管芯嵌入制造技术

本文提供了管芯嵌入。一种功率半导体器件封装件包括嵌入式功率半导体管芯，其中管芯包括位于管芯正面的第一负载端子和位于管芯背面的第二负载端子，并且其中封装件具有封装件顶侧和封装件占地侧。封装件包括：布置在封装件占地侧处的第一端子接口和第二端子接口，第一端子接口与第一负载端子电连接；具有主腔体的绝缘核心层，其中管芯设置在主腔体中，并且其中主腔体具有腔体侧壁；在腔体侧壁处的导电材料；在主腔体中的绝缘结构，绝缘结构嵌入管芯，其中管芯背面面向封装件顶侧；以及在第二负载端子与第二端子接口之间的电连接，电连接经由在腔体侧壁处的至少导电材料来形成。

【技术实现步骤摘要】
管芯嵌入
本说明书涉及将功率半导体管芯嵌入封装件中的方法的实施例和包括嵌入式功率半导体管芯的功率半导体器件封装件的实施例。
技术介绍
汽车、消费和工业应用中的现代设备的很多功能(诸如转换电能并且驱动电动机或电机)依赖于功率半导体器件。例如，绝缘栅双极晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和二极管(仅举几例)已经被用于各种应用，包括但不限于电源和功率转换器中的开关。功率半导体器件通常包括被配置为沿着管芯的两个负载端子之间的负载电流路径传导负载电流的功率半导体管芯。此外，负载电流路径可以借助于绝缘电极(有时被称为栅电极)来被控制。例如，在从例如驱动器单元接收到相应的控制信号时，控制电极可以将功率半导体器件设置为导通状态和阻断状态之一。在功率半导体管芯已经被制造之后，它必须被包括在封装件中，例如以允许管芯被安装在应用中(例如，在功率转换器中)的方式，例如，使得管芯可以耦合到印刷电路板(PCB)。例如，已知的是，管芯可以安装在核心层之上并且使用键合线，键合线提供封装件的管芯负载端子与端子接口之间的电连接。此外，管芯和键合线然后可以被包括在封装件的壳体内。这种方法也被称为“芯片和导线”方法。例如，由此，可以提供印刷电路板上的引线键合电源管芯(直接铜键合，DCB)。作为替代，管芯可以借助于所谓的“倒装芯片”技术来安装在核心层上，这可以避免使用键合线。另一种方法是将管芯完全嵌入核心层内并且使用一侧(所谓的“占地(footprint)侧”)用于提供与管芯的两个负载端子的电连接，并且使用另一侧(所谓的“顶侧”)主要用于散热。这种方法也被称为“芯片嵌入”方法。另外，A.Ostmann等人于2008年9月1至4日在第二届IEEE电子系统集成技术会议上发表的“Industrialandtechnicalaspectsofdieembeddingtechnology”(DOI：10.1109/ESTC.2008.4684368)中概述了管芯嵌入方法的一些原理。
技术实现思路
本说明书的某些方面涉及管芯嵌入技术。根据一个实施例，提出了一种将功率半导体管芯嵌入封装件中的方法。管芯包括布置在管芯正面处的第一负载端子和布置在管芯背面处的第二负载端子。封装件具有封装件顶侧和封装件占地侧，并且包括均布置在封装件占地侧处的第一端子接口和第二端子接口，第一端子接口用于与第一负载端子的电连接。该方法包括：设置绝缘核心层，绝缘核心层具有被配置为将管芯容纳在其中的主腔体，其中主腔体具有腔体侧壁；在腔体侧壁处设置导电材料；将管芯布置在主腔体中，管芯背面面向封装件顶侧，并且在主腔体中设置绝缘结构，其中绝缘结构嵌入管芯；以及经由设置在腔体侧壁处的至少导电材料来在第二负载端子与第二端子接口之间提供电连接。根据另外的实施例，一种功率半导体器件封装件包括嵌入式功率半导体管芯，其中管芯包括位于管芯正面处的第一负载端子和位于管芯背面处的第二负载端子，并且其中封装件具有封装件顶侧和封装件占地侧。封装件进一步包括：均布置在封装件占地侧处的第一端子接口和第二端子接口，第一端子接口与第一负载端子电连接；具有主腔体的绝缘核心层，其中管芯设置在主腔体中，并且其中主腔体具有腔体侧壁；在腔体侧壁处的导电材料；在主腔体中的绝缘结构，绝缘结构嵌入管芯，其中管芯背面面向封装件顶侧；以及在第二负载端子与第二端子接口之间的电连接，电连接是经由在腔体侧壁处的至少导电材料而形成的。本领域技术人员在阅读下面的详细描述以及查看附图之后将认识到附加的特征和优点。附图说明附图中的各部分不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本专利技术的原理上。而且，在附图中，相同的附图标记可以表示相应的部分。在附图中：图1A至图1B每个示意性和示例性地示出了根据一些实施例的功率半导体器件封装件的垂直截面的一部分；图2示意性和示例性地示出了根据一个或多个实施例的功率半导体器件封装件的核心层上的透视图的一部分；图3示意性和示例性地示出了根据一个或多个实施例的功率半导体器件封装件的垂直截面的一部分；图4示意性和示例性地示出了根据一个或多个实施例的功率半导体器件封装件的垂直截面的一部分；图5至图6每个示意性和示例性地示出了根据一些实施例的将功率半导体管芯嵌入封装件中的方法的步骤；以及图7至图8每个示意性和示例性地示出了已知的功率半导体器件封装件的各方面。具体实施方式在下面的详细说明中，参考了形成该说明的一部分的附图，在附图中通过图示的方式示出了可以实践本专利技术的特定实施例。在这点上，诸如“顶部”、“底部”、“下方”、“前”、“后”、“背”、“在前”、“在后”、“下方”、“上方”等方向术语可以参考所描述的附图的取向来使用。因为实施例的各部分可以被定位在多个不同的取向上，方向术语用于说明的目的并且决不是限制性的。应当理解，可以利用其他实施例并且可以在不脱离本专利技术的范围的情况下进行结构或逻辑上的改变。因此，以下详细描述不应当被视为具有限制意义，并且本专利技术的范围由所附权利要求来限定。现在将详细参考各种实施例，这些实施例的一个或多个示例在附图中示出。每个示例以解释的方式提供，并且不表示对本专利技术的限制。例如，作为一个实施例的一部分而示出或描述的特征可以用在其他实施例上或与其他实施例结合使用，以产生又一实施例。意图在于，本专利技术包括这样的修改和变化。这些示例使用特定的语言来描述，这不应当被解释为限制所附权利要求的范围。附图没有按比例，并且仅用于说明目的。为了清楚起见，如果没有另外说明，则相同的元件或制造步骤在不同附图中用相同的附图标记指定。本说明书中使用的术语“水平”旨在描述实质上平行于半导体衬底或半导体结构的水平表面的取向。这例如可以是半导体晶片或管芯或芯片的表面。例如，下面提到的(第一)横向方向X和(第二)横向方向Y均可以是水平方向，其中第一横向方向X和第二横向方向Y可以彼此垂直。本说明书中使用的术语“垂直”旨在描述实质上垂直于水平表面(即，平行于半导体晶片/芯片/管芯的表面的法线方向)布置的取向。例如，下面提到的延伸方向Z可以是垂直于第一横向方向X和第二横向方向Y两者的延伸方向。在本说明书的上下文中，术语“欧姆接触”、“电接触”、“欧姆连接”和“电连接”旨在描述在本文中描述的器件的两个区域、区段、区、部或部分之间存在低欧姆电连接或低欧姆电流路径。此外，在本说明书的上下文中，术语“接触”旨在描述在相应半导体器件的两个元件之间存在直接物理连接；例如，彼此接触的两个元件之间的过渡可以不包括另外的中间元件等。另外，在本说明书的上下文中，如果没有另外说明，则术语“电绝缘”在其一般有效理解的上下文中使用并且因此旨在描述两个或更多个部件彼此分离定位并且没有连接这些部件的欧姆连接。然而，彼此电绝缘的部件仍然可以彼此耦合，例如机械耦合和/或电容耦合和/或电感耦合。举例来说，电容器的两个电极可以彼此电绝缘，并且同时，例如借助于绝缘体(例如，电介质)彼此机械和电容耦合。本说明书中描述的具体实施例涉及(不限于此)功率半导体管芯，例如可以用于功率转换器或电源内的功率半导体管芯。因此，在一个实施例中，这样的管芯可以被配置为承载要被馈送到负载的负载电流和/或各自地由电源提供的负载电流。例如，管芯可以包括一个或多个有源功率半导体单元，诸如单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将功率半导体管芯(1)嵌入封装件(2)中的方法(3)，其中所述管芯(1)包括布置在管芯正面(101)处的第一负载端子(11)和布置在管芯背面(102)处的第二负载端子(12)，并且其中所述封装件(2)具有封装件顶侧(201)和封装件占地侧(202)，并且包括均布置在所述封装件占地侧(202)处的第一端子接口(231)和第二端子接口(232)，所述第一端子接口(231)用于与所述第一负载端子(11)的电连接；所述方法(3)包括：‑设置(30)绝缘核心层(21)，所述绝缘核心层(21)具有主腔体(211)，所述主腔体(211)被配置为将所述管芯(1)容纳在所述主腔体(211)中，其中所述主腔体(211)具有腔体侧壁(212)；‑在所述腔体侧壁(212)处设置(32)导电材料(23)；‑将所述管芯(1)布置(34)在所述主腔体(211)中，所述管芯背面(102)面向所述封装件顶侧(201)，以及在所述主腔体(211)中设置(34)绝缘结构(22)，其中所述绝缘结构(22)嵌入所述管芯(1)；以及‑经由设置在所述腔体侧壁(212)处的至少所述导电材料(23)来在所述第二负载端子(12)与所述第二端子接口(232)之间设置(36)电连接。...

