DE102020001261A1

DE102020001261A1 - Halbleitergehäuse und verbundene verfahren

Info

Publication number: DE102020001261A1
Application number: DE102020001261.2A
Authority: DE
Inventors: Chee Hiong Chew; Erik Nino Tolentino; Vemmond Jeng Hung NG; Shutesh Krishnan
Original assignee: Semiconductor Components Industries LLC
Current assignee: Semiconductor Components Industries LLC
Priority date: 2019-03-06
Filing date: 2020-02-26
Publication date: 2020-09-10
Also published as: US20240072009A1; CN111668196A; US11830856B2; US20200286865A1

Abstract

Implementierungen von Halbleitergehäusen können ein oder mehrere Dies, die über ein Substrat gekoppelt sind, einen elektrisch leitenden Abstandshalter, der über das Substrat gekoppelt ist, und eine Klammer, die über das eine oder die mehreren Dies und mit diesen und über den und mit dem elektrisch leitenden Abstandshalter gekoppelt ist, einschließen. Die Klammer kann das eine oder die mehreren Dies und den elektrisch leitenden Abstandshalter elektrisch koppeln.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Dieses Dokument beansprucht den Vorteil des Anmeldedatums der vorläufigen US-Patentanmeldung 62/814.366 mit dem Titel „Semiconductor Package and Related Methods“ für Chee Hiong Chew, die am 6.3.2019 eingereicht wurde und deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Aspekte dieses Dokuments beziehen sich allgemein auf Halbleitervorrichtungen, einschließlich Leistungshalbleitervorrichtungen. Spezielle Implementierungen schließen auch Leistungshalbleitervorrichtungen, einschließlich einer elektrischen Verbindung, die keine Drahtverbindung ist, ein.
Hintergrund
Halbleitergehäuse können ein Halbleitersubstrat, das mit einem Chip gekoppelt ist, einschließen. Verfahren zum Verbinden von Komponenten des Halbleitergehäuses können die Bildung einer Drahtverbindung einschließen. Die Drahtverbindung kann entweder durch Wedge-Bonden oder Ball-Bonden gebildet werden.
KURZDARSTELLUNG
Implementierungen von Halbleitergehäusen können ein oder mehrere Dies, die über ein Substrat gekoppelt sind, einen elektrisch leitenden Abstandshalter, der über das Substrat gekoppelt ist, und eine Klammer, die über das eine oder die mehreren Dies und mit diesen und über den und mit dem elektrisch leitenden Abstandshalter gekoppelt ist, einschließen. Die Klammer kann das eine oder die mehreren Dies und den elektrisch leitenden Abstandshalter elektrisch koppeln.
Implementierungen von Halbleitergehäusen können eines, alle oder beliebige der folgenden Merkmale einschließen:

Die Klammer kann einen ersten Abschnitt mit einer ersten Dicke und einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Dicke einschließen.

Der elektrisch leitende Abstandshalter kann ein vertikales Verbindungssystem sein.
Die Klammer kann mit dem einen oder den mehreren Dies und dem Abstandshalter durch eines von Lötmittel oder einem Klebstoff gekoppelt sein.
Das eine oder die mehreren Dies können einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT) und eine Diode einschließen.
Der elektrisch leitende Abstandshalter kann eine Kupferfolie einschließen.
Das Gehäuse kann nur eine einzelne Klammer einschließen.
Der elektrisch leitende Abstandshalter kann durch eines von einem Lötmittel oder einem Klebstoff direkt sowohl mit dem Substrat als auch der Klammer gekoppelt sein.
Implementierungen von Halbleitergehäusen können ein oder mehrere Dies, die über ein Substrat gekoppelt sind, einen elektrisch leitenden Abstandshalter, der über das Substrat gekoppelt ist, und eine Umverteilungsschicht (Redistribution Layer, RDL), umfassend Bornitrid, die über das eine oder die mehreren Dies und den elektrisch leitenden Abstandshalter gekoppelt ist, einschließen. Die RDL kann das eine oder die mehreren Dies und den elektrisch leitenden Abstandshalter elektrisch verbinden.
Implementierungen von Halbleitergehäusen können eines, alle oder beliebige der folgenden Merkmale einschließen:

Der elektrisch leitende Abstandshalter kann durch eines von einem Lötmittel oder einem Klebstoff direkt sowohl mit dem Substrat als auch der RDL gekoppelt sein.

Das eine von Lötmittel oder dem Klebstoff kann Silbersintermaterial einschließen.
Die RDL kann eine Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen auf einer Seite einschließen.
Der elektrisch leitende Abstandshalter kann eine Kupferfolie einschließen.
Das Substrat kann ein Direct Bonded Copper- (DBC-) Substrat beinhalten.
Implementierungen von Verfahren zum Bilden eines Halbleitergehäuses können ein Aufbringen von Sintermaterial über einem von einer ersten Seite einer Vielzahl von Dies oder einer ersten Seite einer Klammer, ein Aufbringen von Sintermaterial auf eines von einer ersten Seite eines elektrisch leitenden Abstandshalters oder der Klammer, ein Drucksintern des elektrisch leitenden Abstandshalters und der Vielzahl von Dies auf die Klammer durch das Sintermaterial und ein Aufbringen von Sintermaterial auf eines von einer zweiten Seite einer Vielzahl von Dies oder einem Substrat, wobei sich die zweite Seite gegenüber der ersten Seite der Vielzahl von Dies befindet, einschließen. Das Verfahren kann auch ein Aufbringen von Sintermaterial auf eines von einer zweiten Seite des elektrisch leitenden Abstandshalters oder dem Substrat, wobei sich die zweite Seite gegenüber der ersten Seite des elektrisch leitenden Abstandshalters befindet, und ein Drucksintern des Substrats auf den elektrisch leitenden Abstandshalter und eine Vielzahl von Dies durch das Sintermaterial einschließen.
Implementierungen von Verfahren zum Bilden eines Halbleitergehäuses können eines, alle oder beliebige der folgenden Merkmale einschließen:

Die Vielzahl von Dies und der elektrisch leitende Abstandshalter können umgedreht werden, nachdem sie auf die Klammer druckgesintert werden, wonach die Vielzahl von Dies und der elektrisch leitende Abstandshalter dann auf das Substrat druckgesintert werden können.

Das Verfahren kann ein Ätzen der Klammer einschließen.
Das Substrat kann ein Direct Bonded Copper- (DBC-) Substrat einschließen.
Die Vielzahl von Dies und der elektrisch leitende Abstandshalter können auf die Klammer druckgesintert werden, nachdem die Vielzahl von Dies und der elektrisch leitende Abstandshalter auf das Substrat druckgesintert werden.
Das Sintermaterial kann Silbersintermaterial einschließen.
Die vorstehenden und weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile sind für den Fachmann aus der BESCHREIBUNG und den ZEICHNUNGEN sowie aus den ANSPRÜCHEN ersichtlich.
Figurenliste
Im Folgenden werden Implementierungen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin gleiche Bezugszeichen gleichartige Elemente bezeichnen, und

