DE102021119391A1

DE102021119391A1 - Ein halbleiterbauelementmodul mit flexiblen leitern zur höhenverstellung

Info

Publication number: DE102021119391A1
Application number: DE102021119391.5A
Authority: DE
Inventors: Andreas Grassmann; Edward Fuergut; Uwe Schindler
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2021-07-27
Filing date: 2021-07-27
Publication date: 2023-02-02
Also published as: CN115692340A; US20230035550A1

Abstract

Ein Halbleiterbauelementmodul (100; 200) umfasst eine Anwendungsplatine (10; 210), eine Vielzahl von Halbleiterbauelement-Gehäusen (20; 220), die auf der Anwendungsplatine (10; 210) angeordnet sind, wobei jedes der Halbleiterbauelement-Gehäuse (20; 220) einen Halbleiterdie, einen Leiterrahmen (21; 221), der eine Vielzahl von federunterstützten Leitern (21.1; 221.1) umfasst, ein Wärmeableitungselement (21.2, 221.2) und eine Verkapselung (22; 222), die den Halbleiterdie und erste Teile der Leiter (21.1; 221.1) einbettet, umfasst, einen externen Kühlkörper (40; 240), und eine oder mehrere wärmeleitende Grenzschichten (30; 230), die zwischen dem Halbleiterbauelementgehäuse (20; 220) und dem Kühlkörper (40; 240) angeordnet sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelementmodul und ein Halbleiterbauelementpaket.
HINTERGRUND
In der Halbleiterbauelemente-Industrie gibt es Halbleiterbauelemente-Module, bei denen mehrere Halbleiterbauelemente-Gehäuse, Halbleiterbauelementpakete oder Halbleiterbauelementpackages auf einer Anwendungsplatine, z. B. einer Leiterplatte (PCB), montiert werden müssen. Üblicherweise wird auf den Halbleiterbauelementen eine Kühlkomponente wie ein Kühlkörper montiert, insbesondere aufgeklebt. Nachdem der Kühlkörper auf die Halbleiterbauelemente geklebt wurde, sollten sich alle Bauelemente auf der gleichen Höhe befinden. Es gibt jedoch immer ein Problem mit einer Verformung der Applikationsplatine, die zu einem unterschiedlichen Abstand zwischen der Oberseite der Applikationsplatine und der Unterseite des Kühlkörpers führt.
Um ein gleiches Niveau der Halbleiterbauelemente zu erreichen, wird der Kühlkörper durch eine externe Belastung angebracht. Eine solche externe Belastung könnte jedoch möglicherweise das Risiko von Lötschäden während der Anwendung erhöhen.
Aus diesen und anderen Gründen besteht ein Bedarf an der vorliegenden Offenbarung.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelementmodul, das eine Anwendungsplatine, eine Vielzahl von Halbleiterbauelementpaketen, die auf der Anwendungs- oder Applikationsplatine angeordnet sind, wobei jedes der Halbleiterbauelementpakete einen Halbleiterdie, einen Leiterrahmen, der eine Vielzahl von federunterstützten Leitern, Leitungen oder Zuleitungen, ein Wärmeableitungselement und ein Einkapselungsmaterial umfasst, das den Halbleiterdie und erste Teile der Leiter einbettet, einen externen Kühlkörper und eine oder mehrere wärmeleitende Grenzflächen- oder Zwischenschichten umfasst, die zwischen dem Halbleiterbauelementpaket und dem Kühlkörper angeordnet sind.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelementpaket, das einen Halbleiterdie, einen Leiterrahmen oder Leadframe, der eine Vielzahl von Leitern, Leitungen oder Zuleitungen und ein Wärmeableitungselement umfasst, und eine Verkapselung umfasst, die den Halbleiterdie und erste Abschnitte der Leiter einbettet, wobei zwei oder mehr Ausnehmungen in zweiten Abschnitten der Leiter ausgebildet sind, die nicht durch die Verkapselung eingebettet sind, und die so konfiguriert sind, dass sie eine Federfunktion der Leiter induzieren oder verstärken.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen dienen dem weiteren Verständnis der Ausführungsformen und sind Bestandteil dieser Beschreibung. Die Zeichnungen illustrieren Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Ausführungsformen zu erklären. Andere Ausführungsformen und viele der beabsichtigten Vorteile der Ausführungsformen werden leicht zu schätzen wissen, wenn sie durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden.
Die Elemente in den Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu zueinander. Gleiche Bezugsziffern bezeichnen entsprechende ähnliche Teile.

1 zeigt ein Beispiel eines Halbleiterbauelementmoduls gemäß dem ersten Aspekt in einer seitlichen Querschnittsansicht, wobei die Grenzschicht eine gemeinsame Grenzschicht umfasst, die zwischen jedem der Halbleiterbauelementpakete und dem Kühlkörper angeordnet ist.
2 zeigt ein Beispiel eines Halbleiterbauelementmoduls gemäß dem ersten Aspekt in einer seitlichen Querschnittsansicht, wobei das Modul eine Vielzahl von Grenzschichten umfasst, wobei jede der Vielzahl von Grenzschichten zwischen einem der Halbleiterbauelementgehäuse und dem Kühlkörper angeordnet ist.
3 umfasst 3A und 3B und zeigt ein Beispiel eines Halbleiterbauelementmoduls gemäß dem ersten Aspekt in einer seitlichen Querschnittsansicht (A) und einer perspektivischen Ansicht (B), wobei das Modul eine Vielzahl von Grenzschichten umfasst, wobei jede der Vielzahl von Grenzschichten zwischen einem der Halbleiterbauelementgehäuse und dem Kühlkörper angeordnet ist.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Halbleiterbauelements gemäß dem zweiten Aspekt, die eine Reihe von Gull Wing-Leitungen eines Leadframes zeigt, wobei jede der Gull Wing-Leitungen zwei rillenartige Vertiefungen umfasst.
5 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht eines Teils eines Halbleiterbauelementgehäuses, die eine Reihe von J-Leitungen eines Leadframes zeigt, wobei jede der J-Leitungen zwei rillenartige Vertiefungen aufweist.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen, die einen Teil dieses Dokuments bilden und in denen zur Veranschaulichung bestimmte Ausführungsformen gezeigt werden, in denen die Offenbarung praktiziert werden kann. In diesem Zusammenhang werden richtungsbezogene Begriffe wie „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“ usw. mit Bezug auf die Ausrichtung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da die Komponenten der Ausführungsformen in einer Reihe von verschiedenen Ausrichtungen positioniert werden können, dient die richtungsbezogene Terminologie der Veranschaulichung und ist in keiner Weise einschränkend. Es versteht sich von selbst, dass auch andere Ausführungsformen verwendet und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass dies den Rahmen der vorliegenden Offenbarung sprengen würde. Die folgende detaillierte Beschreibung ist daher nicht in einem einschränkenden Sinne zu verstehen, und der Umfang der vorliegenden Offenbarung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert.
Es versteht sich, dass die Merkmale der verschiedenen hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
Die in dieser Beschreibung verwendeten Begriffe „verbunden“, „angebracht“, „gekoppelt“ und/oder „elektrisch verbunden/elektrisch gekoppelt“ bedeuten nicht, dass die Elemente oder Schichten direkt miteinander in Kontakt stehen müssen; zwischen den „verbundenen“, „angebrachten“, „gekoppelten“ und/oder „elektrisch verbundenen/elektrisch gekoppelten“ Elementen können Zwischenelemente oder -schichten vorgesehen sein. Gemäß der Offenbarung können die oben genannten Begriffe jedoch auch die besondere Bedeutung haben, dass die Elemente oder Schichten direkt miteinander in Kontakt stehen, d. h. dass zwischen den „verbundenen“, „angebrachten“, „gekoppelten“ und/oder „elektrisch verbundenen/elektrisch gekoppelten“ Elementen keine Zwischenelemente oder -schichten vorgesehen sind.
Ferner kann das Wort „über“, das in Bezug auf ein Teil, ein Element oder eine Materialschicht verwendet wird, das/die „über“ einer Oberfläche geformt oder angeordnet ist, hier verwendet werden, um zu bedeuten, dass das Teil, das Element oder die Materialschicht „indirekt auf“ der angedeuteten Oberfläche angeordnet (z. B. platziert, geformt, abgelagert usw.) ist, wobei ein oder mehrere zusätzliche Teile, Elemente oder Schichten zwischen der angedeuteten Oberfläche und dem Teil, dem Element oder der Materialschicht angeordnet sind. Das Wort „über“, das in Bezug auf ein Teil, ein Element oder eine Materialschicht verwendet wird, das/die „über“ einer Oberfläche geformt oder angeordnet ist, kann jedoch wahlweise auch die spezifische Bedeutung haben, dass das Teil, das Element oder die Materialschicht „direkt“, d. h. in direktem Kontakt mit der implizierten Oberfläche angeordnet (z. B. platziert, geformt, abgeschieden usw.) wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 zeigt ein Beispiel für ein Halbleiterbauelementmodul gemäß dem ersten Aspekt in einer seitlichen Querschnittsansicht.
Das Halbleiterbauelementmodul 100 von 1 umfasst eine Anwendungsplatine 10, eine Vielzahl von Halbleiterbauelementpaketen 20, die auf der Anwendungsplatine 10 angeordnet sind, wobei jedes der Halbleiterbauelementpakete 20 einen Halbleiterdie umfasst, einen Leiterrahmen 21, der eine Vielzahl von Leitern 21.1 umfasst, wobei die Leiter 21.1 eine Federfunktion umfassen, einen Die-Träger 21.2 und eine Verkapselung 22, die den Halbleiterdie und erste Teile der Leiter 21.1 einbettet.
Das Halbleitermodul 100 von 1 umfasst ferner einen externen Kühlkörper 40 und eine gemeinsame Grenzschicht 30, die zwischen jedem der Halbleiterbauelementpakete 20 und dem Kühlkörper 40 angeordnet ist.
2 zeigt ein weiteres Beispiel für ein Halbleiterbauelementmodul gemäß dem ersten Aspekt.
Das Halbleiterbauelementmodul 200 von 2 umfasst eine Applikationsplatine 210, eine Vielzahl von Halbleiterbauelementpaketen 220, die auf der Applikationsplatine 210 angeordnet sind, wobei jedes der Halbleiterbauelementpakete 220 einen Halbleiterdie umfasst, einen Leadframe 221, der eine Vielzahl von Leitungen 221.1 umfasst, wobei die Leitungen 221.1 eine Federfunktion umfassen, einen Die-Träger 221.2 und eine Verkapselung 222, die den Halbleiterdie und erste Teile der Leitungen 221.1 einbettet.
Das Halbleiterbauelementmodul 200 von 2 umfasst ferner einen externen Kühlkörper 240 und eine Vielzahl von Grenzschichten 230, wobei jede der Vielzahl von Grenzschichten 230 zwischen einem der Halbleiterbauelementgehäuse 220 und dem Kühlkörper 240 angeordnet ist.
3 umfasst 3A und 3B und zeigt ein Beispiel für ein Halbleiterbauelementmodul gemäß dem ersten Aspekt in einer seitlichen Querschnittsansicht (A) und einer perspektivischen Ansicht (B).
Das Halbleiterbauelementmodul 300 von 3 umfasst eine Anwendungsplatine 310, eine Vielzahl von Halbleiterbauelementpaketen 320, die auf der Anwendungsplatine 310 angeordnet sind, wobei jedes der Halbleiterbauelementpakete 320 einen Halbleiterdie umfasst, einen Leiterrahmen 321, der eine Vielzahl von Leitern 321.1 umfasst, wobei die Leiter 321.1 eine Federfunktion, einen Die-Träger und eine Verkapselung 322 umfassen, die den Halbleiterdie und erste Teile der Leiter 321.1 einbettet.
Das Halbleiterbauelementmodul 300 von 3 umfasst ferner einen externen Kühlkörper 340 und eine Vielzahl von Grenzschichten 330, wobei jede der Vielzahl von Grenzschichten 330 zwischen einem der Halbleiterbauelementgehäuse 320 und dem Kühlkörper 340 angeordnet ist. Der Kühlkörper 340 umfasst eine Grundplatte 430.1 und eine Vielzahl von Rippen 340.2, die mit der Grundplatte 340.1 verbunden sind.
Alle in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen zeigen das Grundproblem, nämlich einen variierenden Abstand zwischen einer Oberseite der Applikationsplatine 10, 210 oder 310 und einer Unterseite des Kühlkörpers 40, 240 oder 340 aufgrund einer Verformung der Applikationsplatine 10, 210 oder 310. Daher gibt es in einem Ausgangszustand vor Beginn der externen Belastung des Kühlkörpers 40, 240 oder 340 auch einen variierenden Abstand zwischen den oberen Oberflächen der Halbleiterbauelemente 30, 230 oder 330 und der unteren Oberfläche des Kühlkörpers 40, 240 oder 340. Ein solcher Ausgangszustand ist in der Ausführungsform von 1 dargestellt, während in den Ausführungsformen gemäß 2 und 3 die externe Belastung abgeschlossen ist und zu gleichen Höhen der Halbleiterbauelementpakete 230 und 330 und gleichen Abständen zwischen ihren Oberseiten und der Unterseite des Kühlkörpers 240 oder 340 geführt hat.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird der Ausgleich der Höhenunterschiede zumindest größtenteils durch die Federunterstützung der Leitungen und, wenn überhaupt, nur in geringerem Maße durch die Kompressibilität der Zwischenschicht(en) erreicht. Für die Zwischenschicht(en) können relativ harte und steife Materialien gewählt werden, so dass die Materialien eine Kompressibilität von weniger als 10% oder weniger als 8% oder weniger als 5% aufweisen.
Während der externen Belastung bestimmen die Zuleitungen, insbesondere die Zuleitungen der am höchsten positionierten Pakete, die Kraft, mit der der Kühlkörper in die Grenzschicht(en) gepresst wird, wobei diese Kraft in einem Bereich von 1 N bis 20 N oder sogar mehr als 20 N liegen kann, während die federunterstützten Zuleitungen eine Federauslenkung in einem Bereich zwischen 100 µm und 500 um oder sogar mehr als 500 um aufweisen können.
Die Federunterstützung der Leitungen 21.1, 221.1 oder 321.1 kann durch zwei oder mehr Ausnehmungen, die in zweiten Abschnitten der Leitungen 21.1, 221.1 oder 321.1 gebildet werden, induziert oder verstärkt werden, wobei diese zweiten Abschnitte nicht durch die Verkapselung 22, 222 oder 322 eingebettet sind. Spezifische Beispiele werden daher später im Zusammenhang mit den 4 und 5 vorgestellt. Ohne die Ausnehmungen können die Leitungen 21.1, 221.1 eine Federunterstützung aufweisen oder nicht, so dass die Ausnehmungen entweder die Federunterstützung induzieren oder eine bereits vorhandene Federunterstützung verstärken.
Wie in den Ausführungsformen der 1 bis 3 gezeigt, kann die Grenzschicht(en) 30, 230 oder 330 direkt an der oberen Hauptfläche des Halbleiterbauelementgehäuses 20, 220 oder 320 und direkt an der unteren Hauptfläche des Kühlkörpers 40, 240 oder 340 angebracht werden.
In den Ausführungsformen der 1 bis 3 ist das Wärmeableitungselement in Form eines Die-Trägers ausgeführt. Das Wärmeableitungselement muss jedoch nicht notwendigerweise ein Die-Träger sein, sondern kann z. B. ein Clip oder ein anderes Element sein, mit dem überschüssige, vom Halbleiterdie erzeugte Wärme abgeleitet werden kann.
Wie in den Ausführungsbeispielen der 1 bis 3 gleichfalls gezeigt, ist der Die-Träger 21.2 bzw. 221.1 durch die Verkapselung 22 bzw. 222 freigelegt. Dies ist auch nicht erforderlich, da es auch sein kann, dass der Die-Träger von einer Schicht, insbesondere von der Verkapselung, insbesondere von einer wärmeleitenden Verkapselung, bedeckt ist.
Gemäß einer Ausführungsform des Halbleitermoduls nach dem ersten Aspekt umfassen die eine oder mehreren Grenzschichten 30, 230 oder 330 ein Material, das ein oder mehrere Elemente aus einer Gruppe bestehend aus einem Kunststoff, einem Silikon, einem Polyimid, einem Harz und einem Epoxidharz umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements gemäß dem ersten Aspekt umfassen die eine oder die mehreren Grenzschichten 30, 230, 330 eine Materialmatrix, die mit Füllstoffpartikeln gefüllt ist, insbesondere mit Füllstoffpartikeln, die mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus Metalloxid, Aluminiumoxid, Metallnitrid, Siliziumoxid, Bornitrid, Zirkoniumoxid, Siliziumnitrid, Diamant und Aluminiumnitrid umfassen.
Weiterhin sind, wie in den Ausführungsformen der 1 bis 3 gezeigt, die Leitungen 21.1, 221.1 oder 321.1 als J-Leitungen ausgebildet. Es können aber auch Flügellitzen oder Durchgangslitzen verwendet werden, die ebenfalls mit einer Federunterstützung versehen sein können.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Halbleitergehäuses gemäß dem zweiten Aspekt.
Das Halbleiterbauelement-Gehäuse 50 von 4 umfasst einen Halbleiterdie, einen Leadframe 51, der eine Vielzahl von parallel in einer Reihe angeordneten Möwenflügel-Leitungen 51.1 umfasst, einen Die-Träger 51.2 und eine Verkapselung 52, die den Halbleiterdie und erste Abschnitte der Leitungen 51.1 einbettet. Darüber hinaus sind zwei Ausnehmungen 51.1A und 51.1B in zweiten Abschnitten der Leitungen 51.1 ausgebildet, wobei diese zweiten Abschnitte nicht durch die Verkapselung 52 eingebettet sind, und die beiden Ausnehmungen 51.1A und 51.1B so konfiguriert sind, dass sie eine Federunterstützung der Leitungen 51.1 induzieren oder verbessern.
Genauer gesagt umfasst eine erste Aussparung 51.1A die Form einer Rille 51.1A, die sich auf einer oberen Fläche eines oberen horizontalen Abschnitts der Leitung 51.1 befindet, und eine zweite Aussparung 51.1B umfasst ebenfalls die Form einer Rille 51.1B, die sich auf einer unteren Fläche eines gebogenen Abschnitts zwischen dem oberen horizontalen Abschnitt und einem nach unten gerichteten Abschnitt der Leitung 51.1 befindet.
In einigen Ausführungsformen liegt die unterste Oberfläche der Leitungen 51.1 in einer Ebene, die sich unter der untersten Oberfläche des Verkapselungsmaterials 52 befindet.
5 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht eines Teils eines Halbleitergehäuses gemäß dem zweiten Aspekt.
Das Halbleiterbauelement-Gehäuse 60 von 5 umfasst einen Halbleiterdie, einen Leadframe 61, der eine Vielzahl von J-Leitungen 61.1 umfasst, die wie in 4 parallel in einer Reihe angeordnet sind, einen Die-Träger 61.2 und eine Verkapselung 62, die den Halbleiterdie und erste Abschnitte der Leitungen 61.1 einbettet. Die J-Leitungen 61.1 sind ferner zwei Ausnehmungen 61.1A und 61.1B, die in zweiten Abschnitten der Leitungen 61.1 ausgebildet sind, wobei diese zweiten Abschnitte nicht durch die Vergussmasse 62 eingebettet sind und die beiden Ausnehmungen 61.1A und 61.1B so konfiguriert sind, dass sie eine Federunterstützung der Leitungen 51.1 bewirken oder verstärken.
Genauer gesagt umfasst jede der Leitungen 61.1 eine erste Ausnehmung 61.1A, die die Form einer Nut 61.1A aufweist, die sich auf einer oberen Fläche eines oberen horizontalen Abschnitts der Leitung 61.1 befindet, und jede der Leitungen umfasst eine zweite Ausnehmung 61.1B, die ebenfalls die Form einer Nut 61.1B aufweist, die sich auf einer unteren Fläche des oberen horizontalen Abschnitts der Leitung 61.1 befindet.
In einigen Ausführungsformen liegt die unterste Oberfläche der Leitungen 61.1 in einer Ebene, die sich unter der untersten Oberfläche des Verkapselungsmaterials 62 befindet.
In den Ausführungsformen der Halbleitergehäuse 50 oder 60 in 4 und 5 ist das Wärmeableitungselement in Form eines Die-Trägers 51.2 oder 61.2 vorhanden. Das Wärmeableitungselement muss jedoch nicht notwendigerweise ein Die-Träger sein, sondern kann z. B. ein Clip oder ein anderes Element sein, mit dem überschüssige, vom Halbleiterdie erzeugte Wärme abgeleitet werden kann.
Wie in den 4 und 5 dargestellt, ist der Die-Träger 51.2 bzw. 61.1 durch die Verkapselung 52 bzw. 62 freigelegt. Dies ist auch nicht erforderlich, da es auch sein kann, dass der Die-Träger von einer Schicht, insbesondere von der Verkapselung, insbesondere von einer wärmeleitenden Verkapselung, bedeckt ist.
Es sollte weiterhin erwähnt werden, dass alle Beispiele, Ausführungsformen, Merkmale, Kommentare oder Bemerkungen, die oben im Zusammenhang mit einem Halbleiterbauelementmodul des ersten Aspekts erwähnt wurden, auch auf ein Halbleiterbauelementpaket gemäß dem zweiten Aspekt angewendet werden können.
BEISPIELE
Im Folgenden werden spezifische Beispiele der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
Beispiel 1 ist ein Halbleiterbauelementmodul, das eine Anwendungsplatine, eine Vielzahl von Halbleiterbauelementpaketen, die auf der Anwendungsplatine angeordnet sind, wobei jedes der Halbleiterbauelementpakete einen Halbleiterdie, einen Leitungs- oder Leiterrahmen oder Leadframe, der eine Vielzahl von federunterstützten Leitern, ein Wärmeableitungselement und eine Verkapselung umfasst, die den Halbleiterdie und erste Teile der Leiter einbettet, einen externen Kühlkörper und eine oder mehrere wärmeleitende Grenzschichten, die zwischen dem Halbleiterbauelementpaket und dem Kühlkörper angeordnet sind, umfasst.
Beispiel 2 ist das Halbleiterbauelementmodul gemäß Beispiel 1, bei dem die Federunterstützung durch zwei oder mehr Ausnehmungen in zweiten Abschnitten der Leiter, die nicht durch die Verkapselung eingebettet sind, induziert oder verstärkt wird.
Beispiel 3 ist das Halbleiterbauelementmodul gemäß Beispiel 1 oder 2, bei dem die Grenzschicht direkt an der oberen Hauptfläche des Halbleiterbauelementpakets und direkt an der unteren Hauptfläche des Kühlkörpers angebracht ist.
Beispiel 4 ist das Halbleiterbauelementmodul gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die Grenzschicht eine Kompressibilität von weniger als 10% oder weniger als 8% oder weniger als 5% aufweist.
Beispiel 5 ist das Halbleiterbauelementmodul gemäß einem der vorangehenden Beispiele, wobei das Wärmeableitungselement durch die Verkapselung freigelegt ist.
Beispiel 6 ist das Halbleiterbauelementmodul gemäß einem der vorangegangenen Beispiele, wobei das Wärmeableitungselement einen Die-Träger oder einen Clip umfasst.
Beispiel 7 ist das Halbleiterbauelementmodul gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die Grenzschicht eine gemeinsame Grenzschicht umfasst, die zwischen jedem der Halbleiterbauelementpakete und dem Kühlkörper angeordnet ist.
Beispiel 8 ist das Halbleiterbauelementmodul gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die Grenzschicht eine Vielzahl von Grenzschichten umfasst, wobei jede der Vielzahl von Grenzschichten zwischen einem der Halbleiterbauelementpakete und dem Kühlkörper angeordnet ist.
Beispiel 9 ist das Halbleiterbauelementmodul gemäß einem der vorangegangenen Beispiele, wobei die eine oder die mehreren Grenzschichten elektrisch isolierend sind.
Beispiel 10 ist das Halbleiterbauelementmodul gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die eine oder die mehreren Grenzschichten ein Material umfassen, das ein oder mehrere Elemente aus einer Gruppe bestehend aus einem Kunststoff, einem Silikon, einem Polyimid, einem Harz und einem Epoxidharz umfasst.
Beispiel 11 ist das Halbleiterbauelementmodul gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die eine oder die mehreren Grenzschichten eine Materialmatrix umfassen, die mit Füllstoffpartikeln gefüllt ist, insbesondere mit Füllstoffpartikeln, die mindestens eines aus der Gruppe umfassen, die aus Metalloxid, Aluminiumoxid, Metallnitrid, Siliziumoxid, Bornitrid, Zirkoniumoxid, Siliziumnitrid, Diamant und Aluminiumnitrid besteht.
Beispiel 12 ist das Halbleiterbauelementmodul gemäß einem der vorangegangenen Beispiele, wobei die Leiter als J-Leiter, Gull-Wing-Leiter oder Durchgangslochleiter ausgebildet sind.
Beispiel 13 ist ein Halbleiterbauelementpaket, das einen Halbleiterdie, einen Leiterrahmen mit einer Vielzahl von Leitern, ein Wärmeableitungselement und eine Verkapselung umfasst, das den Halbleiterdie und erste Anschnitte der Leiter einbettet, wobei zwei oder mehr Ausnehmungen in zweiten Abschnitten der Leiter ausgebildet sind, wobei die zweiten Abschnitte nicht durch die Verkapselung eingebettet sind, wobei die Ausnehmungen so konfiguriert sind, dass sie eine Federunterstützung der Leiter induzieren oder verbessern.
Beispiel 14 ist das Halbleiterbauelementpaket gemäß Beispiel 13, wobei die Leiter als Gull-Wing-Leiter, J-Leiter oder Durchgangslochleiter ausgebildet sind.
Beispiel 15 ist das Halbleiterbauelementpaket gemäß Beispiel 13 oder 14, wobei jeder der Leiter als ein Gull-Wing-Leiter ausgebildet ist und eine erste Aussparung, die die Form einer Rille oder Nut aufweist, die sich auf einer oberen Fläche eines oberen horizontalen Abschnitts des Leiters befindet, und eine zweite Aussparung aufweist, die die Form einer Rille oder Nut aufweist, die sich auf einer unteren Fläche eines gebogenen Abschnitts zwischen dem oberen horizontalen Abschnitt und einem nach unten gerichteten Abschnitt des Leiters befindet.
Beispiel 16 ist das Halbleiterbauelementpaket gemäß Beispiel 13 oder 14, wobei jede der Leiter als J-Leitung ausgebildet ist und eine erste Aussparung, die die Form einer Nut oder Rille aufweist, die sich auf einer oberen Fläche eines oberen horizontalen Abschnitts des Leiters befindet, und eine zweite Aussparung, die die Form einer Nut oder Rille aufweist, die sich auf einer unteren Fläche des oberen horizontalen Abschnitts des Leiters befindet, umfasst.
Beispiel 17 ist das Halbleiterbauelementpaket gemäß einem der Beispiele 13 bis 16, wobei eine unterste Oberfläche der Leiter in einer Ebene liegt, die sich unter einer untersten Oberfläche der Verkapselung befindet.
Beispiel 18 ist das Halbleiterbauelementpaket nach einem der Beispiele 13 bis 17, wobei das Wärmeableitungselement durch die Verkapselung freigelegt ist.
Beispiel 19 ist das Halbleiterbauelementpaket nach einem der Beispiele 13 bis 18, wobei das Wärmeableitungselement ein Die-Pad oder einen Clip umfasst.
Darüber hinaus kann ein bestimmtes Merkmal oder ein bestimmter Aspekt einer Ausführungsform der Offenbarung zwar nur in Bezug auf eine von mehreren Implementierungen offenbart worden sein, doch kann ein solches Merkmal oder ein solcher Aspekt mit einem oder mehreren anderen Merkmalen oder Aspekten der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie es für eine gegebene oder bestimmte Anwendung erwünscht und vorteilhaft sein kann. Soweit in der detaillierten Beschreibung oder in den Ansprüchen die Begriffe „umfassen“, „haben“, „mit“ oder andere Varianten davon verwendet werden, sind diese Begriffe in ähnlicher Weise wie der Begriff „umfassen“ als umfassend zu verstehen. Darüber hinaus ist zu verstehen, dass Ausführungsformen der Offenbarung in diskreten Schaltungen, teilintegrierten Schaltungen oder vollintegrierten Schaltungen oder Programmiermitteln implementiert sein können. Auch der Begriff „beispielhaft“ ist lediglich als Beispiel zu verstehen und nicht als das Beste oder Optimale. Es ist auch zu beachten, dass die hier dargestellten Merkmale und/oder Elemente der Einfachheit und des besseren Verständnisses halber mit bestimmten Abmessungen zueinander dargestellt sind und dass die tatsächlichen Abmessungen erheblich von den hier dargestellten abweichen können.
Obwohl hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurden, werden Fachleute erkennen, dass die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen durch eine Vielzahl alternativer und/oder gleichwertiger Implementierungen ersetzt werden können, ohne dass der Umfang der vorliegenden Offenbarung beeinträchtigt wird. Die vorliegende Anmeldung soll alle Anpassungen oder Variationen der hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsformen abdecken. Daher ist beabsichtigt, dass diese Offenbarung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente eingeschränkt wird.

Claims

Halbleiterbauelementmodul (100; 200), das Folgendes umfasst: - eine Anwendungsplatine (10; 210); - eine Vielzahl von Halbleiterbauelementpaketen (20; 220), die auf der Anwendungsplatine (10; 210) angeordnet sind, wobei jedes der Halbleiterbauelement-Gehäuse (20; 220) einen Halbleiterdie, einen Leiterrahmen (21; 221), der eine Vielzahl von federunterstützten Leitern (21.1; 221.1) umfasst, ein Wärmeableitungselement (21.2, 221.2) und eine Verkapselung (22; 222), die den Halbleiterdie und erste Teile der Leiter (21.1; 221.1) einbettet, umfasst; - einen externen Kühlkörper (40; 240); und - eine oder mehrere wärmeleitende Grenzschichten (30; 230), die zwischen dem Halbleiterbauelementpaket (20; 220) und dem Kühlkörper (40; 240) angeordnet sind.
Halbleiterbauelementmodul (100; 200) nach Anspruch 1, wobei die Federunterstützung durch zwei oder mehr Ausnehmungen, die in zweiten Abschnitten der Leiter (21.1; 221.1) ausgebildet sind, welche zweiten Abschnitte nicht von der Verkapselung (22; 222) eingebettet sind, induziert oder verstärkt wird.
Halbleiterbauelementmodul (100; 200) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Grenzschicht (30; 230) direkt an der oberen Hauptfläche des Halbleiterbauelementpakets (20, 220) und direkt an der unteren Hauptfläche des Kühlkörpers (40; 240) angebracht ist.
Halbleiterbauelementmodul (100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Grenzschicht (30; 230) eine Kompressibilität von weniger als 10% oder weniger als 8% oder weniger als 5% aufweist.
