DE102018128844A1 - Leistungs-Package mit mehreren Gussverbunden - Google Patents

Leistungs-Package mit mehreren Gussverbunden Download PDF

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DE102018128844A1
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leadframe
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Edward Fürgut
Martin Gruber
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Infineon Technologies AG
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    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4911—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
    • H01L2224/49111—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain the connectors connecting two common bonding areas, e.g. Litz or braid wires

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Abstract

Ein Halbleitervorrichtungs-Package enthält einen Leiterrahmen, eine erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung, die auf einem ersten Teil des Leiterrahmens angebracht ist und eine zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung, die auf einem zweiten Teil des Leiterrahmens angebracht ist. Die erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung ist von einem ersten Gussverbund verkapselt. Die zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung ist von einem zweiten Gussverbund verkapselt. Der erste Gussverbund und der zweite Gussverbund sind im Wesentlichen getrennt voneinander. Der Leiterrahmen enthält einen Zwischenteil, der zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil angeordnet ist. Der Zwischenteil ist nicht von dem ersten Gussverbund oder dem zweiten Gussverbund bedeckt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Diese Offenbarung bezieht sich allgemein auf die Technik der Verpackung von Halbleitervorrichtungen und insbesondere auf Aspekte des Verpackens von Leistungshalbleiter-Vorrichtungen, die Produkt-zu-System Verbesserungen und höhere Leistungs-Dissipationsfähigkeiten bieten.
  • Hintergrund
  • Halbleitervorrichtungs-Hersteller versuchen ständig, die Performance ihrer Produkte zu erhöhen und dabei deren Kosten für die Herstellung und Systemintegration zu verringern. Die Performance der Halbleitervorrichtungen hängt von der von dem Package bewirkten Wärme-Dissipationsfähigkeit ab. Ferner sind Packages wünschenswert, die mit hoher thermischer Robustheit und niedrigen Kosten einfach in ein System implementierbar sind.
  • Zusammenfassung
  • Ein Aspekt der Offenbarung betrifft ein Halbleitervorrichtungs-Package. Das Halbleitervorrichtungs-Package enthält einen Leiterrahmen, eine erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung, die auf einem ersten Teil des Leiterrahmens angebracht ist, und eine zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung, die auf einem zweiten Teil des Leiterrahmens angebracht ist. Die erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung ist von einem ersten Gussverbund verkapselt. Die zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung ist von einem zweiten Gussverbund verkapselt. Der erste Gussverbund und der zweite Gussverbund sind im Wesentlichen getrennt voneinander. Der Leiterrahmen enthält einen Zwischenteil, der zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil angeordnet ist, wobei der Zwischenteil nicht von dem ersten Gussverbund oder dem zweiten Gussverbund bedeckt ist.
  • Ein Aspekt der Offenbarung betrifft ein Leistungssystem. Das Leistungssystem enthält ein Halbleitervorrichtungs-Package, das einen Leiterrahmen, eine erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung, die auf einem ersten Teil des Leiterrahmens angebracht ist, und eine zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung, die auf einem zweiten Teil des Leiterrahmens angebracht ist, enthält. Die erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung ist von einem ersten Gussverbund verkapselt. Die zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung ist von einem zweiten Gussverbund verkapselt. Der erste Gussverbund und der zweite Gussverbund sind im Wesentlichen getrennt voneinander. Der Leiterrahmen enthält einen Zwischenteil, wobei der Zwischenteil nicht von dem ersten Gussverbund oder von dem zweiten Gussverbund bedeckt ist. Das Leistungssystem enthält ferner wenigstens eine Wärmesenke, die thermisch und mechanisch mit dem ersten Gussverbund und dem zweiten Gussverbund gekoppelt ist.
  • Ein Aspekt der Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitervorrichtungs-Package. Das Verfahren umfasst das Anbringen einer ersten Leistungshalbleiter-Vorrichtung auf einem ersten Teil eines Leiterrahmens und ein Anbringen einer zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtung auf einem zweiten Teil des Leiterrahmens. Die erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung ist von einem ersten Gussverbund verkapselt. Die zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung ist von einem zweiten Gussverbund verkapselt. Der erste Gussverbund und der zweite Gussverbund sind im Wesentlichen getrennt voneinander. Der Leiterrahmen umfasst einen Zwischenteil, der zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil angeordnet ist, wobei der Zwischenteil nicht von dem ersten Gussverbund oder von dem zweiten Gussverbund bedeckt ist.
  • Figurenliste
  • Die beigefügten Zeichnungen sind enthalten, um ein weitergehendes Verständnis von Aspekten zu ermöglichen und sind in die Beschreibung aufgenommen und stellen einen Teil derselben dar. Die Zeichnungen illustrieren Aspekte und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung von Prinzipien der Aspekte. Andere Aspekte und viele der beabsichtigten Vorteile der Aspekte werden verdeutlicht, sobald sie durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verständlich werden. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise relativ zueinander maßstabsgetreu. Ähnliche Bezugszeichen können einander entsprechende ähnliche Teile bezeichnen. Es versteht sich, dass die Merkmale der verschiedenen Beispiele der nachstehend beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, solange nichts Gegenteiliges angegeben ist.
    • 1A zeigt eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines Halbleitervorrichtungs-Package 100 gemäß verschiedener Ausführungsformen.
    • 1B zeigt eine Draufsicht auf ein Halbleitervorrichtungs-Package 100 vor der Verkapselung gemäß verschiedener Ausführungsformen.
    • 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines Halbleitervorrichtungs-Package 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
    • 3A zeigt eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines Halbleitervorrichtungs-Package 300 gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
    • 3B zeigt eine Draufsicht auf ein Halbleitervorrichtungs-Package vor der Verkapselung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
    • 4 zeigt eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines Halbleitervorrichtungs-Package 400 gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
    • 5 zeigt eine perspektivische Draufsicht eines Arrays aus Halbleitervorrichtungs-Packages 500, die jeweils erste und zweite Package-Körper in einem Stadium des Herstellungsprozesses vor der Leitertrennung enthalten.
    • 6 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf das Array von Halbleitervorrichtungs-Packages 500 der 5 in einem Stadium des Herstellungsprozesses vor der Verkapselung der ersten und zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtungen in erste bzw. zweite Gussverbunde.
    • 7 zeigt eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines Halbleitervorrichtungs-Package 700 entlang Linie A-A der 6 nach der Verkapselung.
    • 8A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Leiterrahmens in einem Stadium des Herstellungsprozesses vor dem Anbringen der ersten und zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtungen auf dem Leiterrahmen.
    • 8B zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Halbleitervorrichtungs-Package 800, das erste und zweite Package-Körper enthält.
    • 8C zeigt eine andere perspektivische Ansicht des Halbleitervorrichtungs-Package 800.
    • 8D zeigt eine andere perspektivische Ansicht eines teilweisen Halbleitervorrichtungs-Package 800, welche das Innere der Package-Körper durch einen aufgeschnittenen Gussverbund zeigt.
    • 9A zeigt eine teilweise (ein einzelner Package-Körper) perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Halbleitervorrichtungs-Package 900, das einen Leiterrahmen enthält, der an der Unterseite des Halbleitervorrichtungs-Package freiliegend ist.
    • 9B zeigt eine perspektivische Ansicht eines Halbleitervorrichtungs-Package 900', das dem Halbleitervorrichtungs-Package 900 entspricht, wobei ein thermisches Schnittstellenmaterial (TIM: Thermal Interface Material) an der freiliegenden Fläche des Leiterrahmens angebracht ist.
    • 9C zeigt eine Querschnittsansicht eines Beispiels des Halbleitervorrichtungs-Package 900' der 9B.
    • 10A zeigt eine perspektivische Draufsicht auf einen Leiterrahmen 1020 mit Aussparungen, der als hybrider Leiterrahmen in einem Stadium des Herstellungsprozesses vor dem Anbringen der ersten und zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtungen auf dem Leiterrahmen verwendet wird.
    • 10B zeigt eine Draufsicht eines Beispiels eines Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pads und einer darauf angebrachten Leistungshalbleiter-Vorrichtung, ausgelegt, in die Aussparungen des Leiterrahmens der 10A eingesetzt zu werden.
    • 10C zeigt eine perspektivische Unterseitenansicht der Leistungshalbleiter-Vorrichtung der 10B.
    • 10D zeigt eine teilweise perspektivische Draufsicht eines Arrays von Halbleitervorrichtungs-Packages 1000 in einem Stadium des Herstellungsprozesses vor der Verkapselung der ersten und zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtungen in den ersten bzw. zweiten Gussverbunden.
    • 10E zeigt eine perspektivische Draufsicht eines Halbleitervorrichtungs-Package 1000, die das Innere eines Package-Körpers durch einen aufgeschnittenen Gussverbund zeigt.
    • 10F zeigt eine perspektivische Unterseitenansicht eines Halbleitervorrichtungs-Package 1000, die einen Leiterrahmen zeigt, der von dem ersten und/oder zweiten Gussverbund freigelegt ist.
    • 11A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Halbleitervorrichtungs-Package 1000, wobei der erste Package-Körper und der zweite Package-Körper gegenüberliegend zueinander gebogen sind.
    • 11B zeigt eine perspektivische Ansicht des Halbleitervorrichtungs-Package 1100, die das Innere der Package-Körper durch aufgeschnittene Gussverbunde zeigt.
    • 12A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Halbleitervorrichtungs-Package 1200, das eine 3-Phasen-Brückenschaltung implementiert, wobei die Anzahl der Package-Körper 6 beträgt.
    • 12B zeigt eine andere perspektivische Ansicht des Halbleitervorrichtungs-Package der 12A, wobei ein Package-Körper aufgeschnitten ist.
    • 13 zeigt eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines Leistungssystems 1300 mit einer gemeinsamen Wärmesenke, die thermisch und mechanisch an einen ersten Package-Körper und einen zweiten Package-Körper des Halbleitervorrichtungs-Package gekoppelt ist.
    • 14A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Halbleitervorrichtungs-Package 1400 mit zwei Package-Körpern.
    • 14B zeigt eine perspektivische Ansicht des Halbleitervorrichtungs-Package 1400 der 14A, wobei der erste Package-Körper und der zweite Package-Körper gegenüberliegend zueinander gebogen sind.
    • 15A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Halbleitervorrichtungs-Package 1500 mit 6 Package-Körpern.
    • 15B zeigt eine perspektivische Ansicht des Halbleitervorrichtungs-Package 1500 der 15B, wobei die ersten und zweiten Package-Körper gegenüberliegend zueinander gebogen sind.
    • 16 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Leistungssystems 1600 mit einer gemeinsamen Wärmesenke, die thermisch und mechanisch mit dem Halbleitervorrichtungs-Package der 15B gekoppelt ist.
    • 17 zeigt ein Schaltkreisdiagramm einer 3-Phasen-Brücke 1700, wie sie beispielsweise in den Halbleitervorrichtungs-Packages der 12A - 12B und 15A - 15B implementiert ist.
    • 18 zeigt ein Flussdiagramm, das Stadien eines exemplarischen Herstellungsverfahrens eines Halbleitervorrichtungs-Package gemäß der Offenbarung illustriert.
  • Detaillierte Beschreibung
  • In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil derselben darstellen und in der in beispielhafter Weise spezielle Ausführungsformen, in welcher die Erfindung realisiert sein kann, gezeigt sind. Wie in dieser Beschreibung verwendet, ist beabsichtigt, dass die Begriffe „gebondet“, „angebracht“, „verbunden“, „befestigt“, „gekoppelt“ und/oder „elektrisch verbunden/elektrisch gekoppelt“ nicht bedeuten sollen, dass die Elemente oder Schichten direkt miteinander kontaktiert sind; gemäß der Offenbarung können die vorstehend erwähnten Begriffe optional jedoch auch die spezielle Bedeutung haben, dass die Elemente oder Schichten direkt miteinander kontaktiert sind, d.h. dass jeweils keine zwischenliegenden Elemente oder Schichten zwischen den „gebondeten“, „angebrachten“, „verbundenen“, „befestigten“, „gekoppelten“ und/oder „elektrisch verbundenen/elektrisch gekoppelten“ Elementen vorhanden sind.
  • Ferner kann das Wort „über“, verwendet bezogen auf ein Teil, Element oder eine Materialschicht, die „über“ einer Oberfläche gebildet oder angeordnet sind, hier verwendet werden um zu bedeuten, dass das Teil, Element oder die Materialschicht „direkt auf“, beispielsweise in direktem Kontakt mit der bezeichneten Oberfläche lokalisiert (beispielsweise abgelegt, gebildet, abgeschieden, usw.) ist. Das Wort „über“, verwendet in Bezug auf ein Teil, Element oder eine Materialschicht, die „über“ einer Oberfläche lokalisiert ist, kann hier verwendet werden um zu bedeuten, dass das Teil, Element oder die Materialschicht „indirekt auf“ der betrachteten Oberfläche lokalisiert (beispielsweise abgelegt, gebildet, abgeschieden, usw.) ist, wobei ein oder mehrere zusätzliche Teile, Elemente oder Schichten zwischen der betrachteten Oberfläche und dem Teil, Element oder der Materialschicht angeordnet sind.
  • Ein Halbleitervorrichtungs-Package, wie hier beschrieben, enthält wenigstens zwei Gussverbunde. Jeder Gussverbund kann einen Package-Körper des Halbleitervorrichtungs-Package bilden. Jeder Gussverbund kann eine Leistungshalbleiter-Vorrichtung enthalten. Jede Leistungshalbleiter-Vorrichtung kann einen oder mehrere Leistungs-Halbleiterchips enthalten. Ein Leistungs-Halbleiterchip kann beispielsweise einen oder mehrere Transistoren monolithisch integrieren, beispielsweise einen oder mehrere Transistoren eines jeden der im Folgenden angegebenen Typen.
  • Genauer können die Leistungs-Halbleiterchips beispielsweise als Leistungs-MISFETs (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistors), Leistungs-MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), JFETs (Junction Gate Field Effect Transistors), HEMTs (High Electron Mobility Transistors), Leistungs-Bipolartransistoren oder Leistungsdioden, wie beispielsweise PIN Dioden oder Schottky Dioden, konfiguriert sein.
  • Leistungs-Halbleiterchip(s) kann bzw. können beispielsweise eine vertikale Struktur aufweisen, d.h. dass der bzw. die Leistungs-Halbleiterchip(s) in der Weise hergestellt sein können, dass die elektrischen Ströme in einer Richtung senkrecht zu den Hauptoberflächen des oder der Halbleiterchips fließen können. Ein Halbleiterchip mit einer vertikalen Struktur weist Elektroden auf seinen beiden Hauptoberflächen auf, d.h. auf seiner oberen Seite und seiner unteren Seite. Beispielsweise kann in vertikalen Vorrichtungen die Source-Kontaktelektrode und die Gate-Kontaktelektrode eines Leistungs-MISFETs oder eines Leistungs-MOSFETs oder eines Leistungs-JFETs oder eines HEMTs auf einer Hauptoberfläche angeordnet sein, während die Drain-Kontaktelektrode des Leistungs-MISFETs oder des Leistungs-MOSFETs oder des Leistungs-JFETs oder des Leistungs-HEMTs auf der anderen Hauptoberfläche angeordnet sein kann. Analog hierzu kann in Bipolartransistor-Vertikalvorrichtungen die Emitter-Kontaktelektrode und die Gate-Kontaktelektrode eines Leistungs-IGBTs auf der einen Hauptoberfläche angeordnet sein, während die Kollektor-Kontaktelektrode des Leistungs-IGBTs auf der anderen Hauptoberfläche angeordnet sein kann. Im Fall einer Leistungsdiode kann die Anoden-Kontaktelektrode auf einer Hauptoberfläche angeordnet sein, während die Kathoden-Kontaktelektrode der Leistungsdiode auf der anderen Hauptoberfläche angeordnet sein kann. Ferner ist es auch möglich, dass die Drain-(Kollektor-)Kontaktelektrode und die Gate-Kontaktelektrode auf einer Hauptoberfläche angeordnet sind, während die Source-(Emitter-)Kontaktelektrode auf der anderen Hauptoberfläche angeordnet ist.
  • Ferner können Halbleitervorrichtungs-Packages, die einen Halbleiterchip oder Halbleiterchips mit einer horizontalen Struktur enthalten, vorgesehen sein. Ein Halbleiterchip mit einer horizontalen Struktur weist Chipelektroden lediglich auf einer seiner beiden Hauptoberflächen, beispielsweise auf seiner aktiven Oberfläche, auf. Integrierte Logikschaltkreischips sowie auch Leistungs-Halbleiterchips (beispielsweise Leistungs-MISFETs oder Leistungs-MOSFETs oder Leistungs-JFETs oder Leistungs-HEMTs) können eine horizontale Struktur aufweisen.
  • Die Halbleiterchips können aus einem bestimmten Halbleitermaterial, wie beispielsweise Si, SiC, SiGe, GaAs, GaN, AlGaN, InGaAs, InAlAs, usw., gefertigt sein und können ferner anorganische und/oder organische Materialien, die keine Halbleiter sind, enthalten. Insbesondere können Halbleiterchips aus mehreren Schichten der oben genannten Materialien gemacht sein, beispielsweise können GaN-auf-Si Chips oder GaN-auf-SiC Chips vorgesehen sein. Die Halbleiterchips können von verschiedenen Typen sein und können durch unterschiedliche Technologien hergestellt sein.
  • Die Halbleiterchips können Elektroden (Chip-Pads) aufweisen, die es ermöglichen, elektrischen Kontakt mit den integrierten Schaltkreisen innerhalb der Halbleiterchips herzustellen. Die Elektroden können ein oder mehrere Metallschichten enthalten, die an dem Halbleitermaterial der Halbleiterchips angebracht sind. Die Metallschichten können mit jeder gewünschten geometrischen Form und jeder gewünschten Materialzusammensetzung hergestellt sein. Die Metallschichten können beispielsweise in der Form einer Schicht oder eines einen Bereich überdeckenden Fleckens vorgesehen sein. Beispielsweise kann jedes gewünschte Metall, das in der Lage ist, eine Lotverbindung oder eine Diffusionslotverbindung zu bilden, beispielsweise Cu, Ni, NiSn, Au, Ag, Pt, Pd, In, Sn und eine Legierung aus einem oder mehreren dieser Metalle als das Material verwendet werden. Die Metallschichten müssen nicht homogen oder lediglich aus einem einzigen Material hergestellt sein, d.h. verschiedene Zusammensetzungen und Konzentrationen der in den Metallschichten enthaltenen Materialien sind möglich.
  • Das hier beschriebene Halbleitervorrichtungs-Package enthält einen elektrisch leitenden Leiterrahmen. Der Leiterrahmen kann in einem ersten Gussverbund, der einen ersten Package-Körper bildet, und in einem zweiten Gussverbund, der einen zweiten Package-Körper bildet, verkapselt sein. Der Leiterrahmen kann einen einstückigen (d.h. nicht aus mehreren zusammengebondeten Teilen) Zwischenteil enthalten, der nicht von dem ersten Gussverbund oder dem zweiten Gussverbund bedeckt ist.
  • Der Leiterrahmen kann einen Teil einer strukturierten Metalllage bilden. Die strukturierte Metalllage kann aus einem Metall oder einer Metalllegierung, beispielsweise Kupfer oder Kupferlegierung, gemacht sein.
  • Jeder Package-Körper kann eine Leistungshalbleiter-Vorrichtung aufweisen, die in einem Gussverbund verkapselt ist. Die Gussverbunde können jeweils einen Teil der Peripherie der entsprechenden Package-Körper bilden, d.h. können zumindest teilweise die Form des Halbleitervorrichtungskörpers definieren (begrenzen).
  • Die Gussverbunde sind aus wenigstens einem Verkapselungsmaterial gemacht. Das Verkapselungsmaterial kann ein elektrisch isolierendes Material sein. Das Verkapselungsmaterial kann ein duroplastisches Material oder ein thermoplastisches Material sein. Ein thermoplastisches Material kann beispielsweise auf der Basis eines Epoxyharzes, eines Silikonharzes oder eines Acrylharzes gemacht sein. Ein thermoplastisches Material kann beispielsweise ein oder mehrere Materialien, ausgewählt aus der Gruppe von Polyetherimid (PEI), Polyether-Sulfon (PES), Polyethylen-Sulfid (PPS), Polyamid-Imid (PAI), und Polyethylen-Terephthalat (PET) gemacht sein. Thermoplastische Materialien schmelzen bei Anwendung von Druck und Wärme während des Gießens oder Laminierens und härten (reversibel) beim Kühlen und Druckabbau.
  • Das Verkapselungsmaterial kann ein Polymermaterial, beispielsweise ein duroplastisches Polymermaterial enthalten oder sein. Das Verkapselungsmaterial kann wenigstens eines von einem gefüllten oder ungefüllten Gussmaterial, einem gefüllten oder ungefüllten thermoplastischen Material, einem gefüllten oder ungefüllten duroplastischen Material, einem gefüllten oder ungefüllten Laminat, einem faserverstärkten Laminat, einem faserverstärkten Polymerlaminat und einem faserverstärkten Polymerlaminat mit Füllerpartikel enthalten oder sein.
  • Das Verkapselungsmaterial ist ein Gussmaterial. Das Verkapselungsmaterial kann über der Leistungshalbleiter-Vorrichtung (beispielsweise Halbleiterchip) und dem Leiterrahmen durch Vergießen aufgebtacht sein. Verschiedene Techniken, wie beispielsweise Kompressionsgießen, Spritzgießen, Pulvergießen, Flüssiggießen, Transfergießen oder Folien-unterstütztes Gießen (FAM: Film-Assisted Molding) können verwendet werden, um den Gussverbund zu formen.
  • Eine Vielzahl unterschiedlicher Typen von elektronischen Leistungsvorrichtungen und/oder Leistungssystemen können ausgelegt sein, ein Halbleitervorrichtungs-Package, wie hierin beschrieben, zu benutzen. Beispielsweise können elektronische Leistungsvorrichtungen und/oder Leistungssysteme gemäß der Offenbarung eine Motorsteuereinheit (ECU: Engine Control Unit), eine Leistungsversorgung, einen DC-DC-Spannungswandler, einen AC-DC Spannungswandler, einen Leistungsverstärker und viele andere Vorrichtungen bilden.
  • Allgemein kann jede Leistungsvorrichtung und/oder jedes Leistungssystem, das wenigstens zwei Package-Körper umfasst, die wenigstens eine Halbleiterleistungsvorrichtung oder Chip mit einem hohen thermischen Leistungsverlust und/oder einer vergleichsweise kleinen Grundfläche zur Dissipation der thermischen Leistung enthalten, von der Offenbarung profitieren. Beispielsweise können Halbleiterleistungschips mit einem thermischen Leistungsverlust im Betrieb von gleich oder größer als beispielsweise 1 W, 10 W, 20 W, 50 W, 100 W, 200 W, 300 W, 400 W, 500 W oder 1000 W und beispielsweise einer Grundfläche zur thermischen Leistungsdissipation gleich oder kleiner als beispielsweise 200 mm2, 150 mm2, 100 mm2, 50 mm2, 25 mm2, 10 mm2, 5 mm2, 3 mm2 oder 1 mm2 ein Mehrkörperleistungs-Package, wie hierin beschrieben, verwenden um die Handhabung während dem Produkt-zu-Systemzusammenbau sowie auch das thermische Verhalten und die Leistungsdissipation während des Betriebs zu verbessern.
  • 1A zeigt eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines Halbleitervorrichtungs-Package 100 und 1B zeigt eine Draufsicht des Halbleitervorrichtungs-Package 100 vor der Verkapselung. Das Halbleitervorrichtungs-Package 100 umfasst einen ersten Gussverbund 114 und einen zweiten Gussverbund 124 (gezeigt durch gestrichelte Linien in 1B). Eine erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung 112 ist von dem ersten Gussverbund 114 verkapselt, der einen ersten Package-Körper 110 bilden kann. Eine zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung 122 ist von dem zweiten Gussverbund 124 verkapselt, der einen zweiten Package-Körper 120 bilden kann. Der erste Gussverbund 114 und der zweite Gussverbund 124 sind im Wesentlichen getrennt voneinander. Durchgehend in dieser Offenbarung kann der Begriff „im Wesentlichen getrennt“ beispielsweise bedeuten, dass entweder keine Verbindung von Verkapselungsmaterial zwischen dem ersten Gussverbund 114 und dem zweiten Gussverbund 124 besteht oder dass lediglich eine unbedeutende Verbindung von Einkapselungsmaterial zwischen dem ersten Gussverbund 114 und dem zweiten Gussverbund 124 besteht, die nicht starr und/oder unflexibel und/oder ausreichend voluminös ist, um mechanische Eigenschaften, wie beispielsweise mechanische Belastung von einem Gussverbund 114, 124 zu dem anderen Gussverbund 124, 114 zu transferieren. Anders ausgedrückt sind die ersten und zweiten Gussverbunde 114, 124 mechanisch entkoppelt im Sinne einer jeglichen Belastungstransferkopplung über das Verkapselungsmaterial.
  • Die erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung 112 ist auf einen ersten Teil eines Leiterrahmens 130 angebracht und die zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung 122 ist auf einen zweiten Teil eines Leiterrahmens 130 angebracht. Der Leiterrahmen 130 verbindet mechanisch und elektrisch den ersten Gussverbund 114 und den zweiten Gussverbund 124. Insbesondere kann der erste Teil des Leiterrahmens 130 in dem ersten Gussverbund 114 vergossen sein und der zweite Teil des Leiterrahmens 130 kann in dem zweiten Gussverbund 124 vergossen sein.
  • Der Leiterrahmen 130 kann eine erste Hauptoberfläche 130A und eine zweite Hauptoberfläche 130B gegenüberliegend der ersten Hauptoberfläche 130A aufweisen. Die erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung 112 und die zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung 122 können auf derselben Hauptoberfläche des Leiterrahmens 130, beispielsweise auf der ersten Hauptoberfläche 130A, angebracht sein.
  • Der Leiterrahmen 130 ist von dem ersten Gussverbund 114 vergossen und ist von dem zweiten Gussverbund 124 vergossen. Ein Zwischenteil 132 des Leiterrahmens 130, der zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil angeordnet ist, kann von dem ersten Gussverbund 114 und von dem zweiten Gussverbund 124 freiliegend sein. Insbesondere kann die erste Oberfläche 130A des Zwischenteils 132 des Leiterrahmens 130 und/oder die zweite Oberfläche 130B des Zwischenteils 132 des Leiterrahmens 130 unbedeckt von (d.h. freiliegend von) sowohl dem ersten als auch dem zweiten Gussverbund 114, 124 sein.
  • Es ist zu beachten, dass der Zwischenteil 132 ein integraler bzw. einstückiger Teil des Leiterrahmens 130, der ein einstückiges Teil ist, ist. Das heißt, dass der Zwischenteil 132 nicht mit einer Bondverbindung (beispielsweise Schweißverbindung, Lötverbindung, Klebeverbindung, usw.) ausgestattet ist, durch welche der Leiterrahmen 130 aus mehr als einem Teil bestehen würde. Vielmehr kann der einstückige Leiterrahmen 130, obgleich der erste Gussverbund 114 den ersten Package-Körper 110 definiert und der zweite Gussverbund 124 den zweiten Package-Körper 120 definiert, die getrennt voneinander sind, ein Ein-Stück-Teil sein, das ein inhärentes Teil beider Package-Körper 110, 120 ist.
  • Ferner kann der Zwischenteil 132 des Leiterrahmens 130 eine strukturelle Eigenstabilität aufweisen, die ausreichend ist, den ersten Package-Körper und den zweiten Package-Körper selbst dann an seinem Platz zu halten, wenn sie nicht von anderen Haltemitteln unterstützt sind. Das heißt, anstatt ein flexibler Package-Träger (wie beispielsweise eine flexible PCB) zu sein, können der Leiterrahmen 130 und insbesondere der Zwischenteil 132 desselben eine ausreichende Steifigkeit und/oder Starrheit bewirken, um die Positionsbeziehung zwischen dem ersten Gussverbund 114 und dem zweiten Gussverbund 124 in einem Zustand ohne jegliche weitere Halte- oder Unterstützungsmittel vorzugeben. In dieser Hinsicht kann das Halbleitervorrichtungs-Package 100 als einzelnes Halbleiter-Package mit einem Zwischenraum 140 (wie beispielsweise einen durchgängigen Zwischenraum) zwischen dem ersten Gussverbund 114 und dem zweiten Gussverbund 124 betrachtet werden, der zumindest eine Hauptoberfläche 130A, 130B des Leiterrahmens 130 freilegt und der den ersten Gussverbund 114 von dem zweiten Gussverbund 124 (oder anders gesagt den ersten Package-Körper 110 von dem zweiten Package-Körper 120) trennt. Der Zwischenteil 132 des Leiterrahmens kann einen Leistungsleiter bilden, der die mehreren (hier: beispielsweise zwei) Gussverbunde 114, 124 (oder Package-Körper 110, 120) verbinden.
  • Der Zwischenteil 132 des Leiterrahmens 130 kann durch Biegen plastisch deformierbar sein, um so zu ermöglichen, dass der erste Gussverbund 114 und der zweite Gussverbund 124 in eine bestimmte räumliche Beziehung zueinander gebracht werden (nicht in 1 gezeigt).
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann der Leiterrahmen 130 auch ein hybrider Träger sein, der beispielsweise aus einem Leiterrahmen und irgendeinem anderen Substrat zusammengesetzt ist, wie dies weiter unten detaillierter beschrieben wird.
  • In einigen Ausführungsformen kann der Leiterrahmen 130 eine konstante Dicke entlang seiner Erstreckung aufweisen, beispielsweise insbesondere die Dicke des Zwischenteils 132 kann dieselbe sein wie die Dicke in den Teilen des Leiterrahmens, die von dem ersten Gussverbund 114 und/oder dem zweiten Gussverbund 124 vergossen sind. In anderen Ausführungsformen kann der Leiterrahmen 130 unterschiedliche Dicken entlang seiner Erstreckung aufweisen, wie dies weiter unten detaillierter beschrieben ist.
  • Die Unterteilung eines großen Package-Körpers in einen Mehrkörper-Packageentwurf, wie hier offenbart, kann in einigen Hinsichten vorteilhaft sein: Erstens, je größer die Flächengröße (oder Diagonallänge) eines Gussverbunds (Package-Körpers) desto mehr mechanische Belastung wird in dem Package verursacht durch die CTE-(Coefficient of Thermal Extension - Koeffizient der Wärmeausdehnung)Fehlanpassung der verschiedenen Materialien (beispielsweise Träger, Verkapselungsmaterial, Chipmaterial) des Packages erzeugt. Deshalb kann die Unterteilung eines großen Gussverbunds (Package-Körpers) in eine Vielzahl von kleineren Gussverbunden (Package-Körpern) günstig sein für die Vermeidung von nachteiligen Wirkungen (beispielsweise Package-Durchbiegung, Degradation des thermischen Kontaktes mit einer Wärmesenke, Zuverlässigkeit im Falle großer Temperaturzyklen) basierend auf einer CTE-Fehlanpassung. Ferner ermöglicht die Trennung der ersten und zweiten Gussverbunde voneinander eine Trennung im Hinblick auf die thermische Belastung, die von den Gussverbunden erlebt wird. Beispielsweise können temperaturempfindliche Komponenten (wie beispielsweise integrierte Logikschaltkreise (ICs) oder Sensoren und/oder Aktuatoren) in einen Gussverbund niedrigerer thermischer Belastung oder Spitzentemperatur als ein anderer Gussverbund, der temperaturfestere Komponenten, wie beispielsweise Leistungsschalter, unterbringt, platziert werden.
  • 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines Halbleitervorrichtungs-Package 200. Das Halbleitervorrichtungs-Package 200 ist ähnlich dem Halbleitervorrichtungs-Package 100, außer dass die zweite Oberfläche 130B des Leiterrahmens 130 vollständig oder zumindest teilweise innerhalb des Umfangs der Gussverbunde 114, 124 von dem ersten Gussverbund 114 des ersten Package-Körpers 110 und von dem zweiten Gussverbund 124 des zweiten Package-Körpers 120 freiliegend bleiben. Andere Merkmale sind in Verbindung mit dem Halbleitervorrichtungs-Package 100 offenbart und es wird auf die diesbezügliche Beschreibung Bezug genommen, um Wiederholung zu vermeiden.
  • 3A zeigt eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines Halbleitervorrichtungs-Package 300 und 3B zeigt eine Draufsicht des Halbleitervorrichtungs-Package 300 vor der Verkapselung. Das Halbleitervorrichtungs-Package 300 kann ähnlich oder identisch mit dem Halbleitervorrichtungs-Package 100 sein, außer dass der Leiterrahmen 130 ein hybrider Träger ist, der im Folgenden als hybrider Leiterrahmen 330 bezeichnet wird. Der hybride Leiterrahmen 330 kann eine gemeinsame Rahmenstruktur 330_1, 330_2, 330_3 und zwei Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pads 332_1, 332_2 enthalten. Die gemeinsame Rahmenstruktur 330_1, 330_2, 330_3 ist ein Leiterrahmen. Der Zwischenteil 132 des Leiterrahmens (hier hybrider Leiterrahmen 330) ist aus der gemeinsamen Rahmenstruktur 330_2 gebildet. Im Allgemeinen kann wenigstens eine Öffnung 330_1 in der gemeinsamen Rahmenstruktur 330_1, 330_2, 330_3 gebildet sein und wenigstens ein Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pad 132_1 ist in die Öffnung eingesetzt. Anders gesagt, während ein einzelner der Package-Körper 110, 120 ein Design wie in den 1A, 1B aufweisen kann, kann der andere Package-Körper 120, 110 gemäß den 3A, 3B ausgeführt sein.
  • Das erste Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pad 332_1 und das zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pad 332_2 können jeweils aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus beispielsweise einem isolierten Metallsubstrat (IMS: Insulated Metal Substrate), einem Metallsubstrat, wie beispielsweise einer Metallplatte, beispielsweise Kupferplatte, einer Metallkompositplatte, beispielsweise Kupferkompositplatte, einem keramikbasierten Substrat, insbesondere einem direkt gebondeten Kupfer- (DBC: Direct Bonded Copper) Substrat, einem keramischen dickfilmbeschichteten Substrat, einem aktiven metallverlöteten (AMB: Active Metal Brazed) Substrat oder einer Leiterplatte (PCB: Printed Circuit Board) besteht. Die ersten und zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pads 332_1, 332_2 können als Inlays gebildet sein, um in erste und zweite Aussparungen oder Öffnungen 335_1, 335_2 in der gemeinsamen Rahmenstruktur 330_1, 330_2, 330_3 einzupassen. Die ersten und zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pads 332_1, 332_2 können hohe thermische und/oder elektrische Leitfähigkeitseigenschaften (d.h. einen niedrigeren thermischen Widerstand und/oder einen niedrigeren elektrischen Widerstand) als die gemeinsame Rahmenstruktur 330_1, 330_2, 330_3 (beispielsweise Leiterrahmen) aufweisen, um erhöhte Wärmedissipation und/oder elektrische Leitfähigkeit zu schaffen.
  • Wie in den 3A und 3B gezeigt, können die ersten und zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pads 332_1, 332_2 vollständig von dem ersten Gussverbund 114 bzw. dem zweiten Gussverbund 124 verkapselt sein. Das heißt, dass der gesamte Umfang einschließlich der Seitenflächen der ersten und zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pads 332_1, 332_2 von Verkapselungsmaterial bedeckt ist, außer den Zonen, an welchen die ersten und zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtungen 112, 122 gebondet sind. Der erste Gussverbund 114 und ein zweiter Gussverbund 124 sind in 3B durch gestrichelte Linien dargestellt.
  • 4 zeigt eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines Halbleitervorrichtungs-Package 400. Das Halbleitervorrichtungs-Package 400 kann ähnlich oder identisch mit dem Halbleitervorrichtungs-Package 300 sein, außer dass eine Bodenoberfläche der gemeinsamen Rahmenstruktur 330_1, 330_2, 330_3 und/oder eine Bodenoberfläche der ersten und zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pads 332_1, 332_2 vollständig oder wenigstens teilweise innerhalb des Umfangs der Gussverbunde 114, 124 von dem ersten Gussverbund 124 bzw. dem zweiten Gussverbund 124 freiliegend sind. Ähnlich wie die freiliegende zweite Oberfläche 130B des Leiterrahmens 130 in 2 kann somit ein direkter thermischer und elektrischer Kontakt mit den Bodenoberflächen der ersten und zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pads 332_1, 332_2 und, falls gewünscht, auch mit den Bodenoberflächen der gemeinsamen Rahmenstruktur 330_1, 330_2, 330_3 hergestellt werden. Ferner, während einer der Package-Körper 110, 120 ein Design wie in 2 dargestellt haben kann, kann der andere Package-Körper 120, 110 gemäß 4 ausgeführt sein.
  • Die gemeinsame Rahmenstruktur 330_1, 330_2, 330_3 kann aus demselben Material oder aus einem unterschiedlichen Material als die ersten und zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pads 332_1, 332_2 hergestellt sein. Das erste Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pad 332_1 kann aus demselben Material oder aus einem anderen Material als das zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pad 332_2 hergestellt sein. Ferner kann die Dicke der gemeinsamen Rahmenstruktur 330_1, 330_2, 330_3 identisch oder größer oder kleiner als die Dicke der ersten und zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pads 332_1, 332_2 sein. Es ist zu beachten, dass die Dicke sämtlicher Teile in einer Richtung von einer oberen Oberfläche (beispielsweise erste Oberfläche 130A des Leiterrahmens 130) zu einer unteren Oberfläche (Bodenoberfläche) (beispielsweise zweite Oberfläche 130B des Leiterrahmens 130) eines entsprechenden Teils gemessen wird.
  • Eine Dicke des Leiterrahmens 130 und/oder des hybriden Leiterrahmens 330 (insbesondere der ersten Rahmenstruktur 330_1, 330_2, 330_3 und/oder der ersten und zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pads 332_1, 332_2) kann beispielsweise gleich oder größer als oder kleiner als 0,3 mm, 0,4 mm, 0,5 mm, 0,6 mm, 0,7 mm, 0,8 mm, 0,9 mm, 1,0 mm, 1,2 mm, 1,4 mm, 1,6 mm, 1,8 mm, 2,0 mm, 2,2 mm, 2,4, mm, 2,6 mm, 2,8 mm, oder 3,0 mm sein. In einem hybriden Leiterrahmen 300 oder in einem Leiterrahmen 130 mit unterschiedlicher Dicke (beispielsweise ein sogenannter „dual gauge“ Leiterrahmen) kann beispielsweise die Dicke des ersten und zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pads 332_1, 332_2 größer als die Dicke des einen oder mehreren der Teile der gemeinsamen Rahmenstruktur 330_1, 330_2, 330_3 sein, wobei das Verhältnis der Dicken beispielsweise gleich oder größer als ein Faktor von 1,2, 1,4, 1,6, 1,8, 2,0, 2,5, 3,0 oder mehr sein kann. Eine Flächengröße der ersten und zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pads 332_1, 332_2 kann beispielsweise gleich oder größer als oder kleiner als die obengenannten Werte für die Grundflächengröße der Leistungs-Halbleiterchips sein.
  • 5 ist eine perspektivische Draufsicht auf ein Array von Halbleitervorrichtungs-Packages 500, von denen ein jedes jeweils einen ersten und zweiten Package-Körper 110 und 120 enthält. Wie in 5 gezeigt, sind die Package-Körper 110, 120 jedes Halbleitervorrichtungs-Package 500 durch den Zwischenraum 140 beabstandet. Der Zwischenteil 132 des Leiterrahmens 130 ist von den ersten und zweiten Gussverbunden 114, 124 innerhalb des Zwischenraums freiliegend.
  • Der Leiterrahmen 130 kann ferner ein erstes Endteil 134 enthalten, das aus dem ersten Gussverbund 114 hervorsteht, und ein zweites Endteil 136 enthalten, das aus dem zweiten Gussverbund 124 hervorsteht. Ferner können die Leiter 135 und/oder 137 aus dem ersten Gussverbund 114 bzw. dem zweiten Gussverbund 124 hervorstehen.
  • Benachbarte Halbleitervorrichtungs-Packages 500 können miteinander über Stege (tiebars) 510 verbunden sein. Stege 510 können auch den ersten Endteil 134 mit einem Längsrahmensteg 522 eines kontinuierlichen Leiterrahmens 520 verbinden und Stege 510 können verwendet werden, um den zweiten Endteil 136 mit einem anderen Längsrahmensteg 524 des kontinuierlichen Leiterrahmens 520 zu verbinden. Die individuellen Halbleitervorrichtungs-Packages 500 werden aus dem kontinuierlichen Leiterrahmen 520 während des Herstellungsprozesses durch Schneiden der Stege 510 zwischen den ersten Endteilen 134 und dem Längsrahmensteg 522, den Stegen 510 zwischen den zweiten Endteilen 136 und dem Längsrahmensteg 524 und den Stegen 510 zwischen benachbarten Halbleitervorrichtungs-Packages 500 vereinzelt. Ferner kann das Halbleitervorrichtungs-Package 500 jedes der Merkmale, die in Verbindung mit den in den 1 - 4 gezeigten Halbleitervorrichtungs-Packages 100 - 400 erläutert wurden, aufweisen, und andersherum genauso.
  • 6 ist eine Draufsicht auf das Array der Halbleitervorrichtungs-Packages 500 von 5 in einem Stadium des Herstellungsprozesses vor der Verkapselung der ersten und zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtungen 112, 122 in ersten bzw. zweiten Gussverbunden 114 und 124. In diesem Beispiel entspricht der Leiterrahmen 130 beispielsweise einem Leiterrahmen 130, wie er in den 1A, 1B und 2 dargestellt ist.
  • In dem in 6 gezeigten Beispiel enthält die erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung 112 eine Anzahl von Halbleitervorrichtungschips 610, 612 und die zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung 122 kann eine Anzahl von Leistungs-Halbleiterchips 620, 622 enthalten. Die Leistungs-Halbleiterchips 610, 612 und die Leistungs-Halbleiterchips 620, 622 können beispielsweise direkt auf dem Leiterrahmen 130 angebracht sein. Ferner können die erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung 112 und/oder die zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung 122 einen Treiber und/oder Steuerfunktionalität und einen oder mehrere Leistungs-Halbleiterchips enthalten. Zum Beispiel können die Halbleiterchips 610, 620 einen Steuerelektroden-(beispielsweise Gate)Treiberschaltkreis enthalten während Halbleiterchips 612, 622 Leistungs-Halbeiterchips, wie oben beschrieben, sein können. Ferner sind gestapelte Chipanordnungen (nicht dargestellt) ebenfalls realisierbar, beispielsweise Leistungschip-auf-Leistungschip oder Treiberchip-auf-Leistungschip, usw.
  • 7 zeigt eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines Halbleitervorrichtungs-Package 500 entlang Linie A-A der 6 nach der Verkapselung. Wie aus Figur ersichtlich, kann der Zwischenteil 132 des Leiterrahmens 130 durch ein elektrisches Verbindungselement 710, wie beispielsweise ein Bonddraht mit dem Leistungs-Halbleiterchip 612 verbunden sein. Ähnliche Verbindungen können zwischen den Leistungs-Halbleiterchips 612 und dem Halbleiterchip 610 und zwischen dem Halbleiterchip 610 und den Leitern 137 vorgesehen sein.
  • 8A ist eine perspektivische Ansicht eines für den Leiterrahmen 130 verwendeten kontinuierlichen Leiterrahmens 520 in einem Stadium des Herstellungsprozesses vor dem Anbringen der ersten und zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtungen 112, 122 auf dem Leiterrahmen 130.
  • 8B ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Halbleitervorrichtungs-Package 800, das einen ersten Package-Körper 110 und einen zweiten Package-Körper 120 enthält. Das Halbleitervorrichtungs-Package 800 kann aus dem kontinuierlichen Leiterrahmen 520 vereinzelt sein. Ferner können die Leiter 135, 137 und die ersten und zweiten Endteile 134, 136 des Leiterrahmens 130 beispielsweise um einen Winkel von etwa 90° gebogen sein, wie dies in 8B gezeigt ist. Ferner kann der Zwischenteil 132 des Leiterrahmens einen zungenförmigen Streifen, beispielsweise eine eine herausgebogene Lasche 132_1 definierende Schnittlinie enthalten. Die herausgebogene Lasche 132_1 ist aus der Ebene des Leiterrahmens 130 herausgebogen, um beispielsweise in einer Ebene senkrecht zu der Ebene des Leiterrahmens 130 zu verlaufen. Die herausgebogene Lasche 132_1 des Zwischenteils 132 des Leiterrahmens 130 kann mit einem Loch versehen sein. Es ist zu beachten, dass die Leiter 135 und/oder 137 ebenfalls aus dem ersten Gussverbund 114 und dem zweiten Gussverbund 124 an gegenüberliegenden Seiten des Package-Körpers, d.h. benachbart zu dem Zwischenteil 132 des Leiterrahmens 130 vorstehen können. In diesem Fall und anderen Fällen ist es möglich, dass die Leiter 135 und 137 einstückig sind, d.h. ein integrales Teil des Zwischenteils 132 des Leiterrahmens 130 bilden. Ein solches Design ermöglicht es, die Verbindungsfähigkeit und/oder Funktionalität (beispielsweise Steuer- und/oder Erfassungsfunktionalität) zu kombinieren, die den Leitern 135 und 137 in den jeweiligen Package-Körpern 110, 120 zugeordnet ist.
  • 8C ist eine perspektivische Ansicht des Halbleitervorrichtungs-Package 800, die die Unterseite des Package darstellt. Wie ersichtlich, kann das Halbleitervorrichtungs-Package 800 gemäß dem Halbleitervorrichtungs-Package 100 konstruiert sein, d.h. der Leiterrahmen 130 kann von dem ersten Gussverbund 114 und dem zweiten Gussverbund 124 sowohl an den ersten als auch den zweiten Oberflächen 130A, 130B bedeckt sein.
  • 8D ist eine perspektivische Ansicht des Halbleitervorrichtungs-Package 800, die das Innere des Package-Körpers mittels eines aufgeschnittenen ersten und zweiten Gussverbunds 114, 124 zeigt.
  • 9A ist eine teileweise perspektivische Unterseitenansicht eines Beispiels eines Halbleitervorrichtungs-Package 900. Lediglich ein Package-Körper 120 mit Gussverbund 124 ist dargestellt. Wie aus 9A ersichtlich, ist in diesem Fall der Leiterrahmen 130 an dem Boden des Halbleitervorrichtungs-Package 900 freiliegend. Das Halbleitervorrichtungs-Package 900 kann infolgedessen gemäß dem Halbleitervorrichtungs-Package 200 der 2 ausgeführt sein. Ferner können ähnliche oder identische Merkmale wie in den Halbleitervorrichtungs-Packages 700 und 800 in dem Halbleitervorrichtungs-Package 900 vorgesehen sein, und es wird auf die entsprechende Offenbarung Bezug genommen, um eine Wiederholung zu vermeiden.
  • 9B zeigt ein Halbleitervorrichtungs-Package 900', das identisch mit dem Halbleitervorrichtungs-Package 900 ist, außer dass thermisches Schnittstellenmaterial (TIM) 910 auf die freiliegende zweite Hauptoberfläche 130B des Leiterrahmens 130 aufgebracht sein kann. Das TIM 910 kann beispielsweise teilweise oder vollständig den Boden jedes Package-Körpers 112, 122 bedecken. Das TIM 910 kann eine elektrische Isolation der zweiten Oberfläche 130B des Leiterrahmens 130, die von den ersten und zweiten Gussverbunden 114, 124 freiliegend ist, schaffen. Ferner kann das TIM 910 einen niedrigeren thermischen Widerstand als die ersten und zweiten Gussverbunde 114, 124 schaffen, sofern die zweite Oberfläche 130B des Leiterrahmens 130 von dem Verkapselungsmaterial, wie in 8C dargestellt, bedeckt sein würde.
  • 9C ist eine teilweise Querschnittsansicht des Halbleitervorrichtungs-Package 900' der 9B. 9C zeigt ein elektrisches Verbindungselement (beispielsweise einen Bonddraht) 710, der beispielsweise den ersten Leistungs-Halbleiterchip 610 mit dem zweiten Leistungs-Halbleiterchip 620 verbindet.
  • 10A ist eine Draufsicht auf einen kontinuierlichen Leiterrahmen 1020, der als ein hybrider Leiterrahmen eingesetzt wird. Der kontinuierliche Leiterrahmen 1020 kann identisch oder ähnlich mit dem kontinuierlichen Leiterrahmen 520 der 8A sein, außer dass der Leiterrahmen Aussparungen 1030 aufweist, die den Öffnungen (Aussparungen) 335_1, 335_2 des hybriden Leiterrahmens 330 der 3A, 3B und 4 entsprechen.
  • 10B ist eine Draufsicht auf ein Beispiel eines Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pads und eine darauf angebrachte Leistungshalbleiter-Vorrichtung 1100. Beispielsweise kann die Leistungshalbleiter-Vorrichtung 1100 die erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung 112, die beispielsweise Leistungs-Halbleiterchips 610, 612 enthält, oder die zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung 122, die beispielsweise Leistungs-Halbleiterchips 620, 622 enthält, sein.
  • 10C ist eine perspektivische Unterseitenansicht des Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pads 1332. Das Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pad 1332 kann beispielsweise durch eines der Beispiele der ersten und/oder zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pads 332_1, 332_2, wie sie in Verbindung mit den 3A, 3B und 4 erwähnt wurden, implementiert sein. In dem in 10C gezeigten Beispiel kann das Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pad 1332 ein direkt gebondetes Kupfer-(DBC)Substrat sein, das beispielsweise eine untere Kupferschicht 1332_1, eine obere Kupferschicht 1332_3 und eine Keramikmaterialschicht 1332_2, die zwischen den zwei Kupferschichten 1332_1 und 1332_3 sandwichartig angeordnet ist, umfasst.
  • 10D ist eine teilweise perspektivische Draufsicht auf ein Array von Halbleitervorrichtungs-Packages 1000 in einem Stadium des Herstellungsprozesses vor der Verkapselung. Wie in 10D gezeigt, wurden die Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pads 1332 in die Aussparungen 1030 des kontinuierlichen Leiterrahmens 1020 eingesetzt. Weitere Merkmale des hybriden kontinuierlichen Leiterrahmens 1020 sind ähnlich zu denjenigen des kontinuierlichen Leiterrahmens 520, und es wird auf die obige Offenbarung Bezug genommen, um eine Wiederholung zu vermeiden.
  • Die 10E und 10F verdeutlichen perspektivische Ansichten in Draufsicht bzw. Unterseitenansicht des Halbleitervorrichtungs-Package 1000. Die 10E verdeutlicht das Innere des ersten Package-Körpers, der ähnlich mit dem in 8D gezeigten ersten Package-Körper 110 ist.
  • 10F verdeutlicht, dass in dem Halbleitervorrichtungs-Package 1000 die Unterseite (beispielsweise die untere Kupferschicht 1332_1) des Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pads 1332 freiliegend sein kann, während die Teile des Leiterrahmens 130, die die Aussparungen 1030 (3A, 3B und 4: Öffnungen 335_1, 335_2) begrenzen, beispielsweise von Verkapselungsmaterial bedeckt sein können. Dieses Konzept von freiliegenden Leistungshalbleiter-Vorrichtungs-Pads 1332 (beispielsweise freiliegende DBCs), das auch auf den in den 3A, 3B und 4 dargestellten hybriden Leiterrahmen 330 angewendet werden kann, ermöglicht eine hohe thermische Dissipationsfähigkeit während es eine hohe mechanische Robustheit der ersten und zweiten Package-Körper 110, 120 garantiert.
  • 11A und 11B verdeutlichen perspektivische Ansichten eines Halbleitervorrichtungs-Package 1100, bei welchem der erste Package-Körper 110 und der zweite Package-Körper 120 in einem vorbestimmten Winkel zueinander hin, d.h. gegenüberliegend zueinander, gebogen sind. In verschiedenen Ausführungsformen sind die ersten und zweiten Package-Körper „rückwärts gebogen“, d.h. die Bodenseiten der Package-Körper 110, 120 sind zueinander hin gebogen. Sämtliche Package-Körper 110, 120 der hier beschriebenen Halbleitervorrichtungs-Packages können in diese Positionsbeziehung gebracht werden.
  • In sämtlichen Halbleitervorrichtungs-Packages kann die erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung 112 NS1 Leistungsschalter aufweisen und die zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung 122 kann NS2 Leistungsschalter aufweisen. NS1 und NS2 sind ganze Zahlen, die gleich oder größer als 1 sind. Das heißt, dass jeder Package-Körper 100, 120 beispielsweise eine Anzahl von 1, 2, 3, ... Leistungsschaltern aufweisen kann.
  • Darüber hinaus können die hier offenbarten Halbleitervorrichtungs-Packages eine Anzahl von 1, 2, 3, ... ersten Gussverbunden (beispielsweise erste Package-Körper 110) aufweisen und können eine Anzahl von 1, 2, 3, ... zweiten Gussverbunden (beispielsweise zweiten Package-Körpern 120) aufweisen, wie dies in den 12A und 12B beispielsweise dargestellt ist. Die 12A und 12B stellen ein Halbleitervorrichtungs-Package 1200 dar, das drei erste Gussverbunde (erste Package-Körper 110) und drei zweite Gussverbunde (zweite Package-Körper 120) enthält. Im Allgemeinen kann das hier offenbart Halbleitervorrichtungs-Package eine Anzahl von NB Gussverbunden (oder Package-Körpern) aufweisen, wobei NB eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist.
  • Die drei ersten Gussverbunde 114 (Package-Körper 110) und die drei zweiten Gussverbunde 124 (Package-Körper 1209 sind durch Zwischenverbindungsteile 1135 des Leiterrahmens 130 jeweils miteinander verbunden. Die Zwischenverbindungsteile 1135 können aus demselben Material und mit denselben mechanischen Eigenschaften wie die Zwischenteile 132 des Leiterrahmens 130 sein. Die Zwischenverbindungsteile 1135 verbinden jedoch zwischen den ersten Gussverbunden 114 (ersten Package-Körpern 110), die koplanar zueinander sind, oder verbinden zwischen zweiten Gussverbunden 124 (zweiten Package-Körpern 120), die ebenfalls koplanar zueinander sind, aber verbinden nicht zwischen ersten und zweiten Gussverbunden (ersten und zweiten Package-Körpern 110, 120), die z.B. zueinander geneigt oder parallel aber beabstandet zueinander verlaufen.
  • Im Allgemeinen können die Mehr-Packagekörper-Halbleitervorrichtungs-Packages, die hier beschrieben sind, eine Vielzahl von unterschiedlichen Leistungsvorrichtungen implementieren. In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Halbleitervorrichtungs-Package mit zwei Gussverbunden 114, 124 (Package-Körpern, beispielsweise einem ersten Package-Körper 110 und einem zweiten Package-Körper 120) einen Halbbrückenschaltkreis umfassen, wobei der erste Gussverbund 114 (erste Package-Körper 110) einen Niederseiten- (LS: Low Side) Schalter des Halbbrückenschaltkreises und der zweite Gussverbund 124 (zweite Package-Körper 120) einen Hochseiten- (HS: High Side) Schalter des Halbbrückenschaltkreises unterbringt, oder andersherum.
  • Falls das Halbleitervorrichtungs-Package vier Gussverbunde 114, 124 (oder Package-Körper), d.h. NB = 4, umfasst, kann das Halbleitervorrichtungs-Package beispielsweise einen 2-Phasen-Brückenschaltkreis umfassen, wobei jeder der zwei ersten Gussverbunde 114 (ersten Package-Körper 110) einen Niederseitenschalter des 2-Phasen-Brückenschaltkreises und jeder der zwei zweiten Gussverbunde 124 (zweiten Package-Körper 120) einen Hochseitenschalter des 2-Phasen-Brückenschaltkreises unterbringt, oder umgekehrt. In ähnlicher Weise kann, falls das Halbleitervorrichtungs-Package sechs Gussverbunde 114, 124 (Package-Körper 110, 120) enthält, d.h. NB = 6, wie dies beispielsweise in den 12A, 12B dargestellt ist, das Halbleitervorrichtungs-Package einen 3-Phasen-Brückenschaltkreis umfassen, wobei jeder der drei ersten Gussverbunde 114 (ersten Package-Körper 110) einen Niederseitenschalter des 3-Phasen-Brückenschaltkreises unterbringt und jeder der drei zweiten Gussverbunde 124 (zweiten Package-Körper 120) einen Hochseitenschalter des 3-Phasen-Brückenschaltkreises unterbringt, oder umgekehrt.
  • In sämtlichen hier offenbarten Halbleitervorrichtungs-Packages können erste und zweite Endteile 134, 136 aus den ersten bzw. zweiten Gussverbunden 114, 124 hervorstehen, können externe Lastanschlüsse des Halbleitervorrichtungs-Package bilden (d.h. Anschlüsse, die mit einer Lastelektrode eines Leistungstransistors, der in den ersten oder zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtungen 112, 122 enthalten ist) und die Leiter 135, 137 können Steuer- und/oder Erfassungsanschlüsse des Halbleitervorrichtungs-Package bilden, d.h. externe Anschlüsse, die mit einer Gate-Elektrode oder einer Spannungs- und/oder Temperaturerfassungselektrode eines Leistungstransistors, der in der ersten oder zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtung 112, 124 enthalten ist, verbunden sind.
  • Die erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung 112 und die zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung 122 eines hier offenbarten Leistungsvorrichtungs-Package können dieselbe Funktionalität oder können unterschiedliche Funktionalitäten haben.
  • Abhängig von der Anwendung der hier beschriebenen Halbleitervorrichtungs-Packages können ferner Spannungen von beispielsweise 2 V oder gleich oder größer als oder kleiner als beispielsweise 12 V, 48 V, 100 V, 500 V, 1,0 kV, 1,2 kV, 1,5 kV, 2,0 kV, 2,5 kV oder sogar über 6,5 kV von den hier beschriebenen Halbleitervorrichtungs-Packages betrieben (beispielsweise geschaltet) werden.
  • 13 ist eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines Leistungssystems 1300. Das Leistungssystem 1300 enthält ein Halbleitervorrichtungs-Package gemäß beispielsweise einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Mehrkörper-Halbleitervorrichtungs-Packages. Das heißt, das Halbleitervorrichtungs-Package enthält einen ersten Package-Körper 110 mit einer ersten Leistungshalbleiter-Vorrichtung, die in einem ersten Gussverbund verkapselt ist und einem zweiten Package-Körper 120, der eine zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung enthält, die in einem zweiten Gussverbund 124 verkapselt ist. Das Halbleitervorrichtungs-Package kann ferner den Leiterrahmen 130 enthalten, der ausgelegt ist, mechanisch und elektrisch den ersten Package-Körper 110 und den zweiten Package-Körper 120 zu verbinden, wobei die erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung und die zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung auf dem Leiterrahmen 130 angebracht sind. Wie oben erläutert, kann der Leiterrahmen 130 einen Zwischenteil 132 haben, der mit einem Winkel von beispielsweise etwa 180° gebogen ist. Das Leistungssystem 1300 kann ferner wenigstens eine Wärmesenke, beispielsweise eine gemeinsame Wärmesenke 1310 enthalten, die thermisch und mechanisch mit dem ersten Gussverbund 114 (ersten Package-Körper 110) und dem zweiten Gussverbund 124 (zweiten Package-Körper 120) gekoppelt ist.
  • Genauer kann die (beispielsweise gemeinsame) Wärmesenke 1310 eine Platte mit einer ersten Oberfläche 1310A und einer zweiten Oberfläche 1310B, die der ersten Oberfläche 1310A gegenüberliegt, enthalten. Der erste Gussverbund 114 (erste Package-Körper 110) kann thermisch und mechanisch mit der ersten Oberfläche 1310A und der zweite Gussverbund 124 (zweite Package-Körper 120) kann thermisch und mechanisch mit der zweiten Oberfläche 1310B der Platte gekoppelt sein. Wie oben beschrieben, kann die thermische Kopplung über eine direkte Anlage eines Bodenseitenmaterials des Halbleitervorrichtungs-Package (beispielsweise der Leiterrahmen, das Verkapselungsmaterial oder ein TIM) an die ersten und zweiten Oberflächen 1310A, 1310B der gemeinsamen Wärmesenke 1310 geschaffen werden. Insbesondere ist es möglich, dass kein zusätzliches Material (beispielsweise ein thermisches Fett oder irgendein anderes thermisches Schnittstellenmaterial) zwischen dem Halbleitervorrichtungs-Package und der gemeinsamen Wärmesenke 1310 während des Zusammenbaus des Leistungssystems 1300 verwendet werden muss.
  • Das Halbleitervorrichtungs-Package des Leistungssystems 1300 kann beispielsweise ein Zweikörper-Package, ein Dreikörper-Package, ein Vierkörper-Package, ein Fünfkörper-Package, ein Sechskörper-Package, usw. sein. Beispielsweise kann das Halbleitervorrichtungs-Package einen Halbbrückenschaltkreis, einen 2-Phasen-Brückenschaltkreis oder einen 3-Phasen-Brückenschaltkreis umfassen. Wie in 13 gezeigt, kann eine Schraubklemme 1320 verwendet werden, um die ersten und zweiten Package-Körper 110, 120 auf die Wärmesenke 1310 zu pressen. Die Schraubklemme 1320 kann beispielsweise einen Klemmenrahmen 1320 enthalten, der die ersten und zweiten Gussverbunde 114, 124 (Package-Körper 110, 120) umgreift und eine Mehrzahl von Befestigungsschrauben 1324 enthält, um den Klemmrahmen 1322 zusammenzupressen.
  • Wie in 13 gezeigt, können die ersten und zweiten Endteile 134, 136 des Leiterrahmens 130 als externe Anschlüsse des Halbleitervorrichtungs-Package dienen. Ferner ist gezeigt, dass die Gate-Treiber PCBs 1330 Gate-Steuersignale und/oder Spannungs- oder Temperaturerfassungssignale zur Verfügung stellen.
  • 14A und 14B sind perspektivische Ansichten eines Halbleitervorrichtungs-Package 1400 mit einem ersten Gussverbund 114 (erster Package-Körper 110) und einem zweiten Gussverbund 124 (zweiter Package-Körper 120). Das Halbleitervorrichtungs-Package 1400 weist ähnliche Merkmale wie oben beschrieben auf, und es wird auf die obige Offenbarung Bezug genommen, um Wiederholung zu vermeiden. Insbesondere ist aus den 14A und 14B ersichtlich, dass die ersten und zweiten Package-Körper 110, 120 Standard-Package-Körper, wie beispielsweise TO247 Packages, sein können, die abgesehen von dem Leiterrahmen und dem einstückigen Zwischenteil 132 desselben konventionell sind.
  • Der Zwischenteil 132 (beispielsweise Leistungsleiter) des Leiterrahmens 130 kann einen ringförmigen zentralen Bereich 132_5 aufweisen. Der ringförmige zentrale Bereich 132_5 kann ein Durchgangsloch in dem Zwischenteil 132 des Leiterrahmens definieren. Der ringförmige zentrale Bereich 132_5 des Zwischenteils 132 des Leiterrahmens 130 kann als ein (gemeinsamer) externer Anschluss des Halbleitervorrichtungs-Package 1400 dienen. Das Halbleitervorrichtungs-Package 1400 kann beispielsweise einen Halbbrückenschaltkreis implementieren.
  • 15A und 15B illustrieren perspektivische Ansichten eines Halbleitervorrichtungs-Package 1500 mit beispielsweise sechs Gussverbunden (Package-Körpern), wobei drei der sechs Gussverbunde (Package-Körper) erste Gussverbunde 114 (erste Package-Körper 110) sind und die restlichen drei zweite Gussverbunde 124 (zweite Package-Körper 120) sind. Wiederum kann jeder Package-Körper 110, 120 beispielsweise ein Standard-Package-Körper, wie beispielsweise ein TO247 Package, sein.
  • Der Zwischenteil 132 des Leiterrahmens 130 kann wenigstens drei einzelne (separate) Verbindungen 132a, 132b und 132c umfassen. Jede dieser Verbindungen ist einstückig (integral) und verbindet einen Gussverbund 114 (ersten Package-Körper 110) mit einem zweiten Gussverbund 124 (zweiten Package-Körper 120).
  • 16 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Leistungssystems 1600. Das Leistungssystem 1600 kann ähnlich dem Leistungssystem 1300 sein, außer dass ein Halbleitervorrichtungs-Package 1500 verwendet wird. Es wird deshalb auf die obige Beschreibung Bezug genommen, um Wiederholung zu vermeiden. Ähnlich wie im Leistungssystem 1300 wird eine (gemeinsame) Wärmesenke 1310 mit einer Platte zur Wärmedissipation verwendet und die Package-Körper 110, 120 sind zurückgebogen und in Anlage mit der Platte. Es ist zu beachten, dass in dem Leistungssystem 1600 jeder individuelle Gussverbund 114, 124 (Package-Körper 110, 120) mit einem Durchgangsloch versehen ist, das es erlaubt, den Gussverbund 114, 124 (Package-Körper 110, 120) an der Platte zu fixieren (beispielsweise anzuschrauben). Ferner können in dieser Offenbarung durchgängig anstelle einer gemeinsamen Wärmesenke 1310 eine Mehrzahl von Wärmesenken (beispielsweise eine für jeden Gussverbund 114, 124 (Package-Körper 110, 120) oder eine für jedes Paar von Gussverbunden 114, 124 (Package-Körpern 110, 120) vorgesehen sein.
  • 17 ist ein Schaltkreisdiagramm eines 3-Phasen-Brückenschaltkreises 1700. Ein solcher 3-Phasen-Brückenschaltkreis 1700 kann beispielsweise in den in 12A - 12C und 15A - 15B gezeigten Halbleitervorrichtungs-Packages implementiert sein.
  • Der 3-Phasen-Brückenschaltkreis enthält drei Halbbrücken. Die erste Halbbrücke umfasst einen Niederseitenschalter LS1 und einen Hochseitenschalter HS1, die in Reihe zwischen einer negativen Versorgungsspannung (beispielsweise Erde: GND (ground)) 1701 und einer positiven Versorgungsspannung (beispielsweise Batterie: BAT) 1702 geschaltet sind. Die zweite Halbbrücke umfasst einen Niederseitenschalter LS2 und einen Hochseitenschalter HS2, die in Reihe zwischen der negativen Versorgungsspannung 1701 und der positiven Versorgungsspannung 1702 geschaltet sind. Die dritte Halbbrücke umfasst einen Niederseitenschalter LS3 und einen Hochseitenschalter HS3, die in Reihe zwischen der negativen Versorgungsspannung 1701 und der positiven Versorgungsspannung 1702 geschaltet sind.
  • Die Steuerelektroden (beispielsweise Gate-Elektroden) der Niederseitenschalter LS1, LS2 und LS3 sind mit Knoten 1703, 1704 bzw. 1705 verbunden. Die Steuerelektroden (beispielsweise Gate-Elektroden) der Hochseitenschalter HS1, HS2 und HS3 sind mit Knoten 1707, 1708 bzw. 1709 verbunden.
  • Die Verbindung zwischen dem Niederseitenschalter LS1 und dem Hochseitenschalter HS1 der ersten, zweiten und dritten Halbbrücken ist mit einem Knoten 1412, einem Knoten 1413 bzw. einem Knoten 1414 verbunden.
  • In dem in 17 dargestellten Beispiel sind die Niederseitenschalter LS1, LS2, LS3 und die Hochseitenschalter HS1, HS2, HS3 beispielsweise durch MOSFETs implementiert. In 17 bezeichnet D Drain und S bezeichnet Source. Es sind jedoch andere Typen von Schaltern und andere Polaritäten ebenfalls möglich. Beispielsweise ist es ebenfalls möglich, dass die Niederseitenschalter LS1, LS2, LS3 und die Hochseitenschalter HS1, HS2, HS3 beispielsweise durch IGBTs implementiert sind. In diesem Fall würde das Schaltkreisdiagramm ähnlich dem Schaltkreisdiagramm der 17 sein, außer dass IGBTs durch MOSFETs ersetzt sind. Ein Emitter würde dann die Source S und ein Kollektor würde den Drain D ersetzen. Ferner enthält ein 2-Phasen-Brückenschaltkreis lediglich die ersten und zweiten Halbbrücken LS1, HS1, LS2, HS2 und ein Halbbrückenschaltkreis enthält lediglich die erste Halbbrücke LS1, HS1.
  • Wie aus einem Vergleich der Schaltkreisdiagramme der 17 mit den hier offenbarten Halbleitervorrichtungs-Packages verständlich wird, ist zu erkennen, dass der erste Gussverbund (bzw. die ersten Gussverbunde) 114 (erster bzw. erste Package-Körper 110) beispielsweise dem SL-Schalter (bzw. den LS-Schaltern) und der zweite Gussverbund 124 (bzw. die zweiten Gussverbunde) (zweiter bzw. zweite Package-Körper 120) beispielsweise dem HS-Schalter (bzw. den HS-Schaltern) entspricht (bzw. entsprechen).
  • 18 ist ein Flussdiagramm, das Stadien eines exemplarischen Verfahrens zur Herstellung eines Halbleitervorrichtungs-Package gemäß der Offenbarung zeigt.
  • Bei S1 wird eine erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung auf einen ersten Teil eines Leiterrahmens angebracht.
  • Bei S2 wird eine zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung auf einen zweiten Teil eines Leiterrahmens angebracht. In S1 und S2 kann jede Anbringungstechnologie, wie beispielsweise Löten, Leitkleben, Sintern usw. verwendet werden.
  • Bei S3 wird die erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung von einem ersten Gussverbund verkapselt.
  • Bei S4 wird die zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung von einem zweiten Gussverbund verkapselt, der erste Gussverbund und der zweite Gussverbund sind im Wesentlichen getrennt voneinander, wobei der Leiterrahmen einen Zwischenteil aufweist, der zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil angeordnet ist, und der Zwischenteil nicht von dem ersten Gussverbund oder dem zweiten Gussverbund bedeckt ist.
