DE102019107855A1

DE102019107855A1 - Halbleitergehäuse und verfahren zur herstellung eines halbleitergehäuses

Info

Publication number: DE102019107855A1
Application number: DE102019107855.5A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Högerl
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2020-10-01

Abstract

Halbleitergehäuse, umfassend einen ersten Träger und einen zweiten Träger, die jeweils eine innere Hauptseite umfassen, wobei die ersten und zweiten Träger derart einander gegenüberliegend angeordnet sind, dass die inneren Hauptseiten einander gegenüberliegen, einen Halbleiterchip, der zwischen den inneren Hauptseite angeordnet ist, und mindestens einen Präzisionsabstandhalter und mindestens einen elektrischen Verbinder, die zwischen den inneren Hauptseiten seitlich neben dem Halbleiterchip angeordnet sind, wobei der Präzisionsabstandhalter eine größere Länge aufweist als der elektrische Verbinder, gemessen entlang einer Linie senkrecht zu den inneren Hauptseiten.

Description

TECHNISCHER BEREICH
Diese Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Halbleitergehäuse und ein Verfahren zur Herstellung von Halbleitergehäusen.
HINTERGRUND
Ein Halbleitergehäuse kann zwei Träger umfassen, die auf gegenüberliegenden Seiten des Halbleitergehäuses angeordnet sind. Einer oder beide der Träger können z.B. konfiguriert sein, um als elektrische Umverteilungsstruktur und/oder als Teil eines thermischen Pfads zur Abfuhr von Wärme zu fungieren, die von einem Halbleiterchip erzeugt wird, der in dem Halbleitergehäuse enthalten ist. Solche Halbleitergehäuse müssen möglicherweise enge Dickentoleranzen und/oder enge Toleranzen für eine planparallele Ausrichtung der beiden Träger erfüllen. Ein Grund für die engen Dickentoleranzen kann sein, dass es wünschenswert sein kann, eine zwischen einem Träger und einem Wärmeverteiler angeordnete Schicht aus einer Wärmeleitpaste so dünn wie möglich zu halten. Ein Grund für die engen Toleranzen für die planparallele Ausrichtung der Träger kann die Gefahr sein, dass Träger, die beim Formen mit einer Neigung zueinander angeordnet sind, beschädigt werden. Diese Anforderungen können die Kosten für Halbleitergehäuse erhöhen. Neue Halbleitergehäuse und neue Verfahren zur Herstellung von Halbleitergehäusen können helfen, diese und andere Probleme zu überwinden.
Das Problem, auf dem die Erfindung beruht, wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Beispiele sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
KURZFASSUNG
Verschiedene Aspekte beziehen sich auf ein Halbleitergehäuse, umfassend: einen ersten Träger und einen zweiten Träger, die jeweils eine innere Hauptseite aufweisen, wobei die ersten und zweiten Träger einander gegenüberliegend angeordnet sind, derart, dass die inneren Hauptseiten einander zugewandt sind, einen Halbleiterchip, der zwischen den inneren Hauptseiten angeordnet ist, und mindestens einen Präzisionsabstandhalter und mindestens einen elektrischen Verbinder, der zwischen den inneren Hauptseiten seitlich neben dem Halbleiterchip angeordnet ist, wobei der Präzisionsabstandhalter eine größere Länge aufweist als der elektrische Verbinder, gemessen entlang einer Linie senkrecht zu den inneren Hauptseiten.
Verschiedene Aspekte beziehen sich auf ein Halbleitergehäuse, umfassend: einen ersten Träger und einen zweiten Träger, die jeweils eine innere Hauptseite aufweisen, wobei die ersten und zweiten Träger einander gegenüberliegend angeordnet sind, derart, dass die inneren Hauptseite einander gegenüberliegen, mindestens einen ersten und einen zweiten Halbleiterchip, die zwischen den inneren Hauptseiten angeordnet sind, wobei die Halbleiterchips elektrisch miteinander und mit dem ersten und zweiten Träger unter Bildung einer elektrischen Schaltung gekoppelt sind, und mindestens einen Präzisionsabstandhalter und mindestens einen elektrischen Verbinder, der zwischen den inneren Hauptseiten seitlich neben dem ersten und zweiten Halbleiterchip angeordnet ist, wobei der elektrische Verbinder konfiguriert ist, um Teile der elektrischen Schaltung auf dem ersten und zweiten Träger elektrisch zu verbinden, und wobei der Präzisionsabstandhalter konfiguriert ist, um den ersten und zweiten Träger in einem bestimmten Abstand zueinander zu halten.
Verschiedene Aspekte beziehen sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitergehäuses, wobei das Verfahren umfasst: Anordnen eines ersten Trägers und eines zweiten Trägers, die jeweils eine innere Hauptseite aufweisen, die einander gegenüberliegt, derart, dass die inneren Hauptseiten einander gegenüberliegen, Anordnen eines Halbleiterchips zwischen den inneren Hauptseiten, Anordnen mindestens eines Präzisionsabstandshalters und mindestens eines elektrischen Verbinders zwischen den inneren Hauptseiten seitlich neben dem Halbleiterchip, wobei der Präzisionsabstandshalter eine größere Länge als der elektrische Verbinder aufweist, gemessen entlang einer Linie senkrecht zu den inneren Hauptseiten, und Anbringen des ersten und zweiten Trägers an gegenüberliegenden Enden des Präzisionsabstandshalters und des elektrischen Verbinders, wobei ein Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Träger durch die Länge des Präzisionsabstandshalters definiert ist.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen veranschaulichen Beispiele und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundsätze der Offenbarung zu erklären. Weitere Beispiele und viele der beabsichtigten Vorteile der Offenbarung werden leicht zu erkennen sein, da sie durch die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden. Die Elemente der Zeichnungen müssen nicht unbedingt relativ zueinander skaliert sein. Gleiche Referenzziffern bezeichnen sich entsprechende ähnliche Teile.

1 zeigt eine Seitenansicht eines Halbleitergehäuses mit einem Präzisionsabstandhalter.
Die 2A und 2B zeigen Seitenansichten eines weiteren Halbleitergehäuses vor und nach der Befestigung des zweiten Trägers auf den Präzisionsabstandshaltern.
3 zeigt eine Seitenansicht eines Löthalters, der bei der Herstellung eines Halbleitergehäuses verwendet werden kann.
4 zeigt eine Draufsicht auf einen Träger, der in den Halbleitergehäusen der 1 und 2 enthalten sein kann.
5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Halbleitergehäuses.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In Bezug auf die Ausrichtung der zu beschreibenden Figur(en) wird eine gerichtete Terminologie wie „oben“, „unten“, „links“, „rechts“, „oben“, „unten“ usw. verwendet. Da die Komponenten der Offenbarung in verschiedenen Ausrichtungen positioniert werden können, wird die Richtungsterminologie nur zur Veranschaulichung verwendet.
Darüber hinaus kann ein bestimmtes Merkmal oder ein bestimmter Aspekt eines Beispiels zwar nur in Bezug auf eine von mehreren Implementierungen offenbart sein, aber dieses Merkmal oder dieser Aspekt kann mit einem oder mehreren anderen Merkmalen oder Aspekten der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie es für eine bestimmte oder bestimmte Anwendung gewünscht und vorteilhaft ist, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben oder technisch nicht möglich ist. Soweit die Begriffe „beinhalten“, „haben“, „mit“ oder andere Varianten davon entweder in der detaillierten Beschreibung oder in den Ansprüchen verwendet werden, sollen diese Begriffe darüber hinaus in ähnlicher Weise wie der Begriff „aufweisen“ umfassend sein. Die Begriffe „gekoppelt“ und „verbunden“ sowie deren Derivate können verwendet werden. Es ist zu verstehen, dass diese Begriffe verwendet werden können, um darauf hinzuweisen, dass zwei Elemente zusammenwirken oder miteinander interagieren, unabhängig davon, ob sie in direktem physischen oder elektrischen Kontakt stehen oder nicht in direktem Kontakt miteinander stehen; zwischen den „gebundenen“, „befestigten“ oder „verbundenen“ Elementen können Zwischenelemente oder Schichten vorgesehen werden.
1 zeigt eine Seitenansicht eines Halbleitergehäuses 100, das einen ersten Träger 101 und einen zweiten Träger 102, einen Halbleiterchip 103, mindestens einen Präzisionsabstandshalter 104 und mindestens einen elektrischen Verbinder 105 umfasst. Die ersten und zweiten Träger 101, 102 umfassen jeweils eine innere Hauptseite 101_1 und 102_1, wobei die ersten und zweiten Träger 101, 102 einander gegenüberliegend angeordnet sind, derart, dass die inneren Hauptseiten 101_1 und 102 1 einander zugewandt sind. Der Halbleiterchip 103 ist zwischen den inneren Hauptseiten 101_1, 102_1 und dem Präzisionsabstandhalter 104 angeordnet und der elektrische Verbinder 105 ist zwischen den inneren Hauptseiten 101_1, 102_1 seitlich neben dem Halbleiterchip 103 angeordnet. Der Präzisionsabstandhalter 104 hat eine größere Länge 1 als der elektrische Verbinder 105, gemessen entlang einer Linie senkrecht zu den inneren Hauptseiten.
Das Halbleitergehäuse 100 kann für doppelseitige Kühlung konfiguriert sein. Das heißt, das Halbleitergehäuse 100 kann konfiguriert sein, um Wärme sowohl durch den ersten Träger 101 als auch durch den zweiten Träger 102 abzuführen. So können beispielsweise ein erstes Kühlelement (z.B. ein Kühlkanal oder ein Kühlkörper) auf dem ersten Träger 101 und ein zweites Kühlelement auf dem zweiten Träger 102 angeordnet sein.
Der erste Träger 101 und/oder der zweite Träger 102 können z.B. ein „direct copper bond“ (DCB), ein „direct aluminum bond“ (DAB), ein „active metal brazing“ (AMB) oder einen Leadframe umfassen oder aus diesen bestehen. Der erste Träger 101 und/oder der zweite Träger 102 können elektrisch mit dem Halbleiterchip 103 gekoppelt sein. Leiterbahnen können auf einer oder beiden der inneren Hauptseiten 101_1, 102_1 angeordnet sein.
Der Halbleiterchip 103 kann ein Leistungshalbleiterchip sein, der konfiguriert ist, um eine hohe Spannung und/oder hohe elektrische Ströme zu verarbeiten. Der Halbleiterchip 103 kann eine vertikale Transistorstruktur umfassen, wobei eine erste Elektrode der inneren Hauptseite 101_1 des ersten Trägers zugewandt ist und elektrisch mit ihr gekoppelt ist und eine zweite Elektrode der inneren Hauptseite 102_1 des zweiten Trägers 102 zugewandt ist und elektrisch mit ihr gekoppelt ist. Der Halbleiterchip 103 kann z.B. einen FET oder einen IGBT umfassen. Der Halbleiterchip 103 kann z.B. mit dem ersten und zweiten Träger durch Lötstelleen oder durch Sinterverbindungen gekoppelt sein. Ein elektrischer Verbinder (nicht in 1 dargestellt) kann auf dem Halbleiterchip 103 angeordnet sein und eine Elektrode des Halbleiterchips 103 mit dem zweiten Träger 102 elektrisch verbinden.
Gemäß einem Beispiel umfasst das Halbleitergehäuse 100 einen oder mehrere weitere Halbleiterchips. Der eine oder die mehreren weiteren Halbleiterchips können einen oder mehrere Leistungshalbleiterchips und/oder einen oder mehrere Logikchips umfassen. Der eine oder die mehreren weiteren Halbleiterchips können seitlich neben dem Halbleiterchip 103 und dem Präzisionsabstandhalter 104 angeordnet sein. Mindestens einer der einen oder mehreren weiteren Halbleiterchips kann identisch zu dem Halbleiterchip 103 sein. Der Halbleiterchip 103 und der eine oder die mehreren weiteren Halbleiterchips können elektrisch gekoppelt sein (z.B. über den ersten und/oder zweiten Träger 101, 102), um eine elektrische Schaltung des Halbleitergehäuses 100 zu bilden. Die elektrische Schaltung kann beispielsweise eine Halbbrückenschaltung, eine Dreiphasenschaltung, ein einzelner Schalter oder eine Sixpack-Anordnung sein.
Der Präzisionsabstandhalter 104 kann ein Metall oder eine Metalllegierung umfassen oder daraus bestehen. So kann beispielsweise der Präzisionsabstandhalter 104 Al, Cu oder Fe umfassen oder daraus bestehen. Der Präzisionsabstandhalter 104 kann ein massiver Block, z.B. ein massiver Metallblock, sein und kann aus einer größeren Struktur, wie beispielsweise einer Metallfolie, geschnitten, gestanzt oder gestempelt sein. Der Präzisionsabstandhalter 104 kann eine Länge 1 im Bereich von 0,4 mm bis 5 mm, im Bereich von 0,6 mm bis 2 mm, im Bereich von 0,8 mm bis 1,8 mm und eine Länge 1 von etwa oder genau 1,2 mm oder 1,4 mm aufweisen.
Einzelne Präzisionsabstandhalter 104 können mit einer engen Längentoleranz hergestellt sein. So kann beispielsweise eine Fertigungstoleranz der Länge 1 einzelner Präzisionsabstandhalter 104 etwa ±10µm betragen. Im Vergleich dazu können Abstandhalter, die z.B. aus AlSiC hergestellt sind, Fertigungstoleranzen aufweisen, die vier- bis fünfmal größer sind. Mit dem Präzisionsabstandhalter 104 kann es möglich sein, das Halbleitergehäuse 100 unter Einhaltung enger Dickentoleranzen herzustellen. Darüber hinaus kann der Präzisionsabstandhalter 104 helfen, die ersten und zweiten Träger 101, 102 planparallel oder nahezu planparallel zueinander anzuordnen, wie im Folgenden näher beschrieben.
Der Präzisionsabstandhalter 104 kann konfiguriert sein, um den ersten und den zweiten Träger 101, 102 in einem definierten Abstand voneinander zu halten. Der Abstand kann im Wesentlichen der Länge 1 des Präzisionsabstandhalters 104 entsprechen. Der Abstand kann auch der Länge 1 plus einer Dicke einer ersten Verbindung, die den Präzisionsabstandshalter 104 mit dem ersten Träger 101 koppelt, und/oder plus einer Dicke einer zweiten Verbindung, die den Präzisionsabstandshalter 104 mit dem zweiten Träger 102 koppelt, entsprechen.
Der Präzisionsabstandhalter 104 kann so konfiguriert sein, dass er einem bestimmten Druck standhält. So können beispielsweise bei der Herstellung des Halbleitergehäuses 100 der erste und zweite Träger 101, 102 zusammengepresst werden (z.B. beim Löten oder Sintern) und dieser Druck kann auf den Präzisionsabstandhalter 104 wirken. Der Präzisionsabstandhalter 104 kann an mindestens einem der ersten und zweiten Träger 101, 102 so befestigt sein, dass er sich unter Druck nicht aus der Position verschieben kann.
Der Präzisionsabstandhalter 104 kann an jeder geeigneten Stelle zwischen dem ersten und zweiten Träger 101, 102 angeordnet sein. So kann beispielsweise der Präzisionsabstandhalter 104 in der Mitte des Halbleitergehäuses 100 positioniert sein.
Gemäß einem Beispiel umfasst das Halbleitergehäuse 100 zwei oder mehr Präzisionsabstandshalter 104. Die zwei oder mehr Präzisionsabstandhalter 104 können alle die gleiche Länge 1 aufweisen. So kann beispielsweise das Halbleitergehäuse 100 mindestens vier Präzisionsabstandshalter 104 umfassen, wobei vier der Präzisionsabstandshalter 104 an den vier Ecken des ersten und zweiten Trägers 101, 102 angeordnet sein können. Die Präzisionsabstandhalter 104 können im Allgemeinen im Halbleitergehäuse 100 so angeordnet sein, dass eine planparallele Ausrichtung der ersten und zweiten Träger 101, 102 beim Zusammenpressen während der Herstellung erreicht werden kann.
Der Präzisionsabstandhalter 104 kann mechanisch am ersten Träger 101 durch eine Verbindung, z.B. eine Lötstelle oder eine Sinterverbindung, befestigt sein (nicht in 1 dargestellt). Alternativ und/oder zusätzlich kann der Präzisionsabstandhalter 104 am zweiten Träger 102 durch eine Verbindung, z.B. eine Lötstelle oder eine Sinterverbindung, befestigt sein (auch nicht in 1 dargestellt). So kann beispielsweise der Präzisionsabstandhalter 104 durch eine erste Lötstelle mechanisch an dem ersten Träger 101 befestigt sein, aber keine Lötstelle kann den Präzisionsabstandhalter 104 an dem zweiten Träger 102 befestigen. Mit anderen Worten ist es möglich, dass der zweite Träger 102 nur lose auf den Präzisionsabstandhalter 104 aufgesetzt ist.
Der Präzisionsabstandhalter 104 kann elektrisch mit dem ersten Träger 101 und/oder dem zweiten Träger 102 gekoppelt sein und Teile einer Schaltung im Halbleitergehäuse 100, die sich auf dem ersten Träger 101 befinden, mit anderen Teilen, die sich auf dem zweiten Träger 102 befinden, elektrisch verbinden. Das Halbleitergehäuse 100 kann jedoch auch so konfiguriert sein, dass es den Präzisionsabstandhalter 104 nicht benötigt, um solche Teile elektrisch zu verbinden. Mit anderen Worten, das Halbleitergehäuse 100 kann einen speziellen elektrischen Verbinder (z.B. den elektrischen Verbinder 105) neben dem Präzisionsabstandshalter 104 aufweisen, der die Teile der Schaltung auf dem ersten und zweiten Träger 101, 102 elektrisch verbindet. Selbst wenn also eine Lötstelle oder eine Sinterverbindung, die den Präzisionsabstandhalter 104 am ersten Träger 101 oder am zweiten Träger 102 befestigt, Risse aufweist, wird die Schaltung im Halbleitergehäuse 100 nicht beeinträchtigt.
Gemäß einem Beispiel kann der Präzisionsabstandhalter 104 von der elektrischen Schaltung des Halbleitergehäuses 100 elektrisch isoliert oder zumindest von einem Teil der Schaltung auf dem ersten Träger 101 oder auf dem zweiten Träger 102 elektrisch isoliert sein. So kann beispielsweise der Präzisionsabstandhalter 104 mit einem elektrisch isolierenden Bereich auf dem ersten Träger 101 und/oder auf dem zweiten Träger 102 verbunden sein. Alternativ kann der Präzisionsabstandhalter 104 mit einem elektrisch leitenden Bereich auf dem ersten und/oder zweiten Träger 101, 102 verbunden sein, der selbst jedoch elektrisch vom Rest des ersten bzw. zweiten Trägers 101, 102 isoliert ist.
Der elektrische Verbinder 105 kann jedes geeignete elektrisch leitfähige Material umfassen oder aus diesem bestehen, z.B. ein Metall wie Al, Cu oder Fe oder eine Metalllegierung oder AlSiC. Der elektrische Verbinder 105 kann das gleiche Material oder ein anderes Material wie der Präzisionsabstandhalter 104 aufweisen oder aus diesem bestehen. Verbindungen wie Lötstellen oder Sinterverbindungen können an beiden Enden des elektrischen Verbinders 105 angeordnet sein und den elektrischen Verbinder 105 mit dem ersten Träger 101 und dem zweiten Träger 102 elektrisch verbinden.
Gemäß einem Beispiel kann jede der an beiden Enden des elektrischen Verbinders 105 angeordneten Verbindungen eine größere Dicke aufweisen als mindestens eine der Verbindungen, die an beiden Enden des Präzisionsabstandshalters 104 angeordnet sind. Darüber hinaus kann der elektrische Verbinder 105 eine kürzere Länge aufweisen als der Präzisionsabstandhalter 104. So kann beispielsweise die Länge des elektrischen Verbinders 105 etwa 0,1 mm oder 0,15 mm oder 0,2 mm oder mehr kürzer als die Länge 1 des Präzisionsabstandhalters 104 sein. Die insgesamt größere Dicke der Verbindungen kann die kürzere Länge des elektrischen Verbinders 105 ausgleichen. Die größere Dicke der Verbindungen kann die Robustheit der elektrischen Verbindung erhöhen.
2A zeigt ein weiteres Halbleitergehäuse 200, das mit Ausnahme der nachfolgend beschriebenen Unterschiede dem Halbleitergehäuse 100 ähnlich oder identisch sein kann. Gleiche Bezugszeichen können ähnliche oder identische Teile bezeichnen. Es ist zu beachten, dass das Halbleitergehäuse 200 in einem Fertigungsschritt dargestellt ist, in welchem der zweite Träger 102 noch nicht mit dem Rest des Halbleitergehäuses 200 verbunden ist.
Das Halbleitergehäuse 200 umfasst den Halbleiterchip 103 und es kann ferner mindestens einen zweiten Halbleiterchip 103' umfassen. Der elektrische Verbinder 105 und mindestens ein Präzisionsabstandhalter 104 sind seitlich neben dem/den Halbleiterchip(s) 103, 103' angeordnet. Zweite elektrische Verbinder 201 können auf dem Halbleiterchip 103 und auch auf dem zweiten Halbleiterchip 103' angeordnet sein. Die zweiten elektrischen Verbinder 201 können das gleiche Material wie der elektrische Verbinder 105 aufweisen oder aus diesem bestehen. Die zweiten elektrischen Verbinder 201 können Verbindungen wie Lötstellen oder Sinterverbindungen an beiden Enden aufweisen.
Gemäß einem Beispiel sind die Verbindungen oder zumindest ein Teil der Verbindungen im Halbleitergehäuse 200 aus einem Lötmaterial wie einem Diffusionslötmaterial, insbesondere einem Vorformling-basierten Diffusionslötmaterial, hergestellt. Das Lotmaterial kann z.B. aus SnSb2 oder SnAg bestehen oder bestehen. Die Verbindungen können z.B. im Reflow-Lötverfahren hergestellt sein.
Gemäß einem Beispiel hat eine erste Verbindung 202 (z.B. eine Lötstelle) zwischen dem/den Präzisionsabstandhalter(n) 104 und dem ersten Träger 101 eine geringere Dicke als eine zweite Verbindung 203 (z.B. eine Lötstelle) zwischen dem/den Präzisionsabstandhalter(n) und dem zweiten Träger 102. So kann beispielsweise die erste Verbindung 202 eine Dicke von etwa 10µm und die zweite Verbindung 203 eine Dicke von etwa 20µm aufweisen. Auf diese Weise können in dem in 2A dargestellten Fertigungsschritt des Halbleitergehäuses 200 die ersten Verbindungen 202 bereits vollständig reagierte Lötstellen sein, während die zweiten Verbindungen 203 aufgrund ihrer größeren Dicke noch nicht reagiertes Lotmaterial aufweisen. Daher können die zweiten Verbindungen 203 mit dem Material des zweiten Trägers 102 während der Befestigung, z.B. durch Reflow-Löten, des zweiten Trägers 102 reagieren (siehe 2B). Darüber hinaus können der elektrische Verbinder 105 und die zweiten elektrischen Verbinder 201 weitere Verbindungen 204 umfassen, die vom ersten Träger 101 abgewandt sind. Die weiteren Verbindungen 204 sind in 2A noch nicht vollständig reagiert, so dass sie auf die gleiche Weise am zweiten Träger 102 befestigt werden können.
Gemäß einem weiteren Beispiel wird das Lötmaterial für die Verbindungen 203, 204 erst aufgebracht, nachdem die Verbindungen, die den/die Präzisionsabstandhalter 104, den/die elektrischen Verbinder 105 und die Halbleiterchips 103, 103' mit dem ersten Träger 101 verbinden, gebildet wurden. In diesem Fall ist es möglicherweise nicht erforderlich, dass die Verbindungen 203, 204 eine größere Dicke aufweisen als die auf dem ersten Träger 101 angeordneten Verbindungen.
2B zeigt das Halbleitergehäuse 200 in einem Fertigungsschritt, wenn der zweite Träger 102 angebracht wird. Das Anbringen des zweiten Trägers 102 kann das Reflow-Löten der Verbindungen 203, 204 wie vorstehend beschrieben umfassen. Das Anbringen des zweiten Trägers 102 kann ferner das Drücken des zweiten Trägers 102 gegen den Rest des Halbleitergehäuses 200 (z.B. gegen den/die Präzisionsabstandshalter 104) umfassen. Dies kann z.B. mit einem oder mehreren nach unten gerichteten Druckelementen 205 erfolgen.
Der zweite Träger 102 wird gegen den/die Präzisionsabstandhalter 104 gedrückt. Die Länge des/der Präzisionsabstandhalter(s) 104 und die Dicke der Verbindung(en) 203 in Bezug auf die Länge der elektrischen Verbinder 105, 201 und die Dicke der weiteren Verbindungen 204 ist so gewählt, dass die gesamte Kraft oder fast die gesamte Kraft, die durch Herunterdrücken des zweiten Trägers 102 ausgeübt wird, auf den/die Präzisionsabstandhalter(n) 104 ausgeübt wird. Insbesondere können die weiteren Verbindungen 204 so konfiguriert sein, dass sie keinen nennenswerten Widerstand gegen den Abwärtsdruck des zweiten Trägers 102 bieten. Die weiteren Verbindungen 204 können so konfiguriert sein, dass sie sich seitlich ausbreiten können, falls das Herunterdrücken des zweiten Trägers 102 Druck auf sie ausübt. Mit anderen Worten, die Abwärtsbewegung des zweiten Trägers 102 kann allein durch den/die Präzisionsabstandhalter 104 gestoppt werden.
Da die Präzisionsabstandhalter 104 konfiguriert sind, um den Abstand zwischen dem ersten und zweiten Träger 101, 102 präzise einzustellen, ist es nicht notwendig, eine externe Halterung (z.B. eine Montagevorrichtung zum Löten, engl. „soldering jig“) zu verwenden, um den zweiten Träger 102 in einem bestimmten Abstand über dem ersten Träger 101 in einer planparallelen Ausrichtung zu positionieren. In 2B ist eine solche obsolete externen Halterung A, die auf der inneren Hauptseite 102_1 des zweiten Trägers 102 wirken kann, mit gestrichelten Konturen angedeutet.
Diese externen Halterungen A können Verschleiß unterliegen und müssen regelmäßig gewartet werden. Die Herstellung von Halbleitergehäusen 100, 200, die aufgrund der Präzisionsabstandhalter 104 nicht die Verwendung einer externen Halterung A erfordern, kann daher sowohl Kosten als auch Montagezeit sparen.
3 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Löthalters 300, der bei der Herstellung von Halbleitergehäusen 100 und 200 verwendet werden kann.
Der Löthalter 300 umfasst ein Unterteil 301 zur Aufnahme des ersten Trägers 101 und ein Oberteil 302 zur Ausübung eines Abwärtsdrucks auf den zweiten Träger 102. Der Betrag des Abwärtsdrucks, den das Oberteil 302 ausübt, kann einstellbar sein. Der Löthalter 300 kann konfiguriert sein, um den ersten und den zweiten Träger 101, 102 ohne seitliche Verschiebung übereinander zu positionieren.
Der Löthalter 300 umfasst jedoch keine Montagevorrichtung zum Löten wie die externe Halterung A, die konfiguriert ist, um einen vertikalen Abstand des zweiten Trägers 102 gegenüber dem ersten Träger 101 einzustellen. Mit anderen Worten, der Löthalter 300 braucht keine Mittel zu umfassen, die konfiguriert sind, um in die innere Hauptseite 102 1 des zweiten Trägers 102 einzugreifen und den zweiten Träger 102 in einem bestimmten vertikalen Abstand über dem ersten Träger 101 während des (Reflow-)Lötens zu halten.
4 zeigt eine Draufsicht auf die innere Hauptseite 400 1 eines Trägers 400. Der Träger 400 kann ähnlich oder identisch mit dem ersten Träger 101 und/oder dem zweiten Träger 102 sein.
Die innere Hauptseite 400_1 umfasst einen ersten Bereich 401 und mindestens einen zweiten Bereich 402. Der (die) zweite(n) Bereich(e) 402 kann (können) vom ersten Bereich 401 durch Graben 403 elektrisch isoliert sein. So können beispielsweise der erste und zweite Bereich 401, 402 Teil einer leitfähigen Schicht eines DCB sein und der (die) Graben 403 können Bereiche des DCB sein, in denen die leitfähige Schicht weggeätzt wurde.
Der erste Bereich 401 kann Kontaktpunkte für den/die elektrischen Verbinder 105 und 201 und die Halbleiterchips 103, 103' sowie Leiterbahnen der elektrischen Schaltung des Halbleitergehäuses 100 oder 200 umfassen. Der (die) zweite(n) Bereich(e) 402 hingegen kann (können) Kontaktpunkte für den (die) Präzisionsabstandhalter 104 sein. Der (die) zweite(n) Bereich(e) 402 kann (können) an den Ecken und/oder in der Mitte des Trägers 400 angeordnet sein, wie in 4 dargestellt. Alternativ und/oder zusätzlich kann/können der/die zweite(n) Bereich(e) 402 an jeder anderen geeigneten Position oder räumlichen Konfiguration angeordnet sein, die eine planparallele Ausrichtung der ersten und zweiten Träger 101, 102 zueinander gewährleistet.
Gemäß einem Beispiel umfasst der Träger 400 keine zweiten Bereiche 402, die von einem ersten Bereich 401 elektrisch isoliert sind. In diesem Fall kann/können der/die Präzisionsabstandhalter 104 elektrisch mit der im Halbleitergehäuse 100 oder 200 ausgebildeten Schaltung verbunden sein.
5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 500 zur Herstellung eines Halbleitergehäuses wie der Halbleitergehäuses 100 oder 200. Das Verfahren 500 umfasst bei 501 das Anordnen eines ersten Trägers und eines zweiten Trägers, die jeweils eine innere Hauptseite aufweisen, derart einander gegenüberliegend, dass die inneren Hauptseite einander zugewandt sind, bei 502 das Anordnen eines Halbleiterchips zwischen den inneren Hauptseiten, bei 503 das Anordnen mindestens eines Präzisionsabstandshalters und mindestens eines elektrischen Verbinders zwischen den inneren Hauptseiten seitlich neben dem Halbleiterchip, wobei der Präzisionsabstandhalter eine größere Länge als der elektrische Verbinder aufweist, gemessen entlang einer Linie senkrecht zu den inneren Hauptseiten, und bei 504 das Anbringen des ersten und des zweiten Trägers an gegenüberliegenden Enden des Präzisionsabstandhalters und des elektrischen Verbinders, wobei ein Abstand zwischen dem ersten und zweiten Träger durch die Länge des Präzisionsabstandhalters definiert ist.
Das Verfahren 500 kann ferner das Ausüben von Druck (z.B. unter Verwendung eines nach unten drückenden Elements wie dem Oberteil eines Löthalters) beim Befestigen des ersten und zweiten Trägers umfassen, derart, dass der erste und zweite Träger gegen den Präzisionsabstandhalter gedrückt werden und durch den Präzisionsabstandhalter, nicht aber durch den elektrischen Verbinder, auf Abstand zueinander gehalten werden. Gemäß einem Beispiel können der Halbleiterchip, der Präzisionsabstandhalter und der elektrische Verbinder an dem ersten Träger befestigt werden, bevor sie an dem zweiten Träger befestigt werden. Nach einem weiteren Beispiel kann die Befestigung einen Löt- oder Sinterprozess umfassen.
BEISPIELE
Im Folgenden werden das Halbleitergehäuse und das Verfahren zur Herstellung eines Halbleitergehäuses anhand spezieller Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1 ist ein Halbleitergehäuse, umfassend: einen ersten Träger und einen zweiten Träger, die jeweils eine innere Hauptseite umfassen, wobei die ersten und zweiten Träger derart einander gegenüberliegend angeordnet sind, dass die inneren Hauptseiten einander gegenüberliegen, einen Halbleiterchip, der zwischen den inneren Hauptseiten angeordnet ist, und mindestens einen Präzisionsabstandhalter und mindestens einen elektrischen Verbinder, die zwischen den inneren Hauptseite seitlich neben dem Halbleiterchip angeordnet sind, wobei der Präzisionsabstandhalter eine größere Länge aufweist als der elektrische Verbinder, gemessen entlang einer Linie senkrecht zu den inneren Hauptseite.
Beispiel 2 ist das Halbleitergehäuse von Beispiel 1, wobei das Halbleitergehäuse mindestens vier Präzisionsabstandshalter umfasst und wobei die mindestens vier Präzisionsabstandshalter an den vier Ecken des Halbleitergehäuses angeordnet sind.
Beispiel 3 ist das Halbleitergehäuse von Beispiel 1 oder 2, wobei eine entsprechende erste Lötstelle zwischen dem ersten Träger und dem Präzisionsabstandhalter eine geringere Dicke aufweist als eine zweite Lötstelle zwischen dem zweiten Träger und dem Präzisionsabstandhalter.
Beispiel 4 ist das Halbleitergehäuse eines der vorhergehenden Beispiele, wobei der Präzisionsabstandhalter und der elektrische Verbinder aus Cu bestehen.
Beispiel 5 ist das Halbleitergehäuse eines der vorhergehenden Beispiele, wobei der Präzisionsabstandhalter mindestens 0,15 mm länger ist als der elektrische Verbinder.
Beispiel 6 ist das Halbleitergehäuse eines der vorhergehenden Beispiele, wobei das Halbleitergehäuse eine elektrische Schaltung umfasst, wobei der elektrische Verbinder Teile der elektrischen Schaltung elektrisch verbindet und wobei der Präzisionsabstandshalter Teile der elektrischen Schaltung nicht elektrisch verbindet.
Beispiel 7 ist das Halbleitergehäuse von Beispiel 1, wobei eine erste Lötstelle zwischen dem ersten Träger und dem elektrischen Verbinder angeordnet ist, eine zweite Lötstelle zwischen dem elektrischen Verbinder und dem zweiten Träger angeordnet ist und keine Lötstelle zwischen dem Präzisionsabstandhalter und mindestens einem der ersten und zweiten Träger angeordnet ist.
Beispiel 8 ist das Halbleitergehäuse eines der vorhergehenden Beispiele, wobei der Präzisionsabstandhalter mit einem elektrisch isolierenden Klebstoff an mindestens einem der ersten und zweiten Träger befestigt ist.
Beispiel 9 ist ein Halbleitergehäuse, umfassend: einen ersten Träger und einen zweiten Träger, die jeweils eine innere Hauptseite aufweisen, wobei die ersten und zweiten Träger einander gegenüberliegend angeordnet sind, derart, dass die inneren Hauptseiten einander gegenüber liegen, mindestens einen ersten und einen zweiten Halbleiterchip, die zwischen den inneren Hauptseiten angeordnet sind, wobei die Halbleiterchips elektrisch miteinander und mit dem ersten und zweiten Träger gekoppelt sind, um eine elektrische Schaltung zu bilden, und mindestens einen Präzisionsabstandhalter und mindestens einen elektrischen Verbinder, die zwischen den inneren Hauptseiten seitlich neben dem ersten und zweiten Halbleiterchip angeordnet sind, wobei der elektrische Verbinder konfiguriert ist, um Teile der elektrischen Schaltung auf dem ersten und zweiten Träger elektrisch zu verbinden, und wobei der Präzisionsabstandhalter konfiguriert ist, um den ersten und zweiten Träger in einem bestimmten Abstand zueinander zu halten.
Beispiel 10 ist das Halbleitergehäuse von Beispiel 9, wobei das Halbleitergehäuse mindestens vier Präzisionsabstandshalter umfasst und wobei die mindestens vier Präzisionsabstandshalter an den vier Ecken des Halbleitergehäuses angeordnet sind.
Beispiel 11 ist das Halbleitergehäuse von Beispiel 9 oder 10, wobei die inneren Hauptseiten Leiterbahnen der elektrischen Schaltung umfassen, die mit den Halbleiterchips verbunden sind, und wobei die Präzisionsabstandshalter nicht elektrisch mit einer Leiterbahn auf mindestens einer inneren Hauptseite verbunden sind.
Beispiel 12 ist das Halbleitergehäuse eines der vorstehenden Beispiele, wobei keine Lötstelle zwischen den Präzisionsabstandhaltern und einer der inneren Hauptseiten angeordnet ist.
Beispiel 13 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitergehäuses, wobei das Verfahren umfasst: Anordnen eines ersten Trägers und eines zweiten Trägers, die jeweils eine innere Hauptseite aufweisen, einander gegenüberliegend, derart, dass die inneren Hauptseiten einander zugewandt sind, Anordnen eines Halbleiterchips zwischen den inneren Hauptseiten, Anordnen mindestens eines Präzisionsabstandshalters und mindestens eines elektrischen Verbinders zwischen den inneren Hauptseiten seitlich neben dem Halbleiterchip, wobei der Präzisionsabstandshalter eine größere Länge als der elektrische Verbinder aufweist, gemessen entlang einer Linie senkrecht zu den inneren Hauptseiten, und Anbringen des ersten und zweiten Trägers an gegenüberliegenden Enden des Präzisionsabstandshalters und des elektrischen Verbinders, wobei ein Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Träger durch die Länge des Präzisionsabstandshalters definiert ist.
Beispiel 14 ist das Verfahren des Beispiels 13, ferner umfassend: das Ausüben von Druck beim Anbringen des ersten und zweiten Trägers, derart, dass der erste und zweite Träger gegen den Präzisionsabstandhalter gedrückt werden und durch den Präzisionsabstandhalter, nicht aber durch den elektrischen Verbinder, auf Abstand zueinander gehalten werden.
Beispiel 15 ist das Verfahren von Beispiel 13 oder 14, wobei der Halbleiterchip, der Präzisionsabstandhalter und der elektrische Verbinder an dem ersten Träger befestigt werden, bevor sie an dem zweiten Träger befestigt werden.
Beispiel 16 ist das Verfahren eines der Beispiele 13 bis 15, wobei das Befestigen ein Löten oder Sintern umfasst.
Beispiel 17 ist eine Vorrichtung mit Mitteln zum Ausführen des Verfahrens gemäß einem der Beispiele 13 bis 16.
Obwohl die Offenbarung in Bezug auf eine oder mehrere Implementierungen veranschaulicht und beschrieben wurde, können Änderungen und/oder Modifikationen an den veranschaulichten Beispielen vorgenommen werden, ohne von Geist und Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen. Insbesondere in Bezug auf die verschiedenen Funktionen, die von den oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen (Baugruppen, Vorrichtungen, Schaltungen, Systeme usw.) ausgeführt werden, sollen die Begriffe (einschließlich eines Verweises auf ein „Mittel“), mit welchen diese Komponenten beschrieben werden, einer Komponente oder Struktur entsprechen, die die angegebene Funktion der beschriebenen Komponente erfüllt (z.B. funktional äquivalent), auch wenn sie strukturell nicht der offenbarten Struktur entspricht, die die Funktion in den hierin dargestellten exemplarischen Implementierungen der Offenbarung erfüllt.

Claims

Halbleitergehäuse, umfassend: einen ersten Träger und einen zweiten Träger, die jeweils eine innere Hauptseite aufweisen, wobei die ersten und zweiten Träger derart einander gegenüberliegend angeordnet sind, dass die inneren Hauptseiten einander zugewandt sind, einen Halbleiterchip, der zwischen den inneren Hauptseiten angeordnet ist, und mindestens einen Präzisionsabstandhalter und mindestens einen elektrischen Verbinder, die zwischen den inneren Hauptseiten seitlich neben dem Halbleiterchip angeordnet sind, wobei der Präzisionsabstandhalter eine größere Länge als der elektrische Verbinder aufweist, gemessen entlang einer Linie senkrecht zu den inneren Hauptseiten.
Halbleitergehäuse nach Anspruch 1, wobei das Halbleitergehäuse mindestens vier Präzisionsabstandshalter umfasst und wobei die mindestens vier Präzisionsabstandshalter an den vier Ecken des Halbleitergehäuses angeordnet sind.
Halbleitergehäuse nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine entsprechende erste Lötstelle zwischen dem ersten Träger und dem Präzisionsabstandhalter eine geringere Dicke aufweist als eine zweite Lötstelle zwischen dem zweiten Träger und dem Präzisionsabstandhalter.
Halbleitergehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Präzisionsabstandhalter und der elektrische Verbinder aus Cu bestehen.
Halbleitergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Präzisionsabstandhalter mindestens 0,15 mm länger ist als der elektrische Verbinder.
Halbleitergehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Halbleitergehäuse eine elektrische Schaltung umfasst, wobei der elektrische Verbinder Teile der elektrischen Schaltung elektrisch verbindet und wobei der Präzisionsabstandhalter Teile der elektrischen Schaltung nicht elektrisch verbindet.
Halbleitergehäuse nach Anspruch 1, wobei eine erste Lötstelle zwischen dem ersten Träger und dem elektrischen Verbinder angeordnet ist, eine zweite Lötstelle zwischen dem elektrischen Verbinder und dem zweiten Träger angeordnet ist und keine Lötstelle zwischen dem Präzisionsabstandshalter und mindestens einem der ersten und zweiten Träger angeordnet ist.
Halbleitergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Präzisionsabstandhalter mit einem elektrisch isolierenden Klebstoff an mindestens einem der ersten und zweiten Träger befestigt ist.
Halbleitergehäuse, umfassend: einen ersten Träger und einen zweiten Träger, die jeweils eine innere Hauptseite aufweisen, wobei die ersten und zweiten Träger derart einander gegenüberliegend angeordnet sind, dass die inneren Hauptseiten einander zugewandt sind, mindestens einen ersten und einen zweiten Halbleiterchip, die zwischen den inneren Hauptseiten angeordnet sind, wobei die Halbleiterchips elektrisch miteinander und mit dem ersten und zweiten Träger gekoppelt sind, um eine elektrische Schaltung zu bilden, und mindestens einen Präzisionsabstandhalter und mindestens einen elektrischen Verbinder, die zwischen den inneren Hauptseiten seitlich neben dem ersten und zweiten Halbleiterchip angeordnet sind, wobei der elektrische Verbinder konfiguriert ist, um Teile der elektrischen Schaltung auf dem ersten und zweiten Träger elektrisch zu verbinden, und wobei der Präzisionsabstandshalter konfiguriert ist, um den ersten und zweiten Träger in einem definierten Abstand voneinander zu halten.
Halbleitergehäuse nach Anspruch 9, wobei das Halbleitergehäuse mindestens vier Präzisionsabstandshalter umfasst und wobei die mindestens vier Präzisionsabstandshalter an den vier Ecken des Halbleitergehäuses angeordnet sind.
Halbleitergehäuse nach Anspruch 9 oder 10, wobei die inneren Hauptseiten Leiterbahnen der elektrischen Schaltung umfassen, die mit den Halbleiterchips verbunden sind, und wobei die Präzisionsabstandshalter nicht elektrisch mit einer Leiterbahn auf mindestens einer inneren Hauptseite verbunden sind.
Halbleitergehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei keine Lötstelle zwischen den Präzisionsabstandhaltern und einer der inneren Hauptseiten angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleitergehäuses, wobei das Verfahren umfasst: Anordnen eines ersten Trägers und eines zweiten Trägers, die jeweils eine innere Hauptseite aufweisen, derart einander gegenüberliegend, dass die inneren Hauptseiten einander zugewandt sind, Anordnen eines Halbleiterchips zwischen den inneren Hauptseiten, Anordnen mindestens eines Präzisionsabstandshalters und mindestens eines elektrischen Verbinders zwischen den inneren Hauptseiten seitlich neben dem Halbleiterchip, wobei der Präzisionsabstandshalter eine größere Länge als der elektrische Verbinder aufweist, gemessen entlang einer Linie senkrecht zu den inneren Hauptseiten, und Anbringen des ersten und zweiten Trägers an gegenüberliegenden Enden des Präzisionsabstandshalters und des elektrischen Verbinders, wobei ein Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Träger durch die Länge des Präzisionsabstandshalters definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend: Aufbringen von Druck beim Anbringen des ersten und zweiten Trägers, derart, dass der erste und zweite Träger gegen den Präzisionsabstandhalter gedrückt werden und durch den Präzisionsabstandhalter, nicht aber durch den elektrischen Verbinder, auf Abstand zueinander gehalten werden.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Halbleiterchip, der Präzisionsabstandshalter und der elektrische Verbinder an dem ersten Träger befestigt werden, bevor sie an dem zweiten Träger befestigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Anbringen ein Löten oder Sintern umfasst.