Halbleiterbauelementmodul (100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wärmeableitungselement (21.2; 221.1) von der Verkapselung (22; 222) freigelegt wird.
Halbleiterbauelementmodul (100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wärmeableitungselement (21.2, 221.2) ein Die-Pad oder einen Clip aufweist.
Halbleiterbauelementmodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Grenzschicht (30) eine gemeinsame Grenzschicht (30) umfasst, die zwischen jedem der Halbleiterbauelementpakete (20) und dem Kühlkörper (40) angeordnet ist.
Halbleiterbauelementmodul (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Grenzschicht (230) eine Vielzahl von Grenzschichten (230) umfasst, wobei jede der Vielzahl von Grenzschichten (230) zwischen einem der Halbleiterbauelementpakete (220) und dem Kühlkörper (40) angeordnet ist.
Halbleiterbauelementmodul (100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eine oder die mehreren Grenzschichten (30; 230) elektrisch isolierend sind.
Halbleiterbauelementmodul (100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eine oder die mehreren Grenzschichten (30; 230) ein Material umfassen, das ein oder mehrere Elemente aus einer Gruppe bestehend aus einem Kunststoff, einem Silikon, einem Polyimid, einem Harz und einem Epoxidharz umfasst.
Halbleiterbauelementmodul (100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eine oder die mehreren Grenzschichten (30; 230) eine Materialmatrix umfassen, die mit Füllstoffpartikeln gefüllt ist, oder mit Füllstoffpartikeln, die mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus Metalloxid, Aluminiumoxid, Metallnitrid, Siliziumoxid, Bornitrid, Zirkoniumoxid, Siliziumnitrid, Diamant und Aluminiumnitrid umfassen.
Halbleiterbauelementmodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leiter (21.1) als J-Leiter, Gull-Wing-Leiter oder Durchgangslochleiter ausgebildet sind.
Halbleiterbauelementpaket (50; 60) mit einem Halbleiterdie; einen Leiterrahmen (51; 61) mit einer Vielzahl von Leitern (51.1; 61.1); ein Wärmeableitungselement (51.2; 61.2); und eine Verkapselung (52; 62), die den Halbleiterdie und erste Teile der Leiter (51.1; 61.1) einbettet; wobei zwei oder mehr Ausnehmungen (51.1A, 51.1B; 61.1A, 61.1B) in zweiten Abschnitten der Leiter (51.1; 61.1) ausgebildet sind, wobei die zweiten Abschnitte nicht durch das Verkapselung (52) eingebettet sind, wobei die Ausnehmungen (51.1A, 51.1B; 61.1A, 61.1B) so konfiguriert sind, dass sie eine Federunterstützung der Leiter (51.1; 61.1) induzieren oder verstärken.
Halbleiterbauelementpaket (50; 60) nach Anspruch 13, wobei die Leiter (51.1; 61.1) als Gull-Wing-Leiter, J-Leiter oder Durchgangsleiter ausgebildet sind.
Halbleiterbauelementpaket (50) nach Anspruch 13 oder 14, wobei jeder der Leiter (51.1) als ein Gull-Wing-Leiter ausgebildet ist und eine erste Aussparung, die die Form einer Nut (51.1A) aufweist, die sich auf einer oberen Fläche eines oberen horizontalen Abschnitts der Leiter (51.1) befindet, und eine zweite Aussparung aufweist, die die Form einer Nut (51.1B) aufweist, die sich auf einer unteren Fläche eines gebogenen Abschnitts zwischen dem oberen horizontalen Abschnitt und einem unteren Abschnitt der Leiter (51.1) befindet.
Halbleiterbauelementpaket (60) nach Anspruch 13 oder 14, wobei jeder der Leiter (61.1) als J-Leiter ausgebildet ist und eine erste Aussparung in Form einer Nut (61.1A) aufweist, die auf einer oberen Fläche eines oberen horizontalen Abschnitts des Leiters (61.1) angeordnet ist, und eine zweite Aussparung in Form einer Nut (61.1B), die sich auf einer unteren Fläche des oberen horizontalen Teils des Leiters (61.1) befindet.
Halbleiterbauelementpaket (50; 60) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei eine unterste Fläche der Leiter (51.1; 61.1) in einer Ebene liegt, die sich unter einer untersten Fläche der Verkapselung (52; 62) befindet.
Halbleiterbauelementpaket (50; 60) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei das Wärmeableitungselement (51.2; 61.2) von der Verkapselung (22; 222) freigelegt wird.
Halbleiterbauelementpaket (50; 60) nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei das Wärmeableitungselement (51.2, 61.2) weist ein Die-Pad oder einen Clip auf.