1 eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls ist;
2 eine perspektivische Ansicht eines Halbleitergehäuses ist;
3 eine Draufsicht eines Substrats ist;
4 eine Draufsicht einer Vielzahl von Dies und Abstandshaltern, die über das Substrat von 3 gekoppelt sind, ist;
5 eine Querschnittseitenansicht einer Vielzahl von Dies, eines Abstandshalters und eines Substrats in einem Sinterwerkzeug ist;
6 eine Draufsicht einer Vielzahl von Klammern ist;
7 eine Unteransicht der Vielzahl von Klammern von 6 ist;
8 eine perspektivische Draufsicht der Vielzahl von Klammern von 6 ist;
9 eine perspektivische Unteransicht der Vielzahl von Klammern von 6 ist;
10 eine Draufsicht einer Vielzahl von Klammern ist, die über eine Vielzahl von Dies und eine Vielzahl von Abstandshaltern gekoppelt sind;
11 eine Querschnittseitenansicht des Halbleitermoduls von 10 in einem Sinterwerkzeug ist;
12 eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls ist;
13 eine Draufsicht eines Halbleitergehäuses ist;
14 eine perspektivische Draufsicht eines Halbleitergehäuses ist;
15 eine Draufsicht einer anderen Implementierung eines Halbleitermoduls ist;
16 eine Draufsicht eines Wafers ist;
17 eine Draufsicht einer Vielzahl von Dies ist, die von dem Wafer vereinzelt sind;
18 eine Draufsicht der Vielzahl von Dies von 17 ist, die durch ein Sintermaterial abgedeckt sind;
19 eine Draufsicht der Vielzahl von Dies von 18 während eines Aushärtungsprozesses ist;
20 eine Draufsicht einer Vielzahl von Klammern ist;
21 eine Unteransicht der Vielzahl von Klammern von 20 ist;
22 eine perspektivische Unteransicht der Vielzahl von Klammern von 20 ist;
23 eine Seitenansicht einer Klammer ist;
24 eine Seitenansicht einer geätzten Klammer ist;
25 eine Draufsicht einer Vielzahl von Dies und eines Abstandshalters ist, die durch ein Sintermaterial abgedeckt sind;
26 eine Seitenansicht einer Vielzahl von Dies und eines Abstandshalters ist, die mit einer geätzten Klammer gekoppelt sind;
27 eine Seitenansicht der Vielzahl von Dies und des Abstandshalters von 26 in einem Sinterwerkzeug ist;
28 eine Seitenansicht einer Vielzahl von Dies und eines Abstandshalters ist, die mit einer Klammer gekoppelt sind;
29 eine Seitenansicht der Vielzahl von Dies und des Abstandshalters von 28 in einem Sinterwerkzeug ist;
30 eine Seitenansicht einer Vielzahl von Dies und eines Abstandshalters von
29 ist, die mit der Klammer gekoppelt sind, nachdem sie druckgesintert werden;
31 eine Seitenansicht einer Vielzahl von Dies und eines Abstandshalters von
27 ist, die mit der Klammer gekoppelt sind, nachdem sie druckgesintert werden;
32 eine Unteransicht einer Vielzahl von Dies und Abstandshaltern ist, die mit einer Klammer gekoppelt sind;
33 eine Draufsicht einer Vielzahl von Dies und Abstandshaltern ist, die mit einer Klammer gekoppelt sind;
34 eine Seitenansicht eines Sintermaterials ist, das über eine Vielzahl von Dies und einen Abstandshalter gekoppelt ist, die mit einer Klammer gekoppelt sind;
35 eine Seitenansicht eines Sintermaterials, das über eine Vielzahl von Dies und einen Abstandshalter, die mit einer geätzten Klammer gekoppelt sind, gekoppelt ist, ist;
36 eine Seitenansicht eines Sintermaterials ist, das über ein Substrat gekoppelt ist;
37 eine Seitenansicht eines Substrats ist, das mit der Vielzahl von Dies, dem Abstandshalter und der Klammer von 31 in einem Sinterwerkzeug gekoppelt ist;
38 eine Seitenansicht eines Substrats ist, das mit der Vielzahl von Dies, dem Abstandshalter und der Klammer von 30 in einem Sinterwerkzeug gekoppelt ist;
39 eine Draufsicht einer Klammer ist, die nach dem Sinterprozess über das Substrat gekoppelt ist;
40 eine Draufsicht des Halbleitermoduls ist;
41 eine perspektivische Draufsicht eines Halbleitermoduls ist;
42 eine perspektivische Draufsicht eines Halbleitergehäuses ist;
43 eine Draufsicht eines Substrats ist;
44 eine Draufsicht einer Vielzahl von Dies und Abstandshaltern ist, die über das Substrat von 43 gekoppelt sind;
45 eine Seitenansicht einer Vielzahl von Dies, eines Abstandshalters und eines Substrats in einem Sinterwerkzeug ist;
46 eine Unteransicht einer Umverteilungsschicht ist;
47 eine perspektivische Unteransicht der Umverteilungsschicht von 46 ist;
48 eine Unteransicht der Umverteilungsschicht von 46 ist, die ein daran gekoppeltes Sintermaterial aufweist;
49 eine Draufsicht der Umverteilungsschicht ist, die über die Vielzahl von Dies und den Abstandshalter gekoppelt ist;
50 eine Seitenansicht der Umverteilungsschicht, der Vielzahl von Dies und des Abstandshalters in einem Sinterwerkzeug ist;
51 eine perspektivische Draufsicht des Halbleitermoduls von 41 ist;
52 eine Draufsicht des Halbleitergehäuses von 42 ist und
53 eine perspektivische Draufsicht des Halbleitergehäuses von 42 ist.

BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung, ihre Gesichtspunkte und Implementierungen sind nicht auf die hier offenbarten speziellen Komponenten, Montageverfahren oder Verfahrenselemente beschränkt. Viele weitere im Stand der Technik bekannte Komponenten, Montageverfahren und/oder Verfahrenselemente, die mit dem angestrebten Halbleitergehäuse vereinbar sind, gehen zur Verwendung mit besonderen Implementierungen aus dieser Offenbarung hervor. Entsprechend können zum Beispiel, obwohl besondere Implementierungen offenbart sind, diese Implementierungen und implementierenden Komponenten beliebige Formen, Größen, Bauarten, Typen, Modelle, Versionen, Abmessungen, Konzentrationen, Materialien, Mengen, Verfahrenselemente, Verfahrensschritte und/oder dergleichen aus dem Stand der Technik für diese Halbleitergehäuse sowie implementierenden Komponenten und Verfahren umfassen, die mit der angestrebten Wirkungsweise und den angestrebten Verfahren vereinbar sind.
Bezugnehmend auf 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls veranschaulicht. In verschiedenen Implementierungen kann das Halbleitermodul 2 ein SSDC-Halbleitermodul (Single Side Direct Cooling-Halbleitermodul) oder ein anderer Typ von Halbleitermodul sein. Das Halbleitermodul 2 kann ein oder mehrere gedünnte Dies einschließen, die in Anwendungen mit hoher Leistung und/oder hoher Schaltleistung genutzt werden können. Das Halbleitermodul 2 schließt ein Substrat 4 ein. Das Substrat 4, wie in 1 veranschaulicht, ist ein Direct-Bond-Copper-Substrat (DBC-Substrat). Während die hierin offenbarten Implementierungen als DBC-Substrate einschließend veranschaulicht sind, können in anderen Implementierungen andere Substrate verwendet werden, einschließlich, als nicht einschränkendes Beispiel, Insulated Metal Substrate Technology-Substraten (IMST-Substraten), Active Metal Bonding-Substraten (AMB-Substraten), Substraten mit einer Isolierschicht zwischen zwei Metall- oder Metalllegierungsschichten oder anderer silicium- und nichtsiliciumhaltiger Substrate.
Weiter bezugnehmend auf 1 schließt das Halbleitermodul 2 ein oder mehrere Dies 6, die über das Substrat 4 gekoppelt sind, ein. Das Die 6 kann verschiedene Leistungsvorrichtungen, wie, als nicht einschränkendes Beispiel, Metalloxidhalbleiterfeldeffekttransistoren (Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors, MOSFET), Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (Insulative-Gate Bipolar Transistors, IGBT), Dioden oder einen beliebigen anderen Typ von Leistungshalbleitervorrichtung einschließen. Solche Vorrichtungen können eine hohe Stromführungsfähigkeit aufweisen. In anderen Implementierungen kann das Halbleitermodul Dies einschließen, die keine Leistungsvorrichtungen sind. In bestimmten Implementierungen kann das Die 6 von einer ursprünglichen Herstellungsdicke gedünnt sein und konfiguriert sein, um unter hohen Ausgangsleistungsbedingungen zu arbeiten.
Wie durch 1 veranschaulicht, schließt das Halbleitermodul 2 eine Vielzahl von Klammern 8, die über das eine oder die mehreren Dies 6 gekoppelt sind, ein. In verschiedenen Implementierungen, obwohl nicht veranschaulicht, kann eine lötbare obere Metallschicht über das eine oder die mehreren Dies 6 gekoppelt sein. Mindestens eine Klammer der Vielzahl von Klammern 8 kann auch über einen Abstandshalter gekoppelt sein, und in verschiedenen Implementierungen kann jede Klammer der Vielzahl von Klammern 8 über einen Abstandshalter gekoppelt sein. In den hierin offenbarten Implementierungen kann die Klammer das eine oder die mehreren Dies und den Abstandshalter elektrisch koppeln. Der Abstandshalter ist auch über das Substrat 4 gekoppelt. Der Abstandshalter kann durch ein Lötmittel oder einen anderen Klebstoff direkt sowohl mit dem Substrat als auch der Klammer gekoppelt sein. In bestimmten Implementierungen schließen Klebstoffe ein Sintermaterial, einschließlich Silbersintermaterials, ein. In verschiedenen Implementierungen und wie hierin verwendet, sind die Abstandshalter elektrisch leitende Abstandshalter. In anderen Implementierungen können die Abstandshalter nicht elektrisch leitend sein. Jeder der Abstandshalter ist auch ein vertikales Verbindungssystem, das eine elektrische oder thermische oder sowohl elektrische als auch thermische Verbindung mit dem Die bereitstellt.
Die Abstandshalter sind in 1 nicht veranschaulicht, weil sie durch die Klammern 8 abgedeckt sind. In verschiedenen Implementierungen können die Abstandshalter ein metallisches Material oder eine Metalllegierung sein und können, als nicht einschränkendes Beispiel, Kupfer, Messing, Kupfer, das mit Aluminium plattiert ist, oder einen beliebigen anderen Typ von metallischem Material oder geschichtetem metallischem Material einschließen. In bestimmten Implementierungen können die Abstandshalter eine Kupferfolie einschließen. In verschiedenen Implementierungen kann die Vielzahl von Klammern 8 Kupfer, Silber, Palladium, Nickel, Gold oder ein beliebiges anderes Metall, eine Legierung davon oder eine Kombination von Metallen sein. In bestimmten Implementierungen kann die Unterseite der Klammer blankes Kupfer sein, das mit Silber, Palladium, Nickel, Gold oder einem beliebigen anderen Metall oder einer Legierung davon plattiert ist. In noch anderen Implementierungen können die Klammern 8 ein nicht metallisches elektrisch und/oder thermisch leitendes Material einschließen. In Implementierungen, die eine oder mehrere Klammern 8 einschließen, kann die Klammerverbindung zu dem Die 6 einen niedrigen Durchlasswiderstand (RDS) des Halbleitermoduls 2 bereitstellen. Die Klammern können auch in der Lage sein, die obere Metallisierung des Dies in verschiedenen Implementierungen vollständig zu nutzen. Außerdem können die Klammern 8 das Risiko einer Beschädigung des Dies 6 verringern, weil die Kraft, die zum Bilden der Drahtverbindung verwendet wird, durch die Verwendung der Klammern 8 beseitigt wird. Die Klammern 8 können letztendlich zu einer verbesserten Leistungsverwaltung, einer besseren thermischen Leistung und einer höheren Zuverlässigkeit führen. Während 1-2 eine Vielzahl von Klammern veranschaulichen, kann in anderen Implementierungen ein Modul und/oder ein Gehäuse nur eine einzelne Klammer einschließen.
In verschiedenen Implementierungen kann jede Klammer 8 einen einzelnen Abstandshalter und zwei oder mehr Dies abdecken. In bestimmten Implementierungen kann die einzelne Klammer einen IGBT, eine Diode und einen Abstandshalter abdecken. In verschiedenen Implementierungen kann der Abstandshalter eine erweiterte/verlängerte Verbindung zwischen dem Substrat und den Dies bereitstellen. Der Abstandshalter kann Unebenheiten unter den Dies kompensieren, weil der Abstandshalter die Unterschiede zwischen den verschiedenen Dicken des Substrats und/oder Dies und/oder Die-Befestigungs- oder Klammerbefestigungsmaterialien kompensieren kann. Außerdem kann der Abstandshalter einen Zwischenraum zwischen der Klammer 8 und dem Substrat 4 ausfüllen und zusätzliche strukturelle Unterstützung für die Klammer 8 bereitstellen. In verschiedenen Implementierungen kann die Klammer 8 eine einzige Dicke über die Klammer einschließen. In anderen Implementierungen kann die Klammer 8 einen ersten Abschnitt mit einer ersten Dicke und einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Dicke einschließen. Eine solche Klammer 8 kann durch Ätzen oder Stanzen der Klammer 8 gebildet sein.
Jede Klammer 8 kann durch einen leitenden Klebstoff an das Die 6 und den Abstandshalter gebunden sein. In verschiedenen Implementierungen kann der Klebstoff ein Sintermaterial einschließen, und in bestimmten Implementierungen kann er ein Silbersintermaterial einschließen. In solchen Implementierungen kann das Silbersintermaterial wirken, um den thermischen und elektrischen Wirkungsgrad des Halbleitermoduls 2 so weit wie möglich zu maximieren. Während die hierin beschriebenen Implementierungen in erster Linie auf ein Silbersintermaterial verweisen, versteht es sich, dass andere Sinter-, Lötmittel-, Klebe- oder Klebstoffmaterialien anstelle des Silbersintermaterials verwendet werden können. Wie durch 1 veranschaulicht, kann das Halbleitermodul 2 eine Vielzahl von Stiften 10 einschließen. Während die hierin offenbarten Implementierungen ein Silbersintermaterial einschließen, versteht es sich, dass in anderen Implementierungen ein beliebiges anderes elektrisch leitendes Klebstoff-/Die-Befestigungsmaterial verwendet werden kann.
Bezugnehmend auf 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Implementierung eines Halbleitergehäuses veranschaulicht. In verschiedenen Implementierungen kann das Halbleitergehäuse 12 eines oder mehrere der Halbleitermodule 14, die mit einem Gehäuse 16 und einer Rückplatte 18 gekoppelt sind, einschließen. Jedes der Halbleitermodule 14 kann gleich oder ähnlich dem Halbleitermodul von 1 sein. In der durch 2 veranschaulichten Implementierung sind drei Module in dem Halbleitergehäuse eingeschlossen. In verschiedenen Implementierungen kann das Gehäuse 16 eine oder mehrere Streben 20 einschließen, die die Halbleitermodule 14 teilen. Obwohl nicht veranschaulicht, kann in verschiedenen Implementierungen das Innere des Gehäuses mit einem Einkapselungsmittel gefüllt sein, das die Halbleitermodule 14 abdeckt. Das Einkapselungsmittel kann eine Vergussmasse einschließen und kann in bestimmten Implementierungen eine Gelvergussmasse einschließen. Das Halbleitergehäuse kann Stifte 22 einschließen, die durch das Einkapselungsmittel freigelegt sein können.
Bezugnehmend auf 3-14 ist eine Implementierung eines Halbleitergehäuses an verschiedenen Punkten in einer Implementierung eines Verfahrens zum Bilden des Halbleitergehäuses von 2 veranschaulicht. Bezugnehmend auf 3 ist eine Draufsicht eines Substrats veranschaulicht. Das Verfahren kann ein Bereitstellen eines beliebigen Typs von hierin offenbartem Substrat, einschließlich eines DBC-Substrats 24, einschließen. Das Substrat 24 kann eine Vielfalt von Strukturen/Leiterbahnen darauf einschließen. Bezugnehmend auf 4 ist eine Draufsicht einer Vielzahl von Dies und Abstandshaltern, die über das Substrat von 3 gekoppelt sind, veranschaulicht. Das Die kann 26 einen beliebigen Typ von Die, das hierin offenbart ist, einschließen. Die Abstandshalter 28 können einen beliebigen Typ von Material, das hierin offenbart ist, einschließen und können in bestimmten Implementierungen eine Metallfolie, wie eine Kupferfolie einschließen, obwohl jedes hierin zuvor offenbarte Metallmaterial verwendet werden könnte. In verschiedenen Implementierungen kann das Verfahren ein Aufbringen von Sintermaterial über einer ersten Seite einer Vielzahl von Dies und ein Aufbringen von Sintermaterial auf eine erste Seite des Abstandshalters einschließen. In anderen Implementierungen kann das Sintermaterial auf das Substrat 24 aufgebracht werden. Das Die 26 und die Abstandshalter 28 können durch einen Klebstoff mit dem Substrat gekoppelt sein und können in bestimmten Implementierungen durch ein Lötmittel oder ein Silbersintermaterial mit dem Substrat gekoppelt sein. In Implementierungen mit einem Silbersintermaterial kann das Silbersintermaterial durch, als nicht einschränkendes Beispiel, Siebdruck, Folienlaminierung, Schablonendruck und andere Verfahren zum Aufbringen eines flüssigen oder halbflüssigen Materials auf das Substrat 24 oder die Vielzahl von Dies 26 und den Abstandshalter 28 aufgebracht werden. In verschiedenen Implementierungen können das Die 26 und die Abstandshalter 28 durch das Sintermaterial mittels einer Hot-Die-Platzierung mit dem Substrat 24 gekoppelt sein. In anderen Implementierungen können die Abstandshalter 28 durch Verfahren, wie, als nicht einschränkendes Beispiel, Ultraschallkleben, Schweißen, Löten oder ein beliebiges anderes Befestigungsverfahren, an das Substrat 24 gebunden sein. Die hierin offenbarten Abstandshalter 28 können eine lötbare Oberflächenschicht darauf einschließen, die unter Verwendung von, als nicht einschränkendes Beispiel, Elektroplattieren, stromlosem Plattieren, Sputtern oder einem beliebigen anderen Verfahren zum Abscheiden eines lötbaren Materials gebildet werden kann.
Bezugnehmend auf 5 ist eine Seitenansicht einer Vielzahl von Dies und eines Abstandshalters, die auf ein Substrat druckgesintert sind, veranschaulicht. In verschiedenen Implementierungen kann das Verfahren zum Bilden des Halbleitergehäuses ein Aushärten des Silbersintermaterials 30 einschließen. In verschiedenen Implementierungen kann das Silbersintermaterial zwischen etwa 80 C bis etwa 150 C ausgehärtet werden. In verschiedenen Implementierungen können das Die 26 und der Abstandshalter 28 durch Platzieren des Substrats 24, des Dies 26 und des Abstandshalters 28 in ein Sinterwerkzeug 32 und Aufbringen von Druck auf das Die, den Abstandshalter und das Substrat an das Substrat 24 gebunden werden. In verschiedenen Implementierungen kann Wärme, geringe Wärme oder keine Wärme in Verbindung mit dem Druck auf das Sintermaterial aufgebracht werden. In anderen Implementierungen kann das Aushärten die Aufbringung von Wärme einschließen, ohne dass Druck auf das Die 26, den Abstandshalter 28 oder das Substrat 24 aufgebracht wird.
Bezugnehmend auf 6 ist eine Draufsicht einer Vielzahl von Klammern veranschaulicht, und bezugnehmend auf 8 ist eine perspektivische Draufsicht der Vielzahl von Klammern veranschaulicht. Die Anzahl von Klammern, die Größe der Klammern und die Formen der Klammern können alle derart mit dem Die und den Abstandshaltern, die mit dem Substrat gekoppelt sind, übereinstimmen, dass die Klammern 34 konfiguriert sein können, um ein ausgewähltes Die und mindestens einen Abstandshalter miteinander zu koppeln. Während 6 als sechs verschiedene Klammern einschließend veranschaulicht ist, können somit andere Implementierungen mehr oder weniger als sechs Klammern einschließen. Während die in 6 und 8 veranschaulichten Klammern 34 flach erscheinen, können die Klammern in anderen Implementierungen strukturiert, abgewinkelt, gebogen, gestuft, abgesetzt oder halbgeätzt sein. Strukturierte, abgewinkelte, gebogene, abgesetzte, geätzte oder gestufte Klammern können in Verbindung mit einem Die und/oder Abstandshaltern verwendet werden, die Oberflächen mit unterschiedlichen Höhen/Positionen/Dicken an verschiedenen Stellen entlang der Klammern aufweisen. In bestimmten Implementierungen, die eine abgesetzte Klammer einschließen, kann der abgesetzte Abschnitt mit einer gestuften Struktur hinzugefügt werden. Der abgesetzte Abschnitt kann ein Einzel- oder Doppelmesssystem sein. Bezugnehmend auf 7 ist eine Unteransicht der Vielzahl von Klammern von 6 veranschaulicht, und bezugnehmend auf 9 ist eine perspektivische Unteransicht der Vielzahl von Klammern von 7 veranschaulicht. In verschiedenen Implementierungen kann das Verfahren zum Bilden des Halbleitersubstrats ein Aufbringen eines Klebstoffs 36 auf eine Unterseite der Vielzahl von Klammern 34 einschließen. In bestimmten Implementierungen kann der Klebstoff ein Silbersintermaterial einschließen. Das Silbersintermaterial kann durch, als nicht einschränkendes Beispiel, Abgabetechniken, wie Siebdruck oder Folienlaminierung, auf die Klammern aufgebracht werden. Das Sintermaterial kann in einem Bereich entsprechend dem Die und den Abstandshaltern, die mit dem Substrat gekoppelt sind, auf die Klammern aufgebracht werden. In anderen Implementierungen kann der Klebstoff auf das Die und die Abstandshalter aufgebracht werden, bevor diese mit den Klammern gekoppelt werden.
Bezugnehmend auf 10 ist eine Draufsicht der Vielzahl von Klammern, die über das Die und eine Vielzahl von Abstandshaltern gekoppelt sind, veranschaulicht. Nach dem Koppeln der Klammer 34 mit dem Die 26 und den Abstandshaltern 28, wie durch 10 veranschaulicht, kann das Verfahren ein zweites Aushärten des Klebstoffs einschließen. Bezugnehmend auf 11 ist eine Querschnittseitenansicht des Halbleitermoduls von 10 in einem Sinterwerkzeug veranschaulicht. In verschiedenen Implementierungen kann das Verfahren zum Bilden des Halbleitergehäuses ein Aushärten des Sintermaterials 38 zwischen den Klammern 34 und dem Die 26 und den Abstandshaltern 28 einschließen. Das Verfahren kann ein Binden der Klammer 34 an das Die 26 und die Abstandshalter 28 durch einen Drucksinterprozess einschließen, der ein Aufbringen von Druck auf die Klammern 34, das Die 26 und die Abstandshalter 28 durch das Sinterwerkzeug 32, wie durch 11 veranschaulicht, einschließen kann. In verschiedenen Implementierungen kann Wärme, geringe Wärme oder keine Wärme in Verbindung mit dem Druck auf das Sintermaterial 38 aufgebracht werden. In anderen Implementierungen kann der Bindungsprozess die Aufbringung von Wärme einschließen, ohne dass Druck auf das Die 26, die Abstandshalter 28 oder die Klammern 34 aufgebracht wird.
Während in verschiedenen Implementierungen zwei Aushärtungsschritte verwendet werden können, kann in anderen Verfahrensimplementierungen ein einzelner Aushärtungsschritt verwendet werden, wobei das Sinterwerkzeug verwendet wird, um sowohl das gesamte Sintermaterial gleichzeitig auszuhärten.
Bezugnehmend auf 12 ist eine perspektivische Draufsicht eines Halbleitermoduls veranschaulicht. In verschiedenen Implementierungen ist das Halbleitermodul 44 von 12 das gleiche wie das Halbleitermodul von 1. In verschiedenen Implementierungen kann das Verfahren zum Bilden eines Halbleitergehäuses ein Koppeln einer Vielzahl von Stiften 40 mit dem Substrat 24 einschließen. In solchen Implementierungen können die Stifte 40 durch Abgeben einer Lötpaste auf den Bereich des Substrats, der mit den Stiften 40 zu koppeln ist, mit dem Substrat 24 gekoppelt werden. Die Stifte 40 und beliebige andere Elemente (wie ein Thermistor) können mit der Lötpaste gekoppelt werden, und die Lötpaste kann dann aufgeschmolzen werden, wodurch die Stifte 40 an das Substrat 24 gebunden werden und/oder die Modulanordnung an die Wärmesenke gebunden wird. Eine Führungsvorrichtung kann verwendet werden, um die Stifte 40 während des Aufschmelzens der Lötpaste in Position zu halten.
Bezugnehmend auf 13 ist eine Draufsicht eines Halbleitergehäuses veranschaulicht, und bezugnehmend auf 14 ist eine perspektivische Draufsicht des Halbleitergehäuses von 13 veranschaulicht. In verschiedenen Implementierungen kann das Halbleitergehäuse 42 von 13-14 das gleiche wie das Halbleitergehäuse von 12 sein. In verschiedenen Implementierungen kann das Verfahren zum Bilden eines Halbleitergehäuses 42 ein Koppeln eines Gehäuses 46 über ein oder mehrere Halbleitermodule 44 einschließen. Während das Halbleitergehäuse von 13 als drei Halbleitermodule einschließend veranschaulicht ist, können andere Halbleitergehäuse mehr oder weniger Module, einschließlich nur eines Moduls, zwei Module, eines Teilmoduls, vier Module oder mehr als vier Module, einschließen. Das Verfahren zum Bilden des Halbleitergehäuses kann auch ein Koppeln des Halbleitergehäuses 42 mit einer Rückplatte 48 auf der Seite des Halbleitermoduls gegenüber der Seite, die mit dem Gehäuse gekoppelt ist, einschließen. Obwohl nicht veranschaulicht, kann das Verfahren auch ein Aufbringen eines beliebigen Typs von hierin offenbartem Einkapselungsmittel innerhalb des Gehäuses 46 und über die Halbleitermodule 44 einschließen.
Alle Komponenten oder Elemente der Implementierung des Halbleitergehäuses von 13-14 oder des Verfahrens zur Herstellung des Halbleitergehäuses von 13-14 können in einer beliebigen anderen hierin offenbarten Implementierung verwendet werden.
Bezugnehmend auf 15 ist eine Draufsicht einer anderen Implementierung eines Halbleitermoduls veranschaulicht. In verschiedenen Implementierungen kann das Halbleitermodul 50 von 15 ähnlich dem Halbleitermodul 2 von 1 sein. Das Halbleitermodul 50 schließt ein Substrat 52 ein. In verschiedenen Implementierungen kann das Substrat ein DBC-Substrat oder eine beliebige andere Art von hierin offenbartem Substrat sein. Das Substrat kann mit einer Vielzahl von Dies (die durch die Klammer abdeckt sind) gekoppelt sein und kann auch einen oder mehrere Abstandshalter (die durch eine Klammer abdeckt sind) einschließen. Das Die kann jeder beliebige Typ von hierin offenbartem Die sein, und die Abstandshalter können gleich oder ähnlich einem beliebigen anderen hierin offenbarten Abstandshalter sein. Das Die und die Abstandshalter können durch einen Klebstoff, der in bestimmten Implementierungen ein Silbersintermaterial sein kann, mit dem Substrat 52 gekoppelt sein. In anderen Implementierungen können das Die und die Abstandshalter durch ein Lötmittel mit dem Substrat 52 gekoppelt sein.
Wie durch 15 veranschaulicht, schließt das Halbleitermodul eine erste Klammer 56 und eine zweite Klammer 58, die über die Vielzahl von Dies und den einen oder die mehreren Abstandshalter gekoppelt sind, ein. Während 15 als zwei Klammern aufweisend veranschaulicht ist, können andere Implementierungen mehr als zwei Klammern oder nur eine einzelne Klammer einschließen. Die erste Klammer 56 und die zweite Klammer 58 können ein beliebiger Typ einer hierin offenbarten Klammer sein und können eine Größe und Struktur einschließen, die der Größe, Platzierung und Form der verschiedenen Dies und Abstandshalter, die sie abdecken, entspricht. Die erste Klammer 56 und die zweite Klammer 58 können durch einen Klebstoff, der ein Silbersintermaterial sein kann, mit dem Die und den Abstandshaltern gekoppelt sein. In anderen Implementierungen können die erste Klammer 56 und die zweite Klammer 58 durch ein Lötmittel mit dem Die und den Abstandshaltern gekoppelt sein. In Implementierungen, die eine oder mehrere Klammern einschließen, kann die Klammerverbindung zu dem Die einen niedrigen Durchlasswiderstand (RDS) des Halbleitermoduls bereitstellen. Die Klammern können auch in der Lage sein, die obere Metallisierung des Dies vollständig zu nutzen. Außerdem können die Klammern das Risiko einer Beschädigung des Dies verringern, weil die Kraft, die zum Bilden der Drahtverbindung verwendet wird, mit den Klammern beseitigt wird. Die Klammern können letztendlich zu einer verbesserten Leistungsverwaltung, einer besseren thermischen Leistung und einer höheren Zuverlässigkeit führen.
Bezugnehmend auf 16-40 sind Halbleitergehäuse in verschiedenen Schritten in einer Implementierung eines Verfahrens zum Bilden des Halbleitergehäuses von 15 veranschaulicht. Bezugnehmend auf 16 ist eine Draufsicht eines Wafers veranschaulicht. Der Wafer 60 kann eine Vielzahl von Dies 62 einschließen. Die Vielzahl von Dies 62 kann einen beliebigen Typ von Die, das hierin offenbart ist, einschließen. Bezugnehmend auf 17 ist eine Draufsicht einer Vielzahl von Dies, die von dem Wafer vereinzelt sind, veranschaulicht. Das Verfahren zum Bilden eines Halbleitergehäuses schließt ein Vereinzeln der Vielzahl von Dies 62 ein. Das Die 62 kann durch, als nicht einschränkendes Beispiel, eine mechanische Säge, einen Laser, einen Wasserstrahl, Plasmaätzen oder eine beliebige andere Vereinzelungstechnik vereinzelt werden. Bezugnehmend auf 18 ist eine Draufsicht der Vielzahl von Dies von 17, die durch ein Sintermaterial abgedeckt sind, veranschaulicht. In verschiedenen Implementierungen schließt das Verfahren zum Bilden des Halbleitergehäuses ein Abgeben eines Klebstoffs, der ein Sintermaterial 64 sein kann, über die Source-Kontaktflächenbereiche der Vielzahl von Dies 62 ein. In bestimmten Implementierungen kann der Klebstoff ein Silbersintermaterial einschließen. Das Sintermaterial 64 kann siebgedruckt, schablonengedruckt, laminiert oder unter Verwendung einer beliebigen anderen in diesem Dokument offenbarten Technik abgeschieden werden. Während die Implementierung veranschaulicht, dass das Sintermaterial 64 nach der Vereinzelung auf das Die 62 aufgebracht wird, kann das Sintermaterial in anderen Implementierungen vor der Vereinzelung auf das Die aufgebracht werden. Bezugnehmend auf 19 ist eine Draufsicht der Vielzahl von Dies von 18, die ausgehärtet werden, veranschaulicht. Wie veranschaulicht, kann das Verfahren ein Aushärten des Sintermaterials 64 durch die Aufbringung von Wärme einschließen. Das Sintermaterial 64 kann auf eine Temperatur zwischen etwa 80 C bis etwa 150 C erwärmt werden, wobei es in anderen Implementierungen auf eine Temperatur erwärmt werden kann, die höher oder niedriger als diese ist.
Bezugnehmend auf 20 ist eine Draufsicht einer ersten Implementierung einer Vielzahl von Klammern veranschaulicht. Die Klammern 66 können einen beliebigen Typ von hierin offenbartem Material einschließen. In bestimmten Implementierungen können die Klammern 66 Kupfer oder eine Kupferlegierung sein. Die Klammern 66 können strukturiert sein, um mit einer bestimmten Anordnung von Dies und/oder Abstandshaltern übereinzustimmen. Wie veranschaulicht, können die Klammern flach über der Fläche 68 der Klammern 66 sein. Bezugnehmend auf 21 ist eine Unteransicht der Vielzahl von Klammern von 20 veranschaulicht, und bezugnehmend auf 22 ist eine perspektivische Unteransicht der Vielzahl von Klammern von 20 veranschaulicht. Wie veranschaulicht, können die Klammern 66 über die Fläche 70 der Klammern 66 gegenüber der Fläche 68 strukturiert, gestuft, gebogen oder halbgeätzt sein. Dies kann durch 24 dargestellt werden, die einen Abschnitt der Seitenansicht der Klammer 66 von 20 zeigt. Wie durch 24 veranschaulicht, ist die Dicke der Klammer gestuft. Die Stufe in der Klammer kann durch, als nicht einschränkendes Beispiel, einen Stanz- oder einen Halbätzprozess gebildet sein. In verschiedenen Implementierungen können die Klammern von 20 verwendet werden, wenn sie mit Dies gekoppelt werden soll, die ungleiche Dicken aufweisen. Wie durch 24 veranschaulicht, kann der erste Abschnitt 72, der ein dickerer Abschnitt sein kann, der Klammer 66 etwa 175 µm dick sein und kann der zweite Abschnitt 74, der ein dünnerer Abschnitt sein kann, der Klammer 66 etwa 50 µm dick sein. In anderen Implementierungen kann die Dicke der jeweiligen Abschnitte mehr oder weniger dick sein als die, die in 24 veranschaulicht ist. In noch anderen Implementierungen kann die Klammer 66 mehr als zwei Abschnitte mit unterschiedlichen Dicken einschließen.
In anderen Implementierungen kann die Klammer nicht geätzt oder gestuft sein, durch kann eine ebene erste Fläche und eine gegenüberliegende zweite Fläche aufweisen. Wie durch 23 veranschaulicht, ist eine Seitenansicht einer Klammer veranschaulicht. Die Klammer 76 von 23 kann verwendet werden, wenn die Dies, mit dem sie gekoppelt ist, gleiche Dicken aufweisen. Wie durch 23 veranschaulicht, ist die Dicke der Klammer 76 konsistent. In verschiedenen Implementierungen kann die Dicke der Klammer 76 175 µm sein, während in anderen Implementierungen die Klammer mehr oder weniger dick als 175 µm sein kann.
Bezugnehmend auf 25 ist eine Draufsicht einer Vielzahl von Dies und eines Abstandshalters, die durch ein Sintermaterial abgedeckt sind, veranschaulicht. In bestimmten Implementierungen kann das Sintermaterial 78 ein Silbersintermaterial sein. Das Sintermaterial 78 kann unter Verwendung jedes zuvor hierin offenbarten Verfahrens mit dem Die 62 gekoppelt werden. In verschiedenen Implementierungen kann das Sintermaterial unter Verwendung eines Verfahrens ähnlich dem Verfahren, in dem das Sintermaterial auf das Die aufgebracht wird, auf den Abstandshalter 80 aufgebracht werden. In verschiedenen Implementierungen schließt das Verfahren zum Bilden des Halbleitergehäuses ein Koppeln des Dies 62 und des Abstandshalters 80 mit einer Klammer ein. Bezugnehmend auf 26 ist eine Seitenansicht einer Vielzahl von Dies und eines Abstandshalters, die mit einer geätzten Klammer gekoppelt sind, veranschaulicht. Wie durch 26 veranschaulicht, kann das Verfahren ein Koppeln der Vielzahl von Dies 62 und des Abstandshalters 80 über die Klammer 66 mit dem Sintermaterial 78 zwischen der Klammer und dem Die und dem Abstandshalter einschließen. Das Die und/oder der Abstandshalter können umgedreht und in verschiedenen Verfahrensimplementierungen unter Verwendung von Techniken der Hot-Die-Platzierung mit der Klammer gekoppelt werden. Bezugnehmend auf 27 ist eine Seitenansicht der Vielzahl von Dies und des Abstandshalters von 26, die auf die Klammer druckgesintert werden, veranschaulicht. Wie durch 27 veranschaulicht, können, nachdem die Dies 62 umgedreht wurden, das Die 62, der Abstandshalter 80 und die Klammer 66 in ein Sinterwerkzeug 82 platziert und einem Sinterprozess unterzogen werden. Der Sinterprozess kann einem beliebigen hierin offenbarten Sinterprozess ähnlich sein. Aufgrund der gestuften oder geätzten Klammer 66 kann die Höhe zwischen dem Die 62 und dem Abstandshalter 80 gleich sein.
Bezugnehmend auf 28-29 ist eine Implementierung eines Gehäuses in einem Schritt einer Implementierung eines Verfahrens zum Koppeln von Dies, die eine gleiche Dicke aufweisen, mit einer ebenen Klammer (wie Klammer 76 von 23) veranschaulicht. Bezugnehmend insbesondere auf 28 ist eine Seitenansicht einer Vielzahl von Dies 82 und eines Abstandshalters 84, die mit einer Klammer 76 gekoppelt sind, veranschaulicht. Bezugnehmend auf 29 ist eine Seitenansicht der Vielzahl von Dies und des Abstandshalters von 28 in einem Sinterwerkzeug veranschaulicht. Das Die 82 und der Abstandshalter 84 können unter Verwendung des gleichen Verfahrens, wie durch 26-27 veranschaulicht, mit der Klammer 76 gekoppelt sein, wobei der einzige Unterschied darin besteht, dass die Klammer nicht gestuft ist und jedes von dem Die 82 und dem Abstandshalter 84 ähnliche Dicken einschließen.
Bezugnehmend auf 30 ist eine Querschnittseitenansicht einer Vielzahl von Dies und eines Abstandshalters von 29, die mit einer Klammer gekoppelt sind, nachdem sie druckgesintert werden, veranschaulicht. In ähnlicher Weise ist bezugnehmend auf 31 eine Seitenansicht einer Vielzahl von Dies und eines Abstandshalters von 27, die mit der Klammer gekoppelt sind, nachdem sie druckgesintert werden, veranschaulicht. Bezugnehmend auf 32 ist eine Unteransicht einer Vielzahl von Dies und Abstandshaltern von 31, die mit der Klammer gekoppelt sind, veranschaulicht. Bezugnehmend auf 33 ist eine Draufsicht einer Vielzahl von Dies und Abstandshaltern, die mit der Klammer von 31 gekoppelt sind, veranschaulicht.
Bezugnehmend insbesondere auf 34 ist eine Seitenansicht eines Sintermaterials veranschaulicht, das über eine Vielzahl von Dies und einen Abstandshalter gekoppelt ist, die mit der Klammer von 30 gekoppelt sind. In verschiedenen Implementierungen kann das Verfahren ein Umdrehen des Dies 82 und des Abstandshalters 84, die mit der Klammer 76 gekoppelt sind, nachdem sie an die Klammer gebunden werden, und ein Koppeln eines Klebstoffs, der ein beliebiger Typ von hierin offenbartem Klebstoff, einschließlich eines Sintermaterials 86, sein kann, über das Die 82 und den Abstandshalter 84, die mit der ebenen Klammer 76 gekoppelt sind, einschließen. Das Sintermaterial 86 kann unter Verwendung einer beliebigen hierin offenbarten Technik aufgebracht werden.
Bezugnehmend insbesondere auf 35 ist eine Seitenansicht eines Sintermaterials, das über eine Vielzahl von Dies und einen Abstandshalter, die mit der Klammer von 31 gekoppelt sind, gekoppelt ist, veranschaulicht. In verschiedenen Implementierungen kann das Verfahren ein Umdrehen des Dies 62 und des Abstandshalters 80, die mit der Klammer 66 gekoppelt sind, nachdem sie an die Klammer gebunden werden, und ein Koppeln eines Klebstoffs, der ein beliebiger Typ von hierin offenbartem Klebstoff, einschließlich eines Sintermaterials 92, sein kann, über das Die 62 und den Abstandshalter 80, die mit der geätzten Klammer 66 gekoppelt sind, einschließen. Das Sintermaterial 92 kann unter Verwendung einer beliebigen hierin offenbarten Technik aufgebracht werden.
Bezugnehmend auf 36 ist eine Seitenansicht eines Sintermaterials, das über ein Substrat gekoppelt ist, veranschaulicht. In verschiedenen Implementierungen kann ein Klebstoff, der ein Sintermaterial 88 sein kann, auch über einem Substrat 90 aufgebracht werden. Entsprechend kann das Sintermaterial sowohl auf das Substrat, das Die und die Abstandshalter aufgebracht werden. In anderen Implementierungen ist das Sintermaterial entweder über das Die und die Abstandshalter oder über das Substrat gekoppelt, aber nicht über beide. In Implementierungen mit dem Sintermaterial kann das Sintermaterial durch die Aufbringung von Wärme, die jede hierin offenbarte Temperatur sein kann, getrocknet werden.
Bezugnehmend auf 37 ist eine Seitenansicht eines Substrats, das mit der Vielzahl von Dies, dem Abstandshalter und der Klammer von 31 in einem Sinterwerkzeug gekoppelt ist, veranschaulicht. Das Verfahren zum Bilden des Halbleitergehäuses schließt ein Koppeln des Dies 62 und des Abstandshalters 80 über das Substrat 94 ein. In verschiedenen Implementierungen können das Die 62 und der Abstandshalter 80 durch einen Drucksinterprozess durch ein Sinterwerkzeug 96 mit dem Substrat gekoppelt werden. Der Sinterprozess kann ein beliebiger Typ eines hierin offenbarten Sinterprozesses sein.
Bezugnehmend auf 38 ist eine Seitenansicht eines Substrats, das mit der Vielzahl von Dies, dem Abstandshalter und der Klammer von 30 in einem Sinterwerkzeug gekoppelt ist, veranschaulicht. Das Verfahren zum Bilden des Halbleitergehäuses schließt ein Koppeln des Dies 82 und des Abstandshalters 84 über das Substrat 98 ein. In verschiedenen Implementierungen können das Die 82 und der Abstandshalter 84 durch einen Drucksinterprozess durch ein Sinterwerkzeug 100 mit dem Substrat 98 gekoppelt werden. Der Sinterprozess kann ein beliebiger Typ eines hierin offenbarten Sinterprozesses sein.
Wie durch 37 und 38 veranschaulicht, können verschiedene Implementierungen eines Verfahrens zum Bilden des Halbleitergehäuses ein Umdrehen des Dies und der Abstandshalter, die mit den Klammern gekoppelt sind, nachdem sie Dies und Abstandshalter an die Klammern gebunden werden, einschließen.
Bezugnehmend auf 39 ist eine Draufsicht der Klammer, die nach dem Sinterprozess über das Substrat gebunden wird, veranschaulicht. Bezugnehmend auf 40 ist eine Draufsicht eines Halbleitermoduls veranschaulicht. Das Halbleitermodul 104 von 40 kann gleich oder ähnlich dem Halbleitermodul 50 von 15 sein. In verschiedenen Implementierungen kann das Verfahren zum Bilden des Halbleitergehäuses ein Koppeln elektrischer Verbinder 102 zwischen ausgewählten Anschlüssen des Dies und des Substrats 94 sein.
Alle Komponenten oder Elemente der Implementierung des Halbleitergehäuses von 15 oder Schritte oder Prozesse der Verfahrensimplementierung zur Herstellung des Halbleitergehäuses von 15 oder des Moduls von 40 können in einer beliebigen anderen hierin offenbarten Implementierung verwendet werden.
Bezugnehmend auf 41 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls veranschaulicht. Das Halbleitermodul 106 von 41 kann ähnlich dem Halbleitermodul von 1 sein, wobei der Unterschied darin besteht, dass das Halbleitermodul 106 anstelle von Klammern eine Umverteilungsschicht (RDL) 108 einschließt. In solchen Implementierungen können die RDL 108 und der Abstandshalter die Verbindungen zwischen den Modulen und Dies bilden. Die RDL verbindet den einen oder die mehreren Dies und den Abstandshalter auch elektrisch. In solchen Implementierungen kann das Modul keine Drahtverbindungen und keine Klammern einschließen. Die RDL 108 kann einen beliebigen Typ von Metall, eine Legierung davon, eine Kombination davon oder ein anderes leitendes Material einschließen und kann eine Struktur aufweisen, die dem Die und den Abstandshaltern des Moduls entspricht. In bestimmten Implementierungen kann die RDL 108 metallische elektrische Leiterbahnen einschließen, die mit Silber, Palladium, Nickel, Gold oder einem beliebigen anderen Metall plattiert/beschichtet sein können. Die elektrischen Leiterbahnen können sich auf nur einer einzigen Seite der RDL befinden. In verschiedenen Implementierungen kann die RDL 108 eine Isolierschicht 110 einschließen. Die Isolierschicht 110 kann über die Vielzahl von Dies und den Abstandshalter gekoppelt sein. Die Abstandshalter können eine zusätzliche Verbindung zwischen dem Substrat und der RDL 108 bilden. In verschiedenen Implementierungen sind die Abstandshalter durch ein beliebiges Lötmittel oder einen beliebigen Klebstoff, die hierin offenbart sind, einschließlich Silbersintermaterials, direkt sowohl mit dem Substrat als auch mit der RDL gekoppelt. Anstatt Verbindungen über die Klammern zu bilden, können das Die und die Abstandshalter durch die RDL 108 miteinander gekoppelt sein. Das Die und die Abstandshalter können durch einen Klebstoff, wie ein Silbersintermaterial, mit der RDL gekoppelt sein. In verschiedenen Implementierungen kann die Isolierschicht 110, als nicht einschränkendes Beispiel, Bornitrit, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid, Molybdänderivate, Graphenderivate oder andere Isoliermaterialien einschließen. In verschiedenen Implementierungen kann die Verbindung der RDL zu dem Die einen niedrigen Durchlasswiderstand (RDS) des Halbleitermoduls bereitstellen. Die Isolierschicht 110, die in oder an der RDL 108 gebildet ist, kann auch in der Lage sein, die obere Metallisierung des Dies vollständig zu nutzen. Außerdem kann die Isolierschicht 110 das Risiko einer Beschädigung des Dies verringern, weil die Kraft, die zum Bilden der Drahtverbindung verwendet wird, mit der Isolierschicht 110, die als Teil der RDL 108 eingeschlossen ist, beseitigt wird. Die RDL 108 mit der Isolierschicht 110 kann letztendlich zu einer verbesserten Leistungsverwaltung, einer besseren thermischen Leistung und einer höheren Zuverlässigkeit führen. In verschiedenen Implementierungen kann die Isolierschicht 110 eine oder mehrere Öffnungen einschließen, um einen ausreichenden Abstand die Stifte, den Thermistor oder eine beliebige andere Vorrichtung, die konfiguriert ist, um mit dem Modul gekoppelt zu werden, bereitzustellen.
Bezugnehmend auf 42 ist eine perspektivische Draufsicht eines Halbleitergehäuses veranschaulicht. In verschiedenen Implementierungen kann das Halbleitergehäuse 112 eines oder mehrere der durch 41 veranschaulichten Halbleitermodule 106, die mit einem Gehäuse 114 und einer Rückplatte 116 gekoppelt sind, einschließen. In der durch 42 veranschaulichten Implementierung sind drei Module in dem Halbleitergehäuse eingeschlossen. In verschiedenen Implementierungen kann das Gehäuse 114 eine oder mehrere Streben 118 einschließen, die die Halbleitermodule 106 teilen. Obwohl nicht veranschaulicht, kann in verschiedenen Implementierungen das Innere des Gehäuses 114 mit einem Einkapselungsmittel gefüllt sein, das die Halbleitermodule 106 abdeckt. Das Einkapselungsmittel kann eine Vergussmasse einschließen und kann in bestimmten Implementierungen eine Gelvergussmasse einschließen. In solchen Implementierungen können die Stifte 120 durch das Einkapselungsmittel freigelegt sein.
Bezugnehmend auf 43-53 ist ein Verfahren zum Bilden eines Halbleitergehäuses veranschaulicht. Bezugnehmend auf 43 ist eine Draufsicht eines Substrats veranschaulicht. Bezugnehmend auf 44 ist eine Draufsicht einer Vielzahl von Dies und Abstandshaltern, die über das Substrat von 43 gekoppelt sind, veranschaulicht, und bezugnehmend auf 45 ist eine Seitenansicht einer Vielzahl von Dies und eines Abstandhalters in einem Sinterwerkzeug veranschaulicht. In verschiedenen Implementierungen kann das durch 43-45 veranschaulichte Verfahren ähnlich dem Verfahren sein, das durch 3-5 veranschaulicht ist.
Bezugnehmend auf 46 ist eine Unteransicht einer RDL veranschaulicht, und bezugnehmend auf 47 ist eine perspektivische Unteransicht der RDL von 46 veranschaulicht. Die RDL 122 kann einen beliebigen Typ von hierin offenbartem Material einschließen. In verschiedenen Implementierungen kann die RDL 122 eine Isolierschicht 124 und Leiterbahnen 126, die mit der Isolierschicht 124 gekoppelt oder mindestens teilweise darin eingebettet sind, einschließen. Die Leiterbahnen 126 können eine Struktur einschließen, die mit der Vielzahl von Dies und Abstandshaltern übereinstimmt, um dazu beizutragen, eine maximale Leistungsübertragung durch die Verbindung zwischen dem Die und/oder Abstandshaltern und der RDL 122 zu ermöglichen. Bezugnehmend auf 48 ist eine Unteransicht der Isolierschicht von 46 veranschaulicht, die ein mit der RDL gekoppeltes Sintermaterial aufweist. In verschiedenen Implementierungen schließt das Verfahren zum Bilden des Halbleitergehäuses ein Aufbringen eines Klebstoffs auf ausgewählte Abschnitte der RDL ein. In bestimmten Implementierungen kann der Klebstoff ein Sintermaterial 128, einschließlich eines Silbersintermaterials, sein. In solchen Implementierungen kann das Sintermaterial 128 siebgedruckt, folienlaminiert, schablonengedruckt oder unter Verwendung einer beliebigen in diesem Dokument offenbarten Technik auf der RDL 122 abgeschieden werden.
Bezugnehmend auf 49 ist eine Draufsicht der RDL, die über die Vielzahl von Dies und die Abstandshalter gekoppelt ist, veranschaulicht. In verschiedenen Implementierungen schließt das Verfahren zum Bilden eines Halbleitergehäuses ein Koppeln der RDL 122 über eine Vielzahl von Dies und Abstandshaltern ein. Nach dem Koppeln der RDL 122 mit dem Die und den Abstandshaltern, wie durch 49 veranschaulicht, kann das Verfahren ein Aushärten des Sintermaterials einschließen. Bezugnehmend auf 50 ist eine Querschnittseitenansicht der RDL, des Dies und der Abstandshalter von 49 in einem Sinterwerkzeug veranschaulicht. In verschiedenen Implementierungen kann das Verfahren zum Bilden des Halbleitergehäuses ein Binden der RDL 122 an das Die 130 und die Abstandshalter 132 einschließen. Die RDL 122 kann durch einen Drucksinterprozess durch das Sinterwerkzeug 130, einschließlich eines beliebigen hierin offenbarten Sinter- oder Bindungsprozesses, an das Die 132 und die Abstandshalter 134 gebunden werden.
Bezugnehmend auf 51 ist eine perspektivische Draufsicht eines Halbleitermoduls veranschaulicht. Das Halbleitermodul 136 von 51 kann gleich oder ähnlich dem Halbleitermodul 106 von 41 sein. In verschiedenen Implementierungen kann das Verfahren zum Bilden eines Halbleitergehäuses ein Koppeln einer Vielzahl von Stiften 138 mit dem Substrat 140 einschließen. In solchen Implementierungen können die Stifte 138 durch Abgeben einer Lötpaste auf den Bereich des Substrats, der mit den Stiften zu koppeln ist, mit dem Substrat 140 gekoppelt werden. Die Stifte 138 und beliebige anderen Elemente (wie ein Thermistor) können mit der Lötpaste gekoppelt werden, und die Lötpaste kann dann aufgeschmolzen werden, wodurch die Stifte 138 an das Substrat 140 gebunden werden. Eine Führungsvorrichtung kann verwendet werden, um die Stifte 138 während des Aufschmelzens der Lötpaste in Position zu halten.
Bezugnehmend auf 52 ist eine Draufsicht eines Halbleitergehäuses veranschaulicht, und bezugnehmend auf 53 ist eine perspektivische Draufsicht des Halbleitergehäuses veranschaulicht. Das Halbleitergehäuse 142 kann gleich oder ähnlich dem Halbleitergehäuse von 42 sein. In verschiedenen Implementierungen kann das Verfahren zum Bilden des Halbleitergehäuses ein Koppeln eines Gehäuses 144 über ein oder mehrere Halbleitermodule 136 einschließen. Während das Halbleitergehäuse von 52 als drei Halbleitermodule einschließend veranschaulicht ist, können andere Halbleitergehäuse mehr oder weniger Module, einschließlich nur eines Moduls, zwei Module, vier Module oder mehr als vier Module, einschließen. Das Verfahren zum Bilden des Halbleitergehäuses 142 kann auch ein Koppeln des Halbleitergehäuses mit einer Rückplatte 146 einschließen. Obwohl nicht veranschaulicht, kann das Verfahren auch ein Aufbringen eines beliebigen Typs von hierin offenbartem Einkapselungsmittel innerhalb des Gehäuses 144 und über die Halbleitermodule 136 einschließen.
Alle Komponenten oder Elemente der Implementierung des Halbleitergehäuses von 42 oder Verfahrensschritte von Implementierungen des Verfahrens zur Herstellung des Halbleitergehäuses von 52-53 können in einer beliebigen anderen hierin offenbarten Implementierung verwendet werden.
Es versteht sich ohne Weiteres, dass dort, wo sich die vorstehende Beschreibung auf besondere Implementierungen von Halbleitergehäusen und implementierenden Komponenten, Teilkomponenten, Verfahren und Teilverfahren bezieht, eine Reihe von Abwandlungen vorgenommen werden kann, ohne von ihrem Wesen abzuweichen, und dass diese Implementierungen, implementierenden Komponenten, Teilkomponenten, Verfahren und Teilverfahren auch auf andere Halbleitergehäuse angewendet werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62814366 [0001]

Claims

Halbleitergehäuse, umfassend: ein oder mehrere Dies, die über ein Substrat gekoppelt sind; einen elektrisch leitenden Abstandshalter, der über das Substrat gekoppelt ist; und eine Klammer, die über das eine oder die mehreren Dies und den elektrisch leitenden Abstandshalter und mit diesen gekoppelt ist; wobei die Klammer das eine oder die mehreren Dies und den elektrisch leitenden Abstandshalter elektrisch koppelt.
Gehäuse nach Anspruch 1, wobei die Klammer einen ersten Abschnitt mit einer ersten Dicke und einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Dicke umfasst.
Gehäuse nach Anspruch 1, wobei der elektrisch leitende Abstandshalter ein vertikales Verbindungssystem ist.
Halbleitergehäuse, umfassend: ein oder mehrere Dies, die über ein Substrat gekoppelt sind; einen elektrisch leitenden Abstandshalter, der über das Substrat gekoppelt ist; und eine Umverteilungsschicht (RDL), umfassend Bornitrit, das über das eine oder die mehreren Dies und den elektrisch leitenden Abstandshalter gekoppelt ist; wobei die RDL das eine oder die mehreren Dies und den elektrisch leitenden Abstandshalter elektrisch verbindet.
Gehäuse nach Anspruch 4, wobei der elektrisch leitende Abstandshalter durch eines von Lötmittel oder einem Klebstoff direkt sowohl mit dem Substrat als auch der RDL gekoppelt ist.
Gehäuse nach Anspruch 5, wobei das eine von Lötmittel oder dem Klebstoff Silbersintermaterial umfasst.
Verfahren zum Bilden eines Halbleitergehäuses, umfassend: Aufbringen von Sintermaterial über eines von einer ersten Seite einer Vielzahl von Dies oder einer ersten Seite einer Klammer; Aufbringen von Sintermaterial auf eines von einer ersten Seite eines elektrisch leitenden Abstandshalters oder die Klammer; Drucksintern des elektrisch leitenden Abstandshalters und der Vielzahl von Dies auf die Klammer durch das Sintermaterial; Aufbringen von Sintermaterial auf eines von der zweiten Seite der Vielzahl von Dies oder ein Substrat, wobei die zweite Seite der ersten Seite der Vielzahl von Dies gegenüberliegt; Aufbringen von Sintermaterial auf eines von einer zweiten Seite des elektrisch leitenden Abstandshalters oder das Substrat, wobei die zweite Seite der ersten Seite des elektrisch leitenden Abstandshalters gegenüberliegt; und Drucksintern des Substrats auf den elektrisch leitenden Abstandshalter und die Vielzahl von Dies durch das Sintermaterial.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl von Dies und der elektrisch leitende Abstandshalter umgedreht werden, nachdem sie auf die Klammer druckgesintert werden, wonach die Vielzahl von Dies und der elektrisch leitende Abstandshalter dann auf das Substrat druckgesintert werden.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend ein Ätzen der Klammer.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl von Dies und der elektrisch leitende Abstandshalter auf die Klammer druckgesintert werden, nachdem die Vielzahl von Dies und der elektrisch leitende Abstandshalter auf das Substrat druckgesintert werden.