DE102016121801A1 - Baugruppe mit Verbindungen, die verschiedene Schmelztemperaturen aufweisen - Google Patents

Baugruppe mit Verbindungen, die verschiedene Schmelztemperaturen aufweisen Download PDF

Info

Publication number
DE102016121801A1
DE102016121801A1 DE102016121801.4A DE102016121801A DE102016121801A1 DE 102016121801 A1 DE102016121801 A1 DE 102016121801A1 DE 102016121801 A DE102016121801 A DE 102016121801A DE 102016121801 A1 DE102016121801 A1 DE 102016121801A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
connection
heat dissipation
assembly
electronic chip
dissipation body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102016121801.4A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102016121801B4 (de
Inventor
Andreas Grassmann
Jürgen Högerl
Angela Kessler
Ivan Nikitin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE102016121801.4A priority Critical patent/DE102016121801B4/de
Priority to KR1020170148813A priority patent/KR101947599B1/ko
Priority to US15/810,733 priority patent/US10211133B2/en
Priority to CN201711123924.0A priority patent/CN108074892B/zh
Priority to CN202110353843.XA priority patent/CN113097170A/zh
Publication of DE102016121801A1 publication Critical patent/DE102016121801A1/de
Priority to US16/238,973 priority patent/US20190157192A1/en
Priority to KR1020190013085A priority patent/KR20190015443A/ko
Application granted granted Critical
Publication of DE102016121801B4 publication Critical patent/DE102016121801B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/065—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L25/0657—Stacked arrangements of devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49568—Lead-frames or other flat leads specifically adapted to facilitate heat dissipation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4871—Bases, plates or heatsinks
    • H01L21/4882—Assembly of heatsink parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3114—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed the device being a chip scale package, e.g. CSP
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49503—Lead-frames or other flat leads characterised by the die pad
    • H01L23/49513—Lead-frames or other flat leads characterised by the die pad having bonding material between chip and die pad
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49517—Additional leads
    • H01L23/49531—Additional leads the additional leads being a wiring board
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49575—Assemblies of semiconductor devices on lead frames
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/538—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames the interconnection structure between a plurality of semiconductor chips being formed on, or in, insulating substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/30—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of a plurality of layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/33—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/074—Stacked arrangements of non-apertured devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/2612—Auxiliary members for layer connectors, e.g. spacers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/29111—Tin [Sn] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/29116—Lead [Pb] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/2912—Antimony [Sb] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/29124—Aluminium [Al] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29139—Silver [Ag] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29147—Copper [Cu] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29199—Material of the matrix
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29298—Fillers
    • H01L2224/29299—Base material
    • H01L2224/293—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/30—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of a plurality of layer connectors
    • H01L2224/301—Disposition
    • H01L2224/3018—Disposition being disposed on at least two different sides of the body, e.g. dual array
    • H01L2224/30181—On opposite sides of the body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/30—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of a plurality of layer connectors
    • H01L2224/305—Material
    • H01L2224/30505—Layer connectors having different materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/33—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
    • H01L2224/331—Disposition
    • H01L2224/3318—Disposition being disposed on at least two different sides of the body, e.g. dual array
    • H01L2224/33181—On opposite sides of the body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/33—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
    • H01L2224/335—Material
    • H01L2224/33505—Layer connectors having different materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/45124—Aluminium (Al) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45147—Copper (Cu) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73215—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8338—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/83399—Material
    • H01L2224/834—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/83438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/83447—Copper [Cu] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/83801—Soldering or alloying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/83801—Soldering or alloying
    • H01L2224/83815—Reflow soldering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/83801—Soldering or alloying
    • H01L2224/8382—Diffusion bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/8384—Sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/83905—Combinations of bonding methods provided for in at least two different groups from H01L2224/838 - H01L2224/83904
    • H01L2224/83906—Specific sequence of method steps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/8538—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/85399—Material
    • H01L2224/854—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/85438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/85447—Copper (Cu) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/433—Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
    • H01L23/4334—Auxiliary members in encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

Eine Baugruppe (100) aufweisend: mindestens einen elektronischen Chip (102), einen ersten Wärmeabführungskörper (104), auf dem der mindestens eine elektronische Chip (102) mittels einer ersten Verbindung (170) befestigt ist, einen zweiten Wärmeabführungskörper (106), der auf oder über dem mindestens einen elektronischen Chip (102) mittels einer zweiten Verbindung (172) befestigt ist, und einen Verkapselungsstoff (108), der mindestens einen Teil des mindestens einen elektronischen Chips (102), einen Teil des ersten Wärmeabführungskörpers (104) und einen Teil des zweiten Wärmeabführungskörpers (106) verkapselt, wobei die erste Verbindung (170) dazu ausgelegt ist, eine andere Schmelztemperatur als die zweite Verbindung (172) aufzuweisen.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Technisches Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Baugruppen, auf ein Fahrzeug, auf ein Verfahren zur Verwendung und auf ein Verfahren zur Herstellung einer Baugruppe.
  • Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
  • Ein Leistungsmodul, beispielsweise für Automobilanwendungen, stellt eine physikalische Einhausung für Leistungskomponenten bereit, normalerweise Leistungshalbleitereinrichtungen in der Form von elektronischen Chips, die einen oder mehrere integrierte Schaltkreiskomponenten aufweisen. Beispiele von integrierten Schaltkreiskomponenten von Leistungsmodulen sind ein Isolierschicht-Bipolartransistor (IGBT, insulated-gate bipolar transistor) und eine Diode.
  • Für derartige und andere Baugruppen ist es wünschenswert, dass das Stapeln von verschiedenen Elementen während des Einhausens mit hoher räumlicher Genauigkeit, Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit ausgeführt wird. Des Weiteren ist es wünschenswert, dass der Entwurf einer Baugruppe nicht durch zu viele Randbedingungen übermäßig beschränkt ist. Dies ist jedoch mit herkömmlichen Herangehensweisen schwierig zu erreichen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es mag ein Bedarf bestehen für eine zuverlässige Baugruppe, die mit einem hohen Freiheitsgrad herstellbar ist.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform wird eine Baugruppe (oder ein Modul) bereitgestellt, die Folgendes aufweist: mindestens einen elektronischen Chip, einen ersten Wärmeabführungskörper, auf dem der mindestens eine elektronische Chip mittels einer ersten Verbindung (oder Verbindungseinrichtung) befestigt (oder montiert) ist, ein zweiter Wärmeabführungskörper, der auf oder über dem mindestens einen elektronischen Chip mittels einer zweiten Befestigung befestigt ist, und optional einen Verkapselungsstoff, der mindestens einen Teil des mindestens einen elektronischen Chips, einen Teil des ersten Wärmeabführungskörpers und einen Teil des zweiten Wärmeabführungskörpers verkapselt, wobei die erste Verbindung dazu ausgelegt (oder konfiguriert) ist, eine andere Schmelz- (oder Wiederaufschmelz)-Temperatur als die zweite Verbindung aufzuweisen.
  • Gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform wird eine Baugruppe (oder ein Modul) bereitgestellt, die Folgendes aufweist: mindestens einen elektronischen Chip, einen ersten Wärmeabführungskörper, auf dem der mindestens eine elektronische Chip mittels einer ersten Verbindung (oder Verbindungseinrichtung) befestigt (oder montiert) ist, einen zweiten Wärmeabführungskörper, der auf dem mindestens einen elektronischen Chip befestigt ist, mindestens einen Abstandshalterkörper, der zwischen dem mindestens einen elektronischen Chip und dem zweiten Wärmeabführungskörper angeordnet ist, eine zweite Verbindung, die den mindestens einen elektronischen Chip mit dem mindestens einen Abstandshalterkörper verbindet, eine dritte Verbindung, die den mindestens einen Abstandshalterkörper mit dem zweiten Wärmeabführungskörper verbindet, und optional einen Verkapselungsstoff, der mindestens einen Teil des mindestens einen elektronischen Chips, mindestens einen Teil des mindestens einen Abstandshalterkörpers, einen Teil des ersten Wärmeabführungskörpers und einen Teil des zweiten Wärmeabführungskörpers verkapselt, wobei eine von der ersten Verbindung, der zweiten Verbindung und der dritten Verbindung eine andere Schmelz- (oder Wiederaufschmelz)-Temperatur als mindestens eine andere von der ersten Verbindung, der zweiten Verbindung und der dritten Verbindung aufweist.
  • Gemäß einer noch anderen beispielhaften Ausführungsform wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das eine von den Baugruppen mit den oben genannten Merkmalen aufweist.
  • Gemäß noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform wird ein Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Befestigen von mindestens einem elektronischen Chip auf einem ersten Wärmeabführungskörper mittels einer ersten Verbindung, Befestigen eines zweiten Wärmeabführungskörpers auf oder über dem mindestens einen elektronischen Chip mittels einer zweiten Verbindung, optional Einkapseln von mindestens einem Teil des mindestens einen elektronischen Chips, einem Teil des ersten Wärmeabführungskörpers und einem Teil des zweiten Wärmeabführungskörpers mittels eines Verkapselungsstoffs, und Auslegen (oder Konfigurieren) der ersten Verbindung dazu, eine andere Schmelz- (oder Wiederaufschmelz)-Temperatur als die zweite Verbindung aufzuweisen.
  • Gemäß noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform wird ein Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Befestigen von mindestens einem elektronischen Chip auf einem ersten Wärmeabführungskörper mittels einer ersten Verbindung, Befestigen von mindestens einem Abstandshalterkörper auf dem mindestens einen elektronischen Chip mittels einer zweiten Verbindung, und Befestigen von einem zweiten Wärmeabführungskörper auf dem Abstandshalterkörper mittels einer dritten Verbindung, wobei eine von der ersten Verbindung, der zweiten Verbindung und der dritten Verbindung eine Schmelz- (oder Wiederaufschmelz)-Temperatur, die von denen der beiden anderen von der ersten Verbindung, der zweiten Verbindung und der dritten Verbindung verschieden ist, aufweist.
  • Gemäß noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform wird eine der Baugruppen, die die oben genannten Merkmale aufweist, für eine Automobilanwendung verwendet.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Baugruppe oder ein Modul bereitgestellt, das für eine doppelseitige Kühlung ausgebildet sein kann, und das eine sehr hohe Zuverlässigkeit und Entwurfsfreiheit aufweist. Eine derartige Baugruppe hält mindestens einen elektronischen Chip zwischen zwei gegenüberliegenden Wärmeabführungskörpern (sandwich), wobei die gesamte Anordnung optional mittels eines Verkapselungsstoffs eingekapselt sein kann. Während des Herstellungsverfahrens werden Verbindungen zwischen dem ersten Wärmeabführungskörper und dem elektronischen Chip ebenso wie zwischen dem elektronischen Chip und dem zweiten Wärmeabführungskörper (mit einem optionalen Abstandshalterkörper dazwischen) ausgebildet. Es hat sich herausgestellt, dass, wenn Verbindungen, die zum Verbinden der beschriebenen Bestandteile alle identisch konfiguriert werden (beispielsweise alle aus demselben Material hergestellt werden) und alle denselben Schmelzpunkt aufweisen, alle Verbindungen (selbst bereits vervollständigte Verbindungen) gleichzeitig schmelzen können während der Prozessschritte der Verbindungsausbildung. Es hat sich herausgestellt, dass ein derartiges gleichzeitiges Schmelzen von zwei, drei oder sogar mehr Verbindungen der Baugruppe zu Fragen bezüglich der Zuverlässigkeit führen kann, wie etwa die Ausbildung von nicht ausgefüllten Zwischenräumen, räumliche Ungenauigkeit von einzelnen Elementen der Baugruppe und/oder ein Rückfluss von Verbindungsmaterial in ungewünschte Räume innerhalb der Baugruppe. Es wurde durch die vorliegenden Erfinder des Weiteren erkannt, dass die Auswahl des Materials, der Art, der Temperaturcharakteristiken usw. der verschiedenen Verbindungen von (oder mit) verschiedenen Schmelz- oder Wiederaufschmelztemperaturen es ermöglicht, die oben genannten und andere Zuverlässigkeitsprobleme während der Prozessschritte des Verbindens der verschiedenen Elemente durch die verschiedenen Verbindungen stark zu unterdrücken oder sogar zu beseitigen.
  • Beschreibung von weiteren beispielhaften Ausführungsformen
  • Im Folgenden werden weitere beispielhafte Ausführungsformen der Baugruppen, des Fahrzeugs und der Verfahren erläutert.
  • In dem Kontext der vorliegenden Anmeldung mag der Ausdruck „Verbindung“ (oder Verbindungseinrichtung, interconnection) insbesondere eine Schnittstelle oder ein Material bezeichnen, die/das dazu fähig ist, zwei Bestandteile der Baugruppe miteinander zu verbinden (insbesondere den elektronischen Chip mit einem der Wärmeabführungskörper und/oder den elektronischen Chip mit einem optionalen Abstandshalterkörper dazwischen und/oder einen von den Wärmeabführungskörpern mit einem optionalen Abstandshalterkörper) miteinander zu verbinden, indem die Temperatur bis auf oder über eine Verbindungstemperatur erhöht wird, bei der die Verbindung zwischen dem Verbindungsmaterial und den benachbarten Bestandteilen oder zwischen den benachbarten Bestandteilen ohne ein zusätzliches Verbindungsmaterial beginnt.
  • In dem Fall eines Lötmittels mag eine derartige Temperatur die Schmelztemperatur des lötbaren Verbindungsmaterials sein.
  • „Sintern“ mag insbesondere bezeichnen einen Prozess bezeichnen des Verdichtens (oder Kompaktierens) und Ausbildens einer festen Masse eines Materials durch Wärme und/oder Druck, ohne es vollständig über den Punkt der Verflüssigung hinaus zu schmelzen. Eine treibende Kraft für die Verdichtung ist die Änderung der freien Energie aus der Abnahme der Flächenausdehnung und des Erniederigens (oder Verringerns) der freien Oberflächenenergie. Sintern mag modifizierte, jedoch mit niedrigerer Energie versehene, Festkörper-zu-Festkörper Grenzflächen (solid-solid interfaces) mit einer Gesamtabnahme der freien Energie ausbilden. Im Fall von Sintern mag die Verbindungstemperatur somit eine Temperatur sein, bei der eine pulvrige oder granuläre (oder körnige) Struktur, die verbunden werden soll, beginnt, eine integrale Struktur auszubilden.
  • Schweißen ist eine Verbindungstechnik, die nicht oder nicht notwendigerweise irgendeine oder irgendeine beträchtliche Menge von Material zusätzlich zu dem Material der miteinander zu verbindenden Bestandteile involviert. Anstelle von derartigem zusätzlichem Material kann eine Schweißverbindung durch das bloße Zuführen von thermischer Energie zu einer Grenzfläche von zwei zu verbindenden Bestandteilen ausgebildet werden. Folglich fügt Schweißen die Materialien der Bestandteile zusammen durch Bewirken eines Zusammenschlusses (oder einer Verbindung) zwischen diesen, indem diese Grundmaterialien der Bestandteile direkt zusammengeschmolzen werden. Zusätzlich zum Schmelzen des Basismaterials kann ein Füllstoffmaterial optional zu der Verbindungsstelle hinzugefügt werden, um ein Reservoir von geschmolzenem Material auszubilden, das abkühlt, um eine Verbindungsstelle auszubilden, die genauso stark oder sogar stärker als das Grundmaterial sein kann. Beim Schweißen kann auch Druck zusammen mit Wärme verwendet werden, oder der Druck an sich, um eine Verschweißung herzustellen.
  • In dem Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Ausdruck „Schmelz- oder Wiederaufschmelztemperatur“ eine Temperatur bezeichnen, bei der eine bereits ausgebildete Verbindung verloren geht oder die Bestandteile wieder getrennt werden, weil ein Material von, oder an, der Grenzfläche der zwei Bestandteile flüssig oder wieder fließbar wird. Es sollte gesagt werden, dass bei Verbindungen, die ein Verbindungsmaterial involvieren (wie etwa eine Lötverbindung, die ein lötbares Material involviert, oder eine Sinterverbindung, die ein sinterfähiges Material involviert), das Verbindungsmaterial selbst die Neigung haben kann, wiederaufzuschmelzen wenn eine andere Verbindung begründet wird, die eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des früheren Verbindungsmaterials involviert. Wenn jedoch eine frühere Verbindung mit einem derartigen Verbindungsmaterial an der Grenzfläche zwischen den zwei durch das Verbindungsmaterial verbundenen Elementen hergestellt worden ist, kann eine Legierung ausgebildet worden sein. Eine solche Legierung kann Material des Verbindungsmaterials und in manchen Fällen zusätzliches Material von einem oder beiden der verbundenen Bestandteile umfassen. Folglich kann das Verbindungsmaterial, das nun mit benachbartem Material vermischt ist, eine andere Materialzusammensetzung und somit eine andere Wiederaufschmelztemperatur aufweisen als das ursprünglich verwendete Verbindungsmaterial vor dem erstmaligen Herstellen der Verbindung. Daher kann sich die Wiederaufschmelztemperatur eines Verbindungsmaterials nach der erstmaligen Ausbildung einer Verbindung von seiner ursprünglichen Schmelztemperatur unterscheiden.
  • Im Hinblick auf das Vorangehende mag es vorteilhaft sein, den elektronischen Chip (oder die elektronischen Chips) und den (oder die) Abstandshalterkörper zwischen zwei Wärmeabführungskörpern zu stapeln, wobei Verbindungen von mindestens zwei verschiedenen Schmelz- oder Wiederaufschmelztemperaturen implementiert sein können. Des Weiteren mag es vorteilhaft sein, dass, wenn eine oder mehrere der Verbindungen, die ein Aufwärmen bis mindestens hinauf zu der entsprechenden Verbindungstemperatur involvieren, hergestellt worden sind, nachfolgend ausgebildete Verbindungen so konfiguriert sein sollten, dass sie ein Erwärmen bis zu einer Verbindungstemperatur (wie etwa eine Schmelztemperatur des Verbindungsmaterials) involvieren kann, die niedriger als eine Schmelz- oder Wiederaufschmelztemperatur der bereits zuvor hergestellten einen oder mehreren Verbindungen ist. Es kann dann verhindert werden, dass bereits ausgebildete Verbindungen schmelzen oder wiederaufschmelzen und die Bestandteile der Baugruppe räumlich inkorrekt werden lassen.
  • In einer Ausführungsform wird das Ausbilden der letzten von der ersten Verbindung, der zweiten Verbindung und der dritten Verbindung bei einer Verbindungstemperatur ausgeführt, die ausreichend niedrig ist, so dass die anderen beiden vorher ausgebildeten Verbindungen von einem Wiederaufschmelzen während des Ausbildens der letzten Verbindung abgehalten werden. Eine entsprechende Maßnahme kann getroffen werden, wenn nur zwei Verbindungen ausgebildet werden: Das Ausbilden der letzten von der ersten Verbindung und der zweiten Verbindung kann dann bei einer Verbindungstemperatur ausgeführt werden, die niedrig genug ist, so dass die andere, vorher ausgebildete Verbindung davon abgehalten wird, während des Ausbildens der späteren Verbindung wiederaufzuschmelzen. Somit kann während des Ausbildens der letzten der Verbindungen für deren Ausbildung eine ausreichend moderate Temperatur verwendet werden, so dass ein Wiederaufschmelzen der bereits zuvor ausgebildeten anderen einen oder zwei oder mehreren Verbindungen vermieden wird. Dies lässt es unmöglich werden, dass die bereits ausgebildete andere Verbindung (oder die bereits ausgebildeten anderen Verbindungen) anfängt (oder anfangen), wieder weich oder sogar flüssig zu werden, was zu einem nicht gewünschten Verlust von Anordnungsgenauigkeit (registration accuracy) zwischen den verschiedenen Bestandteilen der Baugruppe führen kann. Das beschriebene Verhalten kann sichergestellt werden durch eine entsprechende Auswahl von Verbindungsmaterialien (mit entsprechenden Schmelztemperaturen), Verbindungstechniken (wie etwa Sintern, Löten und Schweißen, die entsprechende Verarbeitungstemperaturen involvieren) und entsprechende Verbindungstemperatur/en ebenso wie die Auswahl der thermischen Leitähigkeit von allen Materialien der in Herstellung begriffenen Baugruppe usw.
  • In einer Ausführungsform umfasst die erste Verbindung eine aus der Gruppe, die aus einer Lötstruktur und einer Sinterstruktur besteht. Es ist beispielsweise für die erste Verbindung bevorzugt, dass diese durch ein SnSb Lötmittel mit hoher Temperaturstabilität realisiert wird. Es ist für die erste Verbindung ebenfalls bevorzugt, dass sie durch ein Diffusionslötmittel (diffusion solder material) realisiert wird. Löten hat den Vorteil von niedrigen Kosten und kann Temperaturen von 200°C bis 400°C involvieren. Sintern hat den Vorteil des Bereitstellens einer hohen Zuverlässigkeit und involviert Temperaturen von 200°C bis 250°C. Jedoch können auch andere Verbindungen, die durch eine Temperaturerhöhung ausgelöst werden, implementiert werden.
  • Insbesondere kann die zweite Verbindung eine aus der Gruppe, die aus einer Lötstruktur und einer Sinterstruktur besteht, umfassen. Beispielsweise ist es für die zweite Verbindung bevorzugt, dass sie mit einem Lötmittel mit hoher Duktilität (Zähigkeit) realisiert wird, so wie das durch Pb Lötmittel oder SnAg Lötmittel erzielt werden kann. Es ist für die zweite Verbindung auch bevorzugt, dass sie durch ein DiffusionsLötmittel realisiert wird. Jedoch können auch andere Verbindungen, die durch eine Temperaturerhöhung ausgelöst werden können, implementiert werden.
  • In einer Ausführungsform weist die Baugruppe mindestens einen elektrisch leitfähigen Abstandshalterkörper, insbesondere mindestens einen elektrisch leitfähigen und thermisch leitfähigen Abstandshalterkörper, zwischen dem mindestens einen elektronischen Chip und dem zweiten Wärmeabführungskörper auf. Ein derartiger Abstandshalterkörper kann beispielsweise sein: ein Kupferblock, der eine wählbaren Höhe hat und der in der Lage ist, hohe Unterschiede zwischen verschiedenen Elemente der herzustellende Baugruppe auszugleichen. Ein vertikaler Stromfluss kann durch den mindestens einen Abstandshalterkörper während des Betriebs der Baugruppe hindurchlaufen. Des Weiteren kann ein derartiger Abstandshalterkörper aus einem thermisch hochleitfähigen Material, wie etwa Kupfer oder Aluminium, hergestellt sein und kann dadurch zusätzlich zu den zwei Wärmeabführungskörperipheren zu dem Abführen von Wärme aus der Baugruppe beitragen.
  • In einer Ausführungsform verbindet die zweite Verbindung den mindestens einen elektronischen Chip mit dem mindestens einen Abstandshalterkörper direkt. In einer weiteren Ausführungsform weist die Baugruppe eine dritte Verbindung auf, die den mindestens einen Abstandshalterkörper mit dem zweiten Wärmeabführungskörper direkt verbindet. In einer derartigen Ausführungsform sind insgesamt drei Verbindungen vorhanden, die voneinander individuell hinsichtlich der Schmelz- oder Wiederaufschmelztemperatur oder der Verbindungstemperatur eingestellt werden können.
  • In einer Ausführungsform weist die dritte Verbindung eine aus der Gruppe auf, die aus einer Schweißstruktur (beispielsweise Reibungsschweißen oder Ultraschallschweißen), einer Lötstruktur und einer Sinterstruktur besteht. Schweißen ist kostengünstig und kann bei moderater Temperatur ausgeführt werden. Beispielsweise ist es für die dritte Verbindung bevorzugt, dass sie durch Schweißen ausgeführt wird. Es ist für die dritte Verbindung auch bevorzugt, dass sie durch ein Diffusionslötmittel (beispielsweise eine CuSn Schicht) realisiert wird. So wie das oben erwähnt worden ist, können auch andere Verbindungstechniken implementiert werden, die ein Auslösen der Verbindung nur bei, oder oberhalb von, einer charakteristischen Temperatur involvieren.
  • In einer Ausführungsform ist die dritte Verbindung dazu ausgelegt, eine niedrigere Schmelz- oder Wiederaufschmelztemperatur aufzuweisen als ein Material von mindestens einer von der ersten Verbindung und der zweiten Verbindung. In einem derartigen Szenario schmilzt das Material der dritten Verbindung während einem Systemschmelzvorgang als erstes. Es hat sich herausgestellt, dass dies die Zuverlässigkeit der hergestellten Baugruppe vergrößert, weil nicht alle drei Verbindungen bei derselben Temperatur zu schmelzen beginnen.
  • In einer Ausführungsform ist eine von der ersten Verbindung, der zweiten Verbindung und der dritten Verbindung dazu ausgelegt, eine höhere Schmelz- oder Wiederaufschmelztemperatur aufzuweisen als die anderen beiden von der ersten Verbindung, der zweiten Verbindung und der dritten Verbindung. In einer solchen Ausführungsform wird das Schmelzen von einer der Verbindungen vermieden, während die beiden anderen beiden Verbindungen bereits bei einer bestimmten Temperatur zu schmelzen beginnen. Dies ermöglicht es, den Prozess und die Eigenschaften der resultierenden Baugruppe besser zu definieren.
  • In einer Ausführungsform sind zwei von der ersten Verbindung, der zweiten Verbindung und der dritten Verbindung dazu ausgelegt, eine höhere Schmelz- oder Wiederaufschmelztemperatur aufzuweisen als die verbleibende eine von der ersten Verbindung, der zweiten Verbindung und der dritten Verbindung. In einer solchen Ausführungsform beginnt insbesondere eine von den Verbindungen, bei einer relativ niedrigen Schmelztemperatur zu schmelzen und kann daher gesondert von den anderen Verbindungen im Hinblick auf das Verbinden gehandhabt werden. Dadurch kann die Zuverlässigkeit der hergestellten Baugruppe verbessert werden.
  • In einer Ausführungsform ist der erste Wärmeabführungskörper mit einer ersten Hauptoberfläche des mindestens einen elektronischen Chips thermisch gekoppelt und ist dazu ausgelegt, thermische Energie (oder Wärmeenergie) aus dem mindestens einen elektronischen Chip abzuführen. In einer weiteren Ausführungsform ist der zweite Wärmeabführungskörper mit einer zweiten Hauptoberfläche des mindestens einen elektronischen Chips (direkt oder indirekt) thermisch gekoppelt und ist dazu ausgelegt, thermische Energie aus dem mindestens einen elektronischen Chip (siehe beispielsweise 1) abzuführen. Der zweite Wärmeabführungskörper kann auch thermisch gekoppelt sein mit einer Hauptoberfläche eines anderen elektronischen Chips als einem elektronischen Chip, der mit dem ersten Wärmeabführungskörper thermisch gekoppelt ist. Daher kann mindestens ein Bestandteil des entsprechenden Wärmeabführungskörpers aus einem thermisch hochleitfähigen Material, wie etwa einer Keramik (wie Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid usw.), hergestellt sein.
  • In einer Ausführungsform ist die Baugruppe für ein doppelseitiges Kühlen (oder eine doppelseitige Kühlung) ausgelegt. In einer derartigen Ausführungsform wird Wärme aus zwei gegenüberliegenden Hauptoberflächen von dem einen oder den mehreren elektronischen Chips abgeführt. Die Wärme kann über die Wärmeabführungskörper, die einen Teil einer äußeren Oberfläche der Baugruppe ausbilden können, abgeleitet werden.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Baugruppe eine elektrisch leitfähige Kontaktstruktur, insbesondere einen Leiterrahmen, der sich teilweise innerhalb und teilweise außerhalb eines Verkapselungsstoffs erstreckt und mit dem mindestens einen elektronischen Chip elektrisch gekoppelt ist. Dies ermöglicht es, den eingekapselten elektronischen Chip mit einer elektronischen Umgebung elektrisch zu verbinden. Der genannte Leiterrahmen kann sich teilweise innerhalb und teilweise außerhalb des Verkapselungsstoffs erstrecken (insbesondere einen oder mehrere bloß liegende Leiter ausbilden) und kann mit dem mindestens einen elektronischen Chip elektrisch gekoppelt sein (beispielsweise durch Drahtbonden). Durch eine derartige elektrisch leitfähige Kontaktstruktur kann der mindestens eine elektronische Chip mit einer elektronischen Umgebung der Baugruppe gekoppelt werden. Zu diesem Zweck können sich eines oder mehrere Beine der elektrisch leitfähigen Kontaktstruktur über den Verkapselungsstoff hinaus erstrecken.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Baugruppe einen Chipträger, auf dem der mindestens eine elektronische Chip befestigt (oder montiert) ist. Es ist auch möglich, dass in der Baugruppe mehr als ein Chipträger bereitgestellt ist und/oder dass mehr als ein elektronischer Chip auf ein und demselben Chipträger befestigt ist. Beispielsweise kann der mindestens elektronische Chip mechanisch und/oder elektrisch auf dem Chipträger verbunden sein, beispielsweise durch Löten, Sintern, Anhaften (oder Kleben) usw. Der erste Wärmeabführungskörper kann als Chipträger ausgeführt sein.
  • In einer Ausführungsform weist die Baugruppe elektrische Verbindungselemente auf, insbesondere mindestens eines aus der Gruppe, die aus Folgenden besteht: Bonddrähte, Bondbänder und Lötstrukturen, die den Chipträger mit der elektrisch leitfähigen Kontaktstruktur elektrisch verbinden. Beispielsweise können derartige elektrische Verbindungselemente aus Aluminium oder Kupfer hergestellt sein.
  • In einer Ausführungsform ist der erste Wärmeabführungskörper mit einer ersten Hauptoberfläche des mindestens einen elektronischen Chips thermisch gekoppelt und ist dazu ausgelegt, Wärmeenergie aus dem mindestens einen elektronischen Chip abzuführen, wobei der Verkapselungsstoff einen Teil des ersten Wärmeabführungskörpers verkapseln kann. In einer Ausführungsform kann (oder können) der erste Wärmeabführungskörper (und/oder der zweite Wärmeabführungskörper) ein Material aufweisen, das eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist, so dass es in der Lage ist, Wärmeenergie aus dem einen oder den mehreren elektronischen Chips in eine Umgebung der Baugruppe effizient abzuführen. Insbesondere kann die thermische Leitfähigkeit von mindestens einem von den Wärmeabführungskörpern als Ganzes oder einem Material derselben mindestens 10 W/mK sein, insbesondere mindestens 50 W/mK.
  • In einer Ausführungsform ist der zweite Wärmeabführungskörper mit einer zweiten Hauptoberfläche des mindestens einen elektronischen Chips oder von mindestens einem weiteren elektronischen Chip thermisch gekoppelt und ist dazu ausgelegt, Wärmeenergie aus dem mindestens einen elektronischen Chip oder von dem mindestens einen weiteren elektronischen Chip abzuführen, wobei der Verkapselungsstoff einen Teil des zweiten Wärmeabführungskörpers verkapseln kann. Der Verkapselungsstoff kann einen Teil des zweiten Wärmeabführungskörpers verkapseln (insbesondere nur einen Teil, so dass der zweite Wärmeabführungskörper einen Teil einer äußeren Oberfläche der Baugruppe ausbildet, was im Hinblick auf dessen Wärmeabführungsfähigkeit) vorteilhaft ist. Das Bereitstellen von zwei Wärmeabführungskörpern ermöglicht eine Architektur mit doppelseitiger Kühlung.
  • In einer Ausführungsform ist der erste Wärmeabführungskörper als der oben genannte Chipträger konfiguriert (oder ausgelegt). In einer derartigen Konfiguration kann der erste Wärmeabführungskörper gleichzeitig zum Tragen des mindestens einen elektronischen Chips und zum Abführen von Wärme aus der Baugruppe, welche Wärme durch den Chip (oder die Chips) während des Betriebs der Baugruppe erzeugt wird, dienen.
  • In einer Ausführungsform weist mindestens einer von dem ersten Wärmeabführungskörper und dem zweiten Wärmeabführungskörper eine elektrisch isolierende (und vorzugsweise thermisch hochleitfähige) Schicht auf, die eine erste Hauptoberfläche, die durch eine erste elektrisch leitfähige Schicht überdeckt (oder abgedeckt) ist, aufweist, und die eine zweite Hauptoberfläche, die durch eine zweite elektrisch leitfähige Schicht überdeckt ist, aufweist. Beispielsweise kann die elektrisch leitfähige Schicht gleichzeitig thermisch hochleitfähig sein, was beispielsweise durch das Bereitstellen einer keramischen Schicht erreicht werden kann. Mindestens eine der elektrisch leitfähigen Schichten kann eine Kupferschicht sein, die eine hohe thermische Leitfähigkeit mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit kombiniert. Jedoch ist auch Aluminium eine geeignete Materialwahl für mindestens eine der elektrisch leitfähigen Schichten. Beispielsweise kann mindestens einer von dem ersten Wärmeabführungskörper und dem zweiten Wärmeabführungskörper konfiguriert sein als mindestens eines aus der Gruppe, die aus einem Kupferdirektverbindungs (DCB, Direct Copper Bonding)-Substrat und einem Aluminiumdirektverbindungs (DAB, Direct Aluminum Bonding)-Substrat besteht.
  • Alternative Chipträger, die für andere Ausführungsformen verwendet werden können, können eines der Folgenden sein: eine Zwischenlageschicht (interposer) wie etwa ein Substrat, ein Keramiksubstrat, ein laminares Substrat, ein Leiterrahmen, ein IMS (Insulated Metal Substrate), ein PCB (printed circuit board, Platine) usw. sein.
  • In einer Ausführungsform ist der zweite Wärmeabführungskörper auf dem mindestens einen Abstandshalterkörper befestigt, bevor der mindestens eine Abstandshalterkörper auf dem mindestens einen elektronischen Chip befestigt (oder montiert) wird. In einer derartigen Ausführungsform kann der zweite Wärmeabführungskörper auf dem Abstandshalterkörper befestigt sein, und der mindestens eine elektronische Chip kann gesondert auf dem ersten Wärmeabführungskörper befestigt sein. Dadurch werden zwei Doppelschichtstapel erhalten. Anschließend können die zwei Doppelschichtstapel verbunden werden, indem der mindestens eine elektronische Chip mit dem mindestens einen Abstandshalterkörper durch die zweite Verbindung verbunden wird. Eine derartige Ausführungsform ist stark bevorzugt, wenn die dritte Verbindung bei einer hohen Temperatur hergestellt wird, welche Temperatur andernfalls eine Gefahr für die erste Verbindung und/oder die zweite Verbindung im Hinblick auf ein Wiederaufschmelzen bewirken würde. Dies würde bewirken, dass die niedrigeren Elemente auf der wiederaufgeschmolzenen ersten Verbindung schwimmen oder treiben, was die räumliche Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Baugruppe verringern würde.
  • Immer noch mit Verweis auf die zuvor beschriebene Ausführungsform kann der mindestens eine elektronische Chip auf dem ersten Wärmeabführungskörper befestigt sein, bevor der mindestens eine Abstandshalterkörper auf dem mindestens einen elektronischen Chip befestigt wird. Folglich kann es vorteilhaft sein, dass zuerst zwei gesonderte Doppelstrukturstapel ausgebildet werden (d.h. ein elektronischer Chip (oder elektronische Chips) auf einem ersten Wärmeabführungskörper, und ein zweiter Wärmeabführungskörper auf einem Abstandshalterkörper (oder Abstandshalterkörpern), bevor die beiden gesonderten Doppelstrukturstapel verbunden werden (beispielsweise durch Löten, Sintern oder Schweißen).
  • In einer Ausführungsform umfasst der Verkapselungsstoff mindestens einen aus der Gruppe, die aus einem Formstoff (oder Formwerkstoff, mold compound) und einem Laminat besteht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Verkapselungsstoff ein Formstoff. Für das Verkapseln durch Ausformen (oder Formpressen, molding) können ein Kunststoffmaterial oder ein Keramikmaterial verwendet werden. Der Verkapselungsstoff kann ein Epoxymaterial umfassen. Füllstoff-Partikel (beispielsweise SiO2, Al2O3, Si3N4, BN, AlN, Diamant usw.), können beispielsweise zum Verbessern der thermischen Leitfähigkeit, in einer Epoxy-basierten Matrix des Verkapselungsstoffs eingebettet sein.
  • In einer Ausführungsform ist der elektronische Chip als ein Leistungshalbleiterchip ausgebildet. Somit kann der elektronische Chip (wie etwa ein Halbleiterchip) für Leistungsanwendungen beispielsweise in der Automobilindustrie, verwendet werden und kann beispielsweise mindestens einen integrierten Isolierschicht-Bipolartransistor (IGBT, insulated-gate bipolar transistor) und/oder mindestens einen Transistor einer anderen Art (wie etwa ein MOSFET, ein JFET usw.) und/oder mindestens eine integrierte Diode aufweisen. Derartige integrierte Schaltkreiselemente können beispielsweise in Siliziumtechnologie oder auf der Basis von Halbleitern mit breiter Bandlücke (wie etwa Siliziumcarbid, Galliumnitrid oder Galliumnitrid auf Silizium) hergestellt sein. Ein Halbleiter-Leistungschip kann einen oder mehrere Feldeffekttransistoren, Dioden, Inverter-Schaltkreise, Halb-Brücken, Voll-Brücken, Treiber, Logik-Schaltkreise, weitere Geräte usw. aufweisen.
  • In einer Ausführungsform erfährt der elektronische einen vertikalen Stromfluss. Die Architektur der Baugruppe gemäß beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung ist besonders geeignet für Hochleistungsanwendungen, in denen ein vertikaler Stromfluss gewünscht ist, d.h. ein Stromfluss in einer Richtung senkrecht zu den zwei gegenüberliegenden Hauptoberflächen des elektronischen Chips, von denen eine zum Befestigen des elektronischen Chips auf dem Träger verwendet wird.
  • In Ausführungsformen kann die Baugruppe als eine Halb-Brücke, ein Kaskoden-Schaltkreis, ein Schaltkreis, der durch einen Feldeffekttransistor und einen Bipolartransistor, die parallel zueinander verbunden sind, aufgebaut ist, oder ein Leistungshalbleiter-Schaltkreis ausgebildet sein. Daher ist die Architektur der Baugruppe gemäß beispielhafter Ausführungsformen mit den Anforderungen von sehr verschiedenen Schaltkreiskonzepten kompatibel.
  • In einer Ausführungsform ist die Baugruppe ausgebildet als eine von der Gruppe, die aus den Folgenden besteht: ein mit Leiterrahmen verbundenes Leistungsmodul, eine elektronische Komponente mit Transistorumriss (TO, Transistor Outline), eine elektronische Komponente mit einem quaderförmigen flachen ohne-Leiter-Gehäuse (QFN, Quad Flat No Leads Package), eine elektronische Komponente mit kleinem Umriss (SO, Small Outline), eine elektronische Komponente mit einem Transistor mit kleinem Umriss (SOT, Small Outline Transistor) und eine elektronische Komponente mit einem dünneren Mehr-Umriss-Gehäuse (TSOP, Thin More Outline Package). Daher ist die Baugruppe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform vollständig kompatibel mit standardmäßigen Einhausungskonzepten (insbesondere vollständig kompatibel mit standardmäßigen TO-Einhausungskonzepten), und erscheint äußerlich wie eine herkömmliche elektronische Komponente, was hoch benutzerfreundlich ist. In einer Ausführungsform ist die Baugruppe als ein Leistungsmodul, z.B. ein geformtes Leistungsmodul, konfiguriert. Beispielsweise kann eine beispielhafte Ausführungsform der elektronischen Komponente ein intelligentes Leistungsmodul (IPM, intelligent power module) sein.
  • Als ein Substrat oder ein Wafer, das/der die Grundlage des elektronischen Chips ausbildet, kann ein Halbleitersubstrat, vorzugsweise ein Siliziumsubstrat, verwendet werden. Alternativ kann ein Substrat aus Siliziumoxid oder einem anderen Isolator bereitgestellt werden. Es ist auch möglich, ein Germanium-Substrat oder ein III-V-Halbleitermaterial zu implementieren. Beispielhafte Ausführungsformen können zum Beispiel in GaN oder SiC Technologie implementiert sein.
  • Des Weiteren können beispielhafte Ausführungsformen Verwendung machen von standardmäßigen Halbleiterverarbeitungstechnologien, wie etwa geeignete Ätz-Technologien (einschließlich isotrope und anisotrope Ätz-Technologien, insbesondere Plasma-Ätzen, Trocken-Ätzen, Nass-Ätzen), Musterbildungs-Technologien (die lithographische Masken involvieren können), Ablagerungstechnologien (wie etwa chemische DampfphasenAbscheidung (CVD, chemical vapour deposition), Plasmaverstärkte chemische Dampfphasenabscheidung (PECVD, plasma enhanced chemical vapour deposition), atomare Schichtablagerung (ALD, atomic layer deposition), Sputtern usw.).
  • Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen offensichtlich, wenn diese zusammen mit den beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Teile oder Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, herangezogen werden.
  • Figurenliste
  • Die beigefügten Zeichnungen, die inkludiert sind, um ein weiteres Verständnis von beispielhaften Ausführungsformen zu liefern und die einen Teil der Beschreibung bilden, veranschaulichen beispielhafte Ausführungsformen.
  • Für die Zeichnungen gilt:
    • 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Baugruppe mit doppelseitiger Kühlung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
    • 2 ist eine Abbildung, die eine Querschnittsansicht einer Baugruppe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zeigt.
    • 3 ist eine Abbildung, die eine Querschnittsansicht einer Baugruppe gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform zeigt.
    • 4 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer Baugruppe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
  • Ausführliche Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen
  • Die Darstellungen in den Zeichnungen sind schematisch.
  • Bevor weitere beispielhafte Ausführungsformen in näherer Einzelheit beschrieben werden, werden einige grundlegende Betrachtungen der vorliegenden Erfinder zusammengefasst, auf der Grundlage wovon beispielhafte Ausführungsformen entwickelt worden sind, die eine elektronisch zuverlässige Baugruppe mit niedrigen Verlusten während des Betriebs bereitstellen.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Baugruppe mit doppelseitiger Kühlung bereitgestellt, welche Baugruppe Verbindungsschichten mit verschiedenen Eigenschaften implementiert.
  • Eine Baugruppe oder ein Modul kann aufgebaut sein aus einem unteren Kupferdirektverbindungs (DCB, direct copper bonding)-Substrat, das einen ersten Wärmeabführungskörper ausbildet, eine erste Lötmittelschicht (die eine erste Verbindung ausbildet), mindestens einen elektronischen Chip, eine zweite Lötmittelschicht (die eine zweite Verbindung herstellt), eine dritte Lötmittelschicht und eine obere DCB als eine Ausführungsform eines zweiten Wärmeabführungskörpers. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die herkömmliche Herangehensweise des Verwendens von identischen Materialien für die drei Verbindungen (d.h. die oben genannte erste, zweite und dritte Lötmittelschicht) Probleme hinsichtlich der Zuverlässigkeit bedingt.
  • Die vorliegenden Erfinder haben herausgefunden, dass die genannten drei Verbindungen aus demselben Material Probleme während eines Systemlötvorgangs zur Folge haben können. Ein derartiger Systemlötvorgang bezieht sich auf das Ausbilden einer Anordnung von einem unteren DCB, einem Chip, einem Abstandshalter und einer oberen DCB. Wenn alle drei Verbindungen bei derselben Temperatur schmelzen oder wiederaufschmelzen, können ungewünschte Effekte auftreten. Diesee können sein: Vertiefungen oder Leerraumflächen unter dem elektronischen Chip, undefiniertes Anordnen oder Aufschwimmen der Abstandshalterkörper, ungewünschte Ausbildung von Verbindungen von Lötmittel um den Abstandshalter herum usw. Derartige Effekte können herkömmlich die Zuverlässigkeit der hergestellten Baugruppe verringern.
  • Des Weiteren weist Lötmittel nur eine begrenzte thermische Leitfähigkeit auf, so dass die thermische Leistungsfähigkeit eines derartigen herkömmlichen Moduls kann für Leistungsanwendungen mit hoher Leistungsfähigkeit (high performance power applications) nicht ausreichend sein. Des Weiteren kann der Platzverbrauch, der von dem Aufschwimmen (floating) des Abstandshalterkörpers auf eine Vorderseite eines elektronischen Chips herrührt, die thermische Leistungsfähigkeit mindern, weil die Größe des Abstandshalters möglicherweise kleiner als der Emitteranschluss (emitter pad) hergestellt werden muss.
  • Um die vorgenannten und andere Nachteile zu überwinden, stellt eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung eine Baugruppe bereit, bei der verschiedene Verbindungen so konfiguriert sind, dass mindestens eine der Verbindungen einen höheren Schmelzpunkt als die übrigen Verbindungen aufweist. Dies kann beispielsweise erzielt werden durch die Implementierung von Lötmittel, das bei hohen Temperaturen schmilzt (wie etwa eine J-Legierung (J-Alloy) oder Hoch-Blei (High Lead)). Auch ist die Implementierung von einer oder mehreren Sinterschichten, die die herkömmlichen Lötstrukturen ersetzen, eine vorteilhafte Maßnahme. Des Weiteren kann Schweißen als eine Verbindungstechnik für eine der Verbindungen der Baugruppe, jedoch bevorzugt für die oberste, implementiert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine der drei genannten Verbindungen als ein Material mit niedriger Schmelztemperatur ausgebildet, weil die gesamte Höhe des Moduls oder des Chips mit einer sogenannten Lötschablone (solder jig) während der Systemlötung realisiert werden kann. Toleranzen von PCB, Chip und Abstandshalter können zumindest teilweise ausgeglichen werden, indem überbrückende Eigenschaften von Verbindungsmaterial (beispielsweise bereitgestellt durch ein SnAg Lötmittel) eingestellt werden. Was eine Verbindung unter einem elektronischen Chip angeht, so kann diese die thermische Leitfähigkeit im Hinblick auf die untere DCB verbessern. Des Weiteren kann die Positionsgenauigkeit des elektronischen Chips (oder der elektronischen Chips) verbessert werden, weil ein Aufschwimmen (floating) zuverlässig vermieden werden kann. Dies erhöht auch die Kompaktheit des Geräts. Des Weiteren kann die Zuverlässigkeit verbessert werden, indem die beschriebenen Maßnahmen getroffen werden.
  • Die Verbindung zwischen dem elektronischen Chip und dem Abstandshalterkörper kann so ausgebildet sein, dass die thermische Leitfähigkeit im Hinblick auf den Abstandshalterkörper verbessert wird. Die Positionsgenauigkeit des Abstandshalterkörpers kann signifikant verbessert werden, weil Aufschwimmeffekte (floating effects) unterdrückt werden können. Dies ermöglicht es auch, den Abstandshalterkörper mit einer größeren Größe auszubilden, was wiederum die thermische Leistungsfähigkeit der Baugruppe weiter erhöht.
  • Was die Verbindung zwischen dem Abstandshalterkörper und dem oberen Wärmeabführungskörper betrifft, so kann diese so ausgebildet werden, dass die thermische Leitfähigkeit in Richtung zu dem Abstandshalterkörper verbessert werden kann. Es kann vorteilhaft sein, diese Verbindung aus einem niedrig schmelzenden Material (oder einem Material mit niedrigem Schmelzpunkt) auszubilden.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Modul mit doppelseitiger Kühlung für Leistungshalbleiteranwendungen bereitgestellt, das eine elektrische Isolation, die in der Baugruppe oder dem Modul integriert ist, aufweist. Die Verbindungen einer derartigen Baugruppe können so ausgebildet sein, dass eine der drei Verbindungen einen höheren Schmelz- oder Wiederaufschmelzpunkt als die verbleibenden Verbindungsschichten aufweist. Es ist auch vorteilhaft, dass zwei der drei Verbindungen einen höheren Schmelz- oder Wiederaufschmelzpunkt als die verbleibende Verbindung aufweisen.
  • Insbesondere für die dritte Verbindung hat sich Schweißen als eine interessante Alternative zum Löten oder Sintern herausgestellt. Schweißen involviert nicht notwendigerweise ein gesondertes Verbindungsmaterial, sondern verbindet einfach die beiden zu verbindenden Bestandteile, wenn die lokale Temperatur dazwischen ausreichend hoch ist, um eine oder beide der Bestandteile schmelzen zu lassen.
  • Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt verschiedene Ausführungsformen der Erfindung hinsichtlich der Ausbildung der verschiedenen Verbindungen (die erste Verbindung zwischen dem ersten Wärmeabführungskörper und dem mindestens einen elektronischen Chip, die zweite Verbindung zwischen dem mindestens einen elektronischen Chip und mindestens einem Abstandshalterkörper, die dritte Verbindung zwischen dem mindestens einen Abstandshalterkörper und einem zweiten Wärmeabführungskörper): Tabelle 1
    Ausführungsform Erste Verbindung Zweite Verbindung Dritte Verbindung
    Ausführungsform A sintern löten löten
    Ausführungsform B löten sintern löten
    Ausführungsform C löten löten sintern
    Ausführungsform D löten sintern sintern
    Ausführungsform E sintern löten sintern
    Ausführungsform F sintern sintern löten
    Ausführungsform G löten löten schweißen
    Ausführungsform H löten sintern schweißen
    Ausführungsform I sintern löten schweißen
    Ausführungsform J sintern sintern schweißen
  • Die folgende Tabelle 2 stellt weitere Ausführungsformen der Erfindung im Hinblick auf Schmelz- oder Wiederaufschmelztemperaturen der verschiedenen Verbindungen bereit. In dieser Tabelle 2 erfüllen die drei genannten Schmelz- oder Wiederaufschmelztemperaturen X, Y, Z die Bedingung X>Y>Z. Mit Verweis auf die Tabelle 2 kann jede von der ersten Verbindung, der zweiten Verbindung und der dritten Verbindung aus der Gruppe von Sintern, Löten und Schweißen frei ausgewählt werden. Tabelle 2
    Ausführungsform Erste Verbindung Zweite Verbindung Dritte Verbindung
    Ausführungsform I X Y Y
    Ausführungsform Y X Y
    II
    Ausführungsform Y Y X
    III
    Ausführungsform X X Y
    IV
    Ausführungsform V X Y X
    Ausführungsform Y X X
    VI
    Ausführungsform X Y Z
    VII
    Ausführungsform X Z Y
    VIII
    Ausführungsform Y X Z
    IX
    Ausführungsform X Y Z X
    Ausführungsform Z X Y
    XI
    Ausführungsform Z Y X
    XII
  • Im Folgenden werden drei besonders bevorzugte Ausführungsformen in näherer Einzelheit beschrieben:
  • In einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist die erste Verbindung als eine Lötverbindung (beispielsweise unter Verwendung von Sb-basiertem Lötmittel) ausgeführt, die zweite Verbindung ist als eine Lötverbindung unter Verwendung desselben Lötmittels wie bei der ersten Verbindung ausgeführt und die dritte Verbindung ist als eine Schweißverbindung ausgeführt.
  • In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist die erste Verbindung als eine Lötverbindung (beispielsweise unter Verwendung von DiffusionsLötmittel) ausgeführt, die zweite Verbindung ist als eine Lötverbindung unter Verwendung eines anderen Lötmittels (beispielsweise ein zähflüssiges (duktiles) hochschmelzendes Lötmittel, wie etwa ein SnSb Lötmittel oder ein Pb Lötmittel) als bei der ersten Verbindung, ausgeführt, und die dritte Verbindung ist als eine Schweißverbindung ausgeführt.
  • In einer dritten bevorzugten Ausführungsform ist die erste Verbindung als eine Lötverbindung (beispielsweise unter Verwendung eines SnAg-basierten Lötmittels) ausgeführt, die zweite Verbindung ist als Lötverbindung unter Verwendung desselben Lötmittels wie bei der ersten Verbindung ausgeführt, und die dritte Verbindung ist durch noch eine andere Lötverbindung (beispielsweise ein SnSb-basiertes Lötmittel) ausgebildet.
  • In allen drei Ausführungsformen ist das Befestigen der Abstandshalterkörper auf dem oberen DCB möglich, ohne dass die Chips und das untere DCB wiederaufgeschmolzen werden.
  • 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Baugruppe 100 mit doppelseitiger Kühlung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
  • Die Baugruppe 100 gemäß 1 umfasst zwei elektronische Chips 102, die hier als Leistungshalbleiterchips ausgeführt sind. Der elektronische Chip 102, der an der linken Seite der 1 gezeigt ist, kann ein Dioden-Chip sein, wohingegen der elektronische Chip 102, der an der rechten Seite der 1 gezeigt ist, ein IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor, Isolierschicht-Bipolartransistor)-Chip sein kann.
  • Ein erster Wärmeabführungskörper 104, der hier als ein Kupferdirektverbindungs (DCB, Direct Copper Bonding)-Substrat ausgeführt ist, ist thermisch und mechanisch mit einer ersten Hauptoberfläche der elektronischen Chips 102 gekoppelt und bildet einen Teil einer äußeren Oberfläche der Baugruppe 100 aus. Der erste Wärmeabführungskörper 104 ist ausgebildet zum Abführen von thermischer Energie aus den elektronischen Chips 102 während des Betriebs der Baugruppe 100 zu einem Baugruppen-externen Kühlkörper und/oder einem Kühlfluid (nicht gezeigt). Der erste Wärmeabführungskörper 104 weist eine mittlere, elektrisch isolierende und thermisch leitfähige Schicht 110 auf, die hier aus einem Keramikmaterial hergestellt ist, die eine erste Hauptoberfläche aufweist, die von einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht 112, die hier als eine Kupferschicht ausgeführt ist, überdeckt (oder abgedeckt) ist, und die eine gegenüberliegende zweite Hauptoberfläche aufweist, die von einer zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 114, die hier als eine weitere Kupferschicht ausgeführt ist, überdeckt ist. Die elektronischen Chips 102 sind auf dem ersten Wärmeabführungskörper 104 befestigt und gelötet oder gesintert, und sind mit der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 112 durch Bonddrähte 176 elektrisch verbunden. Folglich funktioniert der erste Wärmeabführungskörper 104 als ein Chipträger und als eine Wärmesenke. Die zweite elektrisch leitfähige Schicht 114 des ersten Wärmeabführungskörpers 104 bildet einen Teil einer äußeren Oberfläche der Baugruppe 100 und trägt dabei signifikant zu der Wärmeabführung aus den elektronischen Chips 102 während des Betriebs der Baugruppe 100 bei.
  • Optionale elektrisch leitfähige und thermisch leitfähige Abstandshalterkörper 126, die als Kupferblöcke ausgebildet sein können, sind auf oberen Hauptoberflächen der elektronischen Chips 102 gelötet oder gesintert.
  • Des Weiteren ist ein zweiter Wärmeabführungskörper 106 über die Abstandshalterkörper 126 mit einer zweiten Hauptoberfläche der elektronischen Chips 102 gekoppelt. Auch der zweite Wärmeabführungskörper 106 weist eine mittlere, elektrisch isolierende und thermisch leitfähige Schicht 110 auf, die aus Keramik hergestellt sein kann, die eine erste Hauptoberfläche aufweist, welche von einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht 112, die hier als eine Kupferschicht ausgebildet ist, überdeckt (oder abgedeckt) ist, und die eine gegenüberliegende zweite Hauptoberfläche aufweist, die von einer zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 114, die hier als eine weitere Kupferschicht ausgebildet ist, überdeckt ist. Die erste elektrisch leitfähige Schicht 112 des zweiten Wärmeabführungskörpers 106 ist auf den Abstandshalterkörper 106 gelötet oder gesintert oder geschweißt. Die zweite elektrisch leitfähige Schicht 114 des zweiten Wärmeabführungskörpers 106 bildet einen Teil der äußeren Oberfläche der Baugruppe 100 aus und trägt daher signifikant zu der Wärmeabführung aus den elektronischen Chips 102 während des Betriebs der Baugruppe 100 bei. Als Ganzes ist der zweite Wärmeabführungskörper 106 als eine Wärmesenke zum Abführen von thermischer Energie aus den elektronischen Chips 102 ausgebildet.
  • Eine elektrisch leitfähige Kontaktstruktur 118, die hier als ein Leiterrahmen ausgeführt ist, erstreckt sich teilweise innerhalb und teilweise außerhalb der Verkapselungsstoffs 108 und ist mit den elektronischen Chips 102 über eine Lötmittel- oder Sinterverbindung mit der gemusterten ersten elektrisch leitfähigen Schicht 112 des ersten Wärmeabführungskörpers 104 und über die Bonddrähte 176 gekoppelt.
  • Des Weiteren weist die Baugruppe 100 einen Formstoffartigen Verkapselungsstoff 108 auf, der die elektronischen Chips 102, die Abstandshalterkörper 126, nur einen Teil der elektrisch leitfähigen Kontaktstruktur 118, nur einen Teil des ersten Wärmeabführungskörpers 104 und nur einen Teil des zweiten Wärmeabführungskörpers 106 verkapselt. Der Teil der elektrisch leitfähigen Kontaktstruktur 118, der von dem Verkapselungsstoff 108 verkapselt ist, dient zum elektrischen Kontaktieren der elektronischen Chips 102, wohingegen ein anderer Teil der elektrisch leitfähigen Kontaktstruktur 118, der aus dem Verkapselungsstoff 108 frei liegt, einen oder mehrere Leiter zur Verbindung mit einem elektronischen Peripheriegerät (nicht gezeigt) bereitstellt. Weil die elektrisch leitfähige Kontaktstruktur 118 sich teilweise innerhalb und teilweise außerhalb des Verkapselungsstoffs 108 erstreckt und mit den elektronischen Chips 102 elektrisch gekoppelt ist, ist sie in der Lage, eine elektrische Kopplung zwischen einem Äußeren (oder einer Außenseite) und einem Inneren (oder einer Innenseite) der Baugruppe 100 bereitzustellen.
  • Die Baugruppe 100 kann wie folgt hergestellt werden: Die Wärmeabführungskörper 104, 106 ebenso wie die elektrisch leitfähige Kontaktstruktur 118 können durch Ätzen aufgeraut werden. Danach können die elektronischen Chips 102 auf den ersten Wärmeabführungskörper 104 gelötet oder gesintert werden. Danach kann die Verbindung der elektrisch leitfähigen Kontaktstruktur 118 mit dem ersten Wärmeabführungskörper 104 durch Löten oder Sintern, Drahtbonden usw. erzielt werden. Dann können die optionalen Abstandshalterkörper 126 auf den elektronischen Chips 102 gelötet oder gesintert werden. Dem kann eine Löt- oder Sinter- oder Schweißverbindung des zweiten Wärmeabführungskörpers 106 auf den Abstandshalterkörpern 126 folgen. Danach kann die Verkapselung durch Formen (Pressformen) ausgeführt werden, so dass der Verkapselungsstoff 108 die Zwischenräume zwischen den genannten Bestandteilen ausfüllt und die äußeren Oberflächen der Wärmeabführungskörper 104, 106 unbedeckt lässt.
  • Die elektronischen Chips 102 werden auf der gemusterten, ersten elektrisch leitfähigen Schicht 112 des ersten Wärmeabführungskörpers 104 durch eine erste Verbindung 170 befestigt. Die Abstandshalterkörper 126 werden auf dem elektronischen Chips 102 durch eine zweite Verbindung 172 befestigt. Die erste elektrisch leitfähige Schicht 112 des zweiten Wärmeabführungskörpers 106 wird auf den Abstandshalterkörpern 126 und über den elektronischen Chips 102 durch die dritte Verbindung 174 befestigt. Jede von der ersten Verbindung 170, der zweiten Verbindung 172 und der dritten Verbindung 174 kann eine Lötstruktur oder eine Sinterstruktur sein oder kann durch Schweißen ausgebildet werden.
  • Die erste Verbindung 170 kann dazu ausgebildet sein, eine andere Schmelz- oder Wiederaufschmelztemperatur als die zweite Verbindung 172 und die dritte Verbindung 174 aufzuweisen. In vorteilhafter Weise können die Materialien der ersten Verbindung 170, der zweiten Verbindung 172 und der dritten Verbindung 174 verschieden voneinander sein, insbesondere können sie verschiedene Schmelzpunkte aufweisen. Beispielsweise kann die erste Verbindung 170 aus einem Material hergestellt sein, das eine andere Schmelztemperatur aufweist als ein Material, aus dem die zweite Verbindung 172 hergestellt ist. Es ist auch möglich, dass die erste Verbindung 174 aus einem Material hergestellt ist, das eine niedrigere Schmelztemperatur aufweist als ein Material von mindestens einer von der ersten Verbindung 170 und der zweiten Verbindung 172. Jedoch kann die dritte Verbindung 174 auch eine Schweißverbindung sein, die kein zusätzliches Material involviert. In vorteilhafter Weise ist eine von der ersten Verbindung 170, der zweiten Verbindung 172 und der dritten Verbindung 174 aus einem Material hergestellt, das eine höhere Schmelztemperatur aufweist als die anderen beiden von der ersten Verbindung 170, der zweiten Verbindung 172 und der dritten Verbindung 174. Es ist insbesondere möglich, dass zwei von der ersten Verbindung 170, der zweiten Verbindung 172 und der dritten Verbindung 174 aus einem Material hergestellt sind, das eine höhere Schmelztemperatur aufweist als die verbleibende eine von der ersten Verbindung 170, der zweiten Verbindung 172 und der dritten Verbindung 174.
  • Indem die Verbindungen 170, 172, 174 in der beschriebenen Weise konfiguriert werden, kann die Baugruppe 100 mit hoher Zuverlässigkeit hergestellt werden. Insbesondere kann die räumliche Genauigkeit der elektronischen Chips 102 und der Abstandshalterkörper 126 hoch sein, weil ein undefiniertes Aufschwimmen (floating) aufgrund eines gleichzeitigen Schmelzens von allen Verbindungen 170, 172, 174 verhindert werden kann. Des Weiteren kann ein ungewünschter Rückfluss von Lötmittel auf undefinierte Oberflächen der Abstandshalterkörper 126 vermieden werden. Auch kann die Ausbildung von Fjord-förmigen Vertiefungen oder ungefüllten Volumina unter den elektronischen Chips 102 in sicherer Weise vermieden werden.
  • 2 ist eine Abbildung, die eine Querschnittsansicht einer Baugruppe 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zeigt.
  • 2 zeigt eine Ausführungsform, in der der elektronische Chip 102 auf einem unteren DCB (Direct Copper Bonding)-Substrat als dem ersten Wärmeabführungskörper 104 gesintert ist. Abstandshalterkörper 126 sind auf einer Vorderseite des elektronischen Chips 102 gelötet. Des Weiteren können die Abstandshalterkörper 126 auf einen oberen DCB als dem zweiten Wärmeabführungskörper 106 gelötet werden. Mit dieser Art einer Baugruppe 100 kann eine sehr hohe Zuverlässigkeit erzielt werden.
  • 3 ist eine Abbildung, die eine Querschnittsansicht einer Baugruppe 100 gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform zeigt.
  • Mit Verweis auf die Ausführungsform der 3 ist der elektronische Chip 102 auf eine untere DCB als dem ersten Wärmeabführungskörper 104 gesintert worden. Die Abstandshalterkörper 126 sind auf die Vorderseite des elektronischen Chips 104 gesintert. Die Abstandshalterkörper 126 sind des Weiteren auf einem oberen DCB als dem zweiten Wärmeabführungskörper 106 gelötet.
  • Auch mit der Ausführungsform der 3 kann eine sehr hohe Zuverlässigkeit erzielt werden.
  • 4 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 122 mit einer Baugruppe 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
  • Genauer gesagt kann die Leistungsbaugruppe 100 einen Teil von einem Steuerungsblock 152, der den Betrieb eines Motor/Batterieblocks 154 steuert, ausbilden. Folglich kann eine Baugruppe 100 oder ein Leistungsmodul gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung für eine Automobilanwendung verwendet werden. Eine bevorzugte Anwendung einer derartigen Leistungsbaugruppe 100 ist eine Implementierung als ein Inverterschaltkreis oder als ein invertierter Gleichrichter für das Fahrzeug 122, welches ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug sein kann oder welches ein hybrides Fahrzeug sein kann. Ein derartiger Inverter kann einen Gleichstrom (DC) der Batterie in einen Wechselstrom (AC) zum Antreiben des elektrischen Motors des Fahrzeugs 122 übertragen. In einem hybriden Fahrzeug ist es auch möglich, mechanische Energie zumindest teilweise zurückzugewinnen und sie, durch den Inverter, zurück in elektrische Energie zum Wiederaufladen der Batterie zu überführen. In einer derartigen Automobil-Inverter-Anwendung werden während des Betriebs der Leistungsbaugruppe 100 extreme Wärmemengen erzeugt. Diese Wärme kann durch das oben beschriebene, doppelseitige Kühlungskonzept effizient abgeführt werden. Es sollte jedoch auch gesagt werden, dass in anderen Ausführungsformen auch eine einseitige Kühlung ausreichend sein kann.
  • Es sollte angemerkt werden, dass der Ausdruck „aufweisend“ (oder „umfassend“) nicht andere Elemente oder Merkmale ausschließt, und dass die Ausdrücke „ein“ oder „eine“ eine Mehrzahl nicht ausschließen. Auch können Elemente, die im Zusammenhang mit verschiedenen Ausführungsformen beschrieben sind, kombiniert werden. Es sollte auch angemerkt werden, dass Bezugszeichen nicht dahingehend ausgelegt werden sollen, dass sie den Schutzumfang der (Patent)-Ansprüche beschränken. Des Weiteren ist es nicht beabsichtigt, den Umfang der vorliegenden Anmeldung auf die bestimmten Ausführungsformen des Prozesses, der Maschine, der Herstellung, der Zusammensetzung von Material, der Mittel, der Verfahren und der Schritte, die in der Beschreibung beschrieben sind, zu beschränken. Dementsprechend ist vorgesehen, dass die beigefügten Ansprüche in ihrem Schutzumfang derartige Prozesse, Maschinen, Herstellung, Zusammensetzungen von Materialien, Mittel, Verfahren oder Schritte enthalten.

Claims (23)

  1. Eine Baugruppe (100), die Folgendes aufweist: • mindestens einen elektronischen Chip (102); • einen ersten Wärmeabführungskörper (104), auf dem der mindestens eine elektronische Chip (102) mittels einer ersten Verbindung (170) befestigt ist, • einen zweiten Wärmeabführungskörper (106), der auf oder über dem mindestens einen elektronischen Chip (102) mittels einer zweiten Verbindung (172) befestigt ist, • wobei die erste Verbindung (170) dazu ausgelegt ist, eine andere Schmelztemperatur als die zweite Verbindung (172) aufzuweisen.
  2. Die Baugruppe (100) gemäß Anspruch 1, aufweisend einen Verkapselungsstoff (108), der mindestens einen Teil des mindestens einen elektronischen Chips (102), einen Teil des ersten Wärmeabführungskörpers (104) und einen Teil des zweiten Wärmeabführungskörpers (106) verkapselt.
  3. Die Baugruppe (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Verbindung (170) eine von der Gruppe aufweist, die besteht aus: einer Lötmittelstruktur und einer Sinterstruktur.
  4. Die Baugruppe (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Verbindung (172) eines aufweist von der Gruppe, die besteht aus: einer Lötmittelstruktur und einer Sinterstruktur.
  5. Die Baugruppe (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, aufweisend mindestens einen elektrisch leitfähigen Abstandshalterkörper (126), insbesondere mindestens einen elektrisch leitfähigen und thermisch leitfähigen Abstandshalterkörper (126), zwischen dem mindestens einen elektronischen Chip (102) und dem zweiten Wärmeabführungskörper (106).
  6. Die Baugruppe (100) gemäß Anspruch 5, wobei die zweite Verbindung (172) den mindestens einen elektronischen Chip (102) mit dem mindestens einen Abstandshalterkörper (126) direkt verbindet.
  7. Die Baugruppe (100) gemäß Anspruch 5 oder 6, aufweisend eine dritte Verbindung (174), die den mindestens einen Abstandshalterkörper (126) mit dem zweiten Wärmeabführungskörper (106) direkt verbindet.
  8. Die Baugruppe (100) gemäß Anspruch 7, wobei die dritte Verbindung (174) einen aufweist aus der Gruppe, die besteht aus: einer Verschweißungsstruktur, einer Lötmittelstruktur und einer Sinterstruktur.
  9. Die Baugruppe (100) gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die dritte Verbindung (174) dazu ausgelegt ist, eine niedrigere Schmelztemperatur als zumindest eine von der ersten Verbindung (170) und der zweiten Verbindung (172) aufzuweisen.
  10. Die Baugruppe (100) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei eine von der ersten Verbindung (170), der zweiten Verbindung (172) und der dritten Verbindung (174) dazu ausgelegt ist, eine höhere Schmelztemperatur als die anderen beiden von der ersten Verbindung (170), der zweiten Verbindung (172) und der dritten Verbindung (174) aufzuweisen.
  11. Die Baugruppe (100) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei zwei von der ersten Verbindung (170), der zweiten Verbindung (172) und der dritten Verbindung (174) dazu ausgelegt sind, eine höhere Schmelztemperatur als die verbleibende eine von der ersten Verbindung (170), der zweiten Verbindung (172) und der dritten Verbindung (174) aufzuweisen.
  12. Die Baugruppe (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, die für eine doppelseitige Kühlung ausgelegt ist.
  13. Die Baugruppe (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei mindestens einer von dem ersten Wärmeabführungskörper (104) und dem zweiten Wärmeabführungskörper (106) eine elektrisch isolierende Schicht (110) aufweist, die eine mit einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht (112) überdeckte, erste Hauptoberfläche aufweist, und die eine mit einer zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (114) überdeckte, zweite Hauptoberfläche aufweist.
  14. Eine Baugruppe (100), die Folgendes aufweist: • mindestens einen elektronischen Chip (102), • einen ersten Wärmeabführungskörper (104), auf dem der mindestens eine elektronische Chip (102) mittels einer ersten Verbindung (170) befestigt ist, • einen zweiten Wärmeabführungskörper (106), der über den mindestens einen elektronischen Chip (106) befestigt ist, • mindestens einen Abstandshalterkörper (126), der zwischen dem mindestens einen elektronischen Chip (110) und dem zweiten Wärmeabführungskörper (106) angeordnet ist, • eine zweite Verbindung (172), die den mindestens einen elektronischen Chip (102) mit dem mindestens einen Abstandshalterkörper (126) verbindet, • eine dritte Verbindung (174), die den mindestens einen Abstandshalterkörper (126) mit dem zweiten Wärmeabführungskörper (106) verbindet, • wobei eine von der ersten Verbindung (170), der zweiten Verbindung (172) und der dritten Verbindung (174) eine andere Schmelztemperatur als zumindest eine andere von der ersten Verbindung (170), der zweiten Verbindung (172) und der dritten Verbindung (174) aufweist.
  15. Die Baugruppe (100) gemäß Anspruch 14, aufweisend einen Verkapselungsstoff (108), der mindestens einen Teil des mindestens einen elektronischen Chips (102), mindestens einen Teil des mindestens einen Abstandshalterkörpers (126), einen Teil des ersten Wärmeabführungskörpers (104) und einen Teil des zweiten Wärmeabführungskörpers (106) verkapselt.
  16. Ein Fahrzeug (122), aufweisend eine Baugruppe (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15.
  17. Ein Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe (100), wobei das Verfahren Folgendes aufweist: • Befestigen von mindestens einem elektronischen Chip (102) auf einem ersten Wärmeabführungskörper (104) mittels einer ersten Verbindung (170), • Befestigen von einem zweiten Wärmeabführungskörper (106) auf oder über dem mindestens einen elektronischen Chip (102) mittels einer zweiten Verbindung (172), • Auslegen der ersten Verbindung (170) dazu, eine andere Schmelztemperatur als die zweite Verbindung (172) aufzuweisen.
  18. Das Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei das Verfahren ferner aufweist: Verkapseln von mindestens einem Teil des mindestens einen elektronischen Chips (102), einem Teil des ersten Wärmeabführungskörpers (104) und einem Teil des zweiten Wärmeabführungskörpers (106) mittels eines Verkapselungsstoffs (108).
  19. Ein Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe (100), wobei das Verfahren Folgendes aufweist: • Befestigen von mindestens einem elektronischen Chip (102) auf einem ersten Wärmeabführungskörper (104) mittels einer ersten Verbindung (170), • Befestigen von mindestens einem Abstandshalterkörper (126) auf dem mindestens einen elektronischen Chip (110) mittels einer zweiten Verbindung (172), • Befestigen eines zweiten Wärmeabführungskörpers (106) auf dem Abstandshalterkörper (126) mittels einer dritten Verbindung (174), • wobei eine von der ersten Verbindung (170), der zweiten Verbindung (172) und der dritten Verbindung (174) eine Schmelztemperatur, die von denen der anderen beiden von der ersten Verbindung (170), der zweiten Verbindung (172) und der dritten Verbindung (174) verschieden ist, aufweist.
  20. Das Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei der zweite Wärmeabführungskörper (106) auf dem mindestens einen Abstandshalterkörper (126) befestigt wird, bevor der mindestens eine Abstandshalterkörper (126) auf dem mindestens einen elektronischen Chip (110) befestigt wird.
  21. Das Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei der mindestens eine elektronische Chip (110) auf dem ersten Wärmeabführungskörper (104) befestigt wird, bevor der mindestens eine Abstandshalterkörper (126) auf dem mindestens einen elektronischen Chip (110) befestigt wird.
  22. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei das Ausbilden der letzten von der ersten Verbindung (170), der zweiten Verbindung (172) und der dritten Verbindung (174) bei einer ausreichend niedrigen Verbindungstemperatur ausgeführt ist, die niedrig genug ist, so dass die anderen beiden vorher ausgebildeten Verbindungen (170, 172, 174) davon abgehalten werden, während des Ausbildens der letzten Verbindung (170, 172, 174) zu schmelzen oder wiederaufzuschmelzen.
  23. Ein Verfahren zur Verwendung einer Baugruppe (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 für eine Automobilanwendung, insbesondere als ein Inverter-Schaltkreis für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug (122).
DE102016121801.4A 2016-11-14 2016-11-14 Baugruppe mit Verbindungen, die verschiedene Schmelztemperaturen aufweisen, Fahrzeug mit der Baugruppe und Verfahren zum Herstellen derselben und Verwendung der Baugruppe für eine Automobilanwendung Active DE102016121801B4 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016121801.4A DE102016121801B4 (de) 2016-11-14 2016-11-14 Baugruppe mit Verbindungen, die verschiedene Schmelztemperaturen aufweisen, Fahrzeug mit der Baugruppe und Verfahren zum Herstellen derselben und Verwendung der Baugruppe für eine Automobilanwendung
KR1020170148813A KR101947599B1 (ko) 2016-11-14 2017-11-09 상이한 용융 온도를 갖는 인터커넥션들을 가진 패키지
US15/810,733 US10211133B2 (en) 2016-11-14 2017-11-13 Package with interconnections having different melting temperatures
CN202110353843.XA CN113097170A (zh) 2016-11-14 2017-11-14 具有不同熔化温度的互连结构的封装体
CN201711123924.0A CN108074892B (zh) 2016-11-14 2017-11-14 具有不同熔化温度的互连结构的封装体
US16/238,973 US20190157192A1 (en) 2016-11-14 2019-01-03 Package with interconnections having different melting temperatures
KR1020190013085A KR20190015443A (ko) 2016-11-14 2019-01-31 상이한 용융 온도를 갖는 인터커넥션들을 가진 패키지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016121801.4A DE102016121801B4 (de) 2016-11-14 2016-11-14 Baugruppe mit Verbindungen, die verschiedene Schmelztemperaturen aufweisen, Fahrzeug mit der Baugruppe und Verfahren zum Herstellen derselben und Verwendung der Baugruppe für eine Automobilanwendung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102016121801A1 true DE102016121801A1 (de) 2018-05-17
DE102016121801B4 DE102016121801B4 (de) 2022-03-17

Family

ID=62026520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016121801.4A Active DE102016121801B4 (de) 2016-11-14 2016-11-14 Baugruppe mit Verbindungen, die verschiedene Schmelztemperaturen aufweisen, Fahrzeug mit der Baugruppe und Verfahren zum Herstellen derselben und Verwendung der Baugruppe für eine Automobilanwendung

Country Status (4)

Country Link
US (2) US10211133B2 (de)
KR (2) KR101947599B1 (de)
CN (2) CN108074892B (de)
DE (1) DE102016121801B4 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019108443A1 (de) * 2019-04-01 2020-10-01 Infineon Technologies Ag Leistungshalbleitermodul und Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019231981A1 (en) * 2018-05-29 2019-12-05 Apex Microtechnology, Inc. Thermally conductive electronic packaging
US11664300B2 (en) 2019-12-26 2023-05-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Fan-out packages and methods of forming the same
US11380646B2 (en) 2020-05-14 2022-07-05 Life-On Semiconductor Corporation Multi-sided cooling semiconductor package and method of manufacturing the same
EP3975225A1 (de) * 2020-09-24 2022-03-30 Infineon Technologies Austria AG Halbleitermodul
US20230223312A1 (en) * 2022-01-11 2023-07-13 Infineon Technologies Ag Semiconductor package having a thermally and electrically conductive spacer

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004048529A1 (de) * 2003-10-23 2005-05-25 Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg Elektronisches Gerät
DE102005047566A1 (de) * 2005-10-05 2007-04-12 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Herstellungsverfahren und Anordnung mit einem Leistungshalbleiterbauelement und mit einem Gehäuse
DE112009000447T5 (de) * 2008-04-09 2011-03-17 Fuji Electric Systems Co., Ltd. Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102014221142A1 (de) * 2014-10-17 2016-04-21 Robert Bosch Gmbh Modul mit Sinteranbindung

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2664878B2 (ja) * 1994-01-31 1997-10-22 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション 半導体チップパッケージおよびその製造方法
US6703707B1 (en) * 1999-11-24 2004-03-09 Denso Corporation Semiconductor device having radiation structure
EP1122780A3 (de) * 2000-01-31 2004-01-02 Ngk Insulators, Ltd. Laminatkühler, Leistungshalbleiter und seine Herstellung
JP4407489B2 (ja) * 2004-11-19 2010-02-03 株式会社デンソー 半導体装置の製造方法ならびに半導体装置の製造装置
US7999369B2 (en) 2006-08-29 2011-08-16 Denso Corporation Power electronic package having two substrates with multiple semiconductor chips and electronic components
CN101136396B (zh) * 2006-08-30 2011-08-10 株式会社电装 包括两片带有多个半导体芯片和电子元件的衬底的功率电子封装件
DE102007034491A1 (de) 2007-07-24 2009-02-05 Siemens Ag Modul mit elektronischem Bauelement zwischen zwei Substraten, insbesondere DCB-Keramiksubstraten, dessen Herstellung und Kontaktierung
EP2270855A1 (de) 2009-06-29 2011-01-05 ABB Research Ltd. Elektrisches Modul
JP5947537B2 (ja) 2011-04-19 2016-07-06 トヨタ自動車株式会社 半導体装置及びその製造方法
DE102011078582A1 (de) 2011-07-04 2013-01-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen von strukturierten Sinterschichten und Halbleiterbauelement mit strukturierter Sinterschicht
JP5918008B2 (ja) 2012-05-08 2016-05-18 昭和電工株式会社 冷却器の製造方法
WO2014024271A1 (ja) * 2012-08-08 2014-02-13 千住金属工業株式会社 高温鉛フリーはんだ合金
US9230889B2 (en) 2013-01-16 2016-01-05 Infineon Technologies Ag Chip arrangement with low temperature co-fired ceramic and a method for forming a chip arrangement with low temperature co-fired ceramic
DE102013210146A1 (de) 2013-05-31 2014-12-04 Infineon Technologies Ag Leistungshalbleitermodulanordnung
DE102013216709B4 (de) 2013-08-22 2021-03-25 Infineon Technologies Ag Halbleiteranordnung, verfahren zur herstellung einer anzahl von chipbaugruppen und verfahren zur herstellung einer halbleiteranordnung
JP6076865B2 (ja) * 2013-09-02 2017-02-08 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電子装置
DE102013220880B4 (de) 2013-10-15 2016-08-18 Infineon Technologies Ag Elektronisches Halbleitergehäuse mit einer elektrisch isolierenden, thermischen Schnittstellenstruktur auf einer Diskontinuität einer Verkapselungsstruktur sowie ein Herstellungsverfahren dafür und eine elektronische Anordung dies aufweisend
JP6393342B2 (ja) * 2014-12-12 2018-09-19 株式会社日立製作所 半導体モジュールおよび半導体モジュールの製造方法
DE102015104518B3 (de) 2015-03-25 2016-03-10 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Herstellung einer Schaltungsträgeranordnung mit einem Träger, der eine durch ein Aluminium-Siliziumkarbid-Metallmatrixkompositmaterial gebildete Oberfläche aufweist
KR102543528B1 (ko) * 2015-12-07 2023-06-15 현대모비스 주식회사 전력 모듈 패키지 및 그 제조방법
US9806002B2 (en) * 2015-12-23 2017-10-31 Intel Corporation Multi-reference integrated heat spreader (IHS) solution

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004048529A1 (de) * 2003-10-23 2005-05-25 Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg Elektronisches Gerät
DE102005047566A1 (de) * 2005-10-05 2007-04-12 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Herstellungsverfahren und Anordnung mit einem Leistungshalbleiterbauelement und mit einem Gehäuse
DE112009000447T5 (de) * 2008-04-09 2011-03-17 Fuji Electric Systems Co., Ltd. Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102014221142A1 (de) * 2014-10-17 2016-04-21 Robert Bosch Gmbh Modul mit Sinteranbindung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019108443A1 (de) * 2019-04-01 2020-10-01 Infineon Technologies Ag Leistungshalbleitermodul und Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls

Also Published As

Publication number Publication date
CN108074892A (zh) 2018-05-25
KR20190015443A (ko) 2019-02-13
US20190157192A1 (en) 2019-05-23
US10211133B2 (en) 2019-02-19
KR20180054463A (ko) 2018-05-24
CN108074892B (zh) 2021-04-09
US20180138111A1 (en) 2018-05-17
KR101947599B1 (ko) 2019-02-14
DE102016121801B4 (de) 2022-03-17
CN113097170A (zh) 2021-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016121801B4 (de) Baugruppe mit Verbindungen, die verschiedene Schmelztemperaturen aufweisen, Fahrzeug mit der Baugruppe und Verfahren zum Herstellen derselben und Verwendung der Baugruppe für eine Automobilanwendung
DE102007046349B4 (de) Anordnung zum Kühlen eines Leistungshalbleitermoduls
EP3008753B1 (de) Leistungsmodul
DE102008051965B4 (de) Bauelement mit mehreren Halbleiterchips
DE102012214901B4 (de) Halbleiteranordnung mit einer Diffusionslotschicht auf einer gesinterten Silberschicht und Verfahren zu deren Herstellung
DE102014117086B4 (de) Elektronisches Bauteil mit elektronischem Chip zwischen Umverteilungsstruktur und Montagestruktur
DE102013207804B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines Leistungsmoduls mit mittels Lichtbogenschweissen direkt verbundenen, wärmeleitenden Strukturen
DE102018115957A1 (de) Gemoldete Package mit einem Chipträger, der hartgelötete elektrisch leitfähige Schichten aufweist
DE102015108700A1 (de) Halbleiter-Leistungs-Package und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102016120778A1 (de) Baugruppe mit vertikal beabstandeten, teilweise verkapselten Kontaktstrukturen
KR20150049265A (ko) 반도체소자 패키지 및 그 제조방법
DE102016117843A1 (de) Mit Kühlfluid gekühlte und eine Abschirmschicht umfassende Packung
DE102016114303A1 (de) Packung mit teilweise gekapseltem Kühlkanal zum Kühlen eines gekapselten Chips
DE102014114520B4 (de) Ein elektronisches Modul mit mehreren Einkapselungsschichten und ein Verfahren zu dessen Herstellung
DE102016000264B4 (de) Halbleiterchipgehäuse, das sich lateral erstreckende Anschlüsse umfasst, und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102018112498A1 (de) Halbleiter-Chip-Baugruppe mit einer Kühlfläche und Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter-Baugruppe
DE102014111786A1 (de) Kühlplatte, Bauelement, das eine Kühlplatte umfasst, und Verfahren zum Herstellen einer Kühlplatte
DE102019132837B4 (de) Doppelseitiges Kühlleistungsmodul und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102014110845A1 (de) Mehrchipbauelement mit einem Substrat
DE102017108114A1 (de) Chipmodul mit räumlich eingeschränktem thermisch leitfähigen Montagekörper
DE102020127327A1 (de) Gestapeltes Transistorchip-Package mit Source-Kopplung
DE102015101146A1 (de) Halbleitervorrichtung mit mehreren Kontaktclips
DE102021100717A1 (de) Package mit eingekapselter elektronischer Komponente zwischen einem Laminat und einem thermisch leitfähigen Träger
DE102014107743B4 (de) Leistungsmodul, das zwei Substrate aufweist, und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102016214607B4 (de) Elektronisches Modul und Verfahren zu seiner Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R082 Change of representative