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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung bezieht sich auf Halbleitervorrichtungen, die eine hochfrequenzbasierte Identifizierungsmarkierung (RFID) enthalten. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf Verfahren zum Herstellen und Betreiben derartiger Vorrichtungen.
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HINTERGRUND
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Halbleiterbaugruppen können mehrere Halbleitervorrichtungen enthalten, die identifiziert werden können, indem Identifizierungszahlen verwendet werden. Es kann wünschenswert sein, eine Halbleitervorrichtung von ihrer Fertigung bis zu einem abschließenden Zusammenbau der zugehörigen Halbleiterbaugruppe, aber auch während der Lebensdauer der Halbleiterbaugruppe, zu identifizieren und zurückzuverfolgen. Optische Kennzeichen, wie z. B. Data-Matrix-Codes (DMX), können verwendet werden, um Identifizierungsnummern der Halbleitervorrichtungen anzuzeigen. Diese Kennzeichen müssen sichtbar angeordnet sein, um die angezeigten Informationen bereitzustellen, die durch das optische Kennzeichen codiert sein können.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die begleitenden Zeichnungen sind enthalten, um ein weiteres Verständnis der Aspekte zu liefern, und sind in dieser Beschreibung mit aufgenommen und bilden einen Teil von ihr. Die Zeichnungen stellen Aspekte dar und dienen zusammen mit der Beschreibung, um die Prinzipien der Aspekte zu erläutern. Andere Aspekte und viele der beabsichtigten Vorteile der Aspekte werden leicht anerkannt werden, wenn sie durch Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden. Die Elemente der Zeichnungen sind in Bezug aufeinander nicht notwendigerweise maßstabsgerecht. Gleiche Bezugszeichen können entsprechende ähnliche Teile kennzeichnen.
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1 stellt ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung 100 in Übereinstimmung mit der Offenbarung dar.
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2 stellt schematisch eine Querschnittsansicht einer weiteren Vorrichtung 200 in Übereinstimmung mit der Offenbarung dar.
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3 stellt schematisch eine Querschnittsansicht einer weiteren Vorrichtung 300 in Übereinstimmung mit der Offenbarung dar.
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4 stellt schematisch eine Querschnittsansicht einer weiteren Vorrichtung 400 in Übereinstimmung mit der Offenbarung dar.
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5 stellt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Vorrichtung 500 in Übereinstimmung mit der Offenbarung dar.
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6 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens 600 zum Betreiben einer Vorrichtung in Übereinstimmung mit der Offenbarung.
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7 stellt schematisch ein System 700 zum Durchführen eines Verfahrens in Übereinstimmung mit der Offenbarung dar.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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In der folgenden genauen Beschreibung wird Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen. Die Zeichnungen zeigen über den Weg der Darstellung bestimmte Aspekte, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht kann richtungsabhängige Terminologie, wie etwa oben, unten, vorne, hinten, etc., mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figuren verwendet werden. Da Komponenten der beschriebenen Vorrichtungen in einer Anzahl von verschiedenen Orientierungen aufgestellt sein können, kann die richtungsabhängige Terminologie zum Zweck der Darstellung verwendet werden und ist in keiner Weise beschränkend. Andere Aspekte können ausgenutzt werden und strukturelle und logische Änderungen können vorgenommen werden, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher soll die folgende detaillierte Beschreibung nicht in einem beschränkenden Sinn aufgenommen werden und das Konzept der vorliegenden Erfindung ist durch die beigefügten Ansprüche definiert.
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Wie in dieser Beschreibung benutzt, sind die Ausdrücke ”verbunden”, ”gekoppelt”, ”elektrisch verbunden” und/oder ”elektrisch gekoppelt” nicht so gemeint, dass sie notwendig bedeuten, dass Elemente direkt miteinander verbunden oder gekoppelt sind. Dazwischen angeordnete Elemente können zwischen den ”verbundenen”, ”gekoppelten”, ”elektrisch verbundenen” oder ”elektrisch gekoppelten” Elementen vorgesehen sein.
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Ferner kann das Wort ”über”, das z. B. bezüglich einer Materialschicht verwendet wird, die ”über” einer Oberfläche eines Gegenstands gebildet ist oder liegt, hier verwendet werden, um zu bedeuten, dass die Materialschicht ”direkt auf”, z. B. in direktem Kontakt mit, der besagten Oberfläche liegt (z. B. gebildet ist, abgelagert ist, etc.). Das Wort ”über”, das z. B. bezüglich einer Materialschicht verwendet wird, die über einer Oberfläche gebildet ist oder liegt, kann hier auch verwendet werden, um zu bedeuten, dass die Materialschicht ”indirekt auf” der besagten Oberfläche z. B. mit einer oder mehreren zusätzlichen Schichten, die zwischen der besagten Oberfläche und der Materialschicht angeordnet sind, liegen kann (z. B. gebildet ist, abgelagert ist, etc.).
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Vorrichtungen und Verfahren zum Herstellen von Vorrichtungen sind hier beschrieben. Kommentare, die in Verbindung mit einer beschriebenen Vorrichtung gemacht werden, gelten auch für ein entsprechendes Verfahren und umgekehrt. Wenn zum Beispiel eine bestimmte Komponente einer Vorrichtung beschrieben wird, kann ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen der Vorrichtung einen Vorgang des Bereitstellens der Komponente auf eine geeignete Weise enthalten, sogar dann, wenn der Vorgang nicht ausdrücklich beschrieben oder in den Figuren dargestellt ist. Zusätzlich können die Merkmale der verschiedenen Aspekte und Beispiele, die hier beschrieben sind, miteinander kombiniert werden, soweit es nicht speziell anders angemerkt ist.
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Die hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können auf einer hochfrequenzbasierten Identifizierungstechnik (RFID) basiert sein. RFID-Techniken können die drahtlose Verwendung elektromagnetischer Strahlung enthalten, um Daten zum Identifizieren, Verfolgen und/oder Zurückverfolgen von RFID-Markierungen, die an den Vorrichtungen angebracht oder in ihnen enthalten sein können, zu übertragen. Zu diesem Zweck kann eine RFID-Markierung elektronisch gespeicherte Informationen enthalten. In einem Beispiel kann eine RFID-Markierung durch elektromagnetische Induktion von Magnetfeldern versorgt werden, die nahe oder bei einem RFID-Leser erzeugt werden. Die RFID-Markierung kann Energie beim Abfragen von Radiowellen sammeln und kann diese Energie verwenden, um eine Antwort in Form von Hochfrequenzsignalen zu erzeugen und zu senden. Eine derartige RFID-Markierung kann als passive RFID-Markierung bezeichnet werden. In einem weiteren Beispiel kann eine RFID-Markierung durch eine Leistungsquelle versorgt werden, wie z. B. eine Batterie, und kann als aktive RFID-Markierung bezeichnet werden. Es wird angemerkt, dass die Vorrichtungen und Verfahren, die hier beschrieben sind, bevorzugt auf passiven RFID-Markierungen basiert sein können. Im Gegensatz zu einem optischen Kennzeichen muss eine RFID-Markierung nicht notwendigerweise in einer Sichtlinie eines RFID-Lesers angeordnet sein. Die RFID-Markierung kann vielmehr auch in der Vorrichtung, die identifiziert, verfolgt und/oder zurückverfolgt werden soll, eingebettet oder eingeschlossen sein.
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Die hier beschriebenen Vorrichtungen können eine oder mehrere RFID-Markierungen enthalten, die Teil eines RFID-Systems sind. Ein RFID-System kann RFID-Markierungen enthalten, die an Gegenständen, die zu identifizieren, zu verfolgen und/oder zurückzuverfolgen sind, angebracht sind. Zusätzlich kann das RFID-System Zwei-Wege-Funksender/Funkempfänger enthalten, die ein Radiosignal an die RFID-Markierung senden und ihre Antwort lesen können. Derartige Sender/Empfänger können als RFID-Leser oder -Abfrager bezeichnet werden.
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Im Allgemeinen kann eine RFID-Markierung passiv, aktiv oder batteriegestützt passiv sein. Eine aktive RFID-Markierung kann z. B. eine eingebaute Batterie enthalten und kann regelmäßig ein Identifikationssignal senden, das konfiguriert ist, die RFID-Markierung zu identifizieren und so die dazu gehörige Vorrichtung. Eine batteriegestützte passive RFID-Markierung kann z. B. eine eingebaute Batterie enthalten und in der Gegenwart eines RFID-Lesers eingeschaltet werden. Eine passive RFID-Markierung kann insbesondere keine Leistungsquelle enthalten, sondern kann die benötigte Energie für den Betrieb von einer externen Strahlung beziehen.
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In einem Beispiel kann eine RFID-Markierung zumindest zum Teil schreibgeschützt sein. Ein derartiger Abschnitt der RFID-Markierung kann eine Identifizierungsnummer bereitstellen, die schreibgeschützt sein kann und als ein Schlüssel in eine Datenbank verwendet wird. Die Identifikationsnummer kann konfiguriert sein, um die RFID-Markierung eindeutig zu identifizieren und so eine Vorrichtung, die ihr zugeordnet ist.
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Hierbei kann es vernünftig sein, zu garantieren, dass die Identifikationsnummer unter keinen Umständen geändert wird. In einem weiteren Beispiel kann eine RFID-Markierung zumindest zum Teil schreib-/lesbar sein. Das heißt, Daten können in einen Speicher der RFID-Markierung geschrieben werden, zum Beispiel durch das RFID-System.
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Eine RFID-Markierung kann eine integrierte Schaltung für das Speichern und Verarbeiten von Informationen enthalten. Zusätzlich kann die integrierte Schaltung konfiguriert sein, ein Hochfrequenzsignal zu modulieren und zu demodulieren und ferner Leistung von einem Hochfrequenzsignal zu sammeln, das von einem RFID-Leser empfangen worden sein könnte. Die RFID-Markierung kann ferner eine Antenne enthalten, die konfiguriert ist, Hochfrequenzsignale zu empfangen und zu senden. In einem Beispiel können die RFID-Markierung und die Antenne in einem einzelnen Chip enthalten (oder integriert) sein. Darüber hinaus kann die RFID-Markierung einen Speicher enthalten, der konfiguriert ist, Daten zu speichern. Der Speicher der RFID-Markierung kann einen schreibgeschützten Speicher und/oder einen les-/schreibbaren Speicher enthalten. In einem Beispiel kann der Speicher zumindest zum Teil nicht flüchtig sein. Die RFID-Markierung kann ferner eine auf einem Chip verdrahtete Logik oder einen programmierten oder programmierbaren Datenprozessor enthalten, die konfiguriert sind, Daten zu verarbeiten
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Ein RFID-System kann einen RFID-Leser enthalten. In einem Beispiel kann ein RFID-Leser passiv sein, d. h., er kann nur Radiosignale von aktiven RFID-Markierungen empfangen. In einem weiteren Beispiel kann ein RFID-Leser aktiv sein, d. h., er kann konfiguriert sein, Abfragesignale zu senden und Rückmeldungen von passiven RFID-Markierungen zu empfangen. Ein RFID-Leser kann einen Zwei-Wege-Radio-Sender/Empfänger enthalten, der konfiguriert ist, ein Radiosignal an die RFID-Markierung zu senden und ihre Antwort zu lesen.
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Während eines Betriebs eines RFID-Systems kann ein RFID-Leser ein (möglicherweise codiertes) Radiosignal senden, um eine RFID-Markierung abzufragen. Die RFID-Markierung kann die Anforderung des RFID-Lesers empfangen und durch Senden von Antwortdaten beantworten. Das heißt, die RFID-Markierung kann konfiguriert sein, die Informationen dem RFID-Leser auf einem berührungslosen Weg bereitzustellen, insbesondere über eine berührungslose Kommunikationsverbindung im Nahfeld. Derartige Antwortdaten können z. B. sowohl Daten, welche die RFID-Markierung identifizieren, als auch weitere Informationen enthalten. Die Antwortdaten repräsentieren lediglich eine eindeutige Markierungsseriennummer oder können produktbezogene Informationen wie z. B. eine Bestandsnummer, eine Posten- oder Stapelnummer, ein Produktionsdatum oder andere spezielle Informationen sein, wie im Folgenden angegeben ist.
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Daten, die von einer RFID-Markierung bereitgestellt werden, können Informationen über eine Eigenschaft einer Vorrichtung, welche die RFID-Markierung enthält, und/oder eine Eigenschaft einer Herstellung der Vorrichtung enthalten. In einem Beispiel kann die Eigenschaft ein Material bezeichnen, das für die Herstellung mindestens einer Komponente der Vorrichtung verwendet wird. Hierbei kann sich die Eigenschaft z. B. auf eine Identifikation eines Wafers, der für die Herstellung einer Komponente der Vorrichtung verwendet wurde, eine Position auf dem Wafer, Eigenschaften eines Direct-Copper-Bonded-Substrats (DCB), das in der Vorrichtung enthalten ist, etc. beziehen. Zusätzlich kann die Eigenschaft eine Anzahl und den Typ der Komponenten, die in der Vorrichtung enthalten sind, zum Beispiel die Anzahl und die Typen von IGBTs oder anderer Halbleiter oder elektronischer Komponenten der Vorrichtungen, bezeichnen. In einem weiteren Beispiel kann die Eigenschaft einen Prozess bezeichnen, der für die Herstellung mindestens einer Komponente der Vorrichtung verwendet wurde. Hierbei kann sich die Eigenschaft z. B. auf mindestens eines von einem Röntgenstrahlenbild, elektrischen Testdaten, mechanischen Testdaten, etc. beziehen. In einem nochmals weiteren Beispiel kann sich die Eigenschaft auf eine Ausrüstung beziehen, die für die Herstellung der Vorrichtung verwendet wird. Hierbei kann sich die Eigenschaft z. B. auf eine benutzte Ausrüstung zum Bonden, etc. beziehen.
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Eine RFID-Markierung kann konfiguriert sein, eine Seriennummer (oder eine Modulnummer oder eine Verfolgungsnummer) bereitzustellen, die einen eindeutigen Code für die Identifizierung der entsprechenden Vorrichtung, welche die RFID-Markierung enthält, repräsentiert. Derartige Informationen können mindestens eines von einer Zahl, einem Buchstaben, etc. enthalten. Zusätzlich kann eine RFID-Markierung konfiguriert sein, Konfigurationsdaten von mindestens einer Komponente der Vorrichtung, welche die RFID-Markierung enthält, bereitzustellen. Im Allgemeinen können derartige Konfigurationsdaten den Typ und die Position der Komponente der Vorrichtung, Prozesse für die Herstellung der Vorrichtung, elektrische und magnetische Parameter der enthaltenen Komponenten (z. B. eine Spannungs-/Stromantwort eines enthaltenen Sensors), etc. angeben. In einem nochmals weiteren Beispiel kann eine RFID-Markierung konfiguriert sein, Kalibrierungsdaten von mindestens einer Komponente der Vorrichtung, welche die RFID-Markierung enthält, bereitzustellen. Insbesondere können derartige Konfigurationsdaten Information über eine Konfiguration von einer oder mehreren Komponenten enthalten, zum Beispiel vor dem Zusammenbau der einzelnen Komponenten, um die Vorrichtung zu bilden. In einem nochmals weiteren Beispiel kann eine RFID-Markierung konfiguriert sein, Testdaten von mindestens einer Komponente der Vorrichtung, welche die RFID-Markierung enthält, bereitzustellen. Insbesondere können derartige Testdaten Informationen über einen Test enthalten, der auf einer oder mehreren Komponenten durchgeführt worden ist, zum Beispiel vor dem Zusammenbau der Vorrichtung.
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Eine RFID–Markierung, die in einer Vorrichtung in Übereinstimmung mit der Offenbarung enthalten ist, kann vom Äußeren der Vorrichtung optisch nicht detektierbar sein. Insbesondere kann die RFID-Markierung vom Äußeren eines Gehäuses, das auch ein Teil der Vorrichtung sein kann, optisch nicht detektierbar sein. Die RFID-Markierung kann als optisch nicht detektierbar angegeben sein, wenn die RFID-Markierung nicht in einer Sichtlinie zwischen der RFID-Markierung und einem optischen Detektor angeordnet ist, der konfiguriert ist, optische Energie in dem sichtbaren Abschnitt des elektromagnetischen Spektrums zu detektieren.
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In einem Beispiel kann eine RFID-Markierung konfiguriert sein, in einem niedrigen Frequenzbereich von ungefähr 30 kHz bis ungefähr 300 kHz, stärker bevorzugt in einem Bereich von ungefähr 120 kHz bis ungefähr 150 kHz zu arbeiten. In diesem Fall kann die RFID-Markierung in einem Bereich bis zu ungefähr 10 cm detektiert werden. In einem weiteren Beispiel kann eine RFID-Markierung konfiguriert sein, in einem hohen Frequenzbereich von ungefähr 3 MHz bis ungefähr 30 MHz zu arbeiten, zum Beispiel bei einer Frequenz von ungefähr 13,56 MHz. In diesem Fall kann die RFID-Markierung in einem Bereich von ungefähr 10 cm bis ungefähr 1 m detektiert werden. Im Allgemeinen hängt der Bereich zum Detektieren der RFID-Markierung von dem speziellen Entwurf der Vorrichtung, welche die RFID-Markierung enthält, ab. Hierbei sollten die Signale, die durch die RFID-Markierung übertragen werden, außerhalb eines Umfangs der Vorrichtung, die identifiziert, verfolgt und/oder zurückverfolgt werden soll, detektierbar sein. Es ist selbstverständlich, dass der Lesebereich nicht ausschließlich von der Frequenz abhängt, sondern auch von dem gewählten Sendetyp und/oder dem Typ der benutzten Antenne(n) und/oder einer oder mehreren Eigenschaften des Transmissionsmediums, zum Beispiel Umgebung und Schnittstellen, die das elektromagnetische Signal durchqueren muss.
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Die hier beschriebenen Vorrichtungen können ein oder mehrere Halbleiterelemente (oder Halbleiterchips) enthalten und somit können sie als Halbleitervorrichtungen bezeichnet werden. Die Halbleiterchips können unterschiedliche Typen sein und können durch unterschiedliche Technologien hergestellt sein. Die Halbleiterchips müssen nicht aus einem bestimmten Halbleitermaterial hergestellt werden und können auch anorganische und/oder organische Materiale beinhalten, die keine Halbleiter sind, wie zum Beispiel Isolatoren, Kunststoffe oder Metalle. In einem Beispiel können die Halbleiterchips aus einem elementaren Halbleitermaterial, zum Beispiel Si, etc., gemacht sein oder es enthalten. In einem weiteren Beispiel können die Halbleiterchips aus einem Verbundhalbleitermaterial, zum Beispiel SiC, SiGe, GaAs, etc., gemacht sein, oder können es enthalten.
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Die Halbleiterchips können einen oder mehrere Leistungshalbleiter enthalten. Zum Beispiel können die Leistungshalbleiterchips als Dioden, Leistungs-MOSFETs (Metalloxid-Feldeffekttransistoren), IGBTs (Bipolartransistoren mit isoliertem Gate), JFETs (Sperrschicht-Feldeffekttransistoren), Super-Junction-Vorrichtungen, bipolare Leistungstransistoren, etc. konfiguriert sein. Die hier beschriebenen Vorrichtungen können ferner Halbleiterchips oder integrierte Schaltungen enthalten, die konfiguriert sind, die integrierten Schaltungen der Leistungshalbleiterchips zu steuern und/oder anzusteuern. Insbesondere kann ein Leistungshalbleiterchip ein Teil eines Leistungsmoduls sein, das in der Automobilelektronik verwendet wird. Zum Beispiel können die Leistungsmodule im Rahmen von Hybrid- und elektrischen Fahrzeugen (HEV) verwendet werden. Hierbei kann ein Leistungsmodul z. B. in einem Hauptwechselrichter enthalten sein, der konfiguriert ist, einen elektrischen Motor zu steuern.
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Die hier beschriebenen Vorrichtungen können ein Gehäuse enthalten, das zumindest zum Teil eine RFID-Markierung und/oder ein Halbleiterelement der Vorrichtung einschließt. Das Gehäuse kann so angeordnet sein, dass die RFID-Markierung vom Äußeren des Gehäuses nicht detektierbar ist. In einem Beispiel kann das Gehäuse ein Einkapselungsmaterial enthalten, das elektrisch isolierend sein kann und einen Einkapselungskörper bilden kann. Das Einkapselungsmaterial kann mindestens eines von einem Epoxid, einem glasfasergefüllten Epoxid, einem glasfasergefüllten Polymer, einem Imid, einem gefüllten oder nicht gefüllten thermoplastischen Polymermaterial, einem gefüllten oder nicht gefüllten duroplastischen Polymermaterial, einer gefüllten oder nicht gefüllten Polymermischung, einem warmhärtenden Material, einer Vergussmasse, einem Glob-Top-Material, einem Laminatmaterial, etc. enthalten. Verschiedene Techniken können verwendet werden, um die Komponenten der Vorrichtung mit dem Einkapselungsmaterial einzukapseln, zum Beispiel mindestens eines von Formpressen, Spritzgießen, Pulvergießen, Flüssiggießen, Laminieren, etc. In einem weiteren Beispiel kann das Gehäuse einen oder mehrere Kästen enthalten, die zumindest zum Teil hohl sind. Mehrere Kästen können einander einschließen. Zum Beispiel kann einer oder mehrere der Kästen aus mindestens einem von einem keramischen Material, einem Kunststoff, einem Metall, etc. gemacht sein.
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1 und 2 stellen schematisch Vorrichtungen 100 und 200 als grundlegende Konzepte der vorliegenden Erfindung dar. Somit werden die Vorrichtungen 100 und 200 auf eine allgemeine Weise gezeigt und können weitere Komponenten enthalten, die der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. Zum Beispiel kann jede der Vorrichtungen 100 und 200 zusätzlich eine oder mehrere Komponenten anderer Vorrichtungen in Übereinstimmung mit der Offenbarung und hier beschrieben enthalten. Detaillierte Vorrichtungen ähnlich zu den Vorrichtungen 100 und 200 sind unten beschrieben.
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1 stellt ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung 100 in Übereinstimmung mit der Offenbarung dar. Die Vorrichtung 100 enthält einen Halbleiter 1 und eine RFID-Markierung 2. Die RFID-Markierung 2 ist konfiguriert, eine Information über eine Eigenschaft der Vorrichtung 100 und/oder eine Eigenschaft einer Herstellung der Vorrichtung 100 bereitzustellen. Das Halbleiterelement 1 und die RFID-Markierung 2 können jeweils ein beliebiger Typ sein. Diesbezüglich kann Bezug auf die vorangehenden Kommentare über mögliche Ausführungen derartiger Komponenten genommen werden.
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Während eines Betriebs der Vorrichtung 100, einer Herstellung der Vorrichtung 100 und/oder eines Zusammenbaus der Vorrichtung 100 mit anderen Komponenten innerhalb eines größeren Systems kann es wünschenswert sein, auf die Informationen, die durch die RFID-Markierung 2 bereitgestellt werden, zuzugreifen. Beispielhafte Verfahren zum Zugreifen auf derartige Informationen sind z. B. in Verbindung mit den 6 und 7 beschrieben. Da auf die Informationen, die in der RFID-Markierung 2 enthalten sind, über eine berührungslose Kommunikationsverbindung im Nahfeld zugegriffen werden kann, ist es nicht notwendigerweise erforderlich, dass die RFID-Markierung 2 optisch detektierbar ist. Die RFID-Markierung 2 kann vielmehr an einer beliebigen Stelle der Vorrichtung 100 angeordnet sein. Zum Detektieren der RFID-Markierung 2 ist es somit nicht notwendig, irgendeine der Komponenten der Vorrichtung zu öffnen oder zu zerlegen.
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2 stellt schematisch eine Querschnittsansicht einer weiteren Vorrichtung 200 in Übereinstimmung mit der Offenbarung dar. Die Vorrichtung 200 enthält ein Gehäuse 3 und ein Halbleiterelement 1, das zumindest zum Teil durch das Gehäuse 3 eingeschlossen ist. Die Vorrichtung 200 enthält ferner eine RFID-Markierung 2, die auch zumindest zum Teil durch das Gehäuse 3 eingeschlossen ist. In dem Beispiel der 2 ist das Gehäuse so dargestellt, dass es das Halbleiterelement 1 und die RFID-Markierung 2 vollständig einschließt. In weiteren Beispielen kann das Gehäuse 3 zumindest zum Teil zur Umgebung offen sein. Ferner ist es selbstverständlich, dass die Komponenten, die in dem Gehäuse 3 angeordnet sind, vom Äußeren des Gehäuses 3 elektrisch zugänglich sind. Die RFID-Markierung 2 ist vom Äußeren des Gehäuses 3 optisch nicht detektierbar. Das Verwenden der RFID-Markierung 2 anstatt eines optischen Kennzeichens kann zu Effekten führen, wie sie in Verbindung mit 1 erklärt sind.
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3 stellt schematisch eine Querschnittsansicht einer weiteren Vorrichtung 300 in Übereinstimmung mit der Offenbarung dar. Die Vorrichtung 300 kann als eine detaillierte Version der Vorrichtungen 100 und 200, die in den 1 und 2 gezeigt sind, gesehen werden. Zum Beispiel kann die Vorrichtung einen Wechselrichter oder einen Teil eines Wechselrichters repräsentieren. Die Vorrichtung 300 kann ein Modul 4 umfassen, das einen ersten Kasten 5 enthält, der z. B. mindestens aus einem von einem keramischen Material, einem Kunststoff, etc. gemacht sein kann. Der erste Kasten 5 kann eine Schnittstelle 6 unterbringen, über der ein erstes Halbleiterelement 1A, ein zweites Halbleiterelement 1B und eine RFID-Markierung 2 angeordnet sein können. Der erste Kasten 5 kann zumindest zum Teil hohl sein, kann aber ferner eine Schicht von Paste (nicht dargestellt) enthalten, die zumindest zum Teil mindestens eines von den Halbleiterelementen 1A, 1B und der RFID-Markierung 2 bedeckt. In einem Beispiel kann die Vorrichtung 300 eine Leistungsanwendung sein, wie z. B. ein Hauptwechselrichter für ein HEV, wobei das Modul dann einem Leistungsmodul entsprechen kann und mindestens einer der Halbleiterchips 1A, 1B auf einem Leistungshalbleiter basieren kann. Es ist selbstverständlich, dass die Vorrichtung weitere Komponenten enthalten kann, die der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. Zum Beispiel kann die Vorrichtung 300 auch mindestens eines von einer Steuerplatte, einer Treiberplatte, einem Stromsensor, einem Spannungssensor, integrierten Schaltungen, etc. enthalten.
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Die RFID-Markierung 2 kann zum eindeutigen Identifizieren der Vorrichtung 300 verwendet werden, so dass eine Information über eine Eigenschaft der Vorrichtung 300 und/oder eine Eigenschaft einer Herstellung der Vorrichtung 300 auf der Grundlage einer derartigen Identifikation bereitgestellt werden kann. In dem Beispiel der 3 enthält die Vorrichtung nur ein Modul 4. In weiteren Beispielen kann die Vorrichtung jedoch eine beliebige Anzahl weiterer beliebiger Module oder Komponenten (z. B. Plattensensoren, Verbinder, etc.) enthalten, abhängig von dem gesamten Entwurf der Vorrichtung 300. In derartigen Fällen kann die RFID-Markierung 2 insbesondere verwendet werden, um das Modul 4 anstatt der Vorrichtung 300 eindeutig zu identifizieren. Hierbei kann die Vorrichtung weitere RFID-Markierungen (nicht dargestellt) enthalten, die verwendet werden können, um weitere Komponenten der Vorrichtung 300 eindeutig zu identifizieren. Die RFID-Markierung 2 kann einen Speicher (nicht dargestellt), um relevante Daten zu speichern, und eine Antenne (nicht dargestellt), um Hochfrequenzsignale zu empfangen und zu senden, enthalten. Zusätzlich kann die Vorrichtung eine Verstärkerantenne 7 enthalten, die in dem Modul 4 oder über einer Peripherie des Moduls 4 angeordnet ist. Das heißt, die Verstärkerantenne 7 kann ein Teil des Moduls 4 sein oder nicht. Die RFID-Markierung 2 kann konfiguriert sein, ein Hochfrequenzsignal 8A zu senden, das Informationen enthalten kann, die durch einen RFID-Leser (nicht dargestellt) angefordert wurden. Zu diesem Zweck kann die RFID-Markierung 2 eine (eingebaute) Antenne (nicht dargestellt) enthalten, die konfiguriert sein kann, um das Hochfrequenzsignal 8A an die Verstärkerantenne 7 zu senden. Die Verstärkerantenne 7 kann konfiguriert sein, das Hochfrequenzsignal 8A zu empfangen und zu verstärken und ferner das verstärkte Hochfrequenzsignal 8B an einen RFID-Leser zu senden.
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Das Modul 4 kann über einer PCB (oder Treiber-PCB) 9 angeordnet sein, die konfiguriert sein kann, eine elektrische Kopplung zwischen dem Modul 4 und weiteren Komponenten (nicht dargestellt), die auch über der PCB 9 angeordnet sein können, bereitzustellen. Die Vorrichtung 300 kann ferner ein zweites Gehäuse 10 enthalten, das zumindest zum Teil das erste Gehäuse 5 und die PCB 9 einschließt. In dem Beispiel der 3 ist das zweite Gehäuse 10 so dargestellt, dass es das erste Gehäuse 5 und die PCB 9 vollständig einschließt. In weiteren Beispielen kann das zweite Gehäuse 5 zumindest zum Teil offen zur Umgebung sein. Die Vorrichtung 300 kann ferner einen oder mehrere elektrische Anschlüsse (nicht dargestellt) enthalten, die konfiguriert sind, eine elektrische Verbindung vom Äußeren der Vorrichtung zu mindestens einer der Komponenten, die durch das erste Gehäuse 5 und/oder das zweite Gehäuse 10 eingeschlossen sind, bereitzustellen. Zum Beispiel können derartige elektrische Verbindungen die Gelegenheit bereitstellen, mindestens einen von den Halbleiterchips 1A, 1B und der PCB 9 elektrisch zu kontaktieren.
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Eine Oberfläche 11 des Moduls 4 (oder eine Oberfläche des zweiten Gehäuses 10) kann an Wärmesenke 12 gekoppelt sein, die ein Teil der Vorrichtung 300 sein kann oder nicht. Die Schnittstelle 6 des Moduls 4 kann konfiguriert sein, eine verstärkte thermische Leitung zwischen den Komponenten des Moduls 4 und der Wärmesenke 12 bereitzustellen.
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4 stellt schematisch eine Querschnittsansicht einer weiteren Vorrichtung 400 in Übereinstimmung mit der Offenbarung dar. Die Vorrichtung 400 kann als eine detaillierte Version der Vorrichtungen 100 und 200 der 1 und 2 gesehen werden. Kommentare, die in Verbindung mit dem Beispiel der 3 gemacht wurden, gelten auch für das Beispiel der 4. Zum Beispiel kann die Vorrichtung einen Wechselrichter oder einen Teil eines Wechselrichters repräsentieren. Die Vorrichtung 400 kann ein Halbleiterelement 1 enthalten, zum Beispiel einen Leistungshalbleiterchip. Die Vorrichtung 400 kann ferner ein erstes DCB-Substrat (Direct-Copper-Bonded) 13A enthalten (beispielhaft durch drei gestapelte Schichten dargestellt), das über einer unteren Oberfläche des Halbleiterelements 1 angeordnet sein kann, und ein zweites DCB-Substrat 13B (beispielhaft durch drei gestapelte Schichten dargestellt), das über einer oberen Oberfläche des Halbleiterelements 1 angeordnet sein kann. Ein erster Schichtstapel 14A (beispielhaft durch eine Schicht auf der unteren Seite des Halbleiterelements 1 dargestellt) kann eine oder mehrere elektrisch leitende Schichten enthalten, die eine elektrische Verbindung zwischen elektrischen Kontakten (nicht dargestellt) des Halbleiterelements 1 und dem ersten DCB-Substrat 13A bereitstellen. Zusätzlich kann ein zweiter Schichtstapel 14B (beispielhaft durch drei Schichten auf der oberen Seite des Halbleiterelements 1 dargestellt) eine oder mehrere elektrisch leitende Schichten enthalten, die eine elektrische Verbindung zwischen den elektrischen Kontakten (nicht dargestellt) des Halbleiterelements 1 und dem zweiten DCB-Substrat 13B bereitstellen. Zum Beispiel können die Schichten der Schichtstapel 14A, 14B aus mindestens einem von einem Lötmaterial, Kupfer, Kupferlegierung, etc. hergestellt sein.
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Die Vorrichtung 400 kann ferner eine RFID-Markierung 2 und eine Verstärkerantenne 7 enthalten. Wie aus 4 gesehen werden kann, kann es schwierig oder sogar unmöglich sein, ein sichtbares optisches Kennzeichen in der Vorrichtung 400 anzuordnen. Insbesondere kann es schwierig oder sogar unmöglich sein, ein sichtbares optisches Kennzeichen (das insbesondere konfiguriert sein kann, das Modul 4 eindeutig zu identifizieren) über dem Modul 4 anzuordnen. Die Vorrichtung 400 kann ferner ein Einkapselungsmaterial 15 enthalten, das zumindest zum Teil das Halbleiterelement 1 und/oder die RFID-Markierung 2 und/oder die DCB-Substrate 13A, 13B einkapselt. Zum Beispiel kann das Einkapselungsmaterial mindestens eines von einem Epoxid, einem glasfasergefüllten Epoxid, einem glasfasergefüllten Polymer, einem Imid, einem gefüllten oder nicht gefüllten thermoplastischen Polymermaterial, einem gefüllten oder nicht gefüllten duroplastischen Polymermaterial, einer gefüllten oder nicht gefüllten Polymermischung, einem warmhärtenden Material, einer Vergussmasse, einem Glob-Top-Material, einem Laminatmaterial, etc. enthalten.
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Die Vorrichtung 400 kann ferner ein elektrisches Kontaktelement 16 enthalten, das zumindest zum Teil aus dem Einkapselungsmaterial 15 vorsteht. Ein Bonddraht 17 kann eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten DCB 13A und dem elektrischen Kontaktelement 16 bereitstellen. Zum Beispiel kann der Bonddraht 17 aus mindestens einem von Aluminium, Kupfer, Silber, etc. gefertigt sein. Das elektrische Kontaktelement 16 kann so verwendet werden, um das Halbleiterelement 1 vom Äußeren des Einkapselungsmaterials 15 zu elektrisch zu kontaktieren.
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Eine erste Wärmesenke 12A kann mit einer unteren Oberfläche der Vorrichtung 400 (oder einer unteren Oberfläche des ersten DCB 13A) verbunden sein. Zusätzlich kann eine zweite Wärmesenke 12B mit einer oberen Oberfläche der Vorrichtung 400 (oder einer oberen Oberfläche des zweiten DCB 13B) verbunden sein. Eine oder beide der Wärmesenken 12A, 12B können als ein Teil der Vorrichtung 400 betrachtet werden oder nicht. Es ist selbstverständlich, dass die Vorrichtung 400 weitere Komponenten enthalten kann, die der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. Zum Beispiel kann die Vorrichtung 400 einen Teil eines Wechselrichters repräsentieren und kann ferner zusätzliche Elemente wie z. B. Verbinder, eine Treiberplatte, eine Steuerplatte, etc. enthalten.
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5 stellt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung 500 in Übereinstimmung mit der Offenbarung dar. Die Vorrichtung 500 kann mehrere Module 400 enthalten, die zwischen einer ersten Wärmesenke 12A und einer zweite Wärmesenke 12B angeordnet sind. Jedes der Module 400 kann ähnlich zu der Vorrichtung 400 der 4 sein und kann mehrere externe Kontaktelemente 16A, 16B enthalten, die konfiguriert sind, eine elektrische Verbindung zu den Komponenten, die in den Modulen 400 angeordnet sind, bereitzustellen. Jede der Wärmesenken 12A, 12B kann einen Eingang 18A, 18B und einen Ausgang 19A, 19B enthalten, die konfiguriert sind, jeweils eine Kühlflüssigkeit zu empfangen und auszugeben. Zum Beispiel kann die Kühlflüssigkeit mindestens eines von Wasser, Öl, etc. enthalten und kann durch die jeweiligen Wärmesenken 12A, 12B fließen, um die Module 400 zu kühlen, die zwischen den Wärmesenken 12A, 12B angeordnet sind.
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6 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens 600 zum Betreiben einer Vorrichtung in Übereinstimmung mit der Offenbarung. Das Verfahren 600 enthält einen Vorgang 20 zum Bereitstellen einer Vorrichtung, die ein Halbleiterelement und eine RFID-Markierung enthält, wobei die RFID-Markierung konfiguriert ist, eine Identifikationsinformation bereitzustellen, um mindestens eine Komponente der Vorrichtung zu identifizieren. Das Verfahren 600 enthält ferner einen Vorgang 21 zum Lesen der Identifikationsinformationen. Das Verfahren 600 enthält ferner einen Vorgang 22 zum bijektiven Abbilden der Identifikationsinformationen auf eine Information über eine Eigenschaft der Vorrichtung und/oder eine Eigenschaft einer Herstellung der Vorrichtung. Das Verfahren 600 ist nicht auf die Vorgänge 20 bis 22 begrenzt, sondern kann auch weitere Vorgänge enthalten. Zum Beispiel kann das Verfahren 600 durch einen oder mehrere der Vorgänge, die in Verbindung mit der 7 beschrieben sind, erweitert werden.
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7 stellt schematisch ein System 700 zum Durchführen eines Verfahrens in Übereinstimmung mit der Offenbarung dar. Zum Beispiel kann das System 700 konfiguriert sein, das Verfahren 600 der 6 durchzuführen. Das System 700 kann eine Vorrichtung 700A enthalten, die jeder der Vorrichtungen in Übereinstimmung mit der hier beschriebenen Offenbarung ähnlich sein kann. Der Einfachheit halber ist nur eine RFID-Markierung 2 der Vorrichtung 700A dargestellt. Das System 700 kann ferner ein Untersystem 700B enthalten, das konfiguriert ist, Informationen, die durch die RFID-Markierung 2 bereitgestellt werden, zu lesen und zu verarbeiten. Das Untersystem 700B kann eine Antenne 23, einen RFID-Leser (oder -Abfrager) 24 und eine Einheit zum Verarbeiten der Daten, wie z. B. einen Computer 25, enthalten. Zum Beispiel kann der RFID-Leser 24 einen Zwei-Wege-Radio-Sender/Empfänger enthalten. Die Komponenten des Untersystems 700B können miteinander gekoppelt sein, so dass Daten zwischen ihnen ausgetauscht werden können.
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Während eines Betriebs des Systems 700 kann die Vorrichtung 700A in einem Abstand zu dem Untersystem 700B platziert werden, so dass Signale, die durch die RFID-Markierung 2 gesendet werden, durch das Untersystem 700B detektiert werden können und umgekehrt. Der RFID-Leser 24 kann ein Hochfrequenzsignal 26 an die RFID-Markierung 2 über die Antenne 23 übertragen, wobei er eine Information anfordert, die durch die RFID-Markierung 2 gespeichert sein kann. Die RFID-Markierung 2 kann mit einem Hochfrequenzsignal 27 antworten, das Information enthalten kann, die in einem Speicher (nicht dargestellt) der Vorrichtung 700A gespeichert sein können. Die Informationen können jegliche der Daten enthalten, die vorher besprochen worden sind. Zum Beispiel können die Informationen eine Identifikationsinformation enthalten, um die Vorrichtung 700A eindeutig zu identifizieren. In einem weiteren Beispiel kann der RFID-Leser 24 Informationen anfordern, die sich auf einen Test, eine Kalibrierung und/oder eine Konfiguration der Vorrichtung 700A beziehen.
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Der RFID-Leser 24 kann die Informationen, die er von der RFID-Markierung 2 empfangen hat, an den Computer 25 übertragen, der diese Informationen weiter verarbeiten kann. In einem Beispiel kann eine Software auf dem Computer 25 eine Information, welche die Vorrichtung 700A identifiziert, bijektiv auf einen Eintrag einer Datenbank abbilden. Der Eintrag der Datenbank kann Daten über eine Eigenschaft der Vorrichtung und/oder eine Eigenschaft einer Herstellung der Vorrichtung enthalten. Insbesondere können die Daten Informationen über ein Material, das für die Herstellung der Vorrichtung 700A verwendet wird, und/oder einen Prozess, der für die Herstellung der Vorrichtung 700A verwendet wird, und/oder eine Ausrüstung, die für die Herstellung der Vorrichtung 700A verwendet wird, enthalten. In einem weiteren Beispiel kann eine Software auf dem Computer 25 Daten, die sich auf einen Test, eine Kalibrierung und/oder eine Konfiguration von einer oder mehreren Komponenten der Vorrichtung 700A beziehen, anzeigen oder analysieren. Die Test-/Kalibrierungs-/Konfigurationsdaten können durch die RFID-Markierung 2 bereitgestellt sein und/oder in einem Datenbankeintrag gespeichert sein.
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Während ein bestimmtes Merkmal oder ein bestimmter Aspekt der Erfindung nur mit Bezug auf eine von mehreren Ausführungen offenbart worden ist, kann ein derartiges Merkmal oder ein derartiger Aspekt mit einem oder mehreren anderen Merkmalen oder Aspekten der anderen Ausführungen kombiniert werden, wie es gewünscht und vorteilhaft für eine gegebene oder bestimmte Anwendung sein kann. Darüber hinaus sind in dem Ausmaß, in dem die Ausdrücke ”enthalten”, ”haben”, ”mit” oder andere Varianten davon entweder in der detaillierten Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet werden, derartige Ausdrücke dafür bestimmt, in einer Weise einschließend zu sein, die ähnlich zu dem Ausdruck ”umfassen” ist. Außerdem ist der Ausdruck ”beispielhaft” eher als ein Beispiel gemeint als das Beste oder Optimale. Es muss auch anerkannt werden, dass Merkmale und/oder Elemente, die hier geschildert sind, zu Zwecken der Einfachheit und der Leichtigkeit des Verständnis mit besonderen Abmessungen in Bezug aufeinander dargestellt sind und dass tatsächliche Abmessungen von den hier dargestellten verschieden sein können.
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Obwohl spezielle Aspekte hier dargestellt und beschrieben worden sind, wird es durch den Fachmann anerkannt werden, dass eine Vielfalt von veränderten und/oder äquivalenten Ausführungen für die speziellen gezeigten und geschriebenen Aspekte eingesetzt werden kann, ohne von dem Konzept der Erfindung abzuweichen. Diese Anmeldung ist dafür bestimmt, jegliche Anpassungen oder Variationen der speziellen hier besprochenen Aspekte abzudecken. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung nur durch die Ansprüche und ihre Äquivalente eingeschränkt ist.
