DE102022115817A1 - Halbleiterpackage-Einkapselung mit metallaktivierten anorganischen Füllpartikeln - Google Patents

Halbleiterpackage-Einkapselung mit metallaktivierten anorganischen Füllpartikeln Download PDF

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Abstract

Halbleiterpackage-Einkapselung (100) zum zumindest teilweisen Einkapseln einer Halbleiterkomponente (102), wobei die Halbleiterpackage-Einkapselung (100) metallaktivierte anorganische Füllpartikel (104) aufweist, welche eine Korrosionsschutzfunktion bereitstellen.

Description

  • Hintergrund
  • Technisches Gebiet
  • Verschiedene Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf eine Halbleiterpackage-Einkapselung, ein Halbleiterpackage, und ein Verfahren zur Verwendung.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Ein herkömmliches Package kann eine Halbleiterkomponente aufweisen, welche auf einem Träger montiert ist, zum Beispiel einer Leiterrahmenstruktur, kann mittels eines Bonddrahts elektrisch verbunden sein, welcher sich von der Halbleiterkomponente zu dem Träger erstreckt, und kann unter Verwendung einer Formmasse als eine Einkapselung eingegossen sein.
  • Die elektrische Zuverlässigkeit eines solchen Packages kann ein Problem darstellen.
  • Zusammenfassung
  • Es mag ein Bedarf für ein Package mit einer hohen elektrischen Zuverlässigkeit bestehen.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist eine Halbleiterpackage-Einkapselung zum zumindest teilweisen Einkapseln einer Halbleiterkomponente bereitgestellt, wobei die Halbleiterpackage-Einkapselung metallaktivierte anorganische Füllpartikel aufweist, welche eine Korrosionsschutzfunktion bereitstellen.
  • Gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist ein Halbleiterpackage bereitgestellt, welches mindestens einen funktionellen Körper, welcher eine Halbleiterkomponente enthält, und eine Halbleiterpackage-Einkapselung aufweist, welche die oben genannten Merkmale hat, welche den mindestens einen funktionellen Körper zumindest teilweise einkapselt und eine Korrosionsschutzfunktion für den mindestens einen funktionellen Körper bereitstellt.
  • Gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform sind metallaktivierte anorganische Füllpartikel zum Bereitstellen einer Korrosionsschutzfunktion in einem Halbleiterpackage verwendet.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist eine Einkapselung (zum Beispiel eine Formmasse (engl.: mold compound)) bereitgestellt, welche zum Einkapseln einer Halbleiterkomponente (zum Beispiel eines metallisch verbundenen Halbleiterchips) eines Halbleiterpackages konfiguriert ist, welche metallaktivierte (bevorzugt ionenausgetauschte) anorganische Füllpartikel aufweist. Die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel können auf vorteilhafte Weise eine metallische Oberfläche eines funktionellen Körpers (wie zum Beispiel die Halbleiterkomponente (zum Beispiel ein Chip-Pad davon), einen metallischen Chipträger und/oder eine metallische Verbindungsstruktur (zum Beispiel einen Bonddraht und/oder einen Clip)) in dem Package schützen, zum Verhindern oder Unterdrücken von Korrosion. Um es kurz zu halten, kann ein Oberflächenmetall der genannten metallaktivierten anorganischen Füllpartikel schädliche Ionen (zum Beispiel Protonen, H+, oder Chloridionen, Cl-) in der Einkapselung fangen und kann sie dadurch deaktivieren, so dass sie nicht länger Korrosion verursachen können. Zusätzlich kann die Wechselwirkung zwischen dem Oberflächenmetall und dem anorganischen Teil der metallaktivierten anorganischen Füllpartikel mit einer vor Korrosion zu schützenden metallischen Oberfläche zu der Bildung von Komplexen führen, welche die zu schützende metallische Oberfläche bedecken können. Die Bedeckung oder Beschichtung kann dabei als eine antikorrosive Barriere wirken, welche es verhindert, dass schädliche Ionen die metallische Oberfläche des funktionellen Körpers erreichen. Auf vorteilhafte Weise mögen solche Füllpartikel einer Halbleiterpackage-Einkapselung nicht nur mindestens eine dedizierte Füllpartikelfunktion (zum Beispiel ein Einstellen von chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften der Einkapselung, zum Beispiel der thermischen Leitfähigkeit, des Wärmeausdehnungskoeffizienten, der Dichte, etc.) bereitstellen, sondern können zusätzlich eine effiziente antikorrosive Funktion bereitstellen. Als Ergebnis kann die elektrische Zuverlässigkeit eines Halbleiterpackages im Wesentlichen ohne zusätzlichen Aufwand signifikant verbessert werden, da die Füllpartikel ohnehin einen Teil einer Halbleiterpackage-Einkapselung bilden können.
  • Beschreibung von weiteren beispielhaften Ausführungsformen
  • Im Folgenden sind weitere beispielhafte Ausführungsformen der Halbleiterpackage-Einkapselung, des Halbleiterpackages, und des Verfahrens zur Verwendung erläutert.
  • Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Halbleiterpackage“ insbesondere eine elektronische Vorrichtung bezeichnen, welche eine oder mehrere Halbleiterkomponenten aufweisen kann, welche auf einem Träger (zum Beispiel einer Leiterrahmenstruktur) montiert sind. Die Bestandteile des Packages können zumindest teilweise mittels einer Einkapselung eingekapselt sein. Optional können ein oder mehrere elektrisch leitfähige Verbindungselemente (zum Beispiel metallische Säulen, Erhebungen, Nadeln, Bonddrähte und/oder Clips) in einem Package implementiert sein, zum Beispiel zum elektrischen Koppeln und/oder mechanischen Stützen der Halbleiterkomponente.
  • Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Halbleiterkomponente“ insbesondere einen Halbleiterchip (insbesondere einen Leistungshalbleiterchip), eine aktive elektronische Vorrichtung (zum Beispiel einen Transistor), eine passive elektronische Vorrichtung (zum Beispiel eine Kapazitanz oder eine Induktanz oder einen ohmschen Widerstand), einen Sensor (zum Beispiel ein Mikrofon, einen Lichtsensor, oder einen Gassensor), einen Aktuator (zum Beispiel einen Lautsprecher), und ein mikroelektromechanisches System (MEMS) umfassen. Allerdings kann die Halbleiterkomponente bei anderen Ausführungsformen auch von einem anderen Typ sein, zum Beispiel ein mechatronisches Element, insbesondere ein mechanischer Schalter, etc. Insbesondere kann die Halbleiterkomponente ein Halbleiterchip sein, welcher mindestens ein integriertes Schaltkreiselement (zum Beispiel eine Diode oder einen Transistor) in einem Oberflächenabschnitt davon hat. Die Halbleiterkomponente kann ein nackter Chip sein oder kann bereits verpackt oder eingekapselt sein. Die Halbleiterchips, welche gemäß beispielhaften Ausführungsformen implementiert sind, können zum Beispiel in SiliziumTechnologie, Galliumnitrid-Technologie, Siliziumcarbid-Technologie, etc. gebildet sein.
  • Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Halbleiterpackage-Einkapselung“ insbesondere ein im Wesentlichen elektrisch isolierendes Material bezeichnen, welches zum Umgeben zumindest eines Teils einer Halbleiterkomponente und zumindest eines Teils von einer oder mehreren elektrisch leitfähigen Strukturen konfiguriert ist, um einen mechanischen Schutz, eine elektrische Isolierung, und optional einen Beitrag zur Wärmeableitung während des Betriebs bereitzustellen. Insbesondere kann die Einkapselung eine Formmasse sein. Eine Formmasse kann eine Matrix aus einem fließfähigen und aushärtbaren Material und Füllpartikel aufweisen, welche darin eingebettet sind. Zum Beispiel können die Füllpartikel verwendet werden, um die Eigenschaften der Formkomponente einzustellen. Es ist auch möglich, dass eine Halbleiterpackage-Einkapselung eine Verguss- (engl.: potting) oder Spritzgussmasse (engl.: casting compound) ist.
  • Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Füllpartikel“ insbesondere eine (insbesondere pulverförmige oder granulatartige) Substanz bezeichnen, welche innere Volumen in einem umgebenden Medium füllt, zum Beispiel einer Matrix. Durch die Auswahl der Füllpartikel können die physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften der Einkapselung eingestellt werden. Derartige Eigenschaften können den Wärmeausdehnungskoeffizienten, die thermische Leitfähigkeit, die dielektrischen Eigenschaften, etc. enthalten. Die Füllpartikel können somit hinzugefügt werden, um die physikalischen, chemischen, etc. Eigenschaften der Einkapselung feineinzustellen. Zum Beispiel können die Füllpartikel die thermische Leitfähigkeit der Einkapselung erhöhen, um Wärme aus einem Inneren einer elektronischen Vorrichtung, zum Beispiel eines Packages, effizient abzuleiten (derartige Wärme kann von einer Halbleiterkomponente erzeugt werden, zum Beispiel wenn sie als Leistungshalbleiterchip verkörpert ist). Es ist auch möglich, dass die Füllpartikel eine verbesserte dielektrische Entkopplung zwischen einer solchen Halbleiterkomponente und der Umgebung des Packages bereitstellen. Die Füllpartikel gemäß beispielhaften Ausführungsformen können auf vorteilhafte Weise auch eine antikorrosive Funktion bereitstellen.
  • Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „metallaktivierte anorganische Füllpartikel“ insbesondere Füllpartikel einer Einkapselung bezeichnen, welche (i) einen anorganischen Kern mit (ii) einem aktiven Metall auf einer Oberfläche des Kerns aufweisen. Insbesondere können ionenausgetauschte keramische Partikel als metallaktivierte anorganische Füllpartikel verwendet werden. Die anorganische Verbindung kann eine chemische Verbindung sein, welcher eine Kohlenwasserstoff- und/oder eine Kohlenstoff-Kohlenstoffbindung fehlt, dies bedeutet, eine Verbindung, welche keine organische Verbindung ist. In einem Oberflächenbereich einer solchen anorganischen Verbindung eines Füllpartikels können aktive Metalle oder Metallionen bereitgestellt sein, welche die Fähigkeit haben, Ionen in der Einkapselung zu fangen (zum Beispiel H+, Cl-, Na+, etc.). Folglich können schädliche korrosive Ionen mittels der metallaktivierten anorganischen Füllpartikel einem Ionenaustauschmechanismus folgend gefangen werden, wobei metallische Ionen auf einen Ionenaustausch hin freigesetzt werden. Zusätzlich zu ihrer Ionenfangfunktion können einige metallaktivierte anorganische Füllpartikel zusätzlich Verbindungen auf einer metallischen Oberfläche eines funktionellen Körpers in einer Einkapselung bilden. Somit können die metallischen Ionen zu der Bildung von Komplexen oder Aggregaten an einer Metalloberfläche eines funktionellen Körpers beitragen, welcher vor Korrosion zu schützen ist. Dies kann zur Bildung einer Schutzschicht auf einem metallischen funktionellen Körper führen, welcher die metallische Oberfläche des funktionellen Körpers vor Korrosion schützt, welche von schädlichen Ionen verursacht wird. Dies kann erreicht werden, indem das Durchdringen der Schutzschicht von schädlichen Ionen zu der funktionellen Körperoberfläche verhindert wird. Zum Beispiel kann der anorganische Teil der Füllpartikel eine Keramik aufweisen, zum Beispiel Siliziumoxid (engl.: silica) (d. h. Siliziumoxid, SiO2) und/oder Aluminiumoxid (engl.: alumina) (d. h. Aluminiumoxid, Al2O3). Das aktive Metall kann ein Erdalkalimetall sein, zum Beispiel Calcium und/oder Magnesium. Es ist auch möglich, dass das aktive Metall Zink sein kann, welches ebenfalls eine ausgeprägte antikorrosive Wirkung hat. Während die organische Verbindung eine primäre Füllmittelfunktion bereitstellen kann, zum Beispiel eine Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit, kann das aktivierte Metall zusätzlich zu einer sekundären Korrosionsschutzfunktion beitragen. Darüber hinaus kann die Komplexbildungseigenschaft eines metallaktivierten anorganischen Füllpartikels das Ergebnis einer Kombination des aktiven Metalls und des anorganischen Kerns sein und kann dadurch eine zusätzliche Antikorrosionswirkung bereitstellen. Als Beispiel können calciumionenausgetauschte Siliziumoxid-Füllpartikel einer Einkapselung, welche einen Eisen enthaltenden funktionellen Körper eines Halbleiterpackages bedeckt, zu einem Fangen korrosiver Ionen führen, zum Beispiel Protonen, und können zur Bildung einer Schutzschicht auf dem funktionellen Körper führen, welche Komplexe aus CaSiO3 und Fe2(SiO3)3 aufweist. Zum Herstellen solcher metallaktivierten anorganischen Füllpartikel (zum Beispiel calciumionenausgetauschte Siliziumoxid-Füllpartikel) kann eine amorphe Keramik (zum Beispiel Siliziumoxid) synthetisiert werden, wie dem Fachmann bekannt ist. Während der Synthese kann ein aktives Metall (zum Beispiel Calcium, welches in der Form von CaOH bereitgestellt sein kann) zum Triggern eines Austauschs mit der Keramik (insbesondere einer Silizium-Hydroxylgruppe) auf der Oberfläche der Keramik (zum Beispiel amorphes Siliziumoxid) gemischt werden. Als Ergebnis können antikorrosive metallaktivierte anorganische Füllpartikel (zum Beispiel calciumionenausgetauschte Siliziumoxid-Füllpartikel) erhalten werden.
  • Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Korrosionsschutzfunktion“ insbesondere eine technische Wirkung bezeichnen, welche von einer bestimmten Zusammensetzung einer Einkapselung bereitgestellt ist, mittels welcher die Korrosion in einem Inneren eines Packages unterdrückt wird. Entsprechend kann Korrosion einen natürlichen Prozess bezeichnen, welcher ein Metall zu einem chemisch stabileren Metalloxid umwandelt. In einem Inneren des Packages kann Korrosion zu einer graduellen Zerstörung von metallischen Materialien führen, mittels chemischer oder elektrochemischer Reaktionen mit ihrer Umgebung. Das Bereitstellen der metallaktivierten anorganischen Füllpartikel als ein Bestandteil einer Einkapselung kann die Korrosion von einem oder mehreren metallischen funktionellen Körpern unterdrücken, welche von der Einkapselung bedeckt sind.
  • Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „funktioneller Körper“ insbesondere einen beliebigen Bestandteil oder ein Element des Halbleiterpackages bezeichnen, welches zu der elektronischen Funktion des Halbleiterpackages beiträgt. Ein funktioneller Körper kann eine metallische Oberfläche aufweisen, welche vor Korrosion zu schützen ist. Ein solcher funktioneller Körper kann zum Beispiel eine eingekapselte elektronische Komponente sein, zum Beispiel ein Halbleiterchip oder ein metallischer Oberflächenabschnitt davon (zum Beispiel ein Chip-Pad). Ein anderes Beispiel für einen funktionellen Körper ist ein metallischer Träger, welcher eine elektronische Komponente trägt, zum Beispiel ein leiterrahmenartiger Träger, ein Die-Pad, oder ein keramischer Träger, welcher auf einer oder beiden gegenüberliegenden Hauptoberflächen davon mit einem Metall beschichtet ist. Noch ein anderes Beispiel für ein funktionellen Körper ist ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement, zum Beispiel ein Clip oder ein Bonddraht, welcher zum Verbinden einer Halbleiterkomponente mit einem Träger verwendet wird.
  • Bei einer Ausführungsform weist die Halbleiterpackage-Einkapselung ferner andere Füllpartikel auf, welche mindestens eine andere Funktion bereitstellen, welche von der Korrosionsschutzfunktion verschieden ist. Somit können mindestens zwei verschiedene Typen von Füllpartikeln einen Teil der Halbleiterpackage-Einkapselung bilden. Ein erster Typ der Füllpartikel können die oben beschriebenen metallaktivierten anorganischen Füllpartikel sein, welche eine Füllmittelfunktion und eine Antikorrosionsfunktion bereitstellen. Zusätzlich stellt ein zweiter Typ von Füllpartikeln der Einkapselung keine Antikorrosionsfunktion bereit, sondern kann eine andere Füllmittelfunktion bereitstellen (zum Beispiel die Einstellung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten, eine Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit, etc.). Daher kann eine geeignete Mischung von verschiedenen Arten von Füllpartikeln bereitgestellt sein, welche frei entwickelt sein kann, um die Anforderungen einer bestimmten Halbleiterpackage-Anwendung zu erfüllen.
  • Bei einer anderen Ausführungsform ist die Halbleiterpackage-Einkapselung frei von anderen Füllpartikeln. Bei einer solchen Ausführungsform können alle Füllpartikel der Einkapselung metallaktivierte anorganische Füllpartikel des oben beschriebenen Typs und Funktion sein. Während der anorganische Kern eine Grundfunktion (zum Beispiel eine thermische Funktion) bereitstellen kann, kann das aktive Oberflächenmetall (insbesondere in Kombination mit dem anorganischen Kern) eine Antikorrosionsfunktion bereitstellen.
  • Bei einer Ausführungsform ist ein Gewichtsverhältnis zwischen den metallaktivierten anorganischen Füllpartikeln und den anderen Füllpartikeln in einem Bereich von 1:5 bis 5:1. Somit kann das Verhältnis zwischen den Anteilen der metallaktivierten anorganischen Füllpartikeln und den anderen Füllpartikeln über einen breiten Bereich variiert werden. Dies kann es ermöglichen, die Füllpartikelfunktionen gemäß den spezifischen Anforderungen einer bestimmten Packaging-Anwendung frei feineinzustellen.
  • Bei einer Ausführungsform ist ein Gewichtsprozentsatz einer Summe der metallaktivierten anorganischen Füllpartikel und der anderen Füllpartikel im Verhältnis zu einem Gesamtgewicht der Halbleiterpackage-Einkapselung in einem Bereich von 70 Gewichtsprozent bis 90 Gewichtsprozent. Somit können die Füllpartikel einen Großteil oder einen Hauptbestandteil der Halbleiterpackage-Einkapselung bilden, so dass die Einkapselungsfunktion von der frei auswählbaren Füllmittelzusammensetzung bestimmt sein kann. Folglich können die Füllmitteleigenschaften einen großen Einfluss auf die Halbleiterpackage-Funktionalität haben, insbesondere die Zuverlässigkeit.
  • Bei einer Ausführungsform weist die mindestens eine andere Funktion mindestens eines aus der Gruppe auf, bestehend aus einer Feuchtigkeitsadsorptionseigenschaft, einer Reduktion eines Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE), einer Reduktion einer Dichte, einer Verstärkung einer Hochspannungsfähigkeit, und einer Erhöhung einer thermischen Leitfähigkeit. Zum Beispiel kann ein anorganisches Material (zum Beispiel Siliziumoxid) einen Einfluss auf die Feuchtigkeitsadsorptionseigenschaft in einem Inneren des Halbleiterpackages haben und kann dadurch zur elektrischen Zuverlässigkeit beitragen. Mittels Reduzierens eines gesamten CTE-Werts der Einkapselung können die Füllpartikel auch mittels Reduzierens einer thermischen Belastung die thermische Zuverlässigkeit verbessern. Auch eine Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit des Halbleiterpackage-Einkapselungsmaterials durch eine entsprechende Auswahl der Füllpartikel kann die thermische Zuverlässigkeit erhöhen, da dies die Wärmeableitungsfähigkeit verbessern kann.
  • Bei einer Ausführungsform ist die Halbleiterpackage-Einkapselung als eine Formmasse konfiguriert, insbesondere als eine epoxidbasierte Formmasse. Formen (engl.: molding) kann einen Herstellungsprozess des Formgebens eines flüssigen oder formbaren Rohmaterials unter Verwendung eines starren Werkzeugs bezeichnen, welches als eine Form bezeichnet wird. Folglich kann die Einkapselung der einen oder der mehreren Halbleiterkomponenten des Halbleiterpackages mittels Formens bewerkstelligt werden. Als Folge kann die Einkapselung eine aushärtbare Matrix (zum Beispiel auf der Basis von Epoxidharz) mit Füllpartikeln (zum Feineinstellen der Einkapselungsfunktionen) darin aufweisen. Mittels des Implementierens von metallaktivierten anorganischen Füllpartikeln in der Formmasse kann eine weiter verbesserte elektrische Zuverlässigkeit des erhaltenen geformten Halbleiterpackages erzielt werden.
  • Bei einer anderen Ausführungsform ist die Halbleiterpackage-Einkapselung als eine Vergussmasse (engl.: potting compound) konfiguriert, insbesondere als eine silikongelbasierte Masse. Insbesondere kann Vergießen einen Prozess eines Füllens einer elektronischen Baugruppe mit einer festen oder gelatineartigen Verbindung bezeichnen, zum Beispiel für Hochspannungsbaugruppen. Dies kann gasartige Phänomene unterdrücken oder ausschließen, wie zum Beispiel eine Koronaentladung, kann für einen Widerstand gegenüber einem Stoß und Vibration vorgenommen werden, und/oder kann zum Ausschluss von Wasser, Feuchtigkeit, etc. ausgeführt werden. Wenn metallaktivierte anorganische Füllpartikel in einer Vergussmasse eingebettet sind, kann die elektrische Zuverlässigkeit des erhaltenen eingekapselten Halbleiterpackages aufgrund der zusätzlich bereitgestellten Korrosionsschutzfunktion weiter verbessert werden.
  • Bei einer Ausführungsform weist die Halbleiterpackage-Einkapselung eine Matrix auf, in welcher die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel (und optional die weiteren Füllpartikel, falls vorhanden) eingebettet sind. Eine solche Matrix kann ein Harz aufweisen, insbesondere ein Polymerharz. Zum Beispiel kann ein solches Polymerharz ein Epoxidharz sein. Zum Beispiel kann die Matrix aus einem aushärtbaren Material sein, wie zum Beispiel Epoxidharz, welches während eines Einkapselungsprozesses ausgehärtet werden kann. Die Füllpartikel in der Matrix können die Halbleiterpackage-Eigenschaften feineinstellen und können das Halbleiterpackage vor Korrosion schützen.
  • Bei einer Ausführungsform ist ein Gewichtsprozentsatz der metallaktivierten anorganischen Füllpartikel im Verhältnis zu einem Gesamtgewicht der Halbleiterpackage-Einkapselung mindestens 4 Gewichtsprozent, bevorzugt mindestens 10 Gewichtsprozent. Auf vorteilhafte Weise können die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel im Wesentlichen in einer beliebigen gewünschten Menge ohne eine strikte Begrenzung in die Einkapselung hinzugefügt werden. Somit kann ein äußerst ausgeprägter Korrosionsschutz erzielt werden.
  • Bei einer Ausführungsform ist ein Gewichtsprozentsatz der metallaktivierten anorganischen Füllpartikel im Verhältnis zu einem Gesamtgewicht der Halbleiterpackage-Einkapselung nicht größer als 90 Gewichtsprozent, insbesondere nicht größer als 80 Gewichtsprozent. Der Rest des Gewichts der Einkapselung kann dann durch eine aushärtbare Matrix (zum Beispiel ein aushärtbares Harz), optional zusätzlichen Füllpartikeln eines anderen Typs, und weiter optional anderen Zusätzen zum Verfeinern der Einkapselungsfunktionen beigetragen werden.
  • Bei einer Ausführungsform weisen die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel eine anorganische Keramik auf. Insbesondere können technische Keramiken, wie zum Beispiel SiO2, ZrO2, Al2O3, SiC und Si3N4 als eine Basis für die Füllpartikel verwendet werden. Solche Materialien können nicht nur gewünschte thermische Eigenschaften bereitstellen (zum Beispiel eine relativ hohe thermische Leitfähigkeit und einen relativ niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten), sondern können auch eine geeignete Feuchtigkeitsadsorptionseigenschaft bereitstellen. Wenn sie als metallaktivierte keramische Füllpartikel synthetisiert werden, können sie auch eine Antikorrosionsfunktion bereitstellen.
  • Bei einer Ausführungsform weisen die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel ein anorganisches Material auf, welches aus Siliziumoxid und Aluminiumoxid ausgewählt ist. Am meisten bevorzugt hinsichtlich seiner exzellenten Eigenschaften als Basis für ein ionenausgetauschtes Metall kann Siliziumoxid sein.
  • Bei einer Ausführungsform weisen die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel ein Erdalkalimetall auf. Die Erdalkalimetalle sind die chemischen Elemente in Gruppe 2 des Periodensystems und haben sich als besonders vorteilhaft zum Bilden von metallaktivierten anorganischen Füllpartikeln herausgestellt. Am meisten bevorzugt ist Calcium, wobei Magnesium ebenfalls eine geeignete Wahl ist. Bei einer anderen Ausführungsform können die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel auch einen anderen Typ eines antikorrosiven Metalls aufweisen, bevorzugt Zink.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform weisen die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel calciumausgetauschtes Siliziumoxid auf oder bestehen daraus. Es hat sich herausgestellt, dass calciumausgetauschtes Siliziumoxid perfekt die Anforderungen des Halbleiter-Packaging zum Herstellen von Form- oder Vergussmassen zum Einkapseln von Halbleiterchips erfüllen.
  • Bei einer Ausführungsform sind die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel zum Fangen von Ionen mittels eines Ionenaustauschmechanismus konfiguriert. Wenn schädliche Ionen, wie zum Beispiel Protonen oder Chloridionen, in die Einkapselung gelangen und sich einer Package-Halbleiterkomponente nähern, kann eine Wechselwirkung zwischen den metallaktivierten anorganischen Füllpartikeln und den Ionen die letzteren neutralisieren, so dass die Ionen hinsichtlich ihrer unerwünschten korrosiven Fähigkeit deaktiviert werden.
  • Bei einer Ausführungsform sind die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel als ein Flockungsmittel mittels Formens von Aggregaten konfiguriert. Anschaulich kann eine chemische Reaktion, welche metallaktivierte anorganische Füllpartikel, zu neutralisieren Ionen, und eine metallische Oberfläche eines funktionellen Körpers in einer Halbleiterpackage-Einkapselung involviert, Komplexe bilden, welche die metallische Oberfläche beschichten, welche vor Korrosion zu schützen ist. Eine solche Schutzschicht auf der metallischen Oberfläche (zum Beispiel ein Chip-Pad, ein Chipträger, ein metallisches Verbindungselement, etc.) kann einen zusätzlichen Korrosionsschutz für den funktionellen Körper bereitstellen.
  • Bei einer Ausführungsform weisen die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel einen anorganischen Kern (bevorzugt Siliziumoxid) und Metallionen oder Atome auf dem anorganischen Kern auf. Durch das Anordnen des Metalls auf der Oberfläche kann die Fähigkeit zum Fangen unerwünschter Ionen verstärkt werden.
  • Bei einer Ausführungsform enthält der mindestens eine funktionelle Körper ferner mindestens eines aus der Gruppe, bestehend aus einem Träger, welcher die Halbleiterkomponente trägt, und einem elektrisch leitfähigen Verbindungselement, welches die Halbleiterkomponente verbindet, insbesondere ein Clip und/oder ein Bonddraht.
  • Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Träger“ insbesondere eine Stützstruktur (welche zumindest teilweise elektrisch leitfähig sein kann) bezeichnen, welche als eine mechanische Stütze für die darauf zu montierende Halbleiterkomponente(n) dient, und welche auch zu der elektrischen Verbindung zwischen der/den Halbleiterkomponente(n) und der Peripherie des Packages beitragen kann. In anderen Worten kann der Träger eine mechanische Stützfunktion und eine elektrische Verbindungsfunktion erfüllen. Ein Träger kann aufweisen oder bestehen aus einem einzelnen Teil, mehreren Teilen, welche über die Einkapselung oder andere Package-Komponenten verbunden sind, oder einer Teilbaugruppe aus Trägern. Zum Beispiel ist der Träger eine Metallplatte oder bildet einen Teil eines Leiterrahmens. Allerdings ist es auch möglich, dass der Träger einen Stapel aufweist, welcher eine zentrale elektrisch isolierende und thermisch leitfähige Schicht (zum Beispiel eine Keramikschicht) umfasst, welche auf beiden gegenüberliegenden Hauptoberflächen von einer jeweiligen elektrisch leitfähigen Schicht (zum Beispiel einer Kupferschicht oder einer Aluminiumschicht, wobei die jeweilige elektrisch leitfähige Schicht eine kontinuierliche oder eine strukturierte Schicht sein kann) bedeckt ist. Insbesondere kann der Träger ein Direct-Copper-Bonding (DCB) Substrat oder ein Direct-Aluminium-Bonding (DAB) Substrat sein. Allerdings kann der Träger auch als ein Active Metal Brazing (AMB) Substrat oder als eine strukturierte Metallplatte (zum Beispiel ein Leiterrahmen) konfiguriert sein.
  • Bei einer Ausführungsform weist der mindestens eine funktionelle Körper ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement auf, welches die Halbleiterkomponente mit dem Träger elektrisch koppelt. Ein solches elektrisch leitfähiges Verbindungselement kann ein Clip, ein Bonddraht, oder ein Bondband sein. Ein Clip kann ein gekrümmter elektrisch leitfähiger Körper sein, welcher eine elektrische Verbindung mit einer großen Verbindungsfläche zu einer oberen Hauptoberfläche einer jeweiligen Halbleiterkomponente bewerkstelligt. Zusätzlich oder alternativ zu einem solchen Clip ist es auch möglich, einen oder mehrere andere elektrisch leitfähige Verbindungskörper in dem Package zu implementieren, zum Beispiel einen Bonddraht und/oder ein Bondband, welches die Halbleiterkomponente mit dem Träger verbindet oder verschiedene Pads einer Halbleiterkomponente verbindet.
  • Auch ein oder mehrere Pads der Halbleiterkomponente können ein funktioneller Körper sein, welcher mittels der metallaktivierten anorganischen Füllpartikel vor Korrosion geschützt wird.
  • Bei einer Ausführungsform weist das Verfahren ein Verwenden der metallaktivierten anorganischen Füllpartikel in einer Halbleiterpackage-Einkapselung zum zumindest teilweisen Einkapseln einer Halbleiterkomponente in dem Halbleiterpackage auf. Auf vorteilhafte Weise kann eine gute Haftung zwischen einer solchen Halbleiterpackage-Einkapselung und dem eingekapselten Halbleiterpackage erzielt werden.
  • Bei einer Ausführungsform hat zumindest ein Teil der Füllpartikel eine Form aus einer Gruppe, bestehend aus Kugeln, Platten, Fasern, Vollmaterial-Kugeln, hohlen Kugeln, Röhren, und Multi-Röhren. Allerdings kann auch eine beliebige andere Form und/oder eine beliebige Kombination der genannten und/oder anderen Formen der Füllpartikel möglich sein.
  • Bei einer Ausführungsform hat das Füllpartikel einen hohlen Kern. Zum Beispiel können zumindest einige der Füllpartikel Kugeln mit einer inneren makroskopischen Öffnung sein. Eine solche Konfiguration kann zum Beispiel vorteilhaft sein, wenn ein geringes Gewicht des Verbundmaterials gewünscht ist.
  • Bei einer anderen Ausführungsform hat das Füllpartikel einen hohlraumfreien Kern. Solche Füllpartikel mit einem dichten oder Vollmaterialkern ohne makroskopische innere Öffnungen können eine besonders ausgeprägte Partikelfunktion bereitstellen, zum Beispiel eine effiziente Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit des Verbunds im Vergleich mit der Abwesenheit der Füllpartikel.
  • Bei einer Ausführungsform sind Verschiedene der Füllpartikel direkt physisch miteinander verbunden. Bei einer anderen Ausführungsform sind sie voneinander getrennt.
  • Bei einer Ausführungsform haben die Füllpartikel (zum Beispiel alle oder mindestens 80 % oder mindestens 90 % der Füllpartikel) einen Durchmesser in einem Bereich von 10 nm bis 10 µm, insbesondere in einem Bereich von 20 nm bis 5 µm, weiter insbesondere in einem Bereich von 50 nm bis 3 µm. Bei einer Ausführungsform können sogar größere Füllpartikel in dem Verbund vorhanden sein, insbesondere wenn dieser als eine Formmasse verwendet wird. Somit können die Füllpartikel in einem formmassenartigen Verbund sogar noch größer sein, zum Beispiel bis zu 140 µm. Somit können größere Füllpartikel in dem Harz vorhanden sein. Es ist allerdings möglich, Mischungen mit Füllpartikeln zu verwenden, welche kleiner als die oben aufgezählten Werte sind.
  • Bei einer Ausführungsform haben die Füllpartikel einen homogenen Durchmesser. In anderen Worten können verschiedene Füllpartikel alle im Wesentlichen die gleichen Abmessungen haben. Alternativ und bevorzugt können die Füllpartikel allerdings eine Durchmesserverteilung haben.
  • Bei einer Ausführungsform sind die Füllpartikel aus einer Gruppe ausgewählt, bestehend aus kristallinem Siliziumoxid, Quarzglas (engl.: fused silica), kugelförmigem Siliziumoxid, Titanoxid, Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Zirkoniumdioxid, Calciumkarbonat, Calciumsilikat, Talk, Ton, Karbonfaser, Glasfaser und Mischungen daraus. Allerdings sind andere Füllmaterialien möglich, abhängig von den Anforderungen einer bestimmten Anwendung. Füllpartikel (zum Beispiel SiO2, Al2O3, Si3N4, BN, AIN, Diamant, etc.), zum Beispiel zum Verbessern der thermischen Leitfähigkeit, können ebenfalls verwendet werden. Insbesondere können organische Partikel als Füllmittel verwendet werden (zum Beispiel können die Füllmittel auch Polymere oder Polymermischungen aufweisen oder daraus bestehen, zum Beispiel: Epoxide, Polyethylen, Polypropylen, etc.). Insbesondere können die Füllpartikel als Nanopartikel oder Mikropartikel bereitgestellt sein. Die Füllpartikel können identische Abmessungen haben oder können mit einer Verteilung der Partikelgrößen bereitgestellt sein. Eine solche Partikelgrößenverteilung kann bevorzugt sein, da sie ein verbessertes Füllen von Lücken in einem Inneren der Einkapselung ermöglichen kann. Zum Beispiel kann die Form der Füllpartikel zufällig, rund, quaderartig, flockenartig, und filmartig sein. Die Füllpartikel können modifiziert, beschichtet und/oder behandelt sein, um die Haftung und/oder die chemische Bindung zu der umgebenden Matrix zu verbessern. Beispiele sind Silane. Eine Beschichtung kann auch die Oberflächenenergie der Füllmittel ändern und kann dadurch die Benetzbarkeit der Lösung/der Matrix verbessern und ermöglichen.
  • Bei einer Ausführungsform ist das Package als eines aus der Gruppe konfiguriert, bestehend aus einem leiterrahmenverbundenen Leistungsmodul, einem Transistor Outline (TO) Package, einem Quad Flat No Leads Package (QFN) Package, einem Small Outline (SO) Package, einem Small Outline Transistor (SOT) Package, und einem Thin Small Outline Package (TSOP) Package. Auch Packages für Sensoren und/oder mechatronische Vorrichtungen sind mögliche Ausführungsformen. Darüber hinaus können sich beispielhafte Ausführungsformen auch auf Packages beziehen, welche als Nanobatterien oder Nanobrennstoffzellen oder andere Vorrichtungen mit chemischen, mechanischen, optischen und/oder magnetischen Aktoren wirken. Daher ist das Package gemäß einer beispielhaften Ausführungsform mit Standard-Packaging-Konzepten vollständig kompatibel (insbesondere vollständig kompatibel mit Standard-TO-Packaging-Konzepten) und erscheint äußerlich als ein herkömmliches Package, welches äußerst benutzerfreundlich ist.
  • Bei einer Ausführungsform ist das Package als ein Leistungsmodul konfiguriert, zum Beispiel ein eingeformtes Leistungsmodul, zum Beispiel ein Halbleiter-Leistungspackage. Zum Beispiel kann eine beispielhafte Ausführungsform des Packages ein intelligentes Leistungsmodul (IPM) sein. Eine andere beispielhafte Ausführungsform des Packages ist ein Dual-Inline-Package (DIP).
  • Bei einer Ausführungsform ist die Halbleiterkomponente als ein Leistungshalbleiterchip konfiguriert. Somit kann die Halbleiterkomponente (zum Beispiel ein Halbleiterchip) für Leistungsanwendungen verwendet werden, zum Beispiel im Automobilbereich, und kann zum Beispiel mindestens einen integrierten isoliertes Gate Bipolartransistor (IGBT) und/oder mindestens einen Transistor eines anderen Typs (zum Beispiel ein MOSFET, ein JFET, etc.) und/oder mindestens eine integrierte Diode haben. Solche integrierten Schaltkreiselemente können zum Beispiel in Siliziumtechnologie oder basierend auf Breite-Bandlücke Halbleitern (zum Beispiel Siliziumcarbid) gefertigt sein. Ein Halbleiter-Leistungschip kann einen oder mehrere Feldeffekttransistoren, Dioden, Inverterschaltkreise, Halbbrücken, Vollbrücken, Treiber, logische Schaltkreise, weitere Vorrichtungen, etc. aufweisen.
  • Bei einer Ausführungsform weist das Package eine Mehrzahl von Halbleiterkomponenten auf, welche von der Halbleiterpackage-Einkapselung eingekapselt sind. Somit kann das Package eine oder mehrere Halbleiterkomponenten (zum Beispiel mindestens eine passive Komponente, zum Beispiel einen Kondensator, und mindestens eine aktive Komponente) aufweisen.
  • Als Substrat oder Wafer, welcher die Basis der Halbleiterkomponenten bildet, kann ein Halbleitersubstrat, insbesondere ein Siliziumsubstrat, verwendet werden. Alternativ kann ein Siliziumoxid- oder ein anderes Isolatorsubstrat bereitgestellt sein. Es ist auch möglich, ein Germaniumsubstrat oder ein III-V-Halbleitermaterial zu implementieren. Zum Beispiel können beispielhafte Ausführungsformen in GaN- oder SiC-Technologie implementiert sein.
  • Die oben genannten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen ersichtlich, zusammen mit den beigefügten Zeichnungen, in welchen gleiche Teile oder Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die beigefügten Zeichnungen, welche enthalten sind, um ein tieferes Verständnis von beispielhaften Ausführungsformen bereitzustellen und einen Teil der Beschreibung darstellen, zeigen beispielhafte Ausführungsformen.
  • In den Zeichnungen:
    • 1 zeigt eine Halbleiterpackage-Einkapselung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
    • 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleiterpackage-Einkapselung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
    • 3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Halbleiterpackages gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
    • 4 zeigt eine Querschnittsansicht eines Halbleiterpackages gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform.
    • 5 zeigt Querschnittsansichten von Strukturen, welche während des Ausführens eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleiterpackage-Einkapselung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform erhalten werden.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Die Darstellung in den Zeichnungen ist schematisch und nicht maßstabsgetreu.
  • Bevor beispielhafte Ausführungsformen ausführlicher mit Bezug auf die Figuren beschrieben sind, sind einige allgemeine Überlegungen zusammengefasst, basierend auf welchen beispielhafte Ausführungsformen entwickelt wurden.
  • Korrosion ist eine Herausforderung für Kunststoff-Packages von Halbleiterkomponenten. Das Phänomen der Korrosion bezieht sich auf schädliche Ionen und Elemente, welche in einem Halbleiterpackage auftreten können, zum Beispiel H+, Na+, Cl-, OH-, etc. Herkömmliche Möglichkeiten, ionenbezogene Korrosionsprobleme zu lösen, enthalten das Hinzufügen von Ionenfängern, um die schädlichen Ionen gering zu halten. Allerdings arbeiten die Ionenfänger typischerweise in einem Ionenaustauschmechanismus und sind entweder ineffizient oder verursachen, dass unerwünschte Ionen freigesetzt werden.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist eine Halbleiterpackage-Einkapselung bereitgestellt, welche metallaktivierte anorganische Füllpartikel aufweist. Die letzteren können eine Korrosionsschutzfunktion für eine beliebige metallische Oberfläche einer eingekapselten Halbleiterkomponente und/oder eines weiteren funktionellen Körpers bereitstellen, welcher damit verbunden ist und eine metallische Oberfläche hat. Genauer stellt eine beispielhafte Ausführungsform metallaktivierte anorganische Füllpartikel als vor Korrosion schützende Pigmente für eine Halbleiterpackage-Einkapselung bereit, zum Beispiel eine Formmasse. Dies kann die elektrische Zuverlässigkeit des Halbleiterpackages erhöhen. Insbesondere kann die Implementierung von metallaktivierten anorganischen Füllpartikeln in einer Halbleiterpackage-Einkapselung die Lebensdauer des Halbleiterpackages verlängern. Folglich kann die Kohlenstoffdioxidemission, welche mit der Produktion und der Wartung des Halbleiterpackages verknüpft ist, reduziert werden. Auf vorteilhafte Weise können die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel eine hocheffiziente Korrosionsschutzfunktion bereitstellen und verursachen nicht, dass unerwünschte Ionen freigesetzt werden.
  • Genauer ist eine Kernidee einer beispielhaften Ausführungsform die Verwendung von metallaktivierten anorganischen Füllpartikeln, bevorzugt calciumausgetauschtes Siliziumdioxid, als einen vorteilhaften Zusatz in einer Halbleiterpackage-Einkapselung, zum Beispiel einer Epoxid-Formmasse. Auf vorteilhafte Weise kann dies ermöglichen, Korrosionsprobleme in einem Halbleiterpackage zu lösen, welche sich auf schädliche Ionen (H+, Cl-, Na+, etc.) beziehen. Bevorzugt kann calciumausgetauschtes Siliziumoxid als ein Antikorrosionszusatz einer Halbleiterpackage-Einkapselung verwendet werden.
  • Erstens können schädliche Ionen (zum Beispiel Protonen) in dem ionenausgetauschten Siliziumoxid einem Ionenaustauschmechanismus folgend gefangen werden. Calciumionen können auf den Ionenaustausch hin freigesetzt werden.
  • Zweitens können die Calciumionen zusätzlich als ein Flockungsmittel wirken, um Aggregate an einer Metalloberfläche zu bilden, welche vor Korrosion zu schützen ist. Dies kann zur Bildung einer Schutzschicht an der Metalloberfläche führen, um das Eindringen von anderen schädlichen Ionen zu verhindern, zum Beispiel Cl-.
  • Auf vorteilhafte Weise hat sich kationenausgetauschtes Siliziumoxid als gut kompatibel mit einer Epoxid-Formmassenanwendung herausgestellt, da Siliziumoxid in großen Mengen für Füllpartikel für Formmassenanwendungen verwendet werden kann. Das Ersetzen zumindest eines Teils von herkömmlichem Füllmittel-Siliziumoxid mit ionenausgetauschtem Siliziumoxid kann eine vorteilhafte Wirkung bereitstellen, um die Konzentration der schädlichen Ionen zu reduzieren und um Schutzschichten an den Metalloberflächen für einen weiteren Korrosionsschutz zu bilden.
  • Auf vorteilhafte Weise ist calciumausgetauschtes Siliziumoxid als solches kommerziell erhältlich und kann auf eine einfache und effiziente Weise elektronisch sortenrein hergestellt werden. Einer der Hauptvorteile, solche metallaktivierten anorganischen Füllpartikel für Epoxid-Formmassenanwendungen zu verwenden, ist dass der Füllmittelgehalt für Epoxid-Formmassen sehr hoch sein kann, was zu einer hohen Konzentration der antikorrosiven Spezies in der Epoxid-Formmasse führt, wenn sie mit den metallaktivierten anorganischen Füllmittelpartikeln ausgestattet ist. Zusätzlich kann der Prozess als eine Füllmittelbehandlung eines herkömmlichen Epoxid-Formmassenfüllmittels vor dem Herstellen der Epoxid-Formmasse verwendet werden. Auf diese Weise sollte sich der Einfluss der gesamten Eigenschaften der proximalen Masse (zum Beispiel Masse-Performance, Gelzeit, Spiralfluss, Modul, etc.) mittels der Modifizierung nicht signifikant ändern. Zusätzlich kann die Verwendung einer solchen Technologie in Formmassen die Verwendung von anderen Ionenfängern überflüssig machen, was die Formulierung einer Halbleiterpackage-Einkapselung vereinfachen kann.
  • Eine andere Ausführungsform kann solche metallaktivierten anorganischen Füllpartikel in Silikongelen (zum Beispiel für Leistungsmodule) verwenden. Auf diese Weise kann Ca-aktiviertes Silizium auch die Gefahr einer Korrosion für Metalle reduzieren. Zum Beispiel können die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel (insbesondere ionenausgetauschte Siliziumoxid-Füllmittel) auf vorteilhafte Weise in Gelen verwendet werden.
  • Auf vorteilhafte Weise können beispielhafte Ausführungsformen Korrosionseffekte und Hochtemperatur-Sperrvorspannung (engl.: high temperature reverse bias) -Probleme in Halbleiterpackages, insbesondere Hochspannungshalbleiterpackages, stark unterdrücken. Beispielhafte Ausführungsformen können zu einer Verbesserung von Epoxid-Formmassen mit einem minimalen Einfluss auf die Gesamteigenschaften der Formmasse führen. Anschaulich können metallaktivierte anorganische Füllpartikel mit einer einfachen Füllmittelbehandlung statt einer Änderung der Formulierung produziert werden.
  • Eine Stabilität gegenüber Korrosion ist insbesondere für hohe Zuverlässigkeitsstandards für Hochtemperatur- und Hochspannungshalbleiterpackages vorteilhaft. Es kann ebenfalls möglich werden, höheren elektrischen Feldern standzuhalten, was zum Beispiel für SiC und GaN Vorrichtungen (kleinerer Package-Umriss mit einer höheren Spannung) äußerst vorteilhaft sein kann.
  • Das Bereitstellen einer Halbleiterpackage-Einkapselung mit metallaktivierten anorganischen Füllpartikeln kann die Langzeitperformance des korrespondierenden Halbleiterpackages verbessern. Die Gesamtausfallrate und die Lebenszeit eines Halbleiterpackages können durch das Anwenden der Einkapselung wie beschrieben verbessert werden. Im Vergleich mit herkömmlichen Ionenfängern kann die Integration von metallaktivierten anorganischen Füllpartikeln in einer Halbleiterpackage-Einkapselung unerwünschte Nebeneffekte (zum Beispiel eine unangepasste Wasseraufnahme und schlechte mechanische Eigenschaften) reduzieren, so dass herkömmliche Grenzen eines maximalen Umfangs einer Korrosionsunterdrückung überwunden werden können. In anderen Worten können die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel in einer größeren Menge in eine Halbleiterpackage-Einkapselung eingebracht werden. Damit kann die Implementierung der metallaktivierten anorganischen Füllpartikel als ein Antikorrosionszusatz wirken, während gleichzeitig eine Füllmittelfunktion (zum Beispiel eine Reduktion der Wasseraufnahme, eine Reduktion des Wärmeausdehnungskoeffizienten, eine Gewichtsreduktion, eine Verbesserung der Hochspannungsfähigkeit, etc.) bereitgestellt wird. Anschaulich kann die Zugabe der metallaktivierten anorganischen Füllpartikel in eine Halbleiterpackage-Einkapselung die Funktion eines Korrosionshemmers hinzufügen, ohne eine signifikante Steigerung der Zusammensetzungskomplexität.
  • Auf vorteilhafte Weise kann eine Calcium-Aktivierung von siliziumoxidbasierten Füllpartikeln vor der Bildung der Halbleiterpackage-Einkapselung ausgeführt werden. Somit kann vor der Epoxid-Formmassenherstellung ein Calcium-aktiviertes siliziumoxidbasiertes Füllmittel erhalten werden. Dies kann für das gesamte Füllmittel oder nur für einige von mehreren Füllerabschnitten (engl.: filler cuts) bewerkstelligt werden. Ein solches Calcium-aktiviertes Füllmittel kann als eine Siliziumoxid-Beschichtung verwendet werden. Für die Vorbereitung der metallaktivierten anorganischen Füllpartikel gemäß beispielhaften Ausführungsformen kann ein lösungsbasierter Ionenaustausch ausgeführt werden, und ein hydrothermisches Altern kann ebenfalls ausgeführt werden. Bei einer Epoxid-Formmassenformulierung kann die Menge der metallaktivierten anorganischen Füllpartikel frei ausgewählt werden, zum Beispiel in einem Bereich von 1 bis 92 Gewichtsprozent, in Bezug auf das Gesamtgewicht der Einkapselung. Auf vorteilhafte Weise kann eine ausgeprägte Antikorrosionswirkung erzielt werden, ohne die Eigenschaften der Halbleiterpackage-Einkapselung signifikant zu ändern.
  • 1 zeigt eine Halbleiterpackage-Einkapselung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
  • Die gezeigte Halbleiterpackage-Einkapselung 100 kann zum teilweisen oder vollständigen Einkapseln einer Halbleiterkomponente 102 verwendet werden, wie in 3 oder 4 gezeigt ist. Auf vorteilhafte Weise weist die Halbleiterpackage-Einkapselung 100 metallaktivierte anorganische Füllpartikel 104 auf, welche eine Korrosionsschutzfunktion zum Schützen von metallischen Oberflächen der Halbleiterkomponente 102 und/oder anderen eingekapselten metallischen Oberflächen vor Korrosion aufweist.
  • Wie in 1 gezeigt ist, kann die Halbleiterpackage-Einkapselung 100 ferner einen oder mehrere Typen von Füllpartikeln 106 aufweisen, welche eine oder mehrere andere Funktionen bereitstellen, welche von der Korrosionsschutzfunktion verschieden sind, welche von den metallaktivierten anorganischen Füllpartikeln 104 bereitgestellt ist. Dies kann es ermöglichen, die Funktionalität der Halbleiterpackage-Einkapselung 100 feineinzustellen. Obwohl dies nicht gezeigt ist, kann die Halbleiterpackage-Einkapselung 100 alternativ frei von anderen Füllpartikeln 106 sein, d. h. kann nur die Füllpartikel in Form der metallaktivierten anorganischen Füllpartikel 104 aufweisen. Dies kann es ermöglichen, die Herstellung der Halbleiterpackage-Einkapselung 100 zu vereinfachen.
  • Wieder bezugnehmend auf 1 kann ein Gewichtsverhältnis zwischen den metallaktivierten anorganischen Füllpartikeln 104 und den anderen Füllpartikeln 106 (falls vorhanden) in einem Bereich von 1:5 bis 5:1 frei ausgewählt sein. Da durch die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel 104 keine negativen Nebeneffekte auftreten, können die herkömmlichen Grenzen von Ionenfängern mit unerwünschten Nebeneffekten überwunden werden.
  • Zum Beispiel kann ein Gewichtsprozentsatz einer Summe der metallaktivierten anorganischen Füllpartikel 104 und der anderen Füllpartikel 106 in Bezug auf ein Gesamtgewicht der Halbleiterpackage-Einkapselung 100 80 Gewichtsprozent sein. Dies kann es ermöglichen, eine starke Antikorrosionsfunktion in Kombination mit vorteilhaften Eigenschaften in Bezug auf eine Adsorption von Feuchtigkeit, eine Reduktion eines Gesamt-Wärmeausdehnungskoeffizienten der Halbleiterpackage-Einkapselung 100, und eine Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit des Halbleiterpackages 100 als Ganzes zu erhalten.
  • Abhängig von den Anforderungen einer bestimmten Anwendung ist es zum Beispiel möglich, die Halbleiterpackage-Einkapselung 100 als eine epoxidbasierte Formmasse (wie in 3) oder als eine silikongelbasierte Vergussmasse (wie in 4) zu verkörpern.
  • Wie in 1 gezeigt ist, weist die Halbleiterpackage-Einkapselung 100 eine Matrix 108 auf, in welcher die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel 104 und die weiteren Füllpartikel 106 eingebettet sind.
  • Zum Beispiel weist die Matrix 108 ein Epoxidharz oder eine andere Polymermatrix auf. Während eines Einkapselungsprozesses kann das Epoxidharz verfestigt werden und kann dadurch gehärtet werden.
  • Ferner weisen die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel 104 einen anorganischen keramischen Kern auf, bevorzugt aus Siliziumoxid (SiO2). An einer äußeren Oberfläche des anorganischen keramischen Kerns weisen die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel 104 ein Erdalkalimetall auf, bevorzugt Calcium. Somit ist eine bevorzugte Ausführungsform der metallaktivierten anorganischen Füllpartikel 104 calciumausgetauschtes Siliziumoxid. Wie gezeigt ist, weisen die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel 104 einen anorganischen Kern 118 aus Siliziumoxid und Metallionen 120 (oder Metall in einer anderen Form) aus Calcium auf dem anorganischen Kern 118 auf.
  • Die beschriebene Zusammensetzung der Halbleiterpackage-Einkapselung 100 hat vorteilhafte Wirkungen: aufgrund des Calciums an der äußeren Oberfläche sind die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel 104 zum Fangen von korrosiven Ionen (wie zum Beispiel Protonen oder Chloridionen) mittels eines Ionenaustauschmechanismus konfiguriert.
  • Ferner sind die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel 104, wenn sie mit einer metallischen Oberfläche interagieren, welche vor Korrosion zu schützen ist, als ein Flockungsmittel konfiguriert, welches Aggregate 122 bildet (siehe 3). Genauer können die calciumionenausgetauschten Siliziumoxid-Füllpartikel der Halbleiterpackage-Einkapselung 100, welche einen Eisen enthaltenden funktionellen Körper eines Halbleiterpackages 102 bedecken, zu der Bildung einer Schutzschicht auf dem funktionellen Körper führen, welche Komplexe aus CaSiO3 und Fe2(SiO3)3 aufweist. Dies kann die metallische Oberfläche vor korrosiven Ionen schützen.
  • Obwohl dies in 1 nicht vollständig gezeigt ist, kann die Halbleiterpackage-Einkapselung 100 eine Mehrzahl von Bestandteilen aufweisen, zum Beispiel ein Harz, ein Härtungsmittel, einen Flammenhemmer, einen Haftvermittler, ein Low-Stress-Additiv (LSA), Wachs, etc. Insbesondere können der Halbleiterpackage-Einkapselung 100 auch ein oder mehrere weitere Zusätze beigefügt werden, zum Einstellen ihrer Funktionen und Eigenschaften.
  • 2 zeigt ein Flussdiagramm 200 eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleiterpackage-Einkapselung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Die Bezugszeichen, welche für die folgende Beschreibung des Herstellungsverfahrens verwendet sind, beziehen sich auf die Ausführungsformen von 1 und 3.
  • Bezugnehmend auf einen Block 202 weist das Verfahren ein Bereitstellen mindestens eines funktionellen Körpers 112 auf, welcher eine Halbleiterkomponente 102 enthält.
  • Bezugnehmend auf einen Block 204 weist das Verfahren ferner ein Bilden einer Halbleiterpackage-Einkapselung 100 auf, welche den mindestens einen funktionellen Körper 112 zumindest teilweise einkapselt.
  • Bezugnehmend auf einem Block 206 weist das Verfahren zusätzlich ein Bereitstellen einer Korrosionsschutzfunktion für den mindestens einen funktionellen Körper 112 auf, mittels Einbettens von metallaktivierten anorganischen Füllpartikeln 104 in die Halbleiterpackage-Einkapselung 100.
  • 3 zeigt eine Querschnittsansicht eines eingeformten Halbleiterpackages 110 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
  • Das Halbleiterpackage 110 ist auf einer Montagestruktur 132 montiert, welche hier als eine gedruckte Leiterplatte verkörpert ist.
  • Die Montagestruktur 132 weist einen elektrischen Kontakt 134 auf, welcher als eine Plattierung in einer Durchgangsöffnung der Montagestruktur 132 verkörpert ist. Wenn das Halbleiterpackage 110 auf der Montagestruktur 132 montiert ist, ist eine Halbleiterkomponente 102 des Halbleiterpackages 110 mit dem elektrischen Kontakt 134 via einen elektrisch leitfähigen Träger 114 elektrisch verbunden, welcher hier als ein Leiterrahmen aus Kupfer verkörpert ist.
  • Das Halbleiterpackage 110 weist somit den elektrisch leitfähigen Träger 114, die Halbleiterkomponente 102 (welche hier als ein Leistungshalbleiterchip verkörpert ist), welche auf dem Träger 114 montiert ist, und eine Einkapselung 100 auf, welche einen Teil des Trägers 114 und der Halbleiterkomponente 102 einkapselt.
  • Wie 3 entnommen werden kann, ist ein Pad 160 auf einer oberen Hauptoberfläche der Halbleiterkomponente 102 mit dem Träger 114 via einen Bonddraht als elektrisch leitfähiges Verbindungselement 116 elektrisch gekoppelt. Alternativ kann ein Clip als das elektrisch leitfähige Verbindungselement 116 verwendet werden (nicht gezeigt).
  • Die Bezugszeichen 102, 114, 116 zeigen verschiedene funktionelle Körper 112 des Halbleiterpackages 110.
  • Während des Betriebs des Leistungshalbleiterpackages 110 erzeugt der Leistungshalbleiterchip in Form der Halbleiterkomponente 102 eine beträchtliche Wärmemenge. Gleichzeitig soll sichergestellt sein, dass jeder unerwünschte Stromfluss zwischen einer unteren Oberfläche des Halbleiterpackages 110 und einer Umgebung zuverlässig verhindert wird.
  • Zum Sicherstellen der elektrischen Isolierung der Halbleiterkomponente 102 und des Ableitens von Wärme von einem Inneren der Halbleiterkomponente 102 zu einer Umgebung, kann eine elektrisch isolierende und thermisch leitfähige Schnittstellenstruktur 148 bereitgestellt sein, welche einen freiliegenden Oberflächenabschnitt des Trägers 114 und einen verbundenen Oberflächenabschnitt der Einkapselung 100 an der Unterseite des Halbleiterpackages 110 bedeckt. Die elektrisch isolierende Eigenschaft der Schnittstellenstruktur 148 verhindert einen unerwünschten Stromfluss selbst bei der Anwesenheit von hohen Spannungen zwischen einem Inneren und einem Äußeren des Halbleiterpackages 110. Die thermisch leitfähige Eigenschaft der Schnittstellenstruktur 148 fördert eine Ableitung von Wärme von der Halbleiterkomponente 102 via den elektrisch leitfähigen Träger 114 (aus thermisch gut leitfähigem Kupfer) durch die Schnittstellenstruktur 148 und zu einem Wärmeableitungskörper 162. Der Wärmeableitungskörper 162, welcher aus einem äußerst thermisch leitfähigen Material sein kann, zum Beispiel Kupfer oder Aluminium, hat einen Basiskörper 164, welcher mit der Schnittstellenstruktur 148 direkt verbunden ist, und hat eine Mehrzahl von Kühlrippen 166, welche sich von dem Basiskörper 164 und parallel zueinander erstrecken, um Wärme in Richtung der Umgebung abzuleiten.
  • Die Konstruktion und die Funktion der Einkapselung 100 können zum Beispiel wie dargestellt und mit Bezug auf 1 beschrieben sein, und sind im Folgenden ausführlicher beschrieben. Die Einkapselung 100 von 3 ist ein formmassenartiger Verbund. Wie in den Details 141, 143 von 3 gezeigt ist, weist die Verbundeinkapselung 100 eine Matrix 108 aus Epoxidharz und Füllpartikel 104, 106 in der Matrix 108 auf. Einige oder alle der Füllpartikel 104, 106 sind feste Kugeln. Abhängig von ihrer Funktion können Sie eine verschiedene Form haben und/oder können hohl oder porös sein.
  • Die gezeigte Halbleiterpackage-Einkapselung 100 kapselt die funktionellen Körper 112, d. h. die Halbleiterkomponente 110 mit ihrem metallischen Pad 160, den leiterrahmenartigen metallischen Chipträger 114, und das bonddrahtartige elektrisch leitfähige Verbindungselement 116 teilweise oder vollständig ein. Die Füllpartikel 104 der Halbleiterpackage-Einkapselung 100 stellen eine Korrosionsschutzfunktion für die metallischen Oberflächen der funktionellen Körper 112 bereit. Diese Korrosionsschutzfunktion kann durch die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel 104 bereitgestellt sein, welche hier als calciumionenausgetauschte Siliziumoxid-Füllpartikel verkörpert sind. Wie in dem Detail 141 von 3 gezeigt ist, weisen die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel 104 einen anorganischen Kern 118 aus Siliziumoxid und Metallionen 120 auf, welche als Calcium auf dem anorganischen Kern 118 verkörpert sind. In der Weise, wie oben mit Bezug auf 1 beschrieben ist, sind die Calciumatome oder -ionen der metallaktivierten anorganischen Füllpartikel 104 zum Fangen von korrosiven Ionen (zum Beispiel Protonen oder Chloridionen) mittels eines Ionenaustauschmechanismus konfiguriert, um dadurch mittels der gefangenen Ionen eine Korrosion zu verunmöglichen.
  • Darüber hinaus sind die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel 104 als Flockungsmittel konfiguriert, welches Aggregate 122 auf den metallischen Oberflächen der funktionellen Körper 112 bildet, wie mit dem Detail 143 in dem Beispiel des bonddrahtartigen elektrisch leitfähigen Verbindungselements 116 gezeigt ist. Korrespondierende Aggregate 122 können auf dem/den Chippad(s) und/oder auf dem Chipträger 114 (nicht gezeigt) gebildet sein. Zum Beispiel können Komplexe aus CaSiO3 und Fe2 (SiO3)3 eine Schutzschicht in Form von Aggregaten 122 auf den metallischen Oberflächen der funktionellen Körper 112 bilden. Eine solche Schutzschicht kann einen zweiten Antikorrosionseffekt verursachen. Zusätzlich zu seiner antikorrosiven Wirkung kann insbesondere das anorganische Material der Füllpartikel 104 eine Füllmittelfunktion bereitstellen, wie zum Beispiel eine Reduktion des Wärmeausdehnungskoeffizienten.
  • Darüber hinaus können weitere Füllpartikel 106 zum Hinzufügen einer oder mehrerer weiterer Füllmittelfunktionen bereitgestellt sein, zum Beispiel eine weitere Reduktion eines Wärmeausdehnungskoeffizienten, ein weiterer Anstieg der thermischen Leitfähigkeit und/oder eine weitere Reduktion der Dichte. Zum Beispiel können die weiteren Füllpartikel 106 aus Aluminiumnitrid sein.
  • 4 zeigt eine Querschnittsansicht eines Halbleiterpackages 110 mit einer Halbleiterkomponente 102, welche mittels Vergießens eingekapselt ist, gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform. Somit zeigt 4 eine Halbleiterpackage-Einkapselung 100 welche als eine Vergussmasse verkörpert ist. Das Halbleiterpackage 110 von 4 kann ein Leistungspackage sein.
  • Das gezeigte Halbleiterpackage 110 ist mit einer Montagestruktur 132 montiert, welche als eine gedruckte Leiterplatte (PCB) verkörpert ist. Das Halbleiterpackage 110 ist an seiner Montageschnittstelle auf der Montagestruktur 132 mit einer Dichtung 158 dazwischen montiert. Bevorzugt kann die gasstromhemmende Dichtung 158 eine gasstromdichte Verbindung zwischen dem Halbleiterpackage 110 und der Montagestruktur 132 herstellen.
  • Das Halbleiterpackage 110 weist eine Halbleiterkomponente 102 auf, zum Beispiel einen Leistungshalbleiterchip, zum Beispiel aufweisend einen Feldeffekttransistor (FET). Die Halbleiterkomponente 102 hat metallische Pads 160. Die Halbleiterkomponente 102 mit ihren metallischen Pads 160 bildet einen funktionellen Körper 112, welcher durch eine geeignete Wahl der Halbleiterpackage-Einkapselung 100 vor Korrosion geschützt werden kann.
  • Eine Verkleidung 174 umschließt die Halbleiterkomponente 102 und definiert eine Modulschnittstelle, an welcher das Halbleiterpackage 110 auf die Montagestruktur 132 zu montieren ist. Bei der gezeigten Ausführungsform umfasst die Verkleidung 174 zwei Teile. Ein erster oder innerer Teil der Verkleidung 174 ist als eine weiche Einkapselung 100 verkörpert (zum Beispiel aus einem Silikongel und Füllpartikel 104, 106 aufweisend), welche die Halbleiterkomponente 102 mit einem physischen Kontakt direkt einkapselt, zum Beispiel mittels Vergießens aufgebracht ist. Ein zweiter oder äußerer Teil der Verkleidung 174 ist als eine starre Hülle oder Gehäuse 172 verkörpert, welches aus Kunststoff sein kann und die Halbleiterkomponente 102 und die weiche Einkapselung 100 aufnimmt.
  • Ferner können sich vertikal erstreckende elektrisch leitfähige Nadeln 180 bereitgestellt sein, welche die Halbleiterkomponente 102 und den Träger 114 mit einem Äußeren des Halbleiterpackages 110 elektrisch koppeln, genauer mit der Montagestruktur 132. Die Nadeln 180 können sich auch durch die Montagestruktur 132 erstrecken. Genauer können untere Enden (gemäß 4) der Nadeln 180 an einer oberen Hauptoberfläche des Trägers 114 verbunden sein. Ferner können obere Enden (gemäß 4) der Nadeln 180 durch die Montagestruktur 132 geführt sein und können sogar über die obere Seite der Montagestruktur 132 hervorstehen.
  • Wie auch in 4 gezeigt ist, weist das Halbleiterpackage 110 einen Träger 114 auf, welcher die Halbleiterkomponente 102 trägt. Die Halbleiterkomponente 102 kann auf den Träger gelötet sein. Bei der gezeigten Ausführungsform weist der Träger 114 eine zentrale thermisch leitfähige und elektrisch isolierende Platte (zum Beispiel aus Keramik) auf, welche auf beiden gegenüberliegenden Hauptoberflächen davon mit einer jeweiligen elektrisch leitfähigen Schicht (zum Beispiel einer kontinuierlichen oder strukturierten Kupfer- oder Aluminiumschicht) bedeckt ist. Zum Beispiel kann der Träger 114 ein Direct Copper Bonding (DCB) Substrat oder ein Direkt Aluminium Bonding (DAB) Substrat sein. Es ist auch möglich, den Träger 114 als ein Active Metal Brazing (AMB) Substrat zu verkörpern. Die Halbleiterkomponente 102 ist auf der oberseitigen elektrisch leitfähigen Schicht montiert. Die unterseitige elektrisch leitfähige Schicht kann mit einer Wärmesenke (nicht gezeigt) verbunden sein, zum Fördern der Wärmeableitung aus dem Halbleiterpackage 110 während des Betriebs davon.
  • Somit ist die äußere Schicht des Trägers 114 zum Montieren einer Wärmesenke (nicht gezeigt) darauf konfiguriert, um die Wärme effizient aus dem Halbleiterpackage 110 abzuleiten, welche von der Halbleiterkomponente 102 erzeugt wird, welche auf der inneren Schicht des Trägers 140 montiert ist. Die Halbleiterkomponente 102 kann zum Beispiel ein Leistungshalbleiterchip sein. Eine elektrische Verbindung der Halbleiterkomponente 102 kann mittels des Trägers 114 (insbesondere mittels der inneren elektrisch leitfähigen Schicht davon) und mittels elektrisch leitfähiger Verbindungselemente 116 bewerkstelligt sein, welche den Träger 114 mit den Pads 160 auf einer oberen Hauptoberfläche der Halbleiterkomponente 102 verbinden. Die elektrisch leitfähigen Verbindungselemente 116 sind hier als Bonddrähte verkörpert, können jedoch alternativ Bondbänder oder Clips sein.
  • Wie ebenfalls gezeigt ist, ist die Halbleiterkomponente 102, welche auf dem Träger 114 montiert ist, mit der Einkapselung 174 eingekapselt, welche eine weiche Einkapselung 100 und eine Wand des Gehäuses 172 umfasst.
  • Das Halbleiterpackage 110 weist ferner eine weitere gasstromhemmende Dichtung 179 zwischen dem Träger 114 und dem Gehäuse 172 der Einkapselung 174 auf.
  • Die elektrisch leitfähigen Nadeln 180 erstrecken sich von dem Träger 114 durch die Einkapselung 100 und durch die Dichtung 108 an der Modulschnittstelle, bei welcher das Halbleiterpackage 110 der Montagestruktur 132 zugewandt ist. Zum Beispiel können das Halbleiterpackage 110 und die Montagestruktur 132 mittels Schraubens, Lötens, Sinterns, Klebens und/oder mechanischen Verpressens verbunden sein.
  • Bei der Ausführungsform von 4 sind die korrosionsgeschützten funktionellen Körper 112, welche alle zumindest teilweise von der Einkapselung 100 eingekapselt sind, die Halbleiterkomponenten 102 mit ihrem metallischen Pads 160, die innere metallische Oberfläche des Trägers 114, die bonddrahtartigen elektrisch leitfähigen Verbindungselemente 116, und die eingekapselten Abschnitte der Nadeln 180. Indem die vergussmassenartige Einkapselung 100 in einer korrespondierenden Weise wie oben mit Bezug auf 1 oder 3 beschrieben verkörpert ist (allerdings bevorzugt basierend auf einem Silikongel als Matrix 108), können die metallischen Oberflächen der funktionellen Körper 112 zuverlässig vor Korrosion geschützt werden. Auch kann es gemäß 4 bevorzugt sein, die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel 104 der Einkapselung 100 als calciumionenausgetauschte Siliziumoxid-Füllpartikel zu verkörpern.
  • 5 zeigt Querschnittsansichten von Strukturen, welche während des Ausführens eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleiterpackage-Einkapselung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform erhalten werden.
  • 5 zeigt einen Prozess des Erzeugens metallaktivierter anorganischer Füllpartikel 104, welche hier als calciumionenausgetauschte Siliziumoxid-Füllpartikel verkörpert sind. Bezugnehmend auf die linke Seite von 5 sind Siliziumoxid-Partikel als anorganische Kerne 118 der herzustellenden metallaktivierten anorganischen Füllpartikel 104 gezeigt. Mittels einer geeigneten Calciumbehandlung, insbesondere mittels Zuführens von CaOH, kann ein Epoxid-Formkomponenten-Füllmittel mit einer Calcium-Aktivierung erhalten werden, d. h. die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel 104, welche auf der rechten Seite von 5 gezeigt sind. Somit kann eine herkömmliche formmassenartige Einkapselung einem Siliziumoxid-Austauschprozess unterzogen werden, um die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel 104 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform herzustellen.
  • Es ist anzumerken, dass der Begriff „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Merkmale ausschließt, und „ein“ oder „eine“ keine Mehrzahl ausschließt. Auch können Elemente kombiniert werden, welche in Zusammenhang mit verschiedenen Ausführungsformen beschrieben sind. Es ist ebenfalls anzumerken, dass Bezugszeichen nicht als einschränkend für den Schutzbereich der Ansprüche auszulegen sind. Darüber hinaus soll der Schutzbereich der vorliegenden Anmeldung nicht auf die bestimmten Ausführungsformen des Prozesses, der Maschine, der Herstellung, der Stoffzusammensetzung, der Mittel, der Verfahren und der Schritte eingeschränkt sein, welche in der Beschreibung beschrieben sind. Entsprechend sollen die beigefügten Ansprüche in ihrem Schutzbereich derartige Prozesse, Maschinen, Herstellungen, Stoffzusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Schritte enthalten.

Claims (20)

  1. Halbleiterpackage-Einkapselung (100) zum zumindest teilweisen Einkapseln einer Halbleiterkomponente (102), wobei die Halbleiterpackage-Einkapselung (100) metallaktivierte anorganische Füllpartikel (104) aufweist, welche eine Korrosionsschutzfunktion bereitstellen.
  2. Halbleiterpackage-Einkapselung (100) gemäß Anspruch 1, aufweisend eines der folgenden Merkmale: die Halbleiterpackage-Einkapselung (100) weist ferner andere Füllpartikel (106) auf, welche mindestens eine andere Funktion bereitstellen, welche von der Korrosionsschutzfunktion verschieden ist; die Halbleiterpackage-Einkapselung (100) ist frei von anderen Füllpartikeln.
  3. Halbleiterpackage-Einkapselung (100) gemäß Anspruch 2, wobei ein Gewichtsverhältnis zwischen den metallaktivierten anorganischen Füllpartikeln (104) und den anderen Füllpartikeln (106) in einem Bereich von 1:5 bis 5:1 ist.
  4. Halbleiterpackage-Einkapselung (100) gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei ein Gewichtsprozentsatz einer Summe der metallaktivierten anorganischen Füllpartikel (104) und der anderen Füllpartikel (106) in Verhältnis zu einem Gesamtgewicht der Halbleiterpackage-Einkapselung (100) in einem Bereich von 70 Gewichtsprozent bis 90 Gewichtsprozent ist.
  5. Halbleiterpackage-Einkapselung (100) gemäß einem beliebigen der Ansprüche 2 bis 4, wobei die mindestens eine andere Funktion mindestens eines aus der Gruppe aufweist, bestehend aus einer Feuchtigkeitsadsorptionseigenschaft, einer Reduktion eines Wärmeausdehnungskoeffizienten, einer Reduktion einer Dichte, einer Verstärkung einer Hochspannungsfähigkeit, und einer Erhöhung einer thermischen Leitfähigkeit.
  6. Halbleiterpackage-Einkapselung (100) gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, konfiguriert als eine Formmasse, insbesondere als eine epoxidbasierte Formmasse.
  7. Halbleiterpackage-Einkapselung (100) gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, konfiguriert als eine Vergussmasse, insbesondere als eine silikongelbasierte Masse.
  8. Halbleiterpackage-Einkapselung (100) gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7, aufweisend eine Matrix (108), in welcher die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel (104) eingebettet sind.
  9. Halbleiterpackage-Einkapselung (100) gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Gewichtsprozentsatz der metallaktivierten anorganischen Füllpartikel (104) im Verhältnis zu einem Gesamtgewicht der Halbleiterpackage-Einkapselung (100) mindestens 4 Gewichtsprozent ist.
  10. Halbleiterpackage-Einkapselung (100) gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Gewichtsprozentsatz der metallaktivierten anorganischen Füllpartikel (104) im Verhältnis zu einem Gesamtgewicht der Halbleiterpackage-Einkapselung (100) nicht größer als 90 Gewichtsprozent ist.
  11. Halbleiterpackage-Einkapselung (100) gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 10, wobei die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel (104) eine anorganische Keramik aufweisen.
  12. Halbleiterpackage-Einkapselung (100) gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 11, wobei die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel (104) ein anorganisches Material aufweisen, welches aus Siliziumoxid und Aluminiumoxid ausgewählt ist.
  13. Halbleiterpackage-Einkapselung (100) gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 12, wobei die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel (104) ein Erdalkalimetall aufweisen.
  14. Halbleiterpackage-Einkapselung (100) gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 13, wobei die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel (104) mindestens eines aus der Gruppe aufweisen, bestehend aus Calcium, Magnesium und Zink.
  15. Halbleiterpackage-Einkapselung (100) gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 14, wobei die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel (104) calciumausgetauschtes Siliziumdioxid aufweisen oder daraus bestehen.
  16. Halbleiterpackage-Einkapselung (100) gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 15, aufweisend mindestens eines der folgenden Merkmale: wobei die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel (104) zum Fangen von Ionen mittels eines Ionenaustauschmechanismus konfiguriert sind; wobei die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel (104) als Flockungsmittel mittels Formens von Aggregaten (122) konfiguriert sind; wobei die metallaktivierten anorganischen Füllpartikel (104) einen anorganischen Kern (118) und Metallionen (120) auf dem anorganischen Kern (118) aufweisen.
  17. Ein Halbleiterpackage (110), aufweisend: • mindestens einen funktionellen Körper (112), welcher eine Halbleiterkomponente (102) enthält; und • eine Halbleiterpackage-Einkapselung (100) gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 16, welche den mindestens einen funktionellen Körper (112) zumindest teilweise einkapselt und eine Korrosionsschutzfunktion für den mindestens einen funktionellen Körper (112) bereitstellt.
  18. Halbleiterpackage (110) gemäß Anspruch 17, wobei der mindestens eine funktionelle Körper (112) ferner mindestens eines aus der Gruppe enthält, bestehend aus einem Träger (114), welcher die Halbleiterkomponente (102) trägt, und einem elektrisch leitfähigen Verbindungselement (116), welches die Halbleiterkomponente (102) verbindet, insbesondere ein Clip und/oder ein Bonddraht.
  19. Ein Verfahren zum Verwenden von metallaktivierten anorganischen Füllpartikeln (104) zum Bereitstellen einer Korrosionsschutzfunktion bei einem Halbleiterpackage (110).
  20. Das Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei das Verfahren aufweist Verwenden der metallaktivierten anorganischen Füllpartikel (104) in einer Halbleiterpackage-Einkapselung (100) zum zumindest teilweisen Einkapseln einer Halbleiterkomponente (102) in dem Halbleiterpackage (110).
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