【技术特征摘要】
2017.03.14 DE 102017105330.11.一种将功率半导体管芯(1)嵌入封装件(2)中的方法(3)，其中所述管芯(1)包括布置在管芯正面(101)处的第一负载端子(11)和布置在管芯背面(102)处的第二负载端子(12)，并且其中所述封装件(2)具有封装件顶侧(201)和封装件占地侧(202)，并且包括均布置在所述封装件占地侧(202)处的第一端子接口(231)和第二端子接口(232)，所述第一端子接口(231)用于与所述第一负载端子(11)的电连接；所述方法(3)包括：-设置(30)绝缘核心层(21)，所述绝缘核心层(21)具有主腔体(211)，所述主腔体(211)被配置为将所述管芯(1)容纳在所述主腔体(211)中，其中所述主腔体(211)具有腔体侧壁(212)；-在所述腔体侧壁(212)处设置(32)导电材料(23)；-将所述管芯(1)布置(34)在所述主腔体(211)中，所述管芯背面(102)面向所述封装件顶侧(201)，以及在所述主腔体(211)中设置(34)绝缘结构(22)，其中所述绝缘结构(22)嵌入所述管芯(1)；以及-经由设置在所述腔体侧壁(212)处的至少所述导电材料(23)来在所述第二负载端子(12)与所述第二端子接口(232)之间设置(36)电连接。2.根据权利要求1所述的方法(3)，其中在所述腔体侧壁(212)处设置(32)所述导电材料包括执行电镀处理步骤。3.根据权利要求1或2所述的方法(3)，其中设置的所述导电材料(23)包括铜、镍、银、金和锡中的至少一种。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法(3)，其中设置的所述导电材料(23)覆盖整个所述腔体侧壁(212)。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法(3)，进一步包括对设置的所述导电材料(23)进行构造(33)。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法(3)，其中所述导电材料设置有至少5μm的厚度。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法(3)，其中所述半导体管芯(10)被配置为在所述第一负载端子(11)与所述第二负载端子(12)之间传导负载电流，并且其中所述封装件(2)被配置为经由设置的所述导电材料(23)沿着所述腔体侧壁(212)传导所述负载电流。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法(3)，其中所述绝缘结构(22)确保设置在所述腔体侧壁(212)处的所述导电材料(23)与所述管芯(1)的边缘(15)之间的电绝缘。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法(3)，其中所述方法(3)形成印刷电路板制造工艺的一部分。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法(3)，其中将所述管芯(1)设置(34)在所述主腔体(211)中包括：-将条带层压到所述核心层(21)的下表面(216)，由此至少部分地覆盖所述主腔体(211)的下部开口；以及-向所述条带设置所述管芯(1)；其中在将所述绝缘结构设置在所述主腔体中之后将所述条带从所述核心层移除。11.一种功率半导体器件封装件(2)，包括嵌入式功率半导体管芯(1)，其中所述管芯(1)包括位于管芯正面(101)处的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·帕尔姆，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT