DE102019121012A1 - Verkapseltes Package mit Träger, Laminatkörper und dazwischenliegender Komponente - Google Patents

Verkapseltes Package mit Träger, Laminatkörper und dazwischenliegender Komponente Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Packages (100), wobei das Verfahren das Montieren mindestens eine elektronischen Komponente (104) auf einem Träger (102), das Anbringen eines Laminatkörpers (106) an der montierten mindestens einen elektronischen Komponente (104) und das Füllen mindestens eines Teils der Räume (110) zwischen dem Laminatkörper (106) und dem Träger (102) mit mindestens einer montierten elektronischen Komponente (104) mit einer Verkapselung (108) hat.

Description

  • Hintergrund
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Packages und auf ein Package.
  • Ein Package kann eine elektronische Komponente, zum Beispiel einen Halbleiterchip, aufweisen, die auf einem Träger, zum Beispiel einem Leadframe, montiert ist. Packages können als verkapselte elektronische Komponente ausgeführt sein, die auf einem Träger montiert ist, wobei sich elektrische Verbindungen aus der Verkapselung heraus erstrecken und mit einer elektronischen Peripherie gekoppelt sind. In einem Package kann die elektronische Komponente durch eine Klammer oder einen Bonddraht mit dem Träger verbunden sein.
  • Die Herstellung eines Packages ist jedoch immer noch ein Prozess, der mit einem hohen Aufwand verbunden ist.
  • Zusammenfassung
  • Es kann die Notwendigkeit bestehen, ein Package mit geringem Aufwand herzustellen.
  • Entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform wird ein Verfahren zum Herstellen eines Packages vorgesehen, wobei das Verfahren das Montieren mindestens einer elektronischen Komponente auf einem Träger, das Anbringen eines Laminatkörpers an der mindestens einen elektronischen Komponente und das Füllen mindestens eines Teils der Räume zwischen dem Laminatkörper und dem Träger mit der montierten mindestens einen elektronischen Komponente dazwischen mit einer Verkapselung aufweist.
  • Nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform wird ein Package bereitgestellt, das einen Träger, mindestens eine auf dem Träger montierte elektronische Komponente, einen Laminatkörper, der an der mindestens einen elektronischen Komponente angebracht ist, und eine Verkapselung aufweist, die mindestens einen Teil der Räume zwischen dem Laminatkörper und dem Träger mit der montierten mindestens einen elektronischen Komponente dazwischen füllt.
  • Entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform wird ein Package bereitgestellt, das ein Hybrid zwischen einer Laminatstruktur und einer Struktur auf Trägerbasis ist. Der Laminatkörper kann zum Beispiel ein organisches Material wie Prepreg aufweisen, das mit einer oder mehreren Metallschichten wie Kupferfolien zu einem Laminat verbunden werden kann. Der Träger kann zum Beispiel ein Leadframe aus Kupfer sein. Zwischen dem Laminatkörper und dem Träger kann eine elektronische Komponente, wie zum Beispiel ein Halbleiterchip, eingebettet sein. Eine solche Anordnung kann an oder in einem Verkapselungswerkzeug (zum Beispiel einem Formwerkzeug) platziert werden, um dadurch leere Räume teilweise oder ganz mit einer Verkapselung (zum Beispiel einer Gussmasse) zu füllen. Eine solche Fertigungsarchitektur zur Herstellung von Packages kann mit geringem Aufwand für eine parallele Herstellung mehrerer Packages durchgeführt werden, wodurch ein hoher Durchsatz und niedrige Kosten erzielt werden. Gleichzeitig kann eine solche Fertigungsarchitektur es ermöglichen, die Vorteile der Laminattechnologie und der Komponentenanbringung entsprechend der Trägertechnologie zu kombinieren.
  • Beschreibung weiterer beispielhafter Ausführungsformen
  • Im Folgenden werden weitere beispielhafte Ausführungsformen des Packages und des Verfahrens erläutert.
  • Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Package“ insbesondere eine elektronische Vorrichtung bezeichnen, die ein oder mehrere auf einem Träger montierte elektronische Komponenten umfassen kann. Wahlweise kann zumindest ein Teil der Bestandteile des Packages zumindest teilweise mit einem Verkapselungsstoff verkapselt sein.
  • Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „elektronische Komponente“ insbesondere einen Halbleiterchip (insbesondere einen Leistungshalbleiterchip), eine aktive elektronische Komponente (wie einen Transistor), eine passive elektronische Komponente (wie einen Kondensator oder eine Induktivität oder einen ohmschen Widerstand), einen Sensor (wie ein Mikrofon, einen Lichtsensor oder einen Gassensor), einen Aktuator (zum Beispiel einen Lautsprecher) und ein mikroelektromechanisches System (MEMS) aufweisen. Insbesondere kann die elektronische Komponente ein Halbleiterchip mit mindestens einem integrierten Schaltungselement (wie einer Diode oder einem Transistor) in einem Oberflächenabschnitt davon sein. Die elektronische Komponente kann ein nacktes Die sein oder bereits verpackt oder verkapselt sein.
  • Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Verkapselung“ insbesondere ein im Wesentlichen elektrisch isolierendes und vorzugsweise wärmeleitendes Material bezeichnen, das elektronische Komponenten und Teile des Träger- und/oder Laminatkörpers umgibt, um mechanischen Schutz, elektrische Isolierung und gegebenenfalls einen Beitrag zur Wärmeabfuhr während des Betriebs des Packages zu gewährleisten.
  • Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Träger“ insbesondere eine Trägerstruktur bezeichnen (die vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise elektrisch leitend ist), die als mechanischer Träger für eine oder mehrere elektronische Komponenten dient und die auch zur elektrischen Verbindung zwischen der (den) elektronischen Komponente(n) und der Peripherie des Packages beitragen kann. Mit anderen Worten kann der Träger eine mechanische Stützfunktion und optional eine elektrische Verbindungsfunktion erfüllen. Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, kann der Träger teilweise oder vollständig elektrisch leitend sein.
  • Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Laminatkörper“ insbesondere einen flachen Körper (zum Beispiel ein Blatt) bezeichnen, der eine oder mehrere miteinander verbundene Laminatschichten aufweist, d.h. Schichten, die durch Laminieren miteinander verbunden werden können oder die durch Laminieren miteinander verbunden sind. Insbesondere kann ein Laminatkörper ein Material sein, das geeignet ist, mehrere Laminatschichten, zum Beispiel aus dem gleichen Material, miteinander zu verkleben. Ein Laminatkörper kann also ein plattenförmiger Körper sein, der eine oder mehrere laminierbare oder laminierte Schichten aufweist. Mindestens eine Laminatschicht kann durch Laminieren mit anderen Schichten verbunden oder so konfiguriert sein, dass sie mit anderen Schichten verbunden werden kann. Das Laminieren kann eine Verbindung von laminierbaren Schichten unter Verwendung von erhöhter Temperatur sein, optional begleitet von einem zusätzlichen mechanischen Druck, der auf gestapelte Laminatschichten ausgeübt wird. Ein solcher Laminatkörper kann insbesondere ein gepresster Mehrlagenstapel aus einer oder mehreren dielektrischen organischen Schichten und/oder einer oder mehreren Metallfolien sein. Eine oder mehrere dielektrische Laminatschichten können zum Beispiel Prepreg-Schichten sein. Prepreg ist ein Material, das ein Harz mit darin enthaltenen Glasfasern aufweist. Der Laminatkörper kann auch eine oder mehrere Metallfolien aufweisen, die zum Beispiel Kupferfolien sein können. Allgemeiner kann der Laminatkörper mindestens eine dielektrische Schicht umfassen, die in der Lage ist, während eines Laminierungsprozesses auszuhärten, zu polymerisieren und/oder zu vernetzen und dadurch zu einer Adhäsionskraft zwischen mehreren Schichten eines mehrschichtigen Laminats beizutragen.
  • Insbesondere kann ein Laminatmaterial oder das Material des Laminatkörpers ein Epoxidharz oder ein anderes Polymer (wie Polyimid) oder ein anderes mit Füllstoffpartikeln, insbesondere Glaspartikeln, insbesondere Glasfasern, gefülltes Isoliermaterial sein. Ein solches Material kann als Prepreg bereitgestellt werden, d.h. als eine Platte, in der das Epoxidharz nicht oder nicht vollständig ausgehärtet ist, so dass es durch Zufuhr von Wärmeenergie flüssig werden kann. In einem laminierten Körper kann eine solche Prepreg-Platte mit einer oder mehreren Kupferfolien kombiniert werden, die beim Laminieren angebracht werden können. Resin-Coated-Copper (RCC) ist eine Kombination aus einer Kupferfolie und einem nicht ausgehärteten Epoxidharz ohne Glasfasern.
  • Eine beispielhafte Ausführungsform beinhaltet im Wesentlichen, ein Hybridpackage zu bilden, das einen Träger (insbesondere einen strukturierten Metallträger, zum Beispiel aus Kupfer, wie einem Leadframe) mit einem oder mehreren daran befestigten elektronischen Komponenten (insbesondere Halbleiterchips) und mit einem daran befestigten Laminatkörper aufweist. Durch eine oder mehrere Öffnungen eines Verkapselungswerkzeugs und des Trägers kann eine Verkapselung (zum Beispiel eine Gussmasse) in einen Hohlraum eingebracht werden, der bereits den Laminatkörper aufnehmen kann (zum Beispiel aus einem Prepreg-Blatt mit oder bestehend aus einem Prepreg-Blatt und gegebenenfalls mit einer Kupferfolie auf dem Prepreg-Blatt).
  • Bei einer Ausführungsform ist der Träger ein metallischer (insbesondere strukturierter, insbesondere gemusterter oder geätzter) Träger, insbesondere ein Leadframe. Der Träger kann also zum Beispiel eine metallische Platte sein, die zum Beispiel durch Prägen oder Ätzen so strukturiert werden kann, dass ein Träger mit gewünschter Geometrie erhalten werden kann. Der Träger kann dann einem entsprechenden Laminatkörper und dazwischen einem oder mehreren montierten elektronischen Komponenten zugeordnet werden. Eine solche Fertigungsarchitektur ist kompatibel mit einer effizienten Batchfertigung von mehreren Packages gleichzeitig.
  • Bei einer Ausführungsform hat der Träger einen Leadframe, insbesondere ein Die-Pad und eine Mehrzahl von Leitungen. Bei einem solchen Leadframe kann es sich um eine plattenförmige Metallstruktur handeln, die so strukturiert werden kann, dass sie ein oder mehrere Die-Pads oder Montageabschnitte zum Montieren der einen oder mehreren elektronischen Komponenten des Packages bildet. Ein Leadframe kann auch einen oder mehrere Leitungsabschnitte umfassen, um eine elektrische Verbindung des Packages mit einer elektronischen Umgebung herzustellen, wenn die elektronische(n) Komponente(n) auf dem Leadframe montiert wird (werden). Bei einer Ausführungsform kann der Leadframe eine Metallplatte (insbesondere aus Kupfer) sein, die zum Beispiel durch Prägen oder Ätzen strukturiert werden kann. Die Ausbildung des Trägers als Leadframe ist eine kostengünstige und mechanisch wie elektrisch vorteilhafte Konfiguration, bei der eine niederohmige Verbindung der mindestens einen elektronischen Komponente mit einer robusten Tragfähigkeit des Leadframes kombiniert werden kann. Darüber hinaus kann ein Leadframe zur Wärmeleitfähigkeit des Packages beitragen und die beim Betrieb der elektronischen Komponente(n) entstehende Wärme aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit des metallischen (insbesondere kupferhaltigen) Materials des Leadframes abführen. Ein Leadframe kann zum Beispiel Aluminium und/oder Kupfer aufweisen.
  • Alternativ kann der Träger als strukturierte Leiterplatte (PCB) ausgeführt sein. Eine oder mehrere Öffnungen der Leiterplatte können vorgesehen werden, um die Zufuhr von flüssigem oder viskosem Verkapselungsmaterial in Räume zu ermöglichen, die zwischen der mindestens einen elektronischen Komponente, dem Träger und dem Laminatkörper abgegrenzt sind.
  • Bei einer Ausführungsform hat der Laminatkörper mindestens eine Prepreg-Schicht oder besteht aus einer solchen. Ein dielektrisches Material des Laminatkörpers kann zum Beispiel ein glasfasergefülltes Epoxidharz sein. Alternativ kann der Laminatkörper eine harzbeschichtete Kupferfolie (Resin-Coated-Copper, RCC) aufweisen, d.h. eine Harzschicht (ohne Glasfasern) und eine daran angebrachte Kupferfolie. Ferner kann der Laminatkörper alternativ eine BF-Schicht (Build-up Film) aufweisen, d.h. eine Schicht aus Epoxid-Verbundmaterial. Eine ABF-Schicht weist eine ausgezeichnete Prozesseffizienz auf, ermöglicht eine einfache Handhabung und erlaubt eine hohe Gestaltungsfreiheit. Es können jedoch auch andere geeignete dielektrische Materialien für einen dielektrischen Teil des Laminatkörpers verwendet werden.
  • Bei einer Ausführungsform hat der Laminatkörper mindestens eine Kupferschicht auf einem Blatt, das ein dielektrisches laminierbares Material enthält (zum Beispiel mindestens eine Prepreg-Schicht). Prepreg-Schichten sind im Handel als große Blätter erhältlich, die mit einem oder mehreren Trägern von im Wesentlichen gleicher Größe verbunden werden können. Eine Prepreg-Schicht kann anfangs ungehärtet sein, um während des Aushärtens zu einer Verbindung mit einem oder mehreren elektronischen Komponenten und/oder der Verkapselung beizutragen. Durch Zufuhr von Wärmeenergie kann die Prepreg-Schicht klebrig werden und somit zu einer Verbindung zwischen den Bestandteilen des Packages beitragen. Es ist auch möglich, dass eine oder mehrere Prepreg-Schichten mit einer oder mehreren Kupferschichten miteinander verbunden werden.
  • Bei einer Ausführungsform kann der Laminatkörper eine Kupferschicht aufweisen. Bei Verwendung eines Laminatkörpers mit einer oder mehreren Kupferschichten können die Kupferschichten zur Herstellung elektrischer Verbindungen mit der elektronischen Komponente und/oder dem Träger verwendet werden.
  • Bei einer Ausführungsform ist die Verkapselung eine Gussmasse. Mit anderen Worten kann das Ausfüllen der Räume zwischen Laminatkörper und Träger mit dem einen oder mehreren elektronischen Komponenten dazwischen durch Gießen erfolgen. Dies ist eine einfache Technologie, die mit geringem Aufwand und zuverlässig durchgeführt werden kann, um die Räume mit einer gießbaren Verkapselung zu füllen. Dadurch wird die mechanische, elektrische und thermische Integrität des Packages verbessert. Beim Verkapseln durch Gießen kann zum Beispiel Spritzgießen oder Transfer-Molding durchgeführt werden. Vakuumgießen kann bevorzugt werden. Zum Beispiel kann ein entsprechend verkapseltes Package (insbesondere eine elektronische Komponente mit Träger und Laminat) bereitgestellt werden, indem die Körper zwischen ein oberes Formwerkzeug und ein unteres Formwerkzeug gelegt und flüssiges Formmaterial darin eingespritzt wird. Nach dem Erstarren des Formmaterials ist die Bildung der Verkapselung abgeschlossen. Falls gewünscht, kann die Form mit Partikeln gefüllt werden, die ihre Eigenschaften, zum Beispiel die Wärmeabfuhreigenschaften, verbessern. In anderen beispielhaften Ausführungsformen kann die Verkapselung auch eine Gusskomponente sein oder gedruckt werden.
  • Bei einer Ausführungsform hat die mindestens eine elektronische Komponente mindestens ein Pad ausschließlich auf einer dem Träger zugewandten Hauptfläche. So kann die elektronische Komponente so positioniert werden, dass das eine oder die mehreren Pads direkt in Richtung des Trägers ausgerichtet sind, um dadurch eine direkte elektrisch leitende Verbindung mit dem Träger herzustellen. In einer anderen Ausführungsform hat die mindestens eine elektronische Komponente mindestens ein Pad ausschließlich auf einer dem Laminatkörper zugewandten Hauptfläche. In dieser Alternative ist es möglich, dass das eine oder die mehreren Pads mit elektrisch leitfähigem Material des Laminatkörpers verbunden sind oder sich durch den Laminatkörper erstrecken. In noch einer anderen Ausführungsform hat die mindestens eine elektronische Komponente mindestens ein Pad auf einer dem Träger zugewandten Hauptfläche und mindestens ein weiteres Pad auf einer dem Laminatkörper zugewandten Hauptfläche. Bei der dritten Alternative können die Pads sowohl nach oben gerichtet als auch nach unten gerichtet angeordnet sein. Dies kann zum Beispiel bei elektronischen Komponenten mit vertikalem Stromfluss eine Option sein. Die elektronische Komponente kann zum Beispiel ein Transistorchip mit Gate-Pad und Source-Pad auf einer Hauptfläche und Drain-Pad auf der gegenüberliegenden anderen Hauptfläche sein. Die Kombination von Laminatkörpertechnologie und metallischer Trägerplattentechnologie kann daher eine gleichzeitige elektrische Verbindung von Pads nach oben gerichtet und mit der Rückseite nach unten ermöglichen. Es ist auch möglich, dass die mindestens eine elektronische Komponente nur ein weiteres Pad hat, das mit der Oberseite nach oben oder mit der Unterseite nach unten ausgerichtet ist.
  • Bei einer Ausführungsform erstreckt sich die Verkapselung vertikal über eine Hauptfläche des Trägers hinaus und deckt insbesondere eine Hauptfläche des Trägers gegenüber einer anderen Hauptfläche des Trägers, auf der der mindestens eine elektronische Chip montiert ist, vollständig ab. Durch diese Maßnahme kann die Verkapselung selbst zur Erzielung einer kostengünstigen und ohne zusätzlichen Aufwand herstellbaren Isolationsschicht auf der Oberseite des Packages verwendet werden.
  • Bei einer Ausführungsform ist zumindest ein Teil einer Hauptfläche des Trägers, die einer anderen Hauptfläche des Trägers, auf der der mindestens eine elektronische Chip montiert ist, gegenüberliegt, in Bezug auf die Verkapselung freiliegend. Indem zumindest ein Teil einer Hauptfläche des Packages in Bezug auf die Verkapselung freiliegt, wird es vereinfacht, das fertig hergestellte Package mit einer elektronischen Umgebung elektrisch zu verbinden, zum Beispiel mit einer Montagebasis (zum Beispiel einer Leiterplatte, PCB), auf der das Package montiert werden kann. Darüber hinaus können solche freiliegenden, elektrisch leitfähigen Teile des Trägers zur Wärmeabfuhr beitragen und somit als Kühlungsmerkmal genutzt werden, was zum Beispiel in der Leistungshalbleitertechnik von Vorteil sein kann.
  • Bei einer Ausführungsform hat der Laminatkörper ein Blatt mit einem dielektrischen Material (zum Beispiel einem Prepreg-Blatt) und eine Metallschicht (zum Beispiel eine Kupferfolie) auf dem Blatt, wobei das Blatt zwischen der Metallschicht und der mindestens einen elektronischen Komponente angeordnet ist. Zum Beispiel kann eine Kupferfolie an einer Oberfläche des Laminatkörpers vorgesehen sein, und elektrische Verbindungen der einen oder mehreren elektronischen Komponenten können auf dem dielektrischen Blatt, d.h. auf der laminierten Seite, anstatt auf der Seite der Metallschicht angeordnet sein.
  • Bei einer Ausführungsform hat das Package mindestens eine auf und/oder in dem Laminatkörper ausgebildete Umverteilungsschicht. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Umverteilungsschicht“ insbesondere eine Schicht oder eine Anordnung von Schichten mit elektrisch leitenden und elektrisch isolierenden Anteilen bezeichnen, die eine Schnittstellenfunktion zwischen den kleinen Abmessungen der elektronischen Komponenten und den größeren Abmessungen der äußeren Packagekontakte erfüllt. Die Bildung einer solchen Umverteilungsschicht auf und/oder im Laminatkörper kann eine Verbindung des Packages mit einer elektronischen Umgebung, wie zum Beispiel einem Montagesockel wie einer Leiterplatte, vereinfachen.
  • Bei einer Ausführungsform hat das Package mindestens ein vertikales elektrisches Verbindungselement, das sich jeweils durch mindestens einen Teil der Verkapselung und durch mindestens einen Teil des Laminatkörpers erstreckt. Zum Beispiel kann ein solches vertikales elektrisches Verbindungselement den Laminatkörper mit dem Träger elektrisch koppeln. Genauer gesagt kann das Package mindestens ein vertikales elektrisches Verbindungselement aufweisen, das sich durch mindestens einen Teil der Verkapselung und durch mindestens einen Teil des Laminatkörpers erstreckt und die oben beschriebene mindestens eine Umverteilungsschicht mit dem Träger elektrisch koppelt. Zur Verfeinerung der elektrischen Verbindung innerhalb des Hybridpackages können elektrisch leitende Vias oder Durchkontaktierungen gebildet werden, die sich durch mindestens einen Teil des Laminatkörpers und/oder mindestens einen Teil der Verkapselung erstrecken. Auf diese Weise können auch anspruchsvolle elektrische Kopplungskonfigurationen erreicht werden.
  • Bei einer Ausführungsform ist mindestens 80% einer, insbesondere im Wesentlichen eine, gesamten Hauptfläche der mindestens einen elektronischen Komponente mit dem Laminatkörper verbunden. Bei der Verbindung eines größeren Teils oder sogar im Wesentlichen der gesamten Hauptfläche des mindestens einen elektronischen Chips mit dem Laminatkörper kann sicher verhindert werden, dass sich Füllstoffpartikel der Gussmasse in einem Bereich zwischen Laminatkörper und elektronischem Chip ansammeln können. Dies kann eine Verschlechterung der Integrität des Packages und der Genauigkeit der Montageposition und Ausrichtung der elektronischen Komponente auf dem Laminatkörper verhindern.
  • Bei einer Ausführungsform liegt die Dicke des Trägers in einem Bereich zwischen 20 µm und 3 mm, insbesondere in einem Bereich zwischen 100 µm und 500 µm. Ein Träger mit solchen Abmessungen kann auch wesentlich größere Längen- und Breitenmaße im Vergleich zum Dickenmaß haben und damit die Form einer Platte haben.
  • Bei einer Ausführungsform liegt die Dicke des Laminatkörpers in einem Bereich zwischen 10 µm und 150 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen 20 µm und 40 µm. Der Laminatkörper kann dünner als der Träger sein.
  • Bei einer Ausführungsform liegt eine Dicke der mindestens einen elektronischen Komponente in einem Bereich zwischen 15 µm und 1 mm, insbesondere in einem Bereich zwischen 50 µm und 200 µm. Die elektronische Komponente, zum Beispiel eine Halbleiterdiode, kann auch dünner als der Träger sein.
  • Insbesondere kann eine Dicke des Trägers größer sein als eine Dicke des Laminatkörpers, und sie kann größer sein als eine Dicke der mindestens einen elektronischen Komponente. Insbesondere kann die Dicke des Trägers sogar größer sein als die Dicke des Laminatkörpers und die Dicke der mindestens einen elektronischen Komponente zusammen. Daher kann der Träger unter Träger, Laminatkörper und elektronischer(n) Komponente(n) bei weitem der dickste Körper sein. Dies kann konventionell Probleme hinsichtlich des Dickenausgleichs verursachen. Nach einer beispielhaften Ausführungsform treten solche Probleme jedoch nicht auf, da die Verkapselung (insbesondere Gussmasse) einen effizienten Ausgleich von Höhenunterschieden ermöglicht.
  • Bei einer Ausführungsform hat das Package mindestens eine weitere elektronische Komponente, die auf (insbesondere direkt auf) oder über (zum Beispiel mit einer oder mehreren weiteren Strukturen dazwischen) der Verkapselung montiert ist. Insbesondere kann diese mindestens eine weitere elektronische Komponente mit der mindestens einen verkapselten elektronischen Komponente elektrisch gekoppelt sein. Auf diese Weise kann das Package als ein System mit mehreren oberflächenmontierten und/oder verkapselten elektronischen Komponenten konfiguriert werden. Insbesondere kann es möglich sein, die verkapselte elektronische Komponente mit der oberflächenmontierten elektronischen Komponente elektrisch zu koppeln. Durch diese Maßnahme können auch komplexe elektronische Baugruppen hergestellt werden.
  • Bei einer Ausführungsform hat die Füllung das Formen, insbesondere das Vakuumformen. Das Füllen von Räumen zwischen Laminatkörper, Träger und einer oder mehreren Komponenten mit einer Gussmasse ist eine einfache und zuverlässige Methode, um größere Hohlräume in dem fertig hergestellten Package zu vermeiden. Das Vakuumformen ist in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft, da es verbleibende Hohlräume besonders klein hält. Beschreibenderweise kann das Verkapselungswerkzeug (zum Beispiel Formwerkzeuge, die Träger, Laminatkörper und montierte elektronische Komponente(n) umschließen) mit einer oder mehreren Öffnungen für die Zufuhr von Vormaterial der Verkapselung versehen sein. Das zugeführte Vorläufermaterial der Verkapselung (zum Beispiel eine flüssige Gussmasse) kann dann ausgehärtet oder gehärtet werden, um eine feste Verkapselung zu bilden.
  • In einer anderen Ausführungsform beinhaltet das Füllen ein Drucken, insbesondere eines aus der Gruppe, die aus Tintenstrahldruck, Schablonendruck und Siebdruck besteht. So ist es auch möglich, einem Verkapselungswerkzeug Verkapselungsmaterial nach dem Prinzip des Tintenstrahldrucks oder des Siebdrucks zuzuführen. Auch durch das Drucken können Räume in der Struktur zwischen Laminatkörper, Träger und elektronischen Komponente(n) zuverlässig mit einem gedrucktem Verkapselungsmaterial gefüllt werden.
  • Bei einer Ausführungsform hat das Verfahren ein Einsetzen des Laminatkörpers, der an der montierten mindestens einen elektronischen Komponente befestigt ist, in ein Verkapselungswerkzeug, um dadurch ein Verkapselungsvolumen abzugrenzen, ein Einspritzen eines Vorläufers der Verkapselung in das Verkapselungsvolumen und ein anschließendes Aushärten des Vorläufers. Um die Einhaltung dieses Verfahrens zu gewährleisten, kann der Träger mit einer oder mehreren Verkapselungsöffnungen versehen werden, die es dem Vorläufer der Verkapselung ermöglichen, durch diese Verkapselungsöffnungen und in die Räume zu fließen. So kann das Verfahren beinhalten, dass zumindest ein Teil der Räume durch Zufuhr eines Vorläufers der Verkapselung durch mindestens eine Öffnung, die durch den Träger verläuft, gefüllt wird.
  • Bei einer Ausführungsform hat das Verfahren ein Einspritzen des Vorläufers in das Verkapselungsvolumen als Granulat. Die Bereitstellung des Vorläufers der Verkapselung als Granulat kann das Risiko der Blasenbildung reduzieren oder sogar eliminieren, da ein flüssiger Vorläufer Luft einschließen kann, bevor ein Vakuum angelegt wird. Daher kann die Verwendung eines Granulats als Vorläufer für die Verkapselung die mechanische und elektrische Integrität und Leistung sowie die Zuverlässigkeit des hergestellten Packages verbessern.
  • Bei einer Ausführungsform hat das Verfahren ein Einspritzen des Vorläufers mit einem Volumen, das flexibler ist als ein Volumen des Laminatkörpers. Von Vorteil ist, dass das Volumen des Vorläufers der Gussmasse flexibler und elastischer sein kann als das Volumen des Laminatkörpers. Infolgedessen können Probleme wie Hohlraumbildung, strenge Leadframe-DesignBeschreibung und Einschränkungen hinsichtlich der Dicke der elektronischen Komponente gelöst werden.
  • Bei einer Ausführungsform hat das Verfahren ein Herstellen einer Mehrzahl von Packages durch eine Batch-Fertigung. Zum Beispiel können die Träger mit einer Größe im Bereich von 50x150 mm2 bis 100x300 mm2 verwendet werden. Der Laminatkörper kann mit typischen, in der PCB- (Printed-Ccircuit-Board-) Industrie verwendeten Panelgrößen versehen werden, zum Beispiel von 18 Zoll x 24 Zoll oder 21 Zoll x 24 Zoll. Auch eine Panelgröße von 600x600 mm2 oder mehr ist möglich. Natürlich sind auch andere Abmessungen möglich. Es ist auch möglich, eine einzelne Laminat-Körperplatte mit mehreren Trägerstrukturen zu kombinieren, da die Standardabmessungen von Prepreg-Blättern größer sein können als die Standardabmessungen von Leadframe-Trägern. Mit anderen Worten, es können mehrere Packages gleichzeitig und damit mit einem hohen Durchsatz im industriellen Maßstab gebildet werden. Im Hinblick auf eine solche Batchfertigung ist es möglich, dass mehrere elektronische Komponenten von mehreren Packages zwischen Laminatkörper und Träger eingelegt werden. Danach können diese Mehrfachvorformen von Mehrfachpackages in einem gemeinsamen Verfahren, in einem Verkapselungswerkzeug, mit einer Verkapselung verkapselt werden. Anschließend können elektrische Verbindungen für jedes des Packages hergestellt werden, wobei die Packages immer noch integral verbunden sind. Danach kann die so erhaltene Struktur in separate Packages aufgeteilt werden. Jedes dieser Packages kann einen Teil des Laminatkörpers, einen Teil des Trägers und mindestens eine der elektronischen Komponenten sowie einen Teil der Verkapselung umfassen. Ein solches Herstellungsverfahren ist hocheffizient.
  • Bei einer Ausführungsform hat der Träger mindestens eine Verkapselungsöffnung, die zumindest teilweise mit der Verkapselung gefüllt ist. Die Verkapselungsöffnung(en) des Trägers kann (können) dazu verwendet werden, während der Verkapselung einen Vorläufer der Verkapselung in die Räume einzufügen. Solche Verkapselungsöffnungen können Teil des fertig hergestellten Packages sein oder auch nicht. Sie können zum Beispiel auch in Sägestraßen gebildet werden, entlang derer eine Struktur, die mehrere zu trennende Packages aufweist, nach Abschluss der Herstellung des Packages auf Panelebene vereinzelt wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform hat das Package einen gemischten Übergangsabschnitt zwischen dem Laminatkörper und der Verkapselung, der eine Materialmischung aus dem Laminatkörper und der Verkapselung hat. Insbesondere kann der gemischte Übergangsabschnitt reines Laminatkörpermaterial gegenüber reinem Verkapselungsmaterial überbrücken oder beabstanden. In Bezug auf den Herstellungsprozess kann dieses strukturelle Merkmal der Durchführung des Verfahrens entsprechen, so dass zu Beginn des Füllens sowohl das Material der Verkapselung als auch das Material des Laminatkörpers noch nicht ausgehärtet sind. Am Ende des Füllens können sowohl das Material der Verkapselung als auch das Material des Laminatkörpers vollständig ausgehärtet sein. Wenn das Aushärten (insbesondere das Polymerisieren oder Vernetzen) von Material (wie zum Beispiel Epoxidharz) sowohl der Verkapselung als auch des dielektrischen Laminatkörpers während der Verkapselung ausgelöst wird, können sich fließendes Material des Laminatkörpers und der Verkapselung vermengen oder vermischen und somit eine Mischzone zwischen reinem Verkapselungsmaterial und reinem Laminatkörpermaterial bilden. Sehr vorteilhaft ist, dass ein solcher Übergangsabschnitt die Haftung zwischen Verkapselung und Laminatkörper stark fördern kann. Durch diese Maßnahme kann die mechanische Integrität des Packages als Ganzes erheblich verbessert werden. Durch Vermischung können Verkapselungs- und Laminatkörpermaterial während der Herstellung zusammenfließen und dadurch eine integrale, untrennbare Struktur bilden, wodurch die Robustheit des hergestellten Packages erheblich verbessert wird.
  • Insbesondere kann der gemischte Übergangsabschnitt einen Prozentsatz an Laminatkörpermaterial und einen Prozentsatz an Verkapselungsmaterial aufweisen, wobei diese Prozentsätze entlang einer Dickenrichtung des gemischten Übergangsabschnitts variieren. Der Prozentsatz des Verkapselungsmaterials kann vom reinen Verkapselungsmaterial zum reinen Laminatkörper abnehmen, während der Prozentsatz des Laminatkörpers vom reinen Verkapselungsmaterial zum reinen Laminatkörper zunehmen kann. Zum Beispiel können diese Prozentsätze zwischen dem reinen Verkapselungsmaterial und dem reinen Laminatkörper kontinuierlich abnehmen bzw. zunehmen. So kann der gemischte Übergangsabschnitt ein Gradientenprofil in Bezug auf den prozentualen Anteil von Verkapselungs- und Laminatmaterialien aufweisen.
  • In einer anderen Ausführungsform hat das Package einen Haftvermittler an einer Grenzfläche zwischen dem Laminatkörper und dem Verkapselungsmaterial zur Förderung der Haftung zwischen dem Material des Laminatkörpers und dem Material der Verkapselung. In einer solchen Ausführungsform kann eine Haftvermittlerschicht die Förderung zwischen dem Material der Verkapselung (insbesondere einer Gussmasse) und dem Material des Laminatkörpers (insbesondere Prepreg) verstärken.
  • Bei einer Ausführungsform hat das Package eine Mehrzahl von elektronischen Komponenten. Vorzugsweise kann das Package elektronische Komponenten mit mindestens zwei verschiedenen Dicken umfassen, die auf dem Träger montiert sind. Mehrere elektronische Komponenten des Packages können durch elektrisch leitende Strukturen des Laminatkörpers und/oder des Trägers und optional weitere Verbindungsstrukturen miteinander verbunden werden. Da der Packageaufbau und insbesondere das Herstellungsverfahren mit mehreren verschiedenen Komponenten unterschiedlicher Höhe gut kompatibel sind, kann die Flexibilität eines Schaltungsentwicklers zur Realisierung auch komplexer elektronischer Aufgaben vorteilhaft erhöht werden. Diese erhöhte Flexibilität ergibt sich aus der Tatsache, dass Verkapselung (insbesondere eine Gussmasse) in leere Räume fließt, auch solche, die durch elektronische Komponenten unterschiedlicher Höhe entstehen.
  • Bei einer Ausführungsform wird die Mehrzahl der elektronischen Komponenten mit den mindestens zwei unterschiedlichen Dicken auf verschiedenen vertikalen Ebenen des Trägers montiert. Dies kann so erfolgen, dass die oberen Hauptflächen der elektronischen Komponenten mit den unterschiedlichen Höhen vertikal ausgerichtet oder vertikal bündig zueinander stehen, so dass sie alle mit dem Laminatkörper in Kontakt stehen. Dies kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass zumindest ein Teil der elektronischen Komponenten in eine oder mehrere Aussparungen des Trägers eingesetzt wird, um einen Höhenausgleich zu erreichen.
  • In einer anderen Ausführungsform wird nur ein Teil der Mehrzahl der elektronischen Chips mit den mindestens zwei unterschiedlichen Dicken in Kontakt mit dem Laminatkörper montiert. In einer solchen Ausführungsform können alle elektronischen Komponenten an ihren unteren Hauptflächen, die mit einem flachen Träger in Kontakt sein können, auf der gleichen vertikalen Ebene montiert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Füllen nach dem Anbringen und nach dem Montieren. Dadurch wird sichergestellt, dass die Verkapselung in alle leeren Lücken zwischen Träger, Laminatkörper und dem einen oder mehreren elektronischen Komponenten dazwischen fließen kann.
  • In einer anderen Ausführungsform erfolgt das Füllen vor dem Anbringen und nach dem Montieren. So kann der Laminatkörper an der oberen Hauptfläche des Trägers und der Verkapselung angebracht werden, nachdem die Aushärtung der Verkapselung abgeschlossen ist.
  • Bei einer Ausführungsform hat das Package eine Mehrzahl von elektronischen Komponenten, die auf dem Träger montiert sind. So kann das Package mehrere elektronische Komponenten umfassen (zum Beispiel mindestens eine passive Komponente, wie einen Kondensator, und mindestens eine aktive Komponente, wie einen Halbleiterchip).
  • Bei einer Ausführungsform wird eine Verbindung zwischen der elektronischen Komponente und dem Träger durch ein Verbindungsmedium hergestellt. Das Verbindungsmedium kann zum Beispiel eine Lötstruktur, eine Sinterstruktur, eine Schweißstruktur und/oder eine Klebstoffstruktur sein. So kann das Montieren der elektronischen Komponente auf dem Träger durch Löten, Sintern oder Schweißen oder durch Adhäsion oder Kleben erfolgen.
  • Bei einer Ausführungsform hat die mindestens eine elektronische Komponente mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus einer Steuerschaltung, einer Treiberschaltung und einer Leistungshalbleiterschaltung. Alle diese Schaltungen können in einem Halbleiterchip oder separat in verschiedenen Chips integriert sein. Beispielsweise kann eine entsprechende Leistungshalbleiteranwendung durch den/die Chip(s) realisiert werden, wobei integrierte Schaltungselemente eines solchen Leistungshalbleiterchips mindestens einen Transistor (insbesondere einen MOSFET, Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor), mindestens eine Diode usw. umfassen können. Insbesondere können Schaltungen, die eine Halbbrückenfunktion, eine Vollbrückenfunktion usw. erfüllen, hergestellt werden.
  • Als Substrat oder Wafer für die Halbleiterchips kann ein Halbleitersubstrat, d.h. ein Siliziumsubstrat, verwendet werden. Alternativ kann ein Siliziumoxid oder ein anderes Isolatorsubstrat vorgesehen werden. Es ist auch möglich, ein Germanium-Substrat oder ein III-V-Halbleitermaterial zu realisieren. Beispielhafte Ausführungsformen können beispielsweise in GaN- oder SiC-Technologie realisiert werden.
  • Die obigen und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen gleichartige Teile oder Elemente mit gleichartigen Bezugszeichen bezeichnet sind.
  • Figurenliste
  • Die beigefügten Zeichnungen, die zum weiteren Verständnis beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung dienen und einen Teil der Beschreibung bilden, veranschaulichen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung.
  • In den Zeichnungen:
    • 1 zeigt ein Blockdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen eines Packages nach einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
    • 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Packages nach einer beispielhaften Ausführungsform.
    • 3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Packages nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform.
    • 4 bis 8 zeigen Querschnittsansichten von Strukturen, die bei der Herstellung von Packages nach anderen beispielhaften Ausführungsformen erhalten wurden, die in 7 und 8 dargestellt sind.
    • 9 zeigt eine Querschnittsansicht eines Packages nach einer weiteren beispielhaften Ausführungsform.
    • 10 zeigt eine Querschnittsansicht eines Packages nach einer weiteren beispielhaften Ausführungsform.
    • 11 zeigt eine Querschnittsansicht eines Packages anhand einer weiteren beispielhaften Ausführungsform.
    • 12 zeigt eine Querschnittsansicht eines Packages anhand einer weiteren beispielhaften Ausführungsform.
    • 13 zeigt eine Querschnittsansicht eines Packages anhand einer weiteren beispielhaften Ausführungsform.
    • 14 zeigt eine Hauptfläche eines Loses von Packages nach einer weiteren beispielhaften Ausführung, wobei diese Hauptfläche mit einer Kupferfolie abgedeckt ist.
    • 15 zeigt die Hauptfläche des Packagebatches gemäß 14 nach Entfernen der erwähnten Kupferfolie.
    • 16 zeigt eine Querschnittsansicht eines Packages nach einer weiteren beispielhaften Ausführungsform mit verkapselten Komponenten unterschiedlicher vertikaler Dicke.
    • 17 zeigt eine Querschnittsansicht eines Packages nach einer weiteren beispielhaften Darstellung, bei der die verkapselten Komponenten unterschiedliche vertikale Dicken aufweisen.
  • Detaillierte Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen
  • Die Darstellung in der Zeichnung ist schematisch und nicht maßstabsgetreu. Bevor beispielhafte Ausführungsformen anhand der Figuren näher beschrieben werden, werden einige allgemeine Überlegungen zusammengefasst, auf deren Grundlage beispielhafte Ausführungsformen entwickelt worden sind. Nach einer beispielhaften Ausführungsform kann ein Package mit einem Laminatkörper, mindestens einer elektronischen Komponente und einem (vorzugsweise metallischen) Träger vorgesehen werden, in dem Lücken zumindest teilweise mit einer Verkapselung ausgefüllt werden können. Genauer gesagt kann ein Hybridpackage mit einem Laminatkörper auf Panelebene vorgesehen werden.
  • Bei herkömmlichen Formpackages ist die Packungsdichte pro Streifen durch die Standard-Leadframe-Streifengröße begrenzt. Mit einem modifizierten Ansatz, bei dem auf ein größeres Panelformat umgestellt und überwiegend Batch-Prozesse angewendet werden, lassen sich modifizierte Packagekonzepte realisieren, die eine Reduzierung des Fertigungsaufwands ermöglichen. Darüber hinaus weisen Chip-Einbettungslösungen mit Leadframe konkurrenzfähige elektrische und thermische Leistungen auf, jedoch behindert der Aufwand eine breite Anwendung.
  • Konventionelle Leadframe-Prozesse können in einer Backend-Fertigung eingesetzt werden. Es können weniger Packages pro Prozessschritt hergestellt werden, was zu einem höheren Aufwand führt. Chip-Embedding-Packages können in großen Panels hergestellt werden, allerdings ist der Herstellungsaufwand aufgrund des hohen Aufwands hoch, wobei der Laminierungsprozess und das strukturierte Material einen großen Anteil haben.
  • Eine beispielhafte Ausführungsform stellt ein Package dar, bei dem ein (insbesondere kupferbasiertes) trägerbasiertes Package mit einem hybriden Charakter von Guss- und Laminatmaterial versehen wird. Ein solches Package kann mit einem großen Panelkonzept effizient hergestellt werden. Die Strukturelemente können in hohem Maße mit alternativen Chip-Embedding-Packages vergleichbar sein. Jedenfalls kann der hohe Aufwand mit strukturierten Prepregs, ihre schwierige Haftung und die mühsame Handhabung vorteilhaft durch ein Molding-Verfahren (oder eine andere Art der Verkapselung) ersetzt werden. Gleichzeitig kann ein Prepreg-Blatt oder ein anderer Laminatkörper an einer sehr nützlichen Stelle verwendet werden, um eine dünne Schicht auf der Chip-Oberseite mit sehr guter mechanischer Leistung zu ermöglichen.
  • Nach einer beispielhaften Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass für die Bearbeitung des metallischen Trägers und des Laminatkörpers nur ein Prozess erforderlich ist. Die Materialvolumina und der Prozessablauf können vorteilhaft so eingestellt werden, dass der größte Teil einer Chipfläche vom Werkstoff des Laminatkörpers bedeckt wird. Dadurch wird verhindert, dass große, später schwer entfernbare Füllstoffpartikel aus einer Formkomponente o.ä. in diesen Bereich gelangen. Auch die überlegene mechanische Leistungsfähigkeit des Laminatkörpers kann optimal genutzt werden. Andererseits kann die Gussmasse den größten Teil der Außenseiten ausfüllen, um von dem prozessimmanenten flexiblen Volumen zu profitieren. Auch der thermische Ausdehnungskoeffizient (WAK) ist in z-Richtung (d.h. in vertikaler Packungsrichtung) viel niedriger als bei Laminatkörpern, was zu geringeren Spannungen in den Packages führt.
  • Eine beispielhafte Ausführungsform beinhaltet, einen strukturierten Metallträger (zum Beispiel aus Kupfer, zum Beispiel einen Leadframe) mit (einem) daran befestigten Die(s) zu verwenden, durch die Öffnungen in einen Hohlraum zu gießen, der bereits einen Laminatkörper trägt (optional mit einer Kupferfolie auf einem Prepreg-Blatt).
  • Es sollte erwähnt werden, dass die untenstehenden Figuren nicht maßstabsgetreu sind. Eine typische Dicke einer Metallrahmenplatte kann in einem Bereich von 20 µm bis 3 mm liegen, insbesondere 100 µm bis 500 µm. Obwohl beispielhafte Ausführungsformen mit sehr unterschiedlichen Packagedesigns realisiert werden können, kann ein Design eines Packages nach einer beispielhaften Ausführungsform ein QFN-Package sein.
  • Ein Zusammenbau beim Herstellen eines Komponententrägers kann mit mindestens einer elektronischen Komponente erfolgen, die in einer Face-up- und/oder einer Face-down-Konfiguration zu verkapseln ist. Eine Face-up-Ausführungsform kann zusätzliche Verbindungen zwischen dem Leadframe und einer Umverteilungsschicht beinhalten, die zum Beispiel durch Laserbohren und Plattieren realisiert werden können, um dadurch ein vertikales elektrisch leitendes Element zu bilden. Eine Ausführungsform mit Face-down-Ausrichtung kann optional mit einer zweiten Umverteilungsschicht versehen werden. Es ist auch möglich, Prozesse wie Lotmaskierung, Plattierung von lötbaren Beschichtungen oder Lotkugeln oder -arrays zu realisieren.
  • Andere Ausführungsformen können einzelne Chips mit vertikalem Stromfluss umfassen und Packages ähnlich einem TDSON, Blade3x3; oder CanPak bilden. Besonders vorteilhaft können Multichip-Komponenten sein, wie zum Beispiel Halbbrücken (optional mit einem Treiber) oder Vollbrücken oder Six-Pack-Brücken (wie DrBladex.x, PQFN, VQFN).
  • Für solche Ausführungsformen können mehrere Inseln auf dem Trägermetall verwendet werden, wahlweise in Face-up- und Face-down-Konfiguration, Durchkontaktierungen durch Laminatkörper und Gussmasse sowie eine zweite Umverteilungsebene. Weitere Schichten können auf Wunsch ein- oder beidseitig hinzugefügt werden.
  • Eine oder beide Seiten des Packages können zum Beispiel für das Montieren zusätzlicher (zum Beispiel passiver und/oder aktiver) Komponenten verwendet werden.
  • Die Baugruppe bzw. das Package einer beispielhaften Ausführungsform kann als SMD-Komponente (Surface-Mounted-Device) verwendet werden, wegen der dünnen Baugruppe aber auch als vormontierte Vorrichtung zum Einbetten in eine Leiterplatte (PCB).
  • In verschiedenen Ausführungsformen können auch elektronische Komponenten (zum Beispiel beliebige Leiterchips) unterschiedlicher Höhe vergossen werden. Insbesondere die dicksten der genannten Komponenten können von dem Vorteil eines direkten Kontakts zum Laminatkörper profitieren.
  • So kann zum Beispiel ein Leadframe mit einer elektronischen Komponente face-down auf Prepreg (auf Wunsch mit einer Kupferfolie abgedeckt) durch eine oder mehrere Öffnungen im Leadframe verkapselt (insbesondere vergossen) werden. Optional kann das Kupfer dann entfernt werden.
  • 1 zeigt ein Blockschaltbild 200, das ein Verfahren zum Herstellen eines Packages 100 nach einer beispielhaften Ausführungsform darstellt. Die im Folgenden verwendeten Bezugszeichen für das Package 100 sind der Ausführungsform von 2 entnommen.
  • Wie in einem Blockschaltbild 210 dargestellt, hat das Verfahren ein Montieren einer elektronischen Komponente 104 auf einem Träger 102. Ein Block 220 veranschaulicht das Verfahren einer Anbringung eines Laminatkörpers 106 auf der montierten elektronischen Komponente 104. Wie in einem Block 230 dargestellt, umfasst das Verfahren ferner das Füllen mindestens eines Teils der Räume zwischen dem Laminatkörper 106 und dem Träger 102 mit der dazwischen montierten elektronischen Komponente 104 mit eine Verkapselung 108.
  • 2 zeigt einen Querschnitt durch ein Package 100 nach einer beispielhaften Ausführungsform.
  • Das gezeigte Package 100 hat einen Träger 102. Auf dem Träger 102 ist eine elektronische Komponente 104 montiert. Weiterhin hat das Package 100 einen Laminatkörper 106, der auf der elektronischen Komponente 104 angebracht ist. Darüber hinaus ist eine Verkapselung 108 vorgesehen, die die Räume zwischen dem Laminatkörper 106 und dem Träger 102 füllt, auf dem die elektronische Komponente 104 montiert ist.
  • 3 zeigt einen Querschnitt durch ein Package 100 nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform.
  • Das Package 100 der 3 enthält eine weitere elektronische Komponente 118, die auf dem Träger 102 oberflächenmontiert und mit den verkapselten elektronischen Komponenten 104 elektrisch gekoppelt ist. Genauer gesagt illustriert 3 eine Ausführungsform mit einer Leiterplatte (PCB) als Träger 102, die mindestens eine Öffnung 142 zum Ausfüllen des Raums mit Material der Verkapselung 108 aufweist. Dies ist schematisch durch einen Pfeil 195 angedeutet.
  • Wie in einer Einzelheit 197 dargestellt, enthält das Package 100 einen vorteilhaften, aber optionalen Haftvermittler 199 an einer Schnittstelle zwischen dem Laminatkörper 106 und der Verkapselung 108 zur Förderung der Haftung zwischen dem Material des Laminatkörpers 106 und dem Material der Verkapselung 108.
  • Darüber hinaus ist das Package 100 mit einer Umverteilungsschicht 114 und Via-Verbindungen realisiert. Das Package 100 gemäß 3 hat vertikale elektrische Verbindungselemente 116, die sich vertikal durch die Verkapselung 108 und durch einen Teil des Laminatkörpers 106 erstrecken. In dem abgebildeten Beispiel hat der Laminatkörper 106 eine Prepreg-Schicht 120 und eine oder mehrere optionale Kupferschichten 122, die an der Prepreg-Schichte 120 befestigt sind. In der gezeigten Ausführungsform ist die Prepreg-Schicht 120 zwischen einer Kupferschicht 122 und den elektronischen Komponenten 104 eingebettet. Wie gezeigt, haben die elektronischen Komponenten 104 jeweils eine Mehrzahl von Pads 112.
  • 4 bis 8 zeigen eine Querschnittsansicht von Strukturen, die bei der Herstellung eines Packages 100 nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform erhalten wurden. Das fertig hergestellte Package 100 ist in 7 und in modifizierter Form in 8 dargestellt.
  • Unter Bezugnahme auf 4 sind elektronische Komponenten 104 dargestellt, die auf einem elektrisch leitenden Träger 102 montiert sind. In der gezeigten Ausführungsform können die elektronischen Komponenten 104 Halbleiter-Leistungschips, genauer gesagt Transistorchips sein. Die genannten elektronischen Komponenten 104 können jeweils drei Pads 112 haben. Genauer gesagt, wenn sie als MOSFET-Chip (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) ausgeführt sind, kann jede elektronische Komponente 104 auf einer Hauptfläche davon ein Gate-Pad und ein Source-Pad aufweisen. Auf einer gegenüberliegenden Hauptfläche der jeweiligen elektronischen Komponente 104 kann ein Drain-Pad gebildet werden. Während des Betriebs kann jede der elektronischen Komponenten des MOSFET-Typs 104 einen vertikalen Stromfluss erfahren, d.h. einen Fluss von elektrischem Strom in vertikaler Richtung gemäß 4. Eine vertikale Dicke, L, der elektronischen Komponenten 100 kann zum Beispiel 60 µm betragen. In der gezeigten Ausführungsform können alle elektronischen Komponenten 104 die gleiche vertikale Dicke L aufweisen. Es ist jedoch alternativ auch möglich und mit dem beschriebenen Herstellungsverfahren vollkommen kompatibel, dass verschiedene elektronische Komponenten 104 desselben Packages 100 unterschiedliche vertikale Dicken L aufweisen. Höhenunterschiede zwischen verschiedenen elektronischen Komponenten 104 können durch das in 5 und 6 beschriebene Gießverfahren ausgeglichen werden.
  • Der gezeigte Träger 102 kann eine plattenförmige strukturierte Metallplatte (zum Beispiel aus Kupfer) sein, wie zum Beispiel ein Leadframe. Die vertikale Dicke D des Trägers 102 kann zum Beispiel 0,5 mm betragen. Daraus ist ersichtlich, dass die Figuren nicht maßstabsgetreu sind. In vielen Fällen wird der Träger 102 eine viel größere Dicke D haben als die Dicke L der elektronischen Komponenten 100. Die Verbindung zwischen dem Träger 102 und einem entsprechenden Pad 112 auf der Unterseite der jeweiligen elektronischen Komponente 104 kann zum Beispiel durch Löten, Sintern, Schweißen oder Kleben hergestellt werden.
  • Beschreibend kann die in 4 dargestellte Struktur durch eine Die-Attach-Anbringung der elektronischen Komponenten 104 auf dem Träger 102, der als strukturierter Leadframe ausgeführt ist, erreicht werden. Die elektronische Komponente 104 auf der linken Seite von 4 hat das Drain-Pad auf einer unteren Hauptfläche und das Gate-Pad und das Source-Pad auf einer oberen Hauptfläche. Die elektronischen Komponenten 104 in der Mitte und auf der rechten Seite von 4 haben das Drain-Pad auf einer oberen Hauptfläche und das Gate-Pad und das Source-Pad auf einer unteren Hauptfläche.
  • Noch in Bezug auf 4 weist der Träger 102 eine Anzahl von Verkapselungsöffnungen 142 auf, durch die in einem anschließenden Verkapselungsprozess (vgl. den Übergang von 5 zu 6) ein flüssiger oder viskoser Vorläufer einer Verkapselung (siehe Bezugszeichen 108 in 6) in Lücken zwischen den in 4 und 5 dargestellten Bestandteilen eingefügt werden kann.
  • Bezugnehmend auf 5 wird die in 4 gezeigte Struktur auf den Kopf gestellt (d.h. um 180° gedreht) und dann an ihrer Unterseite am Laminatkörper 106 angebracht. Durch diese Maßnahme werden die zuvor noch freiliegenden Pads 112 der elektronischen Komponenten 104 auf dem Laminatkörper 106 befestigt.
  • Weiterhin ist in 5 eine Dicke d des Laminatkörpers 106 dargestellt, die typischerweise in einem Bereich zwischen 20 µm und 40 µm liegen kann. Ebenfalls unter Bezugnahme auf die obige Beschreibung der Parameter D, L unter Bezugnahme auf 4 kann D der größte der drei Parameter d, D, L sein, d.h. die Dicke des Trägers 102. Als Ergebnis des nachfolgend beschriebenen Verkapselungsverfahrens können Dickenunterschiede dadurch ausgeglichen werden, dass flüssiges oder viskoses Verkapselungsmaterial in Lücken oder Räume 110 zwischen den verschiedenen Bestandteilen der in 5 dargestellten Struktur fließt.
  • In dem dargestellten Beispiel ist der Laminatkörper 106 aus einer Prepreg-Schicht 120 und einer optionalen Kupferschicht 122 zusammengesetzt, die auf der Prepreg-Schicht 120 angebracht ist. In der gezeigten Ausführungsform ist die Prepreg-Schicht 120 zwischen der Kupferschicht 122 und den elektronischen Komponenten 104 eingebettet. Allgemeiner kann der Laminatkörper 106 ein Organoblatt aufweisen, zum Beispiel aus einem Epoxidharz, und er kann zur Erhöhung der mechanischen Stabilität des Laminatkörpers 106 auch Glasgewebe enthalten. Eine oder mehrere solcher Prepreg-Schichten 120 können vorgesehen werden. Diese eine oder mehrere Prepreg-Schichten 120 können je nach gewünschter Anwendung mit einer oder mehreren Kupferschichten 122 miteinander verbunden werden.
  • Wie in 5 dargestellt, ist im Wesentlichen die gesamte Hauptfläche der elektronischen Komponenten 104 mit dem Laminatkörper 106 verbunden. Dies wirkt sich positiv auf einen nachfolgenden Verkapselungsprozess aus (vgl. 6) und kann insbesondere die unerwünschte Bildung von Hohlräumen im Inneren des gefertigten Packages 100 unterdrücken.
  • Wie gezeigt, kann die Anordnung aus 5 als Ganzes in einem Verkapselungswerkzeug 159, wie zum Beispiel einem Formwerkzeug, zur anschließenden Verkapselung platziert werden. Die gezeigte Anordnung des Laminatkörpers 106, der an den montierten elektronischen Komponenten 104 angebracht ist, kann zusammen in das Verkapselungswerkzeug 159, das ein Verkapselungsvolumen begrenzt, eingesetzt werden. Danach kann ein Verkapselungsverfahren (insbesondere ein Gießverfahren) durchgeführt werden, bei dem die Räume 110 zwischen den Bestandteilen 102, 104, 106 der in 6 dargestellten Struktur vorzugsweise vollständig mit einer Verkapselung 108, insbesondere einer Gussmasse, gefüllt werden. Zu diesem Zweck kann ein (zum Beispiel flüssiger oder viskoser) Vorläufer der Verkapselung 108 über eine oder mehrere Zuführöffnungen 161 des Verkapselungswerkzeuges 159 und durch die Öffnungen 142 im Träger 102 in die Räume 110 zugeführt werden, siehe Pfeile in 5.
  • Weiter unter Bezugnahme auf 5 können die elektronischen Komponenten 104 einfach auf der Prepreg-Schicht 120 montiert werden, ohne dass letztere während dieses Montageverfahrens ausgehärtet wird. Es ist aber auch möglich, dass die elektronischen Komponenten 104 bei einer erhöhten Temperatur, bei der das Material der Prepreg-Schicht 120 bereits klebrig ist, auf die Prepreg-Schicht 120 aufgebracht werden, so dass eine korrekte Befestigung der elektronischen Komponenten 104 auf dem Laminatkörper 106 gefördert werden kann. Beschreibend kann man sagen, dass die auf der klebrigen Prepreg-Schicht 120 montierten elektronischen Komponenten 104 in die Prepreg-Schicht 120 einsinken können, um dadurch die mechanische Integrität zu verbessern. Das Absinken der elektronischen Komponenten 104 in die klebrige Prepreg-Schicht 120 kann auch verhindern, dass relativ große Füllstoffpartikel der Gussmasse die elektronische Komponente 104 erreichen. Dadurch kann sicher verhindert werden, dass die elektronischen Komponenten 104 durch das Formmaterial gestört werden. Außerdem wird ein anschließendes Laserbohrverfahren zur Bildung elektrischer Kontakte für die externe Kontaktierung der verkapselten elektronischen Komponenten 104 nicht durch große Gusspartikel gestört.
  • 6 zeigt das Ergebnis des beschriebenen Verkapselungsverfahrens. Nachdem die in 5 gezeigte Struktur in das Verkapselungswerkzeug 159 eingebracht wurde, um dadurch ein Verkapselungsvolumen abzugrenzen, kann ein Vorläufer der Verkapselung 108 (insbesondere eine ungehärtete Gussmasse mit Füllstoffpartikeln, nicht dargestellt) durch die eine oder mehrere Löcher 161 im Verkapselungswerkzeug 159 in das Verkapselungsvolumen eingespritzt werden. Anschließend kann der Vorläufer gehärtet werden, um dadurch zu verfestigen und das Verkapselungsvolumen, einschließlich der genannten Räume 110, dauerhaft mit der Verkapselung 108 zu füllen. Um die Bildung von Hohlräumen zu vermeiden, ist es vorzugsweise möglich, den Vorläufer als Granulat in das Verkapselungsvolumen zu injizieren. Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Vorläufer in das Verkapselungsvolumen mit einem Volumen einzuspritzen, das flexibler ist als ein Volumen des Laminatkörpers 106. Vorzugsweise kann der Verkapselungsprozess durch Vakuumformen erfolgen, um die Bildung unerwünschter Hohlräume im Inneren der Verkapselung 108 zu unterdrücken. Als Ergebnis des beschriebenen Vergussverfahrens werden die Räume 110 zwischen dem Laminatkörper 106 und dem Träger 102 mit den dazwischen montierten elektronischen Komponenten 104 mit Verkapselung 108 ausgefüllt, in der gezeigten Ausführungsform eine Gussmasse.
  • Alternativ zu dem beschriebenen Vergussverfahren ist es auch möglich, die Verkapselung durch Tintenstrahldruck durch entsprechende Öffnungen in einem Verkapselungswerkzeug zu realisieren.
  • Erneut unter Bezugnahme auf die 6 kann eine Gussmasse auf dem Träger 102 vorteilhaft als Isolationsschicht wirken und mit geringem Aufwand eine zuverlässige dielektrische Verkapselung ermöglichen.
  • Die an dem beschriebenen Herstellungsverfahren beteiligten Materialien können Roll-to-Roll und damit vollautomatisch verarbeitet werden. Es kann vorteilhaft sein, das Vakuumgießen zu verwenden, um Lufteinschlüsse im Inneren des Leadframe-Trägers 102 zu beseitigen. Es wurde experimentell nachgewiesen, dass die Verwendung von flüssiger Gussmasse beim Formpressen unter unerwünschten Umständen das Risiko der Blasenbildung birgt, da die Flüssigkeit Luft einschließen kann, bevor das Vakuum angewendet wird. Durch die Verwendung von Granulat kann dieses Problem möglicherweise überwunden werden. Es kann auch von Vorteil sein, dass das Volumen der Gussmasse flexibler ist als das Volumen des Laminatkörpers, wodurch Probleme wie Hohlraumbildung, strenge Leadframe-Designspezifikationen und Beschränkungen der Chipdicke unterdrückt oder sogar eliminiert werden können.
  • Wie ebenfalls in 6 angegeben, ist es möglich, eine weitere Metallschicht, zum Beispiel eine weitere Kupferfolie 122, auf einer oberen Hauptfläche der gezeigten Struktur anzubringen. Eine solche weitere Kupferfolie 122 oder eine andere geeignete Metallschicht kann die Leistung der Struktur verbessern. Zum Beispiel kann die zusätzliche Kupferfolie 122 oder eine andere geeignete Metallschicht zur elektromagnetischen Abschirmung des fertig hergestellten Packages 100 dienen und/oder die Anbringung eines Kühlkörpers (nicht abgebildet) an das Package 100 vereinfachen, zum Beispiel durch Löten oder Sintern.
  • Wie in einer Einzelheit 146 in 6 dargestellt, kann die dargestellte Struktur (und damit das fertig hergestellte Package 100) an einer Schnittstelle zwischen dem Prepreg 120 des Laminatkörpers 106 und der Gussmassen-Verkapselung 108 einen gemischten Übergangsabschnitt 144 aufweisen. Der gemischte Übergangsabschnitt 144 kann eine Mischung aus reinem Material des Laminatkörpers 106 und reinem Material der Verkapselung 108 enthalten. Dieser gemischte Übergangsabschnitt 144 ist sehr vorteilhaft, da er die Haftung zwischen dem Material der Verkapselung 108 und dem Material des Laminatkörpers 106 deutlich verbessert. Der erwähnte gemischte Übergangsabschnitt 144 kann durch Anpassung des Herstellungsverfahrens wie folgt hergestellt werden: Zu Beginn des Füll- oder Verkapselungsvorganges des Füllens oder Verkapselns der Räume 110 mit Material der Verkapselung 108 können Material der Verkapselung 108 und Material des Laminatkörpers 106 beide noch nicht ausgehärtet sein. Mit anderen Worten können sowohl das Material der Verkapselung 108 als auch das Prepreg-Material des Laminatkörpers 106 durch Zufuhr von Wärmeenergie noch fließfähig sein, so dass das Material der Verkapselung 108 und das Prepreg des Laminatkörpers 106 flüssig oder zähflüssig werden können, mit der Vernetzung, Polymerisation und/oder Aushärtung beginnen und dadurch im gemischten Übergangsabschnitt 144 gemischt werden können, bevor sie endgültig fest werden. Aus Gründen der Verbesserung der Haftung innerhalb des Packages kann es auch vorzuziehen sein, zunächst die Struktur gemäß 5 zu formen und anschließend das Form- und Aushärteverfahren durchzuführen.
  • Unter Bezugnahme auf 7 kann eine Umverteilungsschicht 114 teilweise auf und teilweise in dem Laminatkörper 106 gebildet werden. Dies kann eine Strukturierung der Kupferschicht 122 des Laminatkörpers 106 beinhalten. Dies kann auch die Bildung von Öffnungen in der Prepreg-Schicht 120 zur Freilegung der Pads 112 auf der unteren Hauptfläche der elektronischen Komponenten 104 beinhalten. Anschließend können die entstandenen Löcher zum Beispiel durch Plattieren mit einem elektrisch leitenden Material wie Kupfer gefüllt werden. Die Umverteilungsschicht 114 kann zum Beispiel durch einen Lithographieprozess mit anschließender Verkupferung gebildet werden. Auch Durchkontaktierungen können, falls gewünscht oder erforderlich, gebildet werden. Als Ergebnis erhält man die Umverteilungsschicht 114, die zur Überbrückung der kleineren Abmessungen der Chip-Pads 112 gegenüber den größeren Abmessungen der äußeren Kontaktflächen des Packages 100 dient.
  • Sind an der oberen Hauptfläche keine freiliegenden elektrisch leitfähigen Flächen erforderlich oder erwünscht, kann der in 7 gezeigte Aufbau bereits als Package 100 nach einer beispielhaften Ausführungsform verwendet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 8 ist es jedoch alternativ möglich, die oberen Hauptflächen des Trägers 102 freizulegen, indem Material der Verkapselung 108 oberhalb des Trägers 102 entfernt wird. Das Ergebnis eines solchen Verfahrens zum Freilegen der oberen Hauptflächen des Trägers 102 durch Entfernen von Verkapselungsmaterial, zum Beispiel durch Schleifen oder Fräsen, ist in 8 dargestellt.
  • Das abgebildete Package 100 hat den elektrisch leitfähigen Träger 102, der hier als Kupfer-Leadframe ausgeführt ist. Elektronische Leistungshalbleiterkomponenten des MOSFET-Typs 104 werden auf den Träger 102 montiert, zum Beispiel durch Löten, Sintern, Schweißen oder Kleben. Der Laminatkörper 106 auf Prepreg-Basis ist auf den Pads 112 auf der gegenüberliegenden Seite der elektronischen Komponenten 104 angebracht und bildet die Basis der Umverteilungsschicht 114. Die Verkapselung 108 füllt Lücken oder Räume 110 zwischen dem Laminatkörper 106 und dem Träger 102 mit den dazwischenliegenden elektronischen Komponenten 104.
  • Das in 8 gezeigte Package 100 kann durch Freilegen elektrisch leitender und thermisch leitender Strukturen auf beiden gegenüberliegenden Hauptflächen des Packages 100, zum Beispiel durch Schleifen, erreicht werden. Als Ergebnis kann ein Package 100 mit doppelseitiger Kühlung erhalten werden, d.h. es ist in der Lage, die im Inneren des Packages 100 während des Betriebs erzeugte Wärme über die beiden gegenüberliegenden Hauptflächen abzuführen.
  • Wie in 8 schematisch dargestellt, ist es möglich, eine zusätzliche elektrisch isolierende und wärmeleitende Schicht 140 auf dem Package 100 anzubringen, d.h. den Träger 102 teilweise zu bedecken und die Verkapselung 108 teilweise zu bedecken. Zum Beispiel kann eine solche zusätzliche elektrisch isolierende und wärmeleitende Schicht 140 ein thermisches Grenzflächenmaterial (TIM) sein, das optional Füllstoffpartikel zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit des TIM enthält.
  • Obwohl die Herstellung von nur eines Packages 100 unter Bezugnahme auf 4 bis 8 beschrieben wurde, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass die beschriebene Herstellungsarchitektur für die teilweise oder vollständige gleichzeitige Herstellung einer Mehrzahl von Packages 100 durch eine Batchfertigung durchgeführt werden kann. Zu diesem Zweck kann der oben beschriebene Träger 102 für mehrere solcher Packages 100 gemeinsam bereitgestellt werden. Entsprechend kann der oben beschriebene Laminatkörper 106 in einer Größe bereitgestellt werden, die ausreicht, um mehrere solcher Packages 100 gemeinsam herzustellen, d.h. auf Panelformat. Nach der Verarbeitung eines solchen Laminatkörpers 106 auf Panelebene zusammen mit einem oder mehreren Trägern 102 und mehreren elektronischen Komponenten 104 und nach dem Verkapseln einer solchen Struktur durch ein gemeinsames Verkapselungsverfahren kann die erhaltene Struktur in mehrere Einzel-Packages 100 geteilt werden. Dies kann zum Beispiel durch Sägen, Laserschneiden oder Ätzen erfolgen. Dadurch ist es möglich, mehrere Packages 100 mit hohem Durchsatz im industriellen Maßstab und damit mit geringem Aufwand herzustellen.
  • Die erhaltenen Packages 100 können, obwohl nicht abgebildet, zum Beispiel auf einem Montagesockel, wie einer Leiterplatte (PCB), verbunden werden.
  • 9 zeigt eine Querschnittsansicht eines Packages 100 nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform. Das Package 100 gemäß 9 hat vertikale elektrische Verbindungselemente 116, die sich vertikal durch den Träger 102 und durch den Laminatkörper 106 erstrecken. In 9 sind die vertikalen elektrischen Verbindungselemente 116 verkupferte Durchkontaktierungen. In der gezeigten Ausführungsform koppeln die vertikalen elektrischen Verbindungselemente 116 die Umverteilungsschicht 114 elektrisch mit dem Träger 102.
  • 9 zeigt ein Package 100 nach einer weiteren beispielhaften Ausführungsform, das als Halbbrücke konfiguriert ist. Zu diesem Zweck kann die Strukturierung der Umverteilungsschicht 114 weiter verfeinert werden. In der Ausführungsform von 9 ist die elektronische Komponente 104 auf der linken Seite als Low-Side-MOSFET-Chip, die elektronische Komponente 104 in einem mittleren Teil als High-Side-MOSFET-Chip und die elektronische Komponente 104 auf der rechten Seite als Treiberchip konfiguriert. Somit ist die elektronische Komponente 100 gemäß 9 eine Halbbrücke mit Treiber, die mit der Umverteilungsschicht 114 und über eine Verbindung in Form von vertikalen elektrischen Verbindungselementen 116 realisiert ist.
  • 10 zeigt einen Querschnitt durch ein Package 100 nach einer weiteren beispielhaften Ausführungsform. 10 zeigt das Beispiel einer Halbbrücke mit Treiberchip, realisiert mit einer Umverteilungsschicht 114 und einer Via-Verbindung, siehe die vertikalen elektrischen Verbindungselemente 116, die den Laminatkörper 106 mit dem Träger 102 verbinden. 10 zeigt somit eine Ausführungsform mit einer zusätzlichen Umverteilungsschicht 114, d.h. zwei Umverteilungsschichten 114 an dem unteren Teil des Packages 100.
  • 11 zeigt einen Querschnitt durch ein Package 100 nach einer weiteren beispielhaften Ausführungsform. Diese Ausführungsform veranschaulicht ein Package 100 im QFN-Stil als Gussmassen-Laminat-Hybrid.
  • 12 zeigt eine Querschnittsansicht eines Packstücks 100 nach einer weiteren beispielhaften Ausführungsform. 12 zeigt eine Konfiguration, in der vertikale elektrische Verbindungselemente 116 implementiert sind, um die untere Hauptfläche mit dem Laminatkörper 106 auf der oberen Hauptfläche des Packages 100 zu verbinden.
  • 13 zeigt eine Querschnittsansicht eines Packages 100 nach einer weiteren beispielhaften Ausführungsform. Das Package 100 von 13 hat eine weitere elektronische Komponente 118, die auf der Verkapselung 108 oberflächenmontiert und mit den verkapselten elektronischen Komponenten 104 elektrisch gekoppelt ist. Genauer gesagt ist in 13 eine Ausführungsform dargestellt, in der das Package 100 als Halbbrücke mit Treiberchip konfiguriert ist, die mit einer Umverteilungsschicht 114 und Via-Verbindungen realisiert ist. Eine passive Komponente (zum Beispiel eine Spule) oder eine aktive Komponente (zum Beispiel eine Leuchtdiode, eine Laserdiode oder ein Halbleiterchip) oder ein weiteres Package (zum Beispiel ein weiteres Package 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, wie hier beschrieben) kann als weitere elektronische Komponente 118 darüber vorgesehen werden.
  • 14 zeigt eine Hauptfläche eines Batches 150 von noch integral verbundenen Packages 100 nach einer anderen beispielhaften Ausführung, wobei diese Hauptfläche mit einer Kupferfolie 122 bedeckt ist. 15 zeigt die Hauptfläche des Batches 150 von Packages 100 gemäß 14 nach Entfernen der erwähnten Kupferfolie 122 durch Ätzen.
  • 14 und 15 zeigen also verschiedene Packages 100, die auf Panelebene hergestellt wurden und noch verbunden sind. In der gezeigten Ausführungsform entspricht jedes der Packages 100 einer Halbbrückenkonfiguration, wie oben beschrieben. Das Prepreg-Material des Laminatkörpers 106 ist semitransparent, so dass in 15 eine umlaufende Rahmenstruktur des Trägers 102 sowie metallische Anteile der einzelnen Packages 100 zu sehen sind.
  • 16 zeigt einen Querschnitt durch ein Package 100 nach noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform mit eingebetteten Komponenten 104 mit unterschiedlicher vertikaler Dicke I, L. Das Package 100 kann daher mehrere elektronische Komponenten 104 mit unterschiedlichen Dicken, im vorliegenden Fall L > I, enthalten, die auf dem gleichen Träger 102 montiert sind. Gemäß 16 sind die Unterseiten der Komponenten 104 auf der gleichen vertikalen Ebene des planaren Trägers 102 montiert. Entsprechend den unterschiedlichen Dicken L, I ist jedoch nur eine der elektronischen Komponenten 104 in Kontakt mit dem Laminatkörper 106 montiert. Gemäß 16 sind die unteren Hauptflächen, nicht aber die oberen Hauptflächen der elektronischen Komponenten 104 ausgerichtet.
  • 17 zeigt eine Querschnittsansicht eines Packages 100 nach einer weiteren beispielhaften Ausführung, in der eingebettete Komponenten 104 unterschiedliche vertikale Dicken I, L aufweisen. Ebenfalls nach 17 hat das Package 100 elektronische Komponenten 104 mit unterschiedlichen Dicken, L > I, die auf demselben Träger 102 montiert sind. Gemäß 17 sind jedoch die elektronischen Komponenten 104 mit den unterschiedlichen Dicken I, L auf verschiedenen vertikalen Ebenen des Trägers 102 montiert. Zu diesem Zweck ist der Träger 102 mit einer Aussparung versehen, in die die elektronische Komponente 104 mit der größeren Dicke, L, eingesetzt wird. Die Tiefe B der Aussparung erfüllt die Gleichung B = L-l. Die elektronische Komponente 104 mit der geringeren Dicke, I, ist auf einem ebenen Teil des Trägers 102 montiert. Somit gleicht die Aussparung die Dickenunterschiede zwischen den elektronischen Komponenten 104 mit den unterschiedlichen Dicken I, L aus und sorgt so dafür, dass die oberen Hauptflächen der elektronischen Komponenten 104 beide in direktem Kontakt mit dem planaren Laminatkörper 106 stehen können. Gemäß 17 sind die oberen Hauptflächen, nicht aber die unteren Hauptflächen der elektronischen Komponenten 104 ausgerichtet.
  • Es ist zu beachten, dass der Begriff „umfassend“ andere Elemente oder Merkmale nicht ausschließt und das „ein“ oder „eine“ eine Pluralität nicht ausschließt. Auch Elemente, die in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen beschrieben werden, können kombiniert werden. Es ist auch zu beachten, dass Bezugszeichen nicht als Einschränkung des Umfangs der Ansprüche ausgelegt werden dürfen. Darüber hinaus soll der Anwendungsbereich der vorliegenden Anmeldung nicht auf die besonderen Ausführungsformen beschriebenen Prozesse, Vorrichtungen, Herstellungen, Stoffzusammensetzungen, Mittel, Verfahren und Schritte beschränkt werden. Dementsprechend sollen die beigefügten Ansprüche in ihrem Anwendungsbereich solche Prozesse, Vorrichtungen, Herstellungen, Stoffzusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Schritte umfassen.

Claims (20)

  1. Package (100) mit: - einem Träger (102); - mindestens einer elektronischen Komponente (104), die auf dem Träger (102) montiert ist; - einem Laminatkörper (106), der an der mindestens einen elektronischen Komponente (104) angebracht ist; und - einer Verkapselung (108), die mindestens einen Teil von Räumen (110) zwischen dem Laminatkörper (106) und dem Träger (102) mit der dazwischen montierten mindestens einen elektronischen Komponente (104) füllt.
  2. Package (100) nach Anspruch 1, wobei der Träger (102) ein strukturierter plattenförmiger Träger (102) ist, insbesondere einen Leadframe oder eine strukturierte Leiterplatte aufweist.
  3. Package (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Laminatkörper (106) ein Blatt mit einem dielektrischen Material aufweist, insbesondere mindestens eines aus der Gruppe aufweist oder aus einem solchen besteht, die aus einer Prepreg-Schicht (120) und einer harzbeschichteten Kupferfolie besteht.
  4. Package (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das eines der folgenden Merkmale aufweist: - die mindestens eine elektronische Komponente (104) hat mindestens ein Pad (112) ausschließlich auf einer dem Träger (102) zugewandten Hauptfläche; - die mindestens eine elektronische Komponente (104) hat mindestens ein Pad (112) ausschließlich auf einer dem Laminatkörper (106) zugewandten Hauptfläche; - die mindestens eine elektronische Komponente (104) hat mindestens ein Pad (112) auf einer dem Träger (102) zugewandten Hauptfläche und mindestens ein weiteres Pad (112) auf einer anderen, dem Laminatkörper (106) zugewandten Hauptfläche; - die mindestens eine elektronische Komponente (104) hat mindestens ein Pad (112), das nach oben gerichtet angeordnet ist; - die mindestens eine elektronische Komponente (104) hat mindestens ein Pad (112), das nach unten gerichtet angeordnet ist.
  5. Package (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das eines der folgenden Merkmale aufweist: wobei sich die Verkapselung (108) vertikal über eine Hauptfläche des Trägers (102) hinaus erstreckt, insbesondere diese vollständig bedeckt, die einer anderen Hauptfläche des Trägers (102) gegenüberliegt, auf der die mindestens eine elektronische Komponente (104) montiert ist, wobei mindestens ein Teil einer Hauptfläche des Trägers (102), die einer anderen Hauptfläche des Trägers (102) gegenüberliegt, auf der die mindestens eine elektronische Komponente (104) montiert ist, in Bezug auf die Verkapselung (108) freiliegt.
  6. Package (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Laminatkörper (106) ein Blatt aufweist, das ein dielektrisches Material aufweist, und eine Metallschicht auf dem Blatt aufweist, und wobei das Blatt zwischen der Metallschicht und der mindestens einen elektronischen Komponente (104) angeordnet ist.
  7. Package (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend eine Umverteilungsschicht (114), insbesondere eine Mehrzahl von Umverteilungsschichten (114), die auf und/oder in dem Laminatkörper (106) ausgebildet ist/sind.
  8. Package (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit mindestens einem vertikalen elektrischen Verbindungselement (116), das sich jeweils durch mindestens einen Teil der Verkapselung (108) und durch mindestens einen Teil des Laminatkörpers (106) erstreckt und insbesondere den Laminatkörper (106) mit dem Träger (102) elektrisch koppelt.
  9. Package (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: - wobei eine Dicke (D) des Trägers (102) in einem Bereich zwischen 20 µm und 3 mm, insbesondere in einem Bereich zwischen 100 µm und 500 µm, liegt; - wobei eine Dicke (d) des Laminatkörpers (106) in einem Bereich zwischen 10 µm und 150 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen 20 µm und 40 µm, liegt; - wobei eine Dicke (L) der mindestens einen elektronischen Komponente (104) in einem Bereich zwischen 15 µm und 1 mm, insbesondere in einem Bereich zwischen 50 µm und 200 µm, liegt; - wobei eine Dicke (D) des Trägers (102) größer ist als eine Dicke (d) des Laminatkörpers (106) und größer ist als eine Dicke (L) der mindestens einen elektronischen Komponente (104), wobei insbesondere die Dicke (D) des Trägers (102) größer ist als die Dicke (d) des Laminatkörpers (106) und die Dicke (L) der mindestens einen elektronischen Komponente (104) zusammen.
  10. Package (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das mindestens eine weitere elektronische Komponente (118), insbesondere mindestens entweder eine aktive Komponente oder eine passive Komponente, aufweist, die auf oder über der Verkapselung (108) oder dem Träger (102) montiert ist und insbesondere mit der mindestens einen verkapselten elektronischen Komponente (104) elektrisch gekoppelt ist.
  11. Package (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Träger (102) mindestens eine Öffnung (142) aufweist, die zumindest teilweise mit der Verkapselung (108) gefüllt ist.
  12. Package (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, das eines der folgenden Merkmale aufweist: - das Package (100) hat einen gemischten Übergangsabschnitt (144) an einer Grenzfläche zwischen dem Laminatkörper (106) und der Verkapselung (108), wobei der gemischte Übergangsabschnitt (144) eine Materialmischung des Laminatkörpers (106) und der Verkapselung (108) aufweist, insbesondere in einer Weise, dass der gemischte Übergangsabschnitt (144) reines Laminatkörpermaterial gegenüber reinem Verkapselungsmaterial überbrückt; - das Package (100) einen Haftvermittler (199) an einer Grenzfläche zwischen dem Laminatkörper (106) und der Verkapselung (108) zur Förderung einer Haftung zwischen einem Material des Laminatkörpers (106) und einem Material der Verkapselung (108) aufweist.
  13. Package (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einer Mehrzahl von elektronischen Komponenten (104), insbesondere mit mindestens zwei verschiedenen Dicken (L, I), die auf dem Träger (102) montiert sind.
  14. Package (100) nach Anspruch 13, das mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: - wobei die Mehrzahl von elektronischen Komponenten (104) mit den mindestens zwei unterschiedlichen Dicken (I, L) auf unterschiedlichen vertikalen Ebenen des Trägers (102) montiert ist; - wobei nur ein Teil der Mehrzahl von elektronischen Komponenten (104) mit den mindestens zwei unterschiedlichen Dicken (I, L) in Kontakt mit dem Laminatkörper (106) montiert ist.
  15. Verfahren zum Herstellen eines Packages (100), wobei das Verfahren Folgendes aufweist: - Montieren mindestens einer elektronischen Komponente (104) auf einem Träger (102); - Anbringen eines Laminatkörpers (106) an der mindestens einen elektronischen Komponente (104); und - Füllen mindestens eines Teils der Räume (110) zwischen dem Laminatkörper (106) und dem Träger (102) mit der dazwischen montierten mindestens einen elektronischen Komponente (104) mit einer Verkapselung (108).
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Füllen eines aus der Gruppe bestehend aus Gießen, insbesondere Vakuumformen, und Drucken, insbesondere eines aus der Gruppe bestehend aus Tintenstrahldruck, Schablonendruck und Siebdruck, aufweist.
  17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: - Anordnen des Laminatkörpers (106), der an der mindestens einen elektronischen Komponente (104) angebracht ist, die auf dem Träger (102) montiert ist, an einem Verkapselungswerkzeug (159); - Einspritzen eines Vorläufers der Verkapselung (108) in ein durch das Verkapselungswerkzeug (159) definiertes Verkapselungsvolumen; - anschließendes Aushärten des Vorläufers.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei das Verfahren ein Herstellen einer Mehrzahl von Packages (100) durch eine Batchfertigung aufweist.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, das eines der folgenden Merkmale aufweist: - wobei das Füllen nach dem Anbringen und nach dem Montieren durchgeführt wird; - wobei das Füllen vor dem Anbringen und nach dem Montieren durchgeführt wird.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, mit mindestens einem der folgenden Merkmale: - wobei zu Beginn des Füllens ein Material der Verkapselung (108) und ein Material des Laminatkörpers (106) jeweils noch nicht ausgehärtet sind; - wobei das Verfahren ein Füllen mindestens eines Teils der Räume (110) durch Zuführen eines Vorläufers der Verkapselung (108) durch mindestens eine Öffnung (142), die sich durch den Träger (102) erstreckt, aufweist.
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