芯片封装和用于制作芯片封装的方法技术

芯片封装和用于制作芯片封装的方法。提供一种芯片封装，所述芯片封装包括：包括至少一个腔体的载体；至少部分地设置在至少一个腔体内的芯片；设置在芯片的至少一个侧壁上的至少一个中间层；其中至少一个中间层被配置为将来自芯片的热量热传导到载体。

【技术实现步骤摘要】
芯片封装和用于制作芯片封装的方法
各实施例总体上涉及芯片封装和用于制作芯片封装的方法。
技术介绍
今天，芯片主要通过芯片背面被冷却。例如，如在图5中所示，芯片501可以通过形成在芯片背面上的芯片焊料505被连接到芯片载体503（例如引线框）。芯片可以被有机材料507（例如，将芯片和连接到芯片的电布线509电绝缘的注模填料或者层压体）包围。在没有足够热传播和/或热传导的情况下，具有大约1W/mK的差的热导率的这些传统的有机材料507可能会提供不充足的功率容量（powerhandling）。
技术实现思路
不同实施例提供一种芯片封装，其包括：包括至少一个腔体的载体；至少部分地被设置在所述至少一个腔体内的芯片；设置在芯片的至少一个侧壁上的至少一个中间层；其中所述至少一个中间层被配置为将来自芯片的热量热传导到载体。附图说明在附图中，贯穿不同的视图，相似的参考标记一般指的是相同的部分。附图不必要按比例，而是通常将重点放在说明本专利技术的原理上。在下面的描述中，参照下面的附图来描述本专利技术的各实施例，其中：图1示出根据实施例的芯片封装；图2示出根据实施例的用于制作芯片封装的方法；图3A到3F示出根据不同实施例的用于制作芯片封装的方法；图4示出根据实施例的芯片封装；图5示出芯片封装。具体实施方式下面的详细描述参照附图，所述附图借助图示示出其中本专利技术可以被实施的实施例和具体细节。词“示例性的”在此被用来表示“充当实例，例子，或者例证”的意思。此处被描述为“示例性的”的任何实施例或者设计不必要解释为比其它实施例或者设计优选或者有利。在此被用来描述在侧面或者表面“上面”形成特征（例如层）的词“上面”，可以被用来表示该特征（例如该层）可以“直接”形成在所暗示的侧面或者表面“上面”，例如与所暗示的侧面或者表面直接接触。在此被用来描述在侧面或者表面“上面”形成特征（例如层）的词“上面”，可以被用来表示该特征（例如该层）可以“间接”形成在所暗示的侧面或者表面“上面”，其中一个或者多个附加层被设置在所暗示的侧面或表面和被形成的层之间。有机材料（例如，在芯片封装中围绕芯片的注模填料和/或层压体）具有比焊料材料和芯片载体（例如铜引线框）差得多的大约为1W/mK的热导率，所述焊料材料可以具有大约40W/mK的热导率，所述芯片载体可以具有大约300W/mK的热导率。热导率可以被理解为指的是厚度除以热阻和面积的乘积，即热导率=厚度/（热阻×面积）。不同实施例提供用于目前和将来紧凑芯片技术的芯片封装，其中可以预期较小芯片表面面积。这些可以包括功率半导体芯片的芯片可能经受大量的性能限制（例如电流和温度限制）。因此，尤其对于较小芯片技术和具有较小芯片面积的那些技术，出现了相当大的性能限制。特别地，因为在应用中或者在操作期间芯片的最大温度可以被预期为将来在大约150到175o保持恒定，它们的最大电流（例如由I²最大电流=Δ温度(K)/(Rth(K/W)×Ron(Ω)给出）可被限制。不同实施例提供三维（3D）热传播，其中芯片可以通过芯片背面和芯片侧壁被冷却。不同实施例提供用于热传导和/或热耗散的可用面积的增加，并且可以被用于小的芯片，例如，大约1mm2面积芯片和/或具有从大约100μm变动到大约700μm的厚度的芯片。不同实施例提供3D热传播，其可改善功率封装的芯片冷却，因为冷却的程度目前可能是功率电子部件的限制因素。不同实施例提供芯片封装，其中薄芯片侧壁可被定目标为用于在功率芯片封装中利用芯片载体腔体和热传导芯片嵌入材料（例如金属）进行冷却。图2示出根据实施例的用于制作芯片封装的方法200。方法200可以包括：设置芯片，所述芯片至少部分地被设置在形成在芯片载体中的至少一个腔体内（在210中）；在芯片的至少一个侧壁上面设置至少一个中间层；所述至少一个中间层从而将来自芯片的热量热传导到载体（在220中）。图3A到3F示出根据实施例的用于制作芯片封装的方法300。如在图3A（310）中示出的，方法300可以包括在载体102中形成至少一个腔体104。载体102可以包括引线框，例如铜引线框。载体102可以包括来自下面材料组中的至少一种材料，所述材料组由下述构成：铜，镍，铁，银，金，钯，磷，铜合金，镍合金，铁合金，银合金，金合金，钯合金，磷合金。载体102可以包括导电材料。腔体104可以例如通过蚀刻和/或例如通过激光构造和/或例如通过机械构造形成。腔体104可以被形成为使得腔体104具有深度d。腔体深度d可以从大约100μm到大约800μm变动，但是可以理解腔体深度d可以不被限制到这个深度范围，并且可以根据保持一个芯片和/或多个芯片所需的深度来变化。例如，腔体深度d可以大于芯片106的厚度Ct。腔体104可以包括腔体侧壁316和腔体底壁318，其可被连接和/或结合到腔体侧壁316。腔体侧壁316和腔体底壁318限定腔体104。腔体104可以被理解为包括从载体顶面形成的凹进。腔体深度d可以被理解成是在载体顶面和腔体底壁318之间测量的距离。腔体侧壁316可以将腔体底壁318结合到载体顶面。如在图3B中（在320中）示出的，芯片106可以至少部分地被设置在形成在芯片载体102中的至少一个腔体104内。芯片106可以包括半导体管芯，其可以可选地包括至少一个接触焊盘，例如，芯片背面金属化层108。芯片背面金属化层108可以被形成在芯片背面322上面和/或直接被形成在芯片背面322上。芯片106可以还包括至少一个接触焊盘，例如，形成在芯片正面上面和/或直接形成在芯片正面上的至少一个芯片正面接触焊盘326。芯片背面金属化层108和/或至少一个芯片正面接触焊盘326可以包括来自下面材料组中的至少一种材料，元素或者合金，所述组由下述构成：铜，铝，银，锡，钛，金，钯，锌，镍，铁。可以理解正面也可以被称作芯片的“第一面”，“顶面”或者“上面”。术语“顶面”，“第一面”，“正面”或者“上面”可以在下文中被互换使用。背面也可以被称作芯片的“第二面”或者“底面”。术语“第二面”，“背面”或者“底面”可以在下文中被互换使用。芯片106可以包括半导体功率器件。如此处关于一些半导体功率器件使用的，术语“顶面”，“第一面”，“正面”或者“上面”可以被理解为指的是芯片的其中可以形成一个或者多个芯片金属化接触焊盘（例如可以形成栅极区域，例如第一源极/漏极区域）的面。术语“第二面”，“背面”或者“底面”可以被理解为指的是芯片的其中可以形成第二源极/漏极区域的面。可以理解，半导体器件（例如半导体功率晶体管）可以支持通过在芯片正面接触焊盘（例如326）和芯片背面接触焊盘（例如芯片背面金属化108）之间的芯片的垂直电流流动。例如，芯片正面接触焊盘326可以被提供有从大约150V变化到大约900V的电压，并且芯片背面金属化108可被连接到基极电势电压，例如地，例如0V。芯片106可以包括包含碳化硅（SiC）的半导体功率器件。芯片106可以包括包含氮化镓（GaN）的半导体功率器件。芯片106可以包括至少一个半导体功率器件（例如包括SiC，GaN），其中芯片或者管芯可以比用于硅器件的通常的管芯更小，例如小得直到二十分之一。例如，芯片106可以具有从大约0.5mm2到10mm2变化的长度（Cl）×宽度（Cb，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芯片封装，包括：包括至少一个腔体的载体；至少部分地设置在所述至少一个腔体内的芯片；设置在所述芯片的至少一个侧壁上面的至少一个中间层；其中所述至少一个中间层被配置为将来自所述芯片的热量热传导到所述载体。

【技术特征摘要】
2012.09.04 US 13/602,3491.一种芯片封装，包括：包括至少一个腔体的载体；至少部分地设置在所述至少一个腔体内的芯片；设置在所述芯片的至少一个侧壁上面的至少一个中间层；其中所述至少一个中间层被配置为将来自所述芯片的热量热传导到所述载体，其中所述至少一个中间层包括形成在所述芯片背面和所述至少一个侧壁上的第一金属层，其中所述第一金属层形成芯片背面金属化层的至少一部分，和形成在所述第一金属层上的管芯附着层，其中所述管芯附着层将所述芯片背面和所述至少一个侧壁电连接到所述载体。2.根据权利要求1的芯片封装，其中所述芯片通过所述芯片背面金属化层被电连接到所述载体。3.根据权利要求2的芯片封装，其中所述至少一个中间层被电连接到所述芯片背面金属化层。4.根据权利要求1的芯片封装，其中所述载体包括引线框。5.根据权利要求1的芯片封装，其中所述载体包括来自下面材料组中的至少一种材料，所述材料组由下述构成：铜，镍，铁，银，金，钯，磷，铜合金，镍合金，铁合金，银合金，金合金，钯合金，磷合金。6.根据权利要求1的芯片封装，其中所述至少一个侧壁的表面面积等于或者大于芯片背面的表面面积。7.根据权利要求1的芯片封装，其中所述芯片包括半导体功率器件，该半导体功率器件包括碳化硅和氮化镓中的至少一个。8.根据权利要求1的芯片封装，其中所述芯片包括半导体功率器件，该半导体功率器件消散从10W变化到30W的功率。9.根据权利要求1的芯片封装，其中所述芯片包括从100μm变化到800μm的厚度。10.根据权利要求1的芯片封装，其中所述至少一个中间层包括金属。11.根据权利要求1的芯片封装，其中所述至少一个中间层包括来自下面的材料组中的至少一种材料，元素或者合金，所述组由下述构成：铜，铝，银，锡，钛，金，钯，锌，镍，铁。12.根据权利要求1的芯片封装，其中所述至少一个中间层包括管芯附着材料，所述管芯附着材料包括焊料材料。13.根据权利要求12的芯片封装，其中所述焊料材料包括包含来自下面材料组的至少一种材料的焊料合金，所述材料组由下述构成：锡，铟，金，银，铜，...

【专利技术属性】
技术研发人员：F布鲁奇，E格里布尔，R奥特伦巴，B勒默尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE