DE102016015883B3 - Spatially selective roughening of encapsulant to promote adhesion with a functional structure - Google Patents
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Abstract
Elektronische Komponente (100), wobei die elektronische Komponente (100) umfasst:• einen elektrisch leitfähigen Träger (102);• einen elektronischen Chip (104) auf dem Träger (102);• eine Verkapselungsmasse (106), die mindestens einen Teil von mindestens einem von dem Träger (102) und dem elektronischen Chip (104) verkapselt;• eine Funktionsstruktur (108), die einen Oberflächenabschnitt der Verkapselungsmasse (106) bedeckt;• wobei mindestens ein Teil des bedeckten Oberflächenabschnitts der Verkapselungsmasse (106) räumlich selektiv aufgeraut ist,• wobei mindestens ein Teil einer Oberfläche des Trägers (102), die gegenüberliegend zu dem elektronischen Chip (104) ist, freiliegend von der Verkapselungsmasse (106) ist oder wobei mindestens ein Teil einer Oberfläche des Trägers (102), die gegenüberliegend zu dem elektronischen Chip (104) ist, direkten Kontakt zu mindestens einem Teil der Funktionsstruktur (108) hat,• wobei die elektronische Komponente (100) ferner eine Diskontinuität (120) aufweist, die in dem Oberflächenabschnitt der Verkapselungsmasse (106) ausgebildet ist, der durch die Funktionsstruktur (108) bedeckt ist, wobei mindestens ein Teil der selektiv aufgerauten Oberfläche (130) an die Diskontinuität (120) angrenzt.Electronic component (100), wherein the electronic component (100) comprises:• an electrically conductive carrier (102);• an electronic chip (104) on the carrier (102);• an encapsulation compound (106) comprising at least a part of at least one of the carrier (102) and the electronic chip (104);• a functional structure (108) covering a surface section of the encapsulation compound (106);• wherein at least part of the covered surface section of the encapsulation compound (106) is spatially selectively roughened • wherein at least a portion of a surface of the carrier (102) that is opposite to the electronic chip (104) is exposed from the encapsulant (106) or wherein at least a portion of a surface of the carrier (102) that is opposite to the electronic chip (104) is in direct contact with at least part of the functional structure (108),• wherein the electronic component (100) further comprises a discontinuity (120) a ufweise formed in the surface portion of the encapsulation compound (106) covered by the functional structure (108), wherein at least a portion of the selectively roughened surface (130) is adjacent to the discontinuity (120).
Description
Allgemeiner Stand der TechnikGeneral state of the art
Technisches Gebiettechnical field
Verschiedene Ausführungsformen betreffen allgemein elektronische Komponenten und Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Komponente.Various embodiments relate generally to electronic components and methods of manufacturing an electronic component.
Beschreibung des Standes der TechnikDescription of the prior art
Herkömmliche Packungen, wie beispielsweise Formstrukturen, für elektronische Chips haben sich zu einem Niveau entwickelt, auf dem die Packung die Leistung der elektronischen Chips nicht länger signifikant behindert. Solche elektronischen Chips können auf einem Leadframe montiert sein, und eine gegenüberliegende Hauptoberfläche der elektronischen Chips kann durch einen Bonddraht mit dem Leadframe verbunden sein. Solch ein herkömmlicher elektronischer Chip kann durch seine thermische Isolierung innerhalb der Packung beeinträchtigt werden. Conventional packages, such as molded structures, for electronic chips have evolved to a level where the package no longer significantly impedes the performance of the electronic chips. Such electronic chips may be mounted on a leadframe, and an opposite major surface of the electronic chips may be connected to the leadframe by a bonding wire. Such a conventional electronic chip can be compromised by its thermal insulation within the package.
Für bestimmte Anwendungen werden Packungen mit zwei unterschiedlichen Verkapselungsmassen zum Bereitstellen von zwei unterschiedlichen Eigenschaften (wie beispielsweise Komprimierbarkeit, Weichheit, Robustheit, mechanisches Entkoppeln, magnetische Eigenschaften, Farbe usw.) bereitgestellt. Ein Sicherstellen einer zuverlässigen Verbindung zwischen den unterschiedlichen Verkapselungsmassen kann eine Herausforderung darstellen.For certain applications, packages are provided with two different encapsulants to provide two different properties (such as compressibility, softness, toughness, mechanical decoupling, magnetic properties, color, etc.). Ensuring a reliable connection between the different encapsulants can be challenging.
Die
Somit ist noch Spielraum zum Verbessern elektronischer Komponenten bezüglich Zuverlässigkeit vorhanden.Thus, there is still room to improve electronic components in terms of reliability.
Kurzfassungshort version
Es kann ein Bedarf vorhanden sein, eine Möglichkeit bereitzustellen, elektronische Vorrichtungen mit einer einfachen Bearbeitungsarchitektur und mit einer hohen Zuverlässigkeit herzustellen.There may be a need to provide a way to manufacture electronic devices with a simple processing architecture and with high reliability.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine elektronische Komponente (wie beispielsweise eine Halbleiterpackung) bereitgestellt, die einen elektrisch leitfähigen Träger (zum Beispiel einen Leadframe), einen elektronischen Chip (wie beispielsweise einen Halbleiterchip) auf dem Träger, eine Verkapselungsmasse (wie beispielsweise eine Moldmasse), die mindestens einen Teil von mindestens einem von dem Träger und dem elektronischen Chip kapselt, und eine Funktionsstruktur (die zum Beispiel eine Funktionalisierung hinsichtlich Wärmeleitfähigkeit, elektrischer Isolierung, optischer Durchlässigkeit, magnetischen Eigenschaften, Beanspruchungsentkopplung, Färbung usw.) umfasst, die einen Oberflächenabschnitt der Verkapselungsmasse bedeckt, wobei mindestens ein Teil des bedeckten Oberflächenabschnitts der Verkapselungsmasse räumlich selektiv aufgeraut ist, wobei mindestens ein Teil einer Oberfläche des Trägers, die gegenüberliegend zu dem elektronischen Chip ist, freiliegend von der Verkapselungsmasse ist oder wobei mindestens ein Teil einer Oberfläche des Trägers, die gegenüberliegend zu dem elektronischen Chip ist, direkten Kontakt zu mindestens einem Teil der Funktionsstruktur hat, wobei die elektronische Komponente ferner eine Diskontinuität aufweist, die in dem Oberflächenabschnitt der Verkapselungsmasse ausgebildet ist, der durch die Funktionsstruktur bedeckt ist, wobei mindestens ein Teil der selektiv aufgerauten Oberfläche an die Diskontinuität angrenzt.According to one embodiment, an electronic component (such as a semiconductor package) is provided, an electrically conductive carrier (such as a leadframe), an electronic chip (such as a semiconductor chip) on the carrier, an encapsulation compound (such as a molding compound), the encapsulates at least a portion of at least one of the carrier and the electronic chip, and a functional structure (e.g., functionalization for thermal conductivity, electrical insulation, optical transmittance, magnetic properties, stress decoupling, coloring, etc.) covering a surface portion of the encapsulant wherein at least part of the covered surface portion of the encapsulant is spatially selectively roughened, wherein at least part of a surface of the carrier that is opposite to the electronic chip is exposed from the encapsulant sse is or wherein at least a part of a surface of the carrier, which is opposite to the electronic chip, has direct contact to at least part of the functional structure, wherein the electronic component further has a discontinuity formed in the surface portion of the encapsulation compound through the functional structure is covered, with at least part of the selectively roughened surface being adjacent to the discontinuity.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Komponente bereitgestellt, wobei das Verfahren ein Montieren eines elektronischen Chips auf einem elektrisch leitfähigen Träger, Verkapseln von mindestens einem Teil von mindestens einem von dem Träger und dem elektronischen Chip durch eine Verkapselungsmasse, Ausbilden einer Diskontinuität in einem Oberflächenabschnitt der Verkapselungsmasse, räumlich selektives Aufrauen eines Oberflächenabschnitts der Verkapselungsmasse, um dadurch eine räumlich selektiv aufgeraute Oberfläche auszubilden, wobei mindestens ein Teil der selektiv aufgerauten Oberfläche an die Diskontinuität angrenzt, und Bedecken von mindestens einem Teil der aufgerauten Oberfläche der Verkapselungsmasse durch eine Funktionsstruktur umfasst, wobei mindestens ein Teil einer Oberfläche des Trägers, die gegenüberliegend zu dem elektronischen Chip ist, freiliegend von der Verkapselungsmasse ist oder wobei mindestens ein Teil einer Oberfläche des Trägers, die gegenüberliegend zu dem elektronischen Chip ist, direkten Kontakt zu mindestens einem Teil der Funktionsstruktur hat, wobei die Diskontinuität in dem Oberflächenabschnitt der Verkapselungsmasse, der durch die Funktionsstruktur bedeckt ist, ausgebildet ist.According to another embodiment, a method of manufacturing an electronic component is provided, the method comprising mounting an electronic chip on an electrically conductive carrier, encapsulating at least a part of at least one of the carrier and the electronic chip by an encapsulant, forming a discontinuity in a surface portion of the encapsulant, spatially selectively roughening a surface portion of the encapsulant to thereby form a spatially selectively roughened surface, at least a portion of the selectively roughened surface being adjacent to the discontinuity, and covering at least a portion of the roughened surface of the encapsulant with a functional structure wherein at least a portion of a surface of the carrier that is opposite to the electronic chip is exposed from the encapsulant, or wherein at least a portion is a r surface of the carrier, which is opposite to the electronic chip, is in direct contact with at least a part of the functional structure, the discontinuity being formed in the surface portion of the encapsulation compound that is covered by the functional structure.
Des Weiteren wird eine elektronische Komponente beschrieben, die einen elektronischen Chip, eine Verkapselungsmasse (zum Beispiel eine Moldmasse) und eine Funktionsstruktur (zum Beispiel eine weitere Moldmasse, ein thermisches Grenzflächenmaterial, eine Folie, ein Druckmaterial), die einen Oberflächenabschnitt der Verkapselungsmasse bedeckt, umfasst, wobei mindestens ein Teil des bedeckten Oberflächenabschnitts der Verkapselungsmasse selektiv aufgeraut ist, und wobei der elektronische Chip mindestens teilweise durch mindestens eines von der Verkapselungsmasse und der Funktionsstruktur gekapselt ist.Furthermore, an electronic component is described, which includes an electronic chip, an encapsulation compound (for example a molding compound) and a functional structure (for example another molding compound, a thermal interface material, a film, a printing material) that covers a surface section of the encapsulation compound wherein at least a part of the covered surface portion of the encapsulation compound is selectively roughened, and wherein the electronic chip is at least partially encapsulated by at least one of the encapsulation compound and the functional structure.
Ferner wird ein Verfahren zum Herstellen einer Komponente (insbesondere einer elektronischen Komponente) beschrieben, wobei das Verfahren ein Ausbilden einer Verkapselungsmasse (insbesondere einer Moldmasse) und Bedecken eines Oberflächenabschnitts der Verkapselungsmasse durch eine Funktionsstruktur (insbesondere ein thermisches Grenzflächenmaterial) umfasst, wobei nur oder ausschließlich ein Teilabschnitt des bedeckten Oberflächenabschnitts selektiv und lokal aufgeraut wird (wobei optional ein elektronischer Chip mindestens teilweise durch mindestens eines von der Verkapselungsmasse und der Funktionsstruktur gekapselt wird).Furthermore, a method for producing a component (in particular an electronic component) is described, the method comprising forming an encapsulation compound (in particular a molding compound) and covering a surface section of the encapsulation compound with a functional structure (in particular a thermal interface material), with only or exclusively a Section of the covered surface section is selectively and locally roughened (where an electronic chip is optionally at least partially encapsulated by at least one of the encapsulation compound and the functional structure).
Darüber hinaus wird eine Einrichtung zum Herstellen einer elektronischen Komponente mit einer Verkapselungsmasse, die eine räumlich selektiv aufgeraute Oberfläche aufweist, beschrieben, wobei die Einrichtung ein Verkapselungswerkzeug mit einem Aufnahmeraum umfasst, der zum Ausbilden einer Verkapselungsmasse gestaltet ist, wobei das Verkapselungswerkzeug ein in Bezug auf die auszubildende, aufgeraute Oberfläche der Verkapselungsmasse inverses Begrenzungsteil der aufgerauten Oberfläche des Aufnahmeraums aufweist, sodass im Falle dessen, dass eine Vorform (zum Beispiel in viskoser, flüssiger oder granulärer Form) der Verkapselungsmasse in den Aufnahmeraum gefüllt und verfestigt (oder ausgehärtet) wird, die Verkapselungsmasse mit der aufgerauten Oberfläche in einer Region ausgebildet wird, die der inversen aufgerauten Oberfläche entspricht.In addition, a device for producing an electronic component with an encapsulation compound, which has a spatially selectively roughened surface, is described, the device comprising an encapsulation tool with a receiving space which is designed for forming an encapsulation compound, the encapsulation tool having a relation to the roughened surface of the encapsulant to be formed has inverse delimitation part of the roughened surface of the receiving space, so that in the case that a preform (e.g. in viscous, liquid or granular form) of the encapsulating compound is filled into the receiving space and solidified (or cured), the encapsulating compound is formed with the roughened surface in a region corresponding to the inverse roughened surface.
Ein Ausführungsbeispiel weist den Vorteil auf, dass eine Zuverlässigkeit der mechanischen Kopplung zwischen einer Verkapselungsmasse und einer darauf ausgebildeten Funktionsstruktur signifikant verbessert werden kann, indem mindestens ein Teil einer Verbindungsoberfläche der Verkapselungsmasse, mit dem die Funktionsstruktur in einer delaminierungsgeschützten Weise verbunden werden soll, aufgeraut wird. Das Aufrauen einer Verbindungsoberfläche der Verkapselungsmasse erhöht die gegenseitige Verbindungsoberflächenfläche und stellt zudem zusätzlichen Halt bereit, sodass einen Klammereffekt zwischen Verkapselungsmasse und Funktionsstruktur die Neigung zu einer Delaminierung unter Beanspruchung weiter unterdrücken kann. Dies erlaubt es, die Zuverlässigkeit der elektronischen Vorrichtung insgesamt zu erhöhen. Somit kann sichergestellt werden, dass die durch die Funktionsstruktur im Rahmen der Funktionalität der elektronischen Komponente bereitgestellte Funktion für eine lange Zeit ohne das Risiko eines Verlustes einer Haftung zwischen der Verkapselungsmasse und der Funktionsstruktur zuverlässig aufrechterhalten werden kann. Die Haftung ist wichtig für ein Erreichen einer ausreichend zuverlässigen Aufrechterhaltung der Vorrichtungsfunktion über die Lebensdauer der elektronischen Komponente (zum Beispiel ist die Haftung wichtig, um eine ausreichende elektrische Isolierung über die Lebensdauer der Packung sicherzustellen). Eine lokal höhere Rauheit kann zudem eine Länge eines Isolierungspfades erhöhen.An exemplary embodiment has the advantage that a reliability of the mechanical coupling between an encapsulation compound and a functional structure formed thereon can be significantly improved by roughening at least part of a connecting surface of the encapsulating compound to which the functional structure is to be connected in a delamination-protected manner. Roughening a bonding surface of the encapsulant increases mutual bonding surface area and also provides additional support such that a clamping effect between encapsulant and functional structure can further suppress the tendency to delaminate under stress. This allows the reliability of the electronic device to be increased as a whole. It can thus be ensured that the function provided by the functional structure as part of the functionality of the electronic component can be reliably maintained for a long time without the risk of a loss of adhesion between the encapsulation compound and the functional structure. Adhesion is important for achieving sufficiently reliable maintenance of device function over the life of the electronic component (e.g. adhesion is important to ensure sufficient electrical insulation over the life of the package). A locally higher roughness can also increase a length of an isolation path.
Beschreibung weiterer AusführungsbeispieleDescription of further exemplary embodiments
Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele der elektronischen Komponenten, der Einrichtung und der Verfahren erläutert.Further exemplary embodiments of the electronic components, the device and the methods are explained below.
Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Rauheit“ oder „Oberflächenrauheit“ insbesondere einen Parameter bezeichnen, der strukturelle Abweichungen einer wirklichen Oberfläche von ihrer idealen flachen oder planen Form in einer Richtung des Normalenvektors angibt oder quantifiziert. Wenn diese Abweichungen größer sind, ist die Oberfläche rauer, wenn sie kleiner sind, ist die Oberfläche glatter. Wenn diese Abweichungen durch eine bestimmte Behandlung spezifisch vergrößert werden, wird die Oberfläche aufgeraut. Eine „Rauheit“ einer Oberfläche kann als der Mittenrauwert (Ra) definiert und gemessen werden, bei dem es sich um den arithmetischen Mittelwert aller Abstände des Profils von der Mittellinie handelt (zum Beispiel kann die Messung gemäß DIN 4768 ausgeführt werden). Eine Rauheit der aufgerauten Oberfläche gegenüber einer umgebenden nicht-aufgerauten Oberfläche kann auf Grundlage des Mittenrauwertes (Ra) verglichen werden. In einem mikroskopischen Maßstab kann eine aufgeraute Oberfläche Mikrovorsprünge aufweisen, die durch Mikrovertiefungen beabstandet sind. Die erwähnten Vorsprünge können eine konvexe Form, eine konkave Form oder eine Mischung davon aufweisen, abhängig von der Aufrauungsprozedur zum Erzeugen der aufgerauten Oberfläche.In the context of the present application, the term "roughness" or "surface roughness" can refer in particular to a parameter that indicates or quantifies structural deviations of an actual surface from its ideal flat or planar shape in a direction of the normal vector. If these deviations are larger, the surface is rougher, if they are smaller, the surface is smoother. When these deviations are specifically increased by a certain treatment, the surface becomes roughened. A "roughness" of a surface can be defined and measured as the average roughness (Ra), which is the arithmetic mean of all distances of the profile from the center line (e.g. the measurement can be carried out according to DIN 4768). A roughness of the roughened surface against a surrounding non-roughened surface can be compared based on the average roughness (Ra). On a microscopic scale, a roughened surface can have microprotrusions spaced by microindentations. The protrusions mentioned may have a convex shape, a concave shape or a mixture thereof, depending on the roughening procedure for creating the roughened surface.
In einer Ausführungsform weist die aufgeraute Oberfläche der Verkapselungsmasse ein einheitliches oder gleichförmiges Rauheitsprofil auf. Ein einheitliches und ausreichend ausgeprägtes Rauheitsprofil (wie zum Beispiel in
In einer Ausführungsform weist die aufgeraute Oberfläche der Verkapselungsmasse eine Rauheit (Ra) von mindestens 1 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen 1 µm und 10 µm, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 2 µm und 4 µm auf. Die Auswahl dieser Parameter ist das Ergebnis einer Abstimmung zwischen Haftungszuverlässigkeit einerseits und Lösbarkeit andererseits. Nachdem die elektronische Komponente geformt wurde (zum Beispiel durch Spritzpressen oder Formpressen), ist es notwendig, die hergestellte elektronische Komponente aus dem Moldwerkzeug zu entnehmen. Eine übermäßige Rauheit macht solch eine Entnahme (ohne zusätzlichen Aufwand) schwierig. Speziell an den Seitenrändern kann eine hohe Rauheit Probleme verursachen, ebenso wie an Positionen, an denen zwei Moldwerkzeuge aneinanderstoßen. An solchen Positionen wird es technisch bevorzugt, eine übermäßige Rauheit zu vermeiden. Zudem soll der Chipträger (Chipkontaktelement, Wärmesenke usw.) vorzugsweise frei von Verkapselungsmasse (Formgraten) bleiben, was durch eine kleine Rauheit an solchen Positionen erreicht werden kann. Um jedoch eine angemessene Zuverlässigkeit der elektronischen Komponenten bezüglich einer zuverlässigen Haftung der Funktionsstruktur und der Verkapselungsmasse zu erhalten, wird eine ausreichend ausgeprägte Rauheit gewünscht. Die Rauheit der aufgerauten Oberfläche kann signifikant größer sein als ein natürliches oder inhärentes gewisses Ausmaß von Rauheit einer Verkapselungsmasse, das von einer gewöhnlichen Herstellungsprozedur, wie beispielsweise Molden, herrührt. Der Fachmann wird jedoch verstehen, dass solch eine natürliche oder unspezifische Rauheit, die bei Anwenden von Molden (wie beispielsweise Formpressen oder Spritzpressen) in einem Bereich zwischen 0,4 µm und 0,8 µm liegen kann, nicht als eine aufgeraute Oberfläche zu betrachten ist, da der letztere Begriff eine definierte Aufrauungsprozedur impliziert. Mit anderen Worten, eine aufgeraute Oberfläche kann durch Ausführen einer Aufrauungsprozedur ausgebildet werden, die auf einen Oberflächenabschnitt der aufzurauenden Verkapselungsmasse angewandt wird.In one embodiment, the roughened surface of the encapsulation compound has a roughness (Ra) of at least 1 μm, in particular in a range between 1 μm and 10 μm, more particularly in a range between 2 μm and 4 μm. The selection of these parameters is the result of a trade-off between adhesion reliability on the one hand and detachability on the other. After the electronic component has been molded (eg, by transfer molding or compression molding), it is necessary to remove the manufactured electronic component from the mold. Excessive roughness makes such extraction difficult (without additional effort). High roughness can cause problems, especially at the side edges, as well as at positions where two mold tools abut. At such positions, it is technically preferable to avoid excessive roughness. In addition, the chip carrier (chip contact element, heat sink, etc.) should preferably remain free of encapsulation compound (mold burrs), which can be achieved by a small degree of roughness at such positions. However, in order to obtain adequate reliability of the electronic components with regard to reliable adhesion of the functional structure and the encapsulation compound, a sufficiently pronounced roughness is desired. The roughness of the roughened surface can be significantly greater than a natural or inherent degree of roughness of an encapsulant resulting from a common manufacturing procedure such as molding. However, those skilled in the art will understand that such natural or non-specific roughness, which may range between 0.4 µm and 0.8 µm when using molding (such as compression molding or transfer molding), is not to be considered a roughened surface , since the latter term implies a defined roughening procedure. In other words, a roughened surface can be formed by performing a roughening procedure applied to a surface portion of the encapsulant to be roughened.
Die elektronische Komponente umfasst eine Diskontinuität, die in demjenigen Oberflächenabschnitt der Verkapselungsmasse ausgebildet ist, der durch die Funktionsstruktur bedeckt ist. Zum Beispiel kann es sich bei solch einer Diskontinuität um einen oder mehrere Einschnitte und/oder eine oder mehrere Vertiefungen handeln. Eine Diskontinuität kann jedoch auch durch eine Stufe gebildet werden. Die Diskontinuität kann als eine ringförmige Struktur angeordnet sein, die sich entlang der Verkapselungsmasse erstreckt, sich insbesondere um eine gesamte, freiliegende Oberfläche eines Trägers erstreckt. Es ist jedoch auch möglich, dass sich die Diskontinuität in einer Umfangsrichtung nur teilweise um den Träger erstreckt. Mehrere separate Diskontinuitäten können um den Träger ausgebildet sein, zum Beispiel unverbundene Abschnitte einer Kreislinie oder mehrere ringförmige Strukturen um den Träger. Während die aufgeraute Oberfläche eine große Anzahl von (insbesondere geordneten oder zufälligen) Mikrovertiefungen bereitstellen kann, kann die Diskontinuität eine einzige oder eine kleine Anzahl von makroskopischen Vertiefungen bilden. In anderen Worten können Abmessungen von einer oder mehreren Teilstrukturen einer Diskontinuität in einer Oberflächenebene der Verkapselungsmasse und senkrecht zu dieser Oberflächenebene signifikant größer sein als (insbesondere mindestens drei Mal so groß, genauer mindestens 10 Mal so groß wie) entsprechende Abmessungen von einer oder mehreren Teilstrukturen der aufgerauten Oberfläche in der Oberflächenebene der Verkapselungsmasse und senkrecht zu dieser Oberflächenebene. Durch Bereitstellen einer Diskontinuität zusätzlich zur aufgerauten Oberfläche kann die Tendenz zu einer Delaminierung der Funktionsstruktur (insbesondere einer thermischen Grenzflächenstruktur) von der Verkapselungsmasse wirksam verringert werden. Eine Delaminierung kann zu einer Trennung zwischen den zwei Materialien führen und die Funktion (z. B. Isolierung, Korrosion, Kontamination, Feuchtigkeit, optische Artefakte, mechanische Unversehrtheit) verschlechtern.The electronic component includes a discontinuity formed in that surface portion of the encapsulation compound that is covered by the functional structure. For example, such a discontinuity may be one or more cuts and/or one or more indentations. However, a discontinuity can also be formed by a step. The discontinuity may be arranged as an annular structure extending along the encapsulant, particularly extending around an entire exposed surface of a carrier. However, it is also possible that the discontinuity extends only partially around the carrier in a circumferential direction. Multiple separate discontinuities may be formed around the support, for example unconnected portions of a circle or multiple annular structures around the support. While the roughened surface may provide a large number of (particularly ordered or random) micropits, the discontinuity may form a single or a small number of macroscopic pits. In other words, dimensions of one or more substructures of a discontinuity in a surface plane of the encapsulation mass and perpendicular to this surface plane can be significantly larger than (in particular at least three times as large, more precisely at least 10 times as large as) corresponding dimensions of one or more substructures of the roughened surface in the surface plane of the encapsulant and perpendicular to that surface plane. By providing a discontinuity in addition to the roughened surface, the tendency for the functional structure (particularly a thermal interface structure) to delaminate from the encapsulant can be effectively reduced. Delamination can lead to separation between the two materials and degrade performance (e.g., insulation, corrosion, contamination, moisture, optical artifacts, mechanical integrity).
In einer Ausführungsform ist die Diskontinuität als eine ringförmige Vertiefung in demjenigen Oberflächenabschnitt der Verkapselungsmasse ausgebildet, der durch die Funktionsstruktur bedeckt ist. Entsprechend kann das Verfahren ferner ein Ausbilden einer Diskontinuität, insbesondere einer ringförmigen Vertiefung, in der Verkapselungsmasse an den aufgerauten Oberflächenabschnitt der Verkapselungsmasse angrenzend, insbesondere diesen umgebend, umfassen. Somit kann insbesondere die Pfadlänge, entlang derer sich ein Kriechstrom zum Kurzschließen der elektronischen Komponente ausbreiten muss, durch eine ringartige Vertiefung, die den gesamten Träger umgibt, signifikant erhöht werden. Somit kann die elektrische Durchbruchspannung der elektronischen Komponente oder Packung sehr hoch gestaltet werden.In one embodiment, the discontinuity is in the form of an annular depression in that surface section of the encapsulation compound that is covered by the functional structure. Correspondingly, the method can further comprise forming a discontinuity, in particular an annular depression, in the encapsulation compound adjacent to, in particular surrounding, the roughened surface portion of the encapsulation compound. Thus, in particular the path length along which a leakage current must propagate for short-circuiting the electronic component can be significantly increased by a ring-like depression that surrounds the entire carrier. Thus, the electrical breakdown voltage of the electronic component or package can be made very high.
In einer Ausführungsform ist die aufgeraute Oberfläche der Verkapselungsmasse an mindestens einen Teil der Diskontinuität angrenzend, insbesondere diesen umgebend, angeordnet. Spezifischer umgibt die aufgeraute Oberfläche unter Umständen selektiv nur die Diskontinuität, d. h. sie kann allein in einer direkten Umgebung der Diskontinuität bereitgestellt sein, wohingegen entferntere Oberflächenabschnitte der Verkapselungsmasse eine kleinere Rauheit aufweisen können oder glatter als die lokal aufgeraute Oberfläche sein können. Dies hat sich als eine hoch wirksame Maßnahme bezüglich eines Vergrößerns der Haftstärke zwischen der Verkapselungsmasse und der Funktionsstruktur herausgestellt, die daran angebracht oder darauf ausgebildet ist. Durch eine höhere Rauheit wird die Oberfläche zwischen den zwei Strukturen vergrößert. Dies kann auch zu einer Vergrößerung einer Länge eines elektrischen Pfades und schließlich zu einer höheren Durchbruchspannung oder einer kleineren Packungsabmessung führen.In one embodiment, the roughened surface of the encapsulant is located adjacent to, in particular surrounding, at least a portion of the discontinuity. More specifically, the roughened surface may selectively surround only the discontinuity, ie it may be provided alone in a direct vicinity of the discontinuity, whereas more distant surface portions of the encapsulant will have a smaller roughness may have unity or may be smoother than the locally roughened surface. This has proven to be a highly effective means of increasing the adhesive strength between the encapsulant and the functional structure attached or formed thereon. A higher roughness increases the surface area between the two structures. This can also lead to an increase in a length of an electrical path and ultimately to a higher breakdown voltage or a smaller package size.
In einer Ausführungsform weist die aufgeraute Oberfläche der Verkapselungsmasse eine lokal begrenzte höhere Rauheit auf als eine andere niedrigere Rauheit auf einer verbleibenden (zum Beispiel der gesamten verbleibenden) Oberfläche der Verkapselungsmasse. Mit anderen Worten kann die aufgeraute Oberfläche einen Rauwert (insbesondere einen Wert Ra) aufweisen, der größer ist als ein Rauwert in anderen angrenzenden oder benachbarten Oberflächenabschnitten der Verkapselungsmasse.In one embodiment, the roughened surface of the encapsulant has a locally higher roughness than another lower roughness on a remaining (e.g., the entire remaining) surface of the encapsulant. In other words, the roughened surface can have a roughness value (in particular a value Ra) that is greater than a roughness value in other adjacent or neighboring surface sections of the encapsulation compound.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Behandeln der bereits zuvor aufgerauten Oberfläche der Verkapselungsmasse (d. h. ein Behandeln nach dem Aufrauen) mit einem Plasma (zum Beispiel einem chemischen Plasma). Beispiele für geeignete Plasmabehandlungen stellen eine Behandlung durch ein Argonplasma, ein Sauerstoffplasma, ein Wasserstoffplasma usw. und Mischungen davon dar. Eine CO- oder eine COH-Gruppe wird polar oder polarisiert und somit durch die Plasmabehandlung in einen bindungsaffinen Zustand versetzt, und es kann eine zusätzliche Submikrometer-Rauheit aller freiliegenden Verkapselungsmasseoberflächen erreicht werden. Das Behandeln der aufgerauten Oberfläche mit einem Plasma vor der Verbindung der aufgerauten Oberfläche der Verkapselungsmasse mit der Funktionsstruktur hat sich als fähig herausgestellt, die aufgeraute Oberfläche zu aktivieren, was eine Oberflächenhaftung zusätzlich erhöht und des Weiteren die sichere Verbindung zwischen der Verkapselungsmasse und der Struktur fördert. Zum Beispiel kann die Oberflächenaktivierung aktive OH-Gruppen auf der aufgerauten Oberfläche (und vorzugsweise zusätzlich auf angrenzenden Oberflächenabschnitten) erzeugen, was ein delaminierungsfreies Verhalten der Verkapselungsmasse-Funktionsstruktur-Anordnung selbst unter mechanischer und/oder thermischer Beanspruchung weiter fördert. Während es sich bei einem Aufrauen um eine lokal begrenzte Behandlung von nur einem Teilabschnitt der Oberfläche der Verkapselungsmasse handeln kann, kann eine Plasmabehandlung räumlich unspezifisch sein und auf der gesamten Oberfläche der Verkapselungsmasse ausgeführt werden.In one embodiment, the method includes treating the previously roughened surface of the encapsulant (i.e., post-roughening treatment) with a plasma (e.g., a chemical plasma). Examples of suitable plasma treatments are treatment by an argon plasma, an oxygen plasma, a hydrogen plasma, etc. and mixtures thereof additional submicron roughness of all exposed encapsulant surfaces can be achieved. Treating the roughened surface with a plasma prior to bonding the roughened surface of the encapsulant to the functional structure has been found to be able to activate the roughened surface, further increasing surface adhesion and further promoting secure bonding between the encapsulant and the structure. For example, surface activation can generate active OH groups on the roughened surface (and preferably also on adjacent surface sections), which further promotes delamination-free behavior of the encapsulation compound/functional structure arrangement even under mechanical and/or thermal stress. While roughening can be a localized treatment of only a portion of the surface of the encapsulant, a plasma treatment can be spatially non-specific and performed on the entire surface of the encapsulant.
Zusätzlich oder alternativ zur beschriebenen Plasmabehandlung ist es möglich, die aufgeraute Oberfläche der Verkapselungsmasse nach dem Aufrauen und vor der Verbindung mit der Funktionsstruktur zu reinigen. Dies fördert zusätzlich eine delaminierungsfreie Haftung der Funktionsstruktur an der Verkapselungsmasse.In addition or as an alternative to the plasma treatment described, it is possible to clean the roughened surface of the encapsulation compound after roughening and before connecting to the functional structure. This additionally promotes delamination-free adhesion of the functional structure to the encapsulation compound.
Sowohl Plasmabehandlung als auch Reinigung, zusätzlich zum Aufrauen, werden in Erwägung gezogen, um die Tendenz zur Delaminierung der Funktionsstruktur von der Verkapselungsmasse unter auf die elektronische Komponente wirkender Beanspruchung zu verringern. Solch eine Beanspruchung kann das Ergebnis einer Autoklavbehandlung (als ein Beanspruchungstest), einer Hochtemperaturlagerung (als ein Beanspruchungstest) und/oder einer Wärmeerzeugung des gekapselten elektronischen Chips während des Betriebs sein. In allen drei Fällen kann eine Beanspruchung das Ergebnis sein. Eine Umgebungsbeanspruchung beschleunigt ein Altern der Grenzoberfläche.Both plasma treatment and cleaning, in addition to roughening, are considered to reduce the tendency for the functional structure to delaminate from the encapsulant under stress applied to the electronic component. Such stress may be the result of autoclaving (as a stress test), high temperature storage (as a stress test), and/or heat generation of the packaged electronic chip during operation. In all three cases, a strain can result. Environmental stress accelerates aging of the interface surface.
Bezüglich eines besonders vorteilhaften Prozessablaufs kann auf das Ausbilden der Verkapselungsmasse (insbesondere durch Molden) mit einer aufgerauten Oberfläche ein Vortempern zum Entfernen von Feuchtigkeit folgen. Anschließend kann eine Plasmaaktivierung und/oder ein Reinigungsverfahren ausgeführt werden. Danach kann die Funktionsstruktur ausgebildet werden, zum Beispiel durch einen weiteren Moldprozess.With regard to a particularly advantageous process sequence, forming the encapsulation mass (in particular by molding) with a roughened surface can be followed by pre-annealing to remove moisture. A plasma activation and/or a cleaning process can then be carried out. The functional structure can then be formed, for example by a further molding process.
In einer Ausführungsform wird das Aufrauen während (und somit gleichzeitig mit dem) Verkapseln ausgeführt, indem ein Verkapselungswerkzeug mit einer aufgerauten Werkzeuginnenoberfläche mit einer Form verwendet wird, die zur Form der aufgerauten Oberfläche der mit dem Verkapselungswerkzeug erzeugten Verkapselungsmasse invers ist. Dies wird stark bevorzugt, da die mit dem Verkapselungsprozess gleichzeitige Ausbildung der aufgerauten Oberfläche einen separaten Aufrauungsprozess überflüssig macht. Somit kann der Herstellungsprozess beschleunigt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verkapseln durch Molden unter Verwendung eines Moldwerkzeugs als Verkapselung erreicht. In solch einem Szenario kann ein Abschnitt einer Innenoberfläche des Moldwerkzeugs, welche die Form der herzustellenden elektronischen Komponente definiert, mit einem Muster hergestellt werden, das zu dem Muster oder der Form, welche die aufgeraute Oberfläche der Verkapselungsmasse definiert, negativ bzw. invers ist. Solch eine Prozedur erlaubt auch eine präzise Definition der Oberflächentopologie der aufgerauten Oberfläche.In one embodiment, the roughening is performed during (and thus simultaneously with) the encapsulation by using an encapsulation tool having a roughened inner tool surface with a shape inverse to the shape of the roughened surface of the encapsulant produced with the encapsulation tool. This is highly preferred since forming the roughened surface simultaneously with the encapsulation process eliminates the need for a separate roughening process. Thus, the manufacturing process can be accelerated. In a preferred embodiment, the encapsulation is achieved by molding using a mold tool as the encapsulation. In such a scenario, a portion of an interior surface of the mold tool that defines the shape of the electronic component to be manufactured may be fabricated with a pattern that is negative or inverse to the pattern or shape that defines the roughened surface of the encapsulant. Such a procedure also allows a precise definition of the surface topology of the roughened surface.
Entsprechend kann die Diskontinuität durch Verkapseln mit einem Verkapselungswerkzeug ausgebildet werden, das verglichen mit der mit dem Verkapselungswerkzeug erzeugten Diskontinuität der Verkapselungsmasse eine inverse Diskontinuität aufweist.Correspondingly, the discontinuity can be eliminated by encapsulation with an encapsulation tool be formed, which has an inverse discontinuity compared to the discontinuity of the encapsulant produced with the encapsulation tool.
In einer anderen Ausführungsform wird das Aufrauen nach dem Verkapseln insbesondere durch Laserbearbeitung oder eine mechanische Behandlung ausgeführt. Entsprechend kann die Diskontinuität durch Laserbearbeitung oder eine mechanische Behandlung ausgebildet werden. Durch Laserbearbeitung können ein oder mehrere selektive Oberflächenabschnitte der Verkapselungsmasse aufgeraut werden, indem einfach eine Laservorrichtung über entsprechende Oberflächenabschnitte der Verkapselungsmasse bewegt wird. Als alternativer Prozess des Aufrauens nach dem Verkapseln ohne Laserbearbeitung ist ein mechanisches Aufrauen möglich. In solch einer Ausführungsform kann eine Oberfläche der Verkapselungsmasse durch eine mechanische Behandlung, wie beispielsweise Furchung oder Schleifen, aufgeraut werden.In another embodiment, the roughening after the encapsulation is carried out in particular by laser machining or a mechanical treatment. Accordingly, the discontinuity can be formed by laser processing or mechanical treatment. Laser processing can roughen one or more selective surface portions of the encapsulant simply by moving a laser device across appropriate surface portions of the encapsulant. As an alternative process of roughening after encapsulation without laser processing, mechanical roughening is possible. In such an embodiment, a surface of the encapsulant may be roughened by a mechanical treatment such as gouging or grinding.
In einer bestimmten Ausführungsform wird nur ein Oberflächenabschnitt der Verkapselungsmasse, der einer Diskontinuität benachbart ist (diese insbesondere umgibt), selektiv aufgeraut, da solch ein Oberflächenabschnitt als den signifikantesten Einfluss auf die Laminierungsstärke zwischen der Verkapselungsmasse und der Funktionsstruktur aufweisend betrachtet wird. Um den Schutz vor einer unerwünschten Delaminierung der Funktionsstruktur von der Verkapselungsmasse weiter zu erhöhen, kann optional auch eine gesamte oder eine partielle Oberfläche der Diskontinuität aufgeraut werden, zum Beispiel eine Bodenoberfläche einer Diskontinuität des Einschnitttyps. Das Aufrauen von mindestens einem Teil der Oberfläche einer Diskontinuität kann in derselben Prozedur ausgeführt werden, durch die das Oberflächenaufrauen der Verkapselungsmasse außerhalb der Diskontinuität erreicht wird. Zum Beispiel kann ein Moldwerkzeug entsprechend mit einer inversen Struktur in Hinsicht auf eine Aufrauungsoberfläche der Verkapselungsmasse neben der Position des Moldwerkzeugs, das eine zu der Diskontinuität inverse Form aufweist, bereitgestellt werden.In a particular embodiment, only a surface portion of the encapsulant adjacent to (particularly surrounding) a discontinuity is selectively roughened, since such a surface portion is considered to have the most significant impact on the lamination strength between the encapsulant and the functional structure. In order to further increase the protection against undesired delamination of the functional structure from the encapsulation mass, optionally also a whole or a partial surface of the discontinuity can be roughened, for example a bottom surface of a cut-type discontinuity. Roughening of at least a portion of the surface of a discontinuity can be accomplished in the same procedure by which surface roughening of the encapsulant outside the discontinuity is accomplished. For example, a mold may be provided correspondingly with an inverse structure with respect to a roughening surface of the encapsulant next to the position of the mold having a shape inverse to the discontinuity.
In einer Ausführungsform wird mindestens ein Teil des Oberflächenabschnitts des Trägers aufgeraut, der durch die Funktionsstruktur bedeckt ist. Durch zusätzliches Aufrauen einer Verbindungsoberfläche des Trägers, die durch die Funktionsstruktur zu bedecken ist, kann der Schutz vor einer Delaminierung der Funktionsstruktur weiter verbessert werden.In one embodiment, at least part of the surface section of the carrier that is covered by the functional structure is roughened. Additional roughening of a connection surface of the carrier, which is to be covered by the functional structure, can further improve protection against delamination of the functional structure.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei der Funktionsstruktur um eine elektrisch isolierende und thermisch leitfähige Grenzflächenstruktur, d. h. sie ist aus einem thermischen Grenzflächenmaterial (thermal interface material (TIM)) aufgebaut. Ein thermisches Grenzflächenmaterial kann zur Ableitung von Wärme von dem elektronischen Chip während des Betriebs der elektronischen Komponente beitragen. Solch eine Ausführungsform besitzt den Vorteil, dass eine Zuverlässigkeit der thermischen Kopplung zwischen einer Verkapselungsmasse und einem elektrisch leitfähigen Träger einerseits und einer elektrisch isolierenden und thermisch leitfähigen Grenzflächenstruktur andererseits durch das Oberflächenaufrauen der Verkapselungsmasse in einem den Träger umgebenden Oberflächenabschnitt signifikant verbessert werden kann. Durch diese Maßnahme kann eine unerwünschte mechanische Delaminierung der thermischen Grenzflächenstruktur von der Verkapselungsmasse aufgrund der vergrößerten und komplexeren Kontaktoberfläche zwischen diesen zwei Elementen sicher verhindert werden. Die Bildung von elektrischen Kriechströmen von einer Außenseite der elektronischen Komponente oder Packung bis zum gekapselten und oberflächenbedeckten Träger über eine Lücke zwischen der Verkapselungsmasse und der thermischen Grenzflächenstruktur kann dadurch auch höchst unwahrscheinlich gemacht werden, was die elektrische Leistung der elektronischen Komponente verbessert. Darüber hinaus verbessert eine zuverlässige Verbindung zwischen der Verkapselungsmasse und dem Träger einerseits und der thermischen Grenzflächenstruktur andererseits signifikant die thermische Leistung der elektronischen Komponente oder Packung, da durch den gekapselten elektronischen Chip während des Betriebs der elektronischen Komponente erzeugte Wärme über die thermische Grenzflächenstruktur wirksam abgeführt werden kann, zum Beispiel zu einem Wärmeabfuhrkörper, der extern an der thermischen Grenzflächenstruktur angebracht sein kann.In one embodiment, the functional structure is an electrically insulating and thermally conductive interface structure, i. H. it is constructed of thermal interface material (TIM). A thermal interface material can help dissipate heat from the electronic die during operation of the electronic component. Such an embodiment has the advantage that the reliability of the thermal coupling between an encapsulation compound and an electrically conductive carrier on the one hand and an electrically insulating and thermally conductive interface structure on the other hand can be significantly improved by the surface roughening of the encapsulation compound in a surface section surrounding the carrier. This measure can reliably prevent an undesired mechanical delamination of the thermal interface structure from the encapsulation compound due to the enlarged and more complex contact surface between these two elements. The formation of electrical leakage currents from an outside of the electronic component or package to the encapsulated and surface-covered carrier via a gap between the encapsulant and the thermal interface structure can thereby also be made highly improbable, improving the electrical performance of the electronic component. In addition, a reliable connection between the encapsulation compound and the carrier on the one hand and the thermal interface structure on the other hand significantly improves the thermal performance of the electronic component or package, since heat generated by the encapsulated electronic chip during operation of the electronic component can be effectively dissipated via the thermal interface structure , for example to a heat dissipation body that can be attached externally to the thermal interface structure.
In einer Ausführungsform erstreckt sich ein Durchgangsloch mindestens durch die Verkapselungsmasse und die Funktionsstruktur, sodass ein Befestigungselement (wie beispielsweise eine Schraube oder ein Bolzen) zum Befestigen der elektronischen Komponente, zum Beispiel im Falle einer Funktionsstruktur des TIM-Typs an einem Wärmeabfuhrkörper, durch das Durchgangsloch geführt werden kann. In einer Ausführungsform kann das Befestigungselement einen Teil der elektronischen Komponente bilden. Die Montage der elektronischen Komponente an einen Wärmeabfuhrkörper oder einen beliebigen anderen Körper durch ein Befestigungselement, wie beispielsweise eine Schraube, ist einfach und billig.In one embodiment, a through hole extends at least through the encapsulation compound and the functional structure, so that a fastener (such as a screw or bolt) for fastening the electronic component, for example in the case of a TIM-type functional structure to a heat dissipation body, through the through hole can be led. In one embodiment, the fastener may form part of the electronic component. Mounting the electronic component to a heat-dissipating body or any other body by a fastener such as a screw is easy and inexpensive.
In einer Ausführungsform umfasst die elektronische Komponente eine Klammer, die zum Verbinden der elektronischen Komponente mit einem anderen Körper, wie beispielsweise einem Wärmeabfuhrkörper, gestaltet ist. Solch eine Klammer kann so gestaltet sein, dass die gekapselte ChipTräger-Anordnung mit thermischer Grenzflächenbeschichtung gegen den Wärmeabfuhrkörper geklemmt werden kann, ohne dass ohne ein Durchgangsloch gebildet werden muss. Obwohl der Aufwand des Verbindens eines Wärmeabfuhrkörpers mit dem Rest der elektronischen Komponente durch eine Klammer etwas höher ist als durch ein Befestigungselement, wie beispielsweise eine Schraube, ist es nichtsdestoweniger insbesondere für Hochleistungsanwendungen vorteilhaft. In einer Ausführungsform, in der eine Klammer verwendet wird, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Funktionsstruktur mit einer zum Wärmeabfuhrkörper weisenden, konvexen Oberfläche auszubilden. Mit solch einer Gestaltung verformt sich die konvexe Oberfläche bei Anlegen von Druck mithilfe der Klammer zu einer im Wesentlichen planen Oberfläche, wodurch ein luftlückenfreier, vollständiger Oberflächenkontakt zwischen der Grenzflächenstruktur und dem Abfuhrkörper sichergestellt wird.In one embodiment, the electronic component includes a clip used to connect the electronic component to another body, such as a heat waste body, is designed. Such a clamp can be designed so that the packaged thermal interface coating chip carrier assembly can be clamped against the heat dissipation body without having to form a through hole. Although the effort of connecting a heat dissipation body to the rest of the electronic component by a clip is somewhat higher than by a fastener such as a screw, it is nevertheless advantageous, particularly for high power applications. In an embodiment in which a clamp is used, it has proven to be advantageous to design the functional structure with a convex surface facing the heat dissipation body. With such a configuration, when pressure is applied by the clip, the convex surface deforms to a substantially planar surface, thereby ensuring full surface contact between the interface structure and the discharge body with no air gaps.
Bei der Funktionsstruktur kann es sich um eine mit dem Rest der elektronischen Komponente durch Laminierung zu verbindende Folie handeln. Alternativ dazu ist es möglich, die Funktionsstruktur durch Verkapselung, Drucken, Auftragen, Abscheidung auszubilden.The functional structure can be a foil to be connected to the rest of the electronic component by lamination. As an alternative to this, it is possible to form the functional structure by encapsulation, printing, application, deposition.
Zum Beispiel kann die Funktionsstruktur eine Dicke in einem Bereich zwischen 10 µm und 1000 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen 50 µm und 500 µm, aufweisen. Zum Beispiel kann die Wärmeleitfähigkeit des Materials der Funktionsstruktur in einem Bereich zwischen 1 W m-1 K-1 und 30 W m-1 K-1, insbesondere in einem Bereich zwischen 2 W m-1 K-1 und 8 W m-1 K-1 liegen. Die Wärmeleitfähigkeit des Materials der thermischen Grenzflächenstruktur (als eine Ausführungsform der Funktionsstruktur) kann höher sein als die Wärmeleitfähigkeit des Materials der Verkapselungsmasse. Zum Beispiel kann die Wärmeleitfähigkeit des Materials der Verkapselungsmasse in einem Bereich zwischen 0,2 W m-1 K-1 und 6 W m-1 K-1, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,8 W m-1 K-1 und 2 W m-1 K-1 liegen. Zum Beispiel kann es sich bei dem Material der thermischen Grenzflächenstruktur um ein Material auf Silikonbasis handeln (oder es kann auf der Basis eines beliebigen anderen Materials auf Harzbasis und/oder Kombinationen davon aufgebaut sein), das Füllstoffpartikel zum Verbessern der Wärmeleitfähigkeit umfassen kann. Zum Beispiel können solche Füllstoffpartikel Aluminiumoxid (und/oder Siliziumnitrid, Bornitrid, Aluminiumnitrid, Diamant usw.) umfassen oder daraus bestehen.For example, the functional structure can have a thickness in a range between 10 μm and 1000 μm, in particular in a range between 50 μm and 500 μm. For example, the thermal conductivity of the material of the functional structure can be in a range between 1 W m −1 K −1 and 30 W m −1 K −1 , in particular in a range between 2 W m −1 K −1 and 8 W m −1 K -1 lie. The thermal conductivity of the material of the thermal interface structure (as an embodiment of the functional structure) can be higher than the thermal conductivity of the material of the encapsulation compound. For example, the thermal conductivity of the material of the encapsulation mass can be in a range between 0.2 W m -1 K -1 and 6 W m -1 K -1 , in particular in a range between 0.8 W m -1 K -1 and 2 W m -1 K -1 . For example, the thermal interface structure material may be a silicone-based material (or may be based on any other resin-based material and/or combinations thereof), which may include filler particles to improve thermal conductivity. For example, such filler particles may comprise or consist of alumina (and/or silicon nitride, boron nitride, aluminum nitride, diamond, etc.).
In einer Ausführungsform kann das Material der Verkapselungsmasse und/oder der Funktionsstruktur auf Flächengebilden, Pellets, Granulat und/oder Flüssigkeit basieren.In one embodiment, the material of the encapsulation mass and/or the functional structure can be based on flat structures, pellets, granules and/or liquid.
In einer anderen Ausführungsform handelt es sich bei der Funktionsstruktur um eine optisch transparente Struktur. Entsprechend kann der elektronische Chip zum Emittieren und/oder Empfangen von elektromagnetischer Strahlung gestaltet sein, und die Funktionsstruktur kann für die übermittelte elektromagnetische Strahlung transparent sein. Solch eine Ausführungsform ist in
In noch einer anderen Ausführungsform handelt es sich bei der Funktionsstruktur um eine magnetische Struktur, insbesondere eine permanent magnetische Struktur, genauer um eine ferromagnetische Struktur. Zum Beispiel kann es sich bei dem elektronischen Chip um einen Sensorchip handeln, und die Funktionsstruktur kann zum Erzeugen eines auf den Sensorchip wirkenden Magnetfeldes magnetisch sein. Solch eine Ausführungsform ist in
In noch einer anderen Ausführungsform ist die Funktionsstruktur so gestaltet, dass ein mechanisches Entkoppeln einer mikroelektromechanischen Struktur (MEMS) bereitgestellt wird. In solch einer MEMS, die ein bewegliches Element einbeziehen kann, kann es notwendig sein, ein bestimmtes Element von einem anderen Element mechanisch zu entkoppeln. Vorteilhafterweise kann dies mit einem niedrigen Elastizitätsmodul erreicht werden.In yet another embodiment, the functional structure is designed to provide mechanical decoupling of a microelectromechanical structure (MEMS). In such a MEMS, which may include a moveable element, it may be necessary to mechanically decouple a particular element from another element. Advantageously, this can be achieved with a low modulus of elasticity.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei der Verkapselungsmasse um eine erste Moldmasse, und bei der Funktionsstruktur handelt es sich um eine zweite Moldmasse, die sich von der ersten Moldmasse in mindestens einer Material- und/oder physikalischen Eigenschaft unterscheidet. Durch Aufrauen eines Oberflächenabschnitts einer Moldmasse kann die Haftung einer anderen Moldmasse daran verbessert werden.In one embodiment, the encapsulation compound is a first molding compound, and the functional structure is a second molding compound that differs from the first molding compound in at least one material and/or physical property. By roughening a surface section of a molding compound, the adhesion of another molding compound to it can be improved.
In einer Ausführungsform kann die lokal begrenzte Ausbildung der aufgerauten Oberfläche nur in einem Teilabschnitt der Oberfläche der Verkapselungsmasse durch Verwenden eines Aufrauungsprozesses erreicht werden, der nur auf diesen Teilabschnitt der Oberfläche der Verkapselungsmasse wirkt. Zum Beispiel kann eine Laserbearbeitung ausgeführt werden, bei welcher der aufrauende Laserstrahl nur auf den aufzurauenden Teilabschnitt der Oberfläche der Verkapselungsmasse auftrifft, aber nicht auf andere Oberflächenabschnitte der Verkapselungsmasse. In einem anderen Beispiel kann ein mechanischer Aufrauungsprozess ausgeführt werden, bei dem die aufrauende, mechanische Behandlung nur auf dem aufzurauenden Teilabschnitt der Oberfläche der Verkapselungsmasse ausgeführt wird, aber nicht auf anderen Oberflächenabschnitten der Verkapselungsmasse. In noch einem anderen Beispiel kann ein chemischer Aufrauungsprozess ausgeführt werden, bei dem die aufrauende, chemische Behandlung nur auf dem aufzurauenden Teilabschnitt der Oberfläche der Verkapselungsmasse ausgeführt wird, aber nicht auf anderen Oberflächenabschnitten der Verkapselungsmasse (die gegen das chemische Aufrauen durch eine Schutzschicht geschützt sein können, die bestimmte Oberflächenregionen der Verkapselungsmasse vor Aufrauen schützt, und die nach dem Aufrauungsprozess entfernt werden kann).In one embodiment, the localized formation of the roughened surface can be achieved in only a portion of the surface of the encapsulant by using a roughening process applied only to that portion of the surface of the encapsulant Encapsulation works. For example, laser processing can be performed in which the roughening laser beam impinges only on the portion of the surface of the encapsulant to be roughened, but not on other surface portions of the encapsulant. In another example, a mechanical roughening process may be performed, in which the roughening mechanical treatment is performed only on the portion of the surface of the encapsulant to be roughened, but not on other surface portions of the encapsulant. In yet another example, a chemical roughening process can be performed, in which the roughening chemical treatment is performed only on the portion of the surface of the encapsulant to be roughened, but not on other surface portions of the encapsulant (which may be protected from the chemical roughening by a protective layer , which protects certain surface regions of the encapsulant from roughening and which can be removed after the roughening process).
In einer Ausführungsform umfasst die Einrichtung ferner ein Funktionsstruktur-Ausbildungswerkzeug, das zum Ausbilden einer Funktionsstruktur gestaltet ist, die einen Oberflächenabschnitt, einschließlich der aufgerauten Oberfläche, der ausgebildeten Verkapselungsmasse bedeckt. Solch eine Ausführungsform ist in
In der vorhergehenden Beschreibung wurden drei Beispiele (TIM, optisch transparentes Material, magnetisches Material) vorgestellt, um Strukturen zum Erhöhen der Funktionalität der hergestellten elektronischen Komponenten oder Packung bei gleichzeitigem Sicherstellen der Zuverlässigkeit zuverlässig mit der Verkapselungsmasse zu verbinden. Ausführungsformen der Erfindung sind jedoch nicht auf diese drei Beispiele beschränkt, sondern decken auch andere Anwendungen ab, bei denen eine Funktionsstruktur (zum Beispiel thermisch funktional, elektrisch funktional, optisch funktional, magnetisch funktional usw.) mit der Verkapselungsmasse mit einem zuverlässigen Schutz vor unerwünschter Delaminierung zu verbinden ist. Dies gilt insbesondere für ein Szenario, in dem zwei Moldmassen mit unterschiedlichen Eigenschaften zu kombinieren sind, wobei in solch einer Ausführungsform die Verkapselungsmasse als eine erste Moldmasse verwirklicht ist und die Funktionsstruktur als eine zweite Moldmasse verwirklicht ist. Ein Hauptpunkt solcher Ausführungsformen kann dann im Aufrauen einer Oberfläche der ersten Moldmasse vor deren Verbinden mit der zweiten Moldmasse gesehen werden. Ein zweifaches Molden kann zum Kombinieren von zwei unterschiedlichen Materialeigenschaften ausgeführt werden, die durch die erste Moldmasse und die zweite Moldmasse bereitgestellt werden. Beispiele für die zwei unterschiedlichen Materialeigenschaften stellen die Eigenschaftspaare „magnetisch - nichtmagnetisch“, „transparent - opak“, „teuer - billig“, „thermisch leitfähig - schlecht thermisch leitfähig“, „hart - weich“ dar.In the foregoing description, three examples (TIM, optically transparent material, magnetic material) have been presented to reliably connect structures to the encapsulant to increase the functionality of the manufactured electronic components or package while ensuring reliability. However, embodiments of the invention are not limited to these three examples, but also cover other applications in which a functional structure (e.g. thermally functional, electrically functional, optically functional, magnetically functional, etc.) with the encapsulation mass with reliable protection against undesired delamination is to be connected. This applies in particular to a scenario in which two molding compounds with different properties are to be combined, with the encapsulation compound being implemented as a first molding compound in such an embodiment and the functional structure being implemented as a second molding compound. A main point of such embodiments can then be seen in the roughening of a surface of the first molding compound before it is connected to the second molding compound. Dual molding may be performed to combine two different material properties provided by the first molding compound and the second molding compound. Examples of the two different material properties are the property pairs "magnetic - non-magnetic", "transparent - opaque", "expensive - cheap", "thermally conductive - poorly thermally conductive", "hard - soft".
Es ist alternativ dazu jedoch auch möglich, dass es sich bei der zweiten Verkapselungsmasse um eine andere Verkapselungsmasse handelt, und nicht um eine Moldmasse. Zum Beispiel ist es möglich, dass die zweite Verkapselungsmasse aufgetragen, gegossen, gedruckt, geformt usw. wird. Dasselbe gilt für die erste Verkapselungsmasse. In einer beispielhaften weiteren Anwendung dient die Trennung zwischen der ersten Verkapselungsmasse und der zweiten Verkapselungsmasse (insbesondere wenn eine zweite Verkapselungsmasse aufgetragen, gegossen, gedruckt usw. und nicht durch Molden ausgebildet wird) zum mechanischen Entkoppeln. Zum Beispiel kann dies bei einem Drucksensor oder in einem mikroelektromechanischen System (MEMS) (wie beispielsweise einem Mikrofon oder einem Beschleunigungssensor) vorteilhaft sein.Alternatively, however, it is also possible for the second encapsulation compound to be a different encapsulation compound and not a molding compound. For example, it is possible for the second encapsulant to be coated, cast, printed, molded, and so on. The same applies to the first encapsulation compound. In an exemplary further application, the separation between the first encapsulant and the second encapsulant (particularly when a second encapsulant is applied, cast, printed, etc. and not formed by molding) is for mechanical decoupling. For example, this may be beneficial in a pressure sensor or in a microelectromechanical system (MEMS) (such as a microphone or an accelerometer).
In einer Ausführungsform umfasst oder besteht der Träger aus einem Leadframe. Bei einem Leadframe kann es sich um eine Metallstruktur innerhalb einer Chippackung handeln, die zum Tragen von Signalen vom elektronischen Chip nach außen und/oder umgekehrt gestaltet ist. Der elektronische Chip innerhalb der Packung oder elektronischen Komponente kann an dem Leadframe angebracht werden, und dann können Bonddrähte für Anbringfelder des elektronischen Chips an Anschlüssen des Leadframe bereitgestellt werden. Nachfolgend kann der Leadframe in ein Kunststoffgehäuse oder andere Verkapselungsmasse eingeformt werden. Außerhalb des Leadframe kann ein entsprechender Abschnitt des Leadframe ausgeschnitten sein, wodurch die entsprechenden Anschlüsse separiert werden. Vor solch einem Ausschnitt können andere Prozeduren, wie beispielsweise Beschichten, Endprüfen, Packen usw. ausgeführt werden, wie dem Fachmann bekannt ist. Alternative Chipträger, die für andere Ausführungsformen verwendet werden können, können ein beliebiger Interposer, wie ein Substrat, ein Keramiksubstrat, ein laminares Substrat, ein DCB (Direct Copper Bonded Substrate - direkt kupfergebondetes Substrat), ein IMS (Insulated Metal Substrate - isoliertes Metallsubstrat), eine PCB (printed circuit board - Leiterplatte) usw. sein. Chip-Embedding ist ebenfalls eine Option.In one embodiment, the carrier comprises or consists of a leadframe. A leadframe can be a metal structure within a chip package designed to carry signals to the outside of the electronic chip and/or vice versa. The in-package electronic chip or electronic component may be attached to the leadframe, and then bonding wires for electronic chip attachment pads may be provided to terminals of the leadframe. The leadframe can then be molded into a plastic housing or other encapsulation compound. Outside of the leadframe, a corresponding section of the leadframe can be cut out, separating the corresponding terminals. Prior to such a cut, other procedures such as coating, final inspection, packaging, etc. may be performed as known to those skilled in the art. Alternative chip carriers that can be used for other embodiments can be any interposer, such as a substrate, a ceramic substrate, a laminar substrate, a DCB (Direct Copper Bonded Substrate), an IMS (Insulated Metal Substrate), a PCB (printed circuit board), and so on. Chip embedding is also an option.
In einer Ausführungsform umfasst die elektronische Komponente weiter den vorstehend genannten Wärmeabfuhrkörper, der zum Abführen von Wärme, die durch den elektronischen Chip während des Betriebs der elektronischen Komponente erzeugt wird, an der Grenzflächenstruktur angebracht oder anzubringen ist. Zum Beispiel kann es sich bei dem Wärmeabfuhrkörper um eine Platte eines geeignet thermisch leitfähigen Körpers, wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium oder Graphit, Diamant, Verbundmaterial und/oder Kombinationen der erwähnten und/oder weiterer Materialien handeln, die Kühlrippen oder dergleichen aufweisen kann, um eine Abfuhr von Wärme weiter zu fördern, die thermisch aus dem elektronisch Chip über den Chipträger und die Grenzflächenstruktur zum Wärmeabfuhrkörper geleitet werden kann. Die Ableitung der Wärme über den Wärmeabfuhrkörper kann weiter durch ein Kühlfluid, wie beispielsweise Luft oder Wasser (allgemeiner ein Gas und/oder eine Flüssigkeit), gefördert werden, das außerhalb der elektronischen Komponente entlang des Wärmeabfuhrkörpers strömen kann.In one embodiment, the electronic component further comprises the aforementioned heat dissipation body attached or to be attached to the interface structure for dissipating heat generated by the electronic chip during operation of the electronic component. For example, the heat dissipation body can be a plate of a suitably thermally conductive body, such as copper or aluminum or graphite, diamond, composite material and/or combinations of the mentioned and/or other materials, which can have cooling fins or the like Continue to promote dissipation of heat that can be conducted thermally from the electronic chip on the chip carrier and the interface structure for heat dissipation body. The dissipation of heat via the heat dissipation body can be further promoted by a cooling fluid, such as air or water (more generally a gas and/or a liquid), which can flow along the heat dissipation body outside of the electronic component.
In einer Ausführungsform ist die elektronische Komponente für doppelseitige Kühlung ausgelegt. Zum Beispiel kann eine erste Grenzflächenstruktur den gekapselten Chip und Träger mit einem ersten Wärmeabfuhrkörper thermisch koppeln, während eine zweite Grenzflächenstruktur den gekapselten Chip und Träger mit einem zweiten Wärmeabfuhrkörper thermisch koppeln kann. In diesem Fall können zwei aufgeraute Oberflächenabschnitte der Verkapselungsmasse bereitgestellt werden.In one embodiment, the electronic component is designed for double-sided cooling. For example, a first interface structure may thermally couple the encapsulated die and carrier to a first heat dissipation body, while a second interface structure may thermally couple the encapsulated die and carrier to a second heat dissipation body. In this case, two roughened surface portions of the encapsulant can be provided.
In einem Ausführungsbeispiel ist der elektronische Chip als ein Leistungshalbleiterchip gestaltet. Somit kann der elektronische Chip (wie beispielsweise ein Halbleiterchip) für Leistungsanwendungen zum Beispiel im Automobilbereich verwendet werden und zum Beispiel mindestens einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (insulated-gate bipolar transistor (IGBT)) und/oder mindestens einen Transistor eines anderen Typs (wie beispielsweise MOSFET, 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 oder mehrere Feldeffekttransistoren, eine oder mehrere Dioden, Inverterschaltungen, Halbbrücken, Vollbrücken, Treiber, Logikschaltungen, weitere Vorrichtungen usw. umfassen.In one embodiment, the electronic chip is designed as a power semiconductor chip. Thus, the electronic chip (such as a semiconductor chip) can be used for power applications, for example in the automotive field, and can contain, for example, at least one insulated-gate bipolar transistor (IGBT) and/or at least one transistor of another type ( such as MOSFET, JFET, etc.) and/or have at least one integrated diode. Such integrated circuit elements can be constructed, for example, using silicon technology or based on semiconductors with a wide band gap (such as silicon carbide, gallium nitride or gallium nitride on silicon). A power semiconductor chip may include one or more field effect transistors, one or more diodes, inverter circuits, half bridges, full bridges, drivers, logic circuits, other devices, and so on.
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 one embodiment, the electronic chip experiences a vertical current flow. The packaging architecture according to embodiments of the invention is particularly suitable for high power applications where vertical current flow is desired, i. H. a current flow in a direction perpendicular to the two opposite main surfaces of the electronic chip, one of which is used for mounting the electronic chip on the carrier.
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 embodiments, the electronic component may be configured as a half bridge, a cascode circuit, a circuit formed by a field effect transistor and a bipolar transistor connected in parallel, or a power semiconductor circuit. The packaging architecture according to exemplary embodiments is therefore compatible with the requirements of very different circuit concepts.
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 ein Leistungsmodul, z. B. ein geformtes Leistungsmodul, gestaltet. Zum Beispiel kann es sich bei einem Ausführungsbeispiel der elektronischen Komponente um ein intelligentes Leistungsmodul (IPM) handeln.In one embodiment, the electronic component is configured as one of the group consisting of a power module connected to a leadframe, a Transistor Outline (TO) electronic component, a Quad Flat No Leads Package (QFN) electronic component ), a Small Outline Electronic (SO) component, a Small Outline Transistor (SOT) electronic component, and a Thin More Outline Package (TSOP) electronic component. Therefore, the electronic component according to an embodiment is fully compatible with standard packaging concepts (particularly fully compatible with standard TO packaging concepts) and outwardly appears like a conventional electronic component that is highly user-friendly. In one embodiment, the electronic component is configured as a power module, e.g. B. a molded power module designed. For example, one embodiment of the electronic component may be an intelligent power module (IPM).
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.A semiconductor substrate, preferably a silicon substrate, can be used as the substrate or wafer that forms the basis of the electronic chip. Alternatively, a silicon oxide or other insulator substrate may be provided. It is also possible to implement a germanium substrate or III-V semiconductor material. For example, embodiments can be implemented in GaN or SiC technology.
Für das Verkapseln können ein Kunststoffmaterial oder ein Keramikmaterial verwendet werden. Die Verkapselungsmasse kann ein Epoxidmaterial umfassen. Füllstoffpartikel (z. B. SiO2, Al2O3, Si3N4, BN, AIN, Diamant usw.), zum Beispiel zum Verbessern der Wärmeleitfähigkeit, können in einer Matrix auf Epoxidbasis der Verkapselungsmasse eingebettet sein.A plastic material or a ceramic material can be used for the encapsulation. The encapsulant may include an epoxy material. Filler particles (e.g. SiO 2 , Al 2 O 3 , Si 3 N 4 , BN, AlN, diamond etc.), for example to improve thermal conductivity, can be embedded in an epoxy-based matrix of the encapsulant.
Des Weiteren können Ausführungsbeispiele Standard-Halbleiterbearbeitungstechniken verwenden, wie beispielsweise geeignete Ätztechnologien (einschließlich isotropen und anisotropen Ätztechnologien, insbesondere Plasmaätzen, Trockenätzen, Nassätzen), Strukturierungstechnologien (die lithographische Masken einbeziehen können), Aufbringungstechniken (wie beispielsweise chemische Gasphasenabscheidung (CVD), plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD), Atomlagenabscheidung (ALD), Sputtern usw.).Furthermore, embodiments may use standard semiconductor processing techniques, such as appropriate etching technologies (including isotropic and anisotropic etching technologies, in particular plasma etching, dry etching, wet etching), patterning technologies (which may involve lithographic masks), deposition techniques (such as chemical vapor deposition (CVD), plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD), atomic layer deposition (ALD), sputtering, etc.).
In einer Ausführungsform kann die Grenzflächenstruktur mit einer Haftschicht zum Haften an der elektronischen Komponente und/oder am Abfuhrkörper bereitgestellt werden. Es ist möglich, solch eine Grenzflächenstruktur mit einer entfernbaren Schutzfolie auszustatten, die vor dem Anhaften der Grenzflächenstruktur entfernt werden kann.In one embodiment, the interface structure can be provided with an adhesive layer for adhering to the electronic component and/or the discharge body. It is possible to provide such an interface structure with a removable protective film that can be removed before the interface structure is adhered.
Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile 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.The above and other objects, features and advantages will be apparent from the following description and appended claims when read in conjunction with the accompanying drawings, in which like parts or elements are designated by like reference numerals.
Figurenlistecharacter list
Die begleitenden Zeichnungen, die eingeschlossen sind, um ein weitergehendes Verständnis von Ausführungsbeispielen bereitzustellen, und einen Teil der Patentschrift darstellen, veranschaulichen Ausführungsbeispiele.The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of example embodiments and constitute a part of the specification, illustrate example embodiments.
In den Zeichnungen:
- veranschaulicht
1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Querschnittsansicht einer elektronischen Komponente, die als eine Leistungshalbleiterpackung mit einer thermischen Grenzflächenstruktur ausgeführt ist, die eine Fähigkeit zur Wärmeabfuhr bereitstellt. - Veranschaulicht
2 eine dreidimensionale Vorderansicht und Rückansicht der elektronischen Komponente gemäß1 . - Veranschaulicht
3 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Verkapselungswerkzeug einer Herstellungseinrichtung und einen Teil einer elektronischen Komponente vor Anbringen einer thermischen Grenzflächenstruktur. - Veranschaulicht
4 eine detaillierte Ansicht eines Oberflächenabschnitts einer Verkapselungsmasse mit einer lokal begrenzten aufgerauten Oberfläche, die eine gemäß3 hergestellte Diskontinuität umgibt. - Veranschaulichen
5 und6 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Prozedur zum Verbinden einer thermischen Grenzflächenstruktur mit einem Rest einer elektronischen Komponente unter Verwendung einer Herstellungseinrichtung. - Veranschaulicht
7 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Laservorrichtung und einen Teil einer elektronischen Komponente vor Anbringen einer thermischen Grenzflächenstruktur. - Veranschaulicht
8 eine detaillierte Ansicht eines Oberflächenabschnitts einer Verkapselungsmasse mit einer aufgerauten Oberfläche, die eine gemäß7 hergestellte Diskontinuität umgibt. Veranschaulicht8A eine detaillierte Ansicht eines Oberflächenabschnitts einer Verkapselungsmasse mit einer aufgerauten Oberfläche, die eine Diskontinuität umgibt, und an der Bodenoberfläche der Diskontinuität, die gemäß3 oder gemäß7 hergestellt werden kann. - Zeigen
9 bis11 Charakteristika von Oberflächentopologien einer Verkapselungsmasse gemäß unterschiedlichen Herstellungsverfahren. - Veranschaulichen
12 und13 Querschnittsansichten von elektronischen Komponenten mit Wärmeabfuhrkörpern an einer thermischen Grenzflächenstruktur. - Veranschaulicht
14 eine Querschnittsansicht einer elektronischen Komponente, die als eine Packung einer lichtemittierenden Diode mit einer optisch transparenten Formstruktur ausgeführt ist, die eine Fähigkeit zu optischer Transmission bereitstellt. - Veranschaulicht
15 eine Querschnittsansicht einer elektronischen Komponente, die als eine Sensorpackung mit einer magnetischen Formstruktur ausgeführt ist, die eine Fähigkeit zur Erzeugung eines Magnetfeldes bereitstellt.
- illustrated
1 10 is a cross-sectional view of an electronic component embodied as a power semiconductor package with a thermal interface structure that provides heat dissipation capability, according to an embodiment of the invention. - illustrated
2 a three-dimensional front view and rear view of the electronic component according to FIG1 . - illustrated
3 according to an embodiment of the invention, an encapsulation tool of a manufacturing facility and a portion of an electronic component prior to attachment of a thermal interface structure. - illustrated
4 a detailed view of a surface portion of an encapsulant with a localized roughened surface, the one according to3 manufactured discontinuity surrounds. - Illustrate
5 and6 According to an embodiment of the invention, a procedure for connecting a thermal interface structure to a remainder of an electronic component using a manufacturing facility. - illustrated
7 according to an embodiment of the invention, a laser device and part of an electronic component before attachment of a thermal interface structure. - illustrated
8th a detailed view of a surface portion of an encapsulant with a roughened surface, the one according to7 manufactured discontinuity surrounds. illustrated8A FIG. 12 is a detailed view of a surface portion of an encapsulant with a roughened surface surrounding a discontinuity and at the bottom surface of the discontinuity shown in FIG3 or according to7 can be made. - Demonstrate
9 until11 Characteristics of surface topologies of an encapsulant according to different manufacturing processes. - Illustrate
12 and13 Cross-sectional views of electronic components with heat dissipation bodies at a thermal interface structure. - illustrated
14 Figure 12 is a cross-sectional view of an electronic component embodied as a light emitting diode package with an optically transparent molded structure that provides optical transmission capability. - illustrated
15 Figure 12 is a cross-sectional view of an electronic component embodied as a sensor package with a magnetic mold structure that provides a magnetic field generation capability.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Die Veranschaulichung in der Zeichnung ist schematisch und nicht maßstabsgetreu.The illustration in the drawing is schematic and not to scale.
Bevor Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren detaillierter beschrieben werden, werden einige allgemeine Überlegungen kurz zusammengefasst, auf deren Grundlage die Ausführungsbeispiele entwickelt wurden.Before embodiments are described in more detail with reference to the figures den, some general considerations are briefly summarized, on the basis of which the exemplary embodiments were developed.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann für eine verbesserte Haftung und/oder für ein zuverlässiges Bereitstellen einer weiteren Funktion (wie beispielsweise Isolierung, thermisches Koppeln usw.) einer Funktionsstruktur an einer Verkapselungsmasse ein selektives Packungsaufrauen ausgeführt werden. Zu diesem Zweck kann speziell eine Verbindungsoberfläche (oder ein Teil davon) der Verkapselungsmasse während und/oder nach seiner Herstellung selektiv aufgeraut werden.According to an embodiment of the invention, selective package roughening may be performed for improved adhesion and/or for reliably providing another function (such as insulation, thermal coupling, etc.) of a functional structure to an encapsulant. For this purpose, specifically a bonding surface (or part thereof) of the encapsulation compound can be selectively roughened during and/or after its manufacture.
Die Bereitstellung einer thermisch leitfähigen Isolierung oder eines thermisch leitfähigen Grenzflächenmaterials (TIM) als ein Beispiel für eine Funktionsstruktur von elektronischen Komponenten oder Packungen, wie beispielsweise geformten Leistungsvorrichtungen, erfolgt häufig durch einen Endkunden. Solch ein Ansatz ist teuer und schränkt die Leistung der Packung oder Anwendung ein. Eine externe Isolierung übernimmt diese Funktion mithilfe eines Packungsmerkmals. Die TIM-Schicht sollte während der kompletten Lebensdauer der Packung delaminierungsfrei sein, um sicherzustellen, dass die Packung den Anforderungen einer angemessenen Sicherheitsklasse erfüllt. Zum Beispiel sollte die elektrische Durchschlagsfestigkeit der hergestellten elektronischen Komponente in bestimmten Leistungsanwendungen mindestens 2,5 kV betragen. Eine TIM-Struktur kann zusätzlich zu ihrer Wärmeabfuhrfunktion zudem die Funktion bereitstellen, komprimierbar zu sein.The provision of a thermally conductive insulation or thermally conductive interface material (TIM) as an example of a functional structure of electronic components or packaging, such as molded power devices, is often done by an end customer. Such an approach is expensive and limits the performance of the package or application. External isolation performs this function using a packing feature. The TIM layer should be delamination free throughout the life of the pack to ensure the pack meets the requirements of an appropriate security rating. For example, the dielectric strength of the manufactured electronic component should be at least 2.5 kV in certain power applications. A TIM structure can also provide the function of being compressible in addition to its heat dissipation function.
Eine Isolierung in seitlicher Richtung kann herkömmlich durch einen Auffächerungsansatz (fan-out approach) verwirklicht werden, d. h. die Isolierungsschicht kann größer sein als die Packung oder das Chipkontaktelement. Eine Isolierung gemäß einem Zusammenführungsansatz (fan-in approach) bedeutet, dass sie durch eine angemessene Haftung zwischen einer Moldmasse (oder einer anderen Verkapselungsmasse) und der TIM-Schicht (oder einer anderen Struktur) sichergestellt werden muss.Lateral direction isolation can be conventionally realized by a fan-out approach, i. H. the insulating layer may be larger than the package or chip contact element. Insulation according to a fan-in approach means that it must be ensured by adequate adhesion between a molding compound (or other encapsulating compound) and the TIM layer (or other structure).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine selektiv aufgeraute geformte Packung (allgemeiner eine elektronische Komponente mit einer aufgerauten Oberfläche einer (vorzugsweise räumlich begrenzten) Oberflächenregion einer Verkapselungsmasse, die durch eine Funktionsstruktur wie beispielsweise eine thermische Grenzflächenstruktur bedeckt ist) bereitgestellt, vorzugsweise, obwohl nicht notwendigerweise, in Kombination mit einer Plasmaoberflächenaktivierung nach dem Aufrauen, um eine angemessene Haftung zwischen Packung und TIM-Material zu erhalten. Solch eine Ausführungsform besitzt den Vorteil eines Bereitstellens der Möglichkeit einer parallelen Bearbeitung, was auch zu einem geringen Herstellungsaufwand führt. Verglichen mit einer anderen Ausführungsform, in der das Aufrauen durch Laseraufrauen oder mechanisches Aufrauen erzielt wird, ist durch Aufrauen während der Verkapselung die Auslassung eines bestimmten separaten Prozessschrittes möglich. Vorteilhafterweise bringt solch eine Ausführungsform kein Risiko einer unerwünschten Karbonisierung einer Spritzpressmasse mit sich.According to one embodiment of the invention, there is provided a selectively roughened molded package (more generally an electronic component with a roughened surface of a (preferably spatially limited) surface region of an encapsulant that is covered by a functional structure such as a thermal interface structure), preferably, although not necessarily, in combination with post-roughening plasma surface activation to obtain adequate adhesion between package and TIM material. Such an embodiment has the advantage of providing the possibility of parallel processing, which also results in low manufacturing costs. Compared to another embodiment in which the roughening is achieved by laser roughening or mechanical roughening, roughening during encapsulation allows for the omission of a certain separate process step. Advantageously, such an embodiment does not entail any risk of undesired carbonization of a transfer molding compound.
Einen Hauptpunkt eines Ausführungsbeispiels der Erfindung stellt die Bereitstellung einer geformten Leistungspackung (oder eines geformten Moduls) mit selektivem Aufrauen der Moldwerkzeugoberfläche zum Erzielen einer verbesserten Haftung (was zu einer delaminierungsfreien elektronischen Komponente oder Packung führt) zwischen Isolierschicht und Moldmasse dar. Somit kann eine angemessene thermische Leistung mit einer hohen Isolierungssicherheit und somit einer hohen Durchschlagsfestigkeit einer Leistungsvorrichtungs- oder einer beliebigen anderen Packung für elektronische Komponenten kombiniert werden.A key aspect of an embodiment of the invention is the provision of a molded power package (or module) with selective roughening of the mold surface to achieve improved adhesion (resulting in a delamination-free electronic component or package) between the insulating layer and the molding compound Performance can be combined with a high insulation security and thus a high dielectric strength of a power device or any other electronic component package.
Einen vorteilhaften Aspekt einer Ausführungsform der Erfindung stellt daher die Bereitstellung einer geformten Leistungsvorrichtung mit selektivem Aufrauen der Moldmasse als Verkapselungsmasse für eine verbesserte Haftung (d. h. ein im Wesentlichen delaminierungsfreies Charakteristikum) zwischen der angebrachten Struktur (wie beispielsweise einer Isolierschicht, spezifischer einem thermisch leitfähigen und elektrisch isolierenden thermischen Grenzflächenmaterial) und der Moldmasse (oder allgemeiner einer Verkapselungsmasse, bei der es sich zum Beispiel auch um ein Laminat handeln kann) dar, um eine durch Molden verwirklichte, robuste elektrische Isolierung zu erreichen. Studien haben gezeigt, dass das beschriebene Oberflächenaufrauen von mindestens einer Verbindungsoberfläche der Verkapselungsmasse mit der aufzubringenden Funktionsstruktur (insbesondere einer TIM-Schicht) eine unerwünschte Delaminierung der aufgebrachten Struktur von der Verkapselungsmasse signifikant verhindert.An advantageous aspect of an embodiment of the invention is therefore the provision of a molded power device with selective roughening of the molding compound as the encapsulant for improved adhesion (i.e. a substantially delamination-free characteristic) between the attached structure (such as an insulating layer, more specifically a thermally conductive and electrically insulating one thermal interface material) and the molding compound (or more generally an encapsulation compound, which can also be a laminate, for example) in order to achieve robust electrical insulation realized by molding. Studies have shown that the described surface roughening of at least one connecting surface of the encapsulation compound with the functional structure to be applied (in particular a TIM layer) significantly prevents unwanted delamination of the applied structure from the encapsulation compound.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung kombiniert daher vorteilhaft die Integration einer geformten Packung und einer fortgeschrittenen Isolierleistung nach einem nachgelagerten Prozess. Durch Ausführungsbeispiele kann die Haftung zwischen einer Verkapselungsmasse, wie beispielsweise einer Moldmasse (im Szenario einer geformten Packung), und Isoliermaterial verbessert werden, wodurch herkömmliche Probleme mit Delaminierung überwunden werden.An embodiment of the invention therefore advantageously combines the integration of molded packaging and advanced insulating performance after a downstream process. Embodiments may improve the adhesion between an encapsulation compound, such as a molding compound (in the molded package scenario), and insulating material, thereby overcoming traditional problems with delamination.
Der Fachmann versteht, dass eine intrinsische Moldrauhigkeit, die durch eine herkömmliche Herstellung einer Packung erzeugt wird, ohne einen selektiven, spezifischen und absichtlichen Aufrauungsprozess auszuführen, in einem Bereich zwischen 0,4 µm und 0,8 µm (räumlich unspezifisch) liegen kann. Solch eine intrinsische Moldoberflächenrauhigkeit aufgrund von Herstellbarkeitseinschränkungen (insbesondere hinsichtlich Moldmassekleben und Reinigungshäufigkeit) beträgt weniger als 1 µm. Eine Packungsrauheit von unter 1 µm führt jedoch zu einer Packung, die zu Delaminierung einer Funktionsstruktur, wie beispielsweise einer TIM-Schicht, von einer Verkapselungsmasse neigt.Those skilled in the art understand that an intrinsic mold roughness produced by conventional manufacturing of a package without performing a selective, specific, and intentional roughening process can range between 0.4 μm and 0.8 μm (spatially non-specific). Such an intrinsic mold surface roughness due to manufacturability restrictions (in particular with regard to mold compound sticking and cleaning frequency) is less than 1 μm. However, a package roughness of less than 1 µm results in a package that tends to delaminate a functional structure, such as a TIM layer, from an encapsulant.
Im Gegensatz hierzu stellt ein Ausführungsbeispiel ein selektives und räumlich definiertes Packungsaufrauen bereit, das auf eine Verbindungsfläche der Verkapselungsmasse mit einer Funktionsstruktur beschränkt ist. Insbesondere ist eine geformte Packung mit selektivem Oberflächenaufrauen vorgesehen, von dem sich herausgestellt hat, dass es eine bessere Haftung zwischen Verkapselungsmasse und daran ausgebildeter Funktionsstruktur (zum Beispiel TIM-Material) bereitstellt. Dies kann den Vorteil eines Bereitstellens der Möglichkeit zu paralleler Bearbeitung und daher geringerem Herstellungsaufwand aufweisen. Des Weiteren erlaubt solch eine Architektur die Auslassung eines separaten Aufrauungsschrittes, wenn das Aufrauen durch eine ein Aufrauen erzeugende Formgebung eines Verkapselungswerkzeugs in die Verkapselungsprozedur integriert wird. Darüber hinausgehend tritt mit solch einer Architektur kein unerwünschter Effekt einer Karbonisierung einer Spritzpressmasse auf.In contrast, one embodiment provides selective and spatially defined package roughening that is limited to an interface of the encapsulant with a functional structure. In particular, a molded package is provided with selective surface roughening which has been found to provide better adhesion between encapsulant and functional structure (e.g. TIM material) formed thereon. This can have the advantage of providing the possibility of parallel processing and therefore lower manufacturing costs. Furthermore, such an architecture allows the omission of a separate roughening step when roughening is integrated into the encapsulation procedure by a roughening forming mold of an encapsulation tool. Furthermore, with such an architecture, there is no undesired effect of carbonization of a transfer molding compound.
Die elektronische Komponente 100, die auch als eine Halbleiterpackung bezeichnet werden kann, umfasst einen elektrisch leitfähigen Chipträger 102, der hier als ein Leadframe ausgeführt ist. Darüber hinaus ist ein elektronischer Chip 104, der hier als ein Leistungshalbleiterchip ausgeführt ist, auf dem Träger 102 zum Beispiel über ein Haftmittel 140 montiert. Ein oder mehrere Chip-Pads des elektronischen Chips 104 können über einen oder mehrere Bonddrähte 150 elektrisch mit dem Chipträger 102 gekoppelt sein. Eine Verkapselungsmasse 106, zum Beispiel eine Moldmasse, die aus einem Material auf Epoxidbasis mit Füllstoffpartikeln auf Siliziumoxidbasis aufgebaut sein kann, kapselt einen Teil des Trägers 102. Das Material der Verkapselungsmasse 106 kann eine Wärmeleitfähigkeit von annähernd 1 W m-1 K-1 aufweisen und weist elektrisch isolierende Eigenschaften auf. Ein weiterer Teil des Trägers 102 erstreckt sich jedoch über die Verkapselungsmasse 106 hinaus und ist daher einer Umgebung ausgesetzt. Zudem ist der elektronische Chip 104 durch die Verkapselungsmasse 106 gekapselt.The
Zusätzlich wird eine elektrisch isolierende und thermisch leitfähige Grenzflächenstruktur bereitgestellt, die als eine Funktionsstruktur 108 bezeichnet werden kann, die einen freiliegenden Oberflächenabschnitt des Trägers 102 und einen verbundenen Oberflächenabschnitt der Verkapselungsmasse 106 bedeckt, um die bedeckte Oberfläche des Trägers 102 elektrisch von einer Umgebung zu entkoppeln.Additionally, an electrically insulating and thermally conductive interface structure is provided, which may be referred to as a
Zum Befestigen der elektronischen Komponente 100 an einem Wärmeabfuhrkörper 112 (der hier als eine Wärmesenke mit Kühlrippen gestaltet ist) kann ein Durchgangsloch 114 (siehe
Die Funktionsstruktur 108 kann eine vertikale Dicke von ungefähr 300 µm aufweisen (zum Beispiel kann sie eine Dicke in einem Bereich zwischen 50 µm und 1000 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen 100 µm und 500 µm aufweisen) und kann aus einer Matrix auf Silikonbasis aufgebaut sein, die mit Füllstoffpartikeln auf Aluminiumoxidbasis gefüllt ist. Sie kann eine Wärmeleitfähigkeit von annähernd 5 W m-1 K-1 und elektrisch isolierende Eigenschaften aufweisen. Die Funktionsstruktur 108 erfüllt gleichzeitig unterschiedliche Funktionen: Einerseits bedeckt sie einen freiliegenden Oberflächenabschnitt des Trägers 102 sowie angrenzende Abschnitte der Verkapselungsmasse 106 und dient daher als eine elektrische Isolierung, die verhindert, dass ein elektrischer Strom zwischen einem Inneren und einem Äußeren der Verkapselungsmasse 106 fließt. Andererseits ist die Funktionsstruktur 108 thermisch leitfähig und erlaubt es, Wärmeenergie aus einem Inneren der Verkapselungsmasse 106, d. h. von dem elektronischen Chip 104 zu einer Umgebung hin, zu leiten. Daher besitzt die Funktionsstruktur 108 auch eine Kühlfunktion.The
Eine Diskontinuität 120, die als eine ringförmige Nut im Verkapselungsmasse 106 ausgeführt ist, ist in dem Oberflächenabschnitt der Verkapselungsmasse 106 ausgebildet, der durch die Funktionsstruktur 108 bedeckt ist. Die Diskontinuität 120 kann während des Verkapselungsprozesses durch eine entsprechende Formgebung eines Verkapselungswerkzeugs (wie beispielsweise eines Moldwerkzeugs) oder alternativ dazu durch Laserbearbeitung ausgebildet werden. Wie einer Einzelheit 180 in
Angesichts des beschriebenen Herstellungsprozesses weist die aufgeraute Oberfläche 130 der Verkapselungsmasse 106 eine lokal begrenzte höhere Rauheit als eine andere Rauheit in einer verbleibenden Oberfläche der Verkapselungsmasse 130 auf. Dies kombiniert zwei Vorteile: Einerseits erhöht die aufgeraute Oberfläche 130 der Verkapselungsmasse 106 die Haftung mit der Funktionsstruktur 108 durch Vergrößern der effektiven Verbindungsfläche zwischen der Verkapselungsmasse 106 und der Funktionsstruktur 108. Andererseits kann durch räumliches Begrenzen der Aufrauungsoberfläche 130 auf die zwei Ringe am inneren und äußeren Umfang der ringförmigen Diskontinuität 120 des Vertiefungstyps verhindert werden, dass ein übermäßiges Aufrauen der Verkapselungsmasse 106 eine Entnahme der elektronischen Komponente 100 aus einem Verkapselungswerkzeug angesichts einer übermäßigen Haftung zwischen der Verkapselungsmasse 106 und dem Verkapselungswerkzeug kompliziert macht. Falls die letztgenannte Haftung zu ausgeprägt wird, kann die Entnahme der elektronischen Komponente 100 aus dem Verkapselungswerkzeug zusätzliche Maßnahmen, wie beispielsweise Hilfswerkzeuge und/oder eine Hilfsbehandlung, erfordern. Obwohl zudem ein signifikantes oder sogar die vollständige Oberfläche betreffendes Aufrauen der Verkapselungsmasse 106 gemäß bestimmten Ausführungsformen der Erfindung möglich ist, wird ein selektives, räumlich begrenztes Aufrauen eines kleinen Abschnitts des Oberflächenbereichs der Verkapselungsmasse bevorzugt (zum Beispiel nicht mehr als 10 % des Oberflächenbereichs der Verkapselungsmasse 106). Das lokale Aufrauen gleichzeitig mit der Ausbildung der Verkapselungsmasse 106 ist hoch vorteilhaft, da dies eine separate Aufrauungsprozedur überflüssig macht.In view of the manufacturing process described, the roughened
Um die Haftung der Funktionsstruktur 108 weiter zu verbessern, ist es optional auch möglich, dass mindestens ein Teil des Oberflächenabschnitts des Trägers 102, der durch die Verkapselungsmasse 106 bedeckt ist, ebenso aufgeraut wird.In order to further improve the adhesion of the
Darüber hinaus kann zum weiteren signifikanten Verbessern der Haftung zwischen der Funktionsstruktur 108 und der Verkapselungsmasse 106 die aufgeraute Oberfläche 130 der Verkapselungsmasse 106 nach der Aufrauungsprozedur optional durch ein Plasma behandelt werden. Falls gewünscht, kann ein Reinigen der aufgerauten Oberfläche 130 zusätzlich oder alternativ zur Plasmaaktivierung vor der Bedeckung der aufgerauten Oberfläche 130 durch die Funktionsstruktur 108 ausgeführt werden. Dies unterdrückt weiter eine unerwünschte Delaminierung der Funktionsstruktur 108 von der Verkapselungsmasse 106.In addition, to further significantly improve the adhesion between the
Wie
Der elektronische Chip 104, der hier als LED ausgeführt ist, ist auf einem Chipträger 102 montiert, der als ein Leadframe ausgeführt sein kann. Über einen oder mehrere Bonddrähte 150 ist die obere Hauptoberfläche des elektronischen Chips 104 elektrisch mit dem Chipträger 102 kontaktiert. Ein Silikonreflektor ist als ein vorgeformter Körper gestaltet und in
Gemäß
Gemäß
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 ausschließen. 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 in ihrem Umfang solche Prozesse, Maschinen, Herstellungsweisen, gegenständliche Zusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Schritte einschließen.It should be noted that the term "comprising" does not exclude other elements or features, and that "a" or "an" and their declensions do not exclude a plural. Elements that are described in connection with different embodiments can also be combined. It should also be noted that any reference signs should not be construed as limiting the scope of the claims. Furthermore, the scope of the present application should not be limited to the particular embodiments of the process, machine, manner of manufacture, composition of matter, means, method, and steps described in the specification. Accordingly, the appended claims are intended to include within their scope such processes, machines, manufacture, compositions of matter, means, methods or steps.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090039486A1 (en) | 2005-04-26 | 2009-02-12 | Yo Shimazaki | Circuit member, manufacturing method for circuit members, semiconductor device, and surface lamination structure for circuit member |
US20140027891A1 (en) | 2011-04-04 | 2014-01-30 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
US20140197552A1 (en) | 2013-01-16 | 2014-07-17 | Infineon Technologies Ag | Chip arrangement, a method for manufacturing a chip arrangement, integrated circuits and a method for manufacturing an integrated circuit |
DE102013220880A1 (en) | 2013-10-15 | 2015-04-16 | Infineon Technologies Ag | Electrically insulating thermal interface structure on discontinuity of an encapsulation structure |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090039486A1 (en) | 2005-04-26 | 2009-02-12 | Yo Shimazaki | Circuit member, manufacturing method for circuit members, semiconductor device, and surface lamination structure for circuit member |
US20140027891A1 (en) | 2011-04-04 | 2014-01-30 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
US20140197552A1 (en) | 2013-01-16 | 2014-07-17 | Infineon Technologies Ag | Chip arrangement, a method for manufacturing a chip arrangement, integrated circuits and a method for manufacturing an integrated circuit |
DE102013220880A1 (en) | 2013-10-15 | 2015-04-16 | Infineon Technologies Ag | Electrically insulating thermal interface structure on discontinuity of an encapsulation structure |
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