  • Das Verfahren kann ferner das Trennen von Leitern des Leiterrahmens zum Vereinzeln des Halbleitervorrichtung-Package aus dem Leiterrahmen umfassen.
  • Durchgängig in dieser Offenbarung kann der erste Gussverbund aus demselben Verkapselungsmaterial oder aus einem unterschiedlichen Verkapselungsmaterial wie der zweite Gussverbund sein. Ferner können durchgängig in dieser Offenbarung der erste Gussverbund und der zweite Gussverbund in einem Fabrikationsprozess oder in getrennten Fabrikationsprozessen (beispielsweise in einem oder mehreren Gussprozessen und/oder Laminierungsprozessen) geformt (beispielsweise gegossen, laminiert, etc.) werden.
  • Das Verfahren kann ferner ein Biegen des Zwischenteils des Leiterrahmens umfassen, um den ersten Gussverbund (ersten Package-Körper) auf den zweiten Gussverbund (zweiter Package-Körper) zurück zu falten.
  • Die folgenden Beispiele betreffen weitere Aspekte der Offenbarung:
  • Beispiel 1 ist ein Halbleitervorrichtungs-Package, aufweisend: einen Leiterrahmen; eine erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung, die auf einem ersten Teil des Leiterrahmens angebracht ist; und eine zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung, die auf einem zweiten Teil des Leiterrahmens angebracht ist, wobei die erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung von einem ersten Gussverbund verkapselt ist, wobei die zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung von einem zweiten Gussverbund verkapselt ist, wobei der erste Gussverbund und der zweite Gussverbund im Wesentlichen getrennt voneinander sind, wobei der Leiterrahmen einen Zwischenteil aufweist, der zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil angeordnet ist, wobei der Zwischenteil nicht von dem ersten Gussverbund oder dem zweiten Gussverbund bedeckt ist.
  • In Beispiel 2 kann der Gegenstand des Beispiels 1 optional enthalten wobei der erste Teil des Leiterrahmens in dem ersten Gussverbund und der zweite Teil des Leiterrahmens in dem zweiten Gussverbund vergossen sind.
  • In Beispiel 3 kann der Gegenstand des Beispiels 1 oder 2 optional enthalten wobei der Leiterrahmen ein einstückiges Teil ist.
  • In Beispiel 4 kann der Gegenstand von einem der Beispiele 1 bis 3 optional enthalten wobei der Zwischenteil des Leiterrahmens eine strukturelle Eigenstabilität aufweist, die ausreichend ist, um den ersten Gussverbund relativ zu dem zweiten Gussverbund am Ort zu halten.
  • In Beispiel 5 kann der Gegenstand von einem der Beispiele 1 bis 4 optional enthalten wobei der Zwischenteil des Leiterrahmens durch Biegen plastisch deformierbar ist, um so zu ermöglichen, dass der erste Gussverbund und der zweite Gussverbund in einander gegenüberliegende Positionen gebracht werden.
  • In Beispiel 6 kann der Gegenstand von einem der Beispiele 1 bis 5 optional enthalten wobei der Zwischenteil des Leiterrahmens eine Schnittlinie aufweist, die einen zungenförmigen Streifen definiert.
  • In Beispiel 7 kann der Gegenstand von einem der Beispiele 1 bis 6 optional enthalten wobei der Zwischenteil des Leiterrahmens mit einem Durchgangsloch versehen ist.
  • In Beispiel 8 kann der Gegenstand von einem der Beispiele 1 bis 7 optional enthalten wobei der erste Teil des Leiterrahmens aufweist: eine Aussparung; und ein in die Aussparung eingesetztes Vorrichtungs-Pad, wobei die erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung auf dem Vorrichtungs-Pad angebracht ist.
  • In Beispiel 9 kann der Gegenstand von einem der Beispiele 1 bis 8 optional enthalten wobei die erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung auf einer ersten Oberfläche des ersten Teils des Leiterrahmens angebracht ist, und wobei eine zweite Oberfläche des ersten Teils des Leiterrahmens gegenüberliegend der ersten Oberfläche freiliegend von dem ersten Gussverbund ist.
  • In Beispiel 10 kann der Gegenstand von einem der Beispiele 1 bis 9 optional enthalten wobei der Leiterrahmen ferner wenigstens eines von einem ersten Endteil, das aus dem ersten Gussverbund vorsteht, und einem zweiten Endteil, das aus dem zweiten Gussverbund vorsteht, aufweist.
  • In Beispiel 11 kann der Gegenstand von einem der Beispiele 1 bis 10 optional ferner aufweisen: einen Halbbrückenschaltkreis, wobei der erste Gussverbund einen Niederseitenschalter des Halbbrückenschaltkreises und der zweite Gussverbund einen Hochseitenschalter des Halbbrückenschaltkreises aufnehmen.
  • In Beispiel 12 kann der Gegenstand von einem der Beispiele 1 bis 11 optional ferner umfassen: eine Anzahl NB von ersten und zweiten Gussverbunden, wobei NB eine ganze Zahl gleich oder größer als 3 ist.
  • In Beispiel 13 kann der Gegenstand von einem der Beispiele 1 bis 12 optional ferner umfassen wenigstens einen von einem 2-Phasen-Brückenschaltkreis, wobei NB gleich oder größer als 4 ist; und einem 3-Phasen-Brückenschaltkreis, wobei NB gleich oder größer als 6 ist.
  • Beispiel 14 ist ein Halbleitervorrichtungs-Package, aufweisend ein Halbleitervorrichtungs-Package umfassend: einen Leiterrahmen; eine erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung, die auf einem ersten Teil des Leiterrahmens angebracht ist; und eine zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung, die auf einem zweiten Teil des Leiterrahmens angebracht ist, wobei die erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung von einem ersten Gussverbund verkapselt ist, wobei die zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung von einem zweiten Gussverbund verkapselt ist, wobei der erste Gussverbund und der zweite Gussverbund im Wesentlichen getrennt voneinander sind, wobei der Leiterrahmen einen Zwischenteil aufweist, der zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil angeordnet ist, wobei der Zwischenteil nicht von dem ersten Gussverbund oder von dem zweiten Gussverbund bedeckt ist; und eine Wärmesenke, die thermisch und mechanisch mit dem ersten Gussverbund und dem zweiten Gussverbund gekoppelt ist.
  • In Beispiel 15 kann der Gegenstand von Beispiel 14 optional ferner umfassen wobei die Wärmesenke eine Platte mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche gegenüberliegend der ersten Oberfläche aufweist, wobei der erste Gussverbund thermisch und mechanisch mit der ersten Oberfläche gekoppelt ist, und wobei der zweite Gussverbund thermisch und mechanisch mit der zweiten Oberfläche gekoppelt ist.
  • In Beispiel 16 kann der Gegenstand von einem der Beispiele 14 oder 15 optional ferner aufweisend: wenigstens einen von einem Halbbrückenschaltkreis, einem 2-Phasen-Brückenschaltkreis und einem 3-Phasen-Brückenschaltkreis.
  • Beispiel 17 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitervorrichtungs-Package, wobei das Verfahren umfasst: Anbringen einer ersten Leistungshalbleiter-Vorrichtung auf einem ersten Teil eines Leiterrahmens; Anbringen einer zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtung auf einem zweiten Teil des Leiterrahmens; Verkapseln der ersten Leistungshalbleiter-Vorrichtung von einem ersten Gussverbund; und Verkapseln der zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtung von einem zweiten Gussverbund, wobei der erste Gussverbund und der zweite Gussverbund im Wesentlichen getrennt voneinander sind, wobei der Leiterrahmen einen Zwischenteil aufweist, der zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil angeordnet ist, wobei der Zwischenteil nicht von dem ersten Gussverbund oder dem zweiten Gussverbund bedeckt ist.
  • In Beispiel 18 kann der Gegenstand von Beispiel 17 optional ferner umfassen wobei das Verkapseln der ersten Leistungshalbleiter-Vorrichtung ein Vergießen des ersten Teils des Leiterrahmens in dem ersten Gussverbund umfasst; und ein Verkapseln der zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtung ein Vergießen des zweiten Teils des Leiterrahmens in dem zweiten Gussverbund umfasst.
  • In Beispiel 19 kann der Gegenstand von einem der Beispiele 17 oder 18 optional ferner umfassen: Schneiden von Leitern des Leiterrahmens zur Vereinzelung des Halbleitervorrichtungs-Package aus dem Leiterrahmen nach dem Verkapseln.
  • In Beispiel 20 kann der Gegenstand von einem der Beispiele 17 bis 19 optional ferner umfassen: Biegen des Zwischenteils des Leiterrahmens um den ersten Gussverbund auf den zweiten Gussverbund zurück zu falten.
  • Obgleich bestimmte Ausführungsformen hier dargestellt und beschrieben sind, ist für jene mit durchschnittlichem Fachwissen erkennbar, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Implementierungen die gezeigten und beschriebenen speziellen Ausführungsformen ersetzen können, ohne den Umfang der Offenbarung zu verlassen. Diese Anmeldung ist vorgesehen sämtliche Anpassungen oder Variationen der hier diskutierten speziellen Ausführungsformen abzudecken.

Claims (20)

  1. Ein Halbleitervorrichtungs-Package, aufweisend: einen Leiterrahmen; eine erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung, die auf einem ersten Teil des Leiterrahmens angebracht ist; und eine zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung, die auf einem zweiten Teil des Leiterrahmens angebracht ist, wobei die erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung von einem ersten Gussverbund verkapselt ist, wobei die zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung von einem zweiten Gussverbund verkapselt ist, wobei der erste Gussverbund und der zweite Gussverbund im Wesentlichen getrennt voneinander sind, wobei der Leiterrahmen einen Zwischenteil aufweist, der zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil angeordnet ist, wobei der Zwischenteil nicht von dem ersten Gussverbund oder dem zweiten Gussverbund bedeckt ist.
  2. Halbleitervorrichtungs-Package nach Anspruch 1, wobei der erste Teil des Leiterrahmens in dem ersten Gussverbund und der zweite Teil des Leiterrahmens in dