11 | Infineon Technologies Austria Ag | Power semiconductor device |
US12069802B2 (en) | 2020-08-07 | 2024-08-20 | Infineon Technologies Ag | Pre-plating of solder layer on solderable elements for diffusion soldering |
-
2023
- 2023-03-03 DE DE102023105321.3A patent/DE102023105321A1/de active Pending
-
2024
- 2024-03-01 CN CN202410234479.9A patent/CN118588658A/zh active Pending
- 2024-03-01 US US18/593,309 patent/US20240297111A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20240297111A1 (en) | 2024-09-05 |
DE102023105321A1 (de) | 2024-09-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5572678B2 (ja) | クラッド型ベースプレートを含む半導体装置 | |
JP2010109132A (ja) | 熱電モジュールを備えたパッケージおよびその製造方法 | |
KR101013001B1 (ko) | 효과적인 열 방출을 위한 선이 없는 반도체 패키지 | |
JP2002203942A (ja) | パワー半導体モジュール | |
JP2009094341A (ja) | 半導体装置、半導体装置の製造方法および接続材料 | |
JP2012099779A (ja) | 焼成接合を用いたパワーモジュール及びその製造方法 | |
CN102593081A (zh) | 包括散热器的半导体器件 | |
JP6854810B2 (ja) | 半導体装置 | |
JPH0936186A (ja) | パワー半導体モジュール及びその実装方法 | |
JP2005332874A (ja) | 回路基板及びこれを用いた半導体装置 | |
JP4228926B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP3841007B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP6881304B2 (ja) | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 | |
CN118588658A (zh) | 封装体布置结构以及形成封装体布置结构的方法 | |
JP6011410B2 (ja) | 半導体装置用接合体、パワーモジュール用基板及びパワーモジュール | |
JP3623178B2 (ja) | 熱電変換モジュール一体型パッケージ | |
JP4005937B2 (ja) | 熱電モジュールのパッケージ | |
JP4876612B2 (ja) | 絶縁伝熱構造体及びパワーモジュール用基板 | |
JP2004119833A (ja) | 熱電素子モジュール及びその製造方法 | |
JP3446829B2 (ja) | 半導体装置 | |
KR102684854B1 (ko) | 반도체 패키지 및 이의 제조방법 | |
JP2008270846A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2001358244A (ja) | パワー半導体モジュール | |
JP2521624Y2 (ja) | 半導体装置 | |
JPH0897329A (ja) | 電子部品搭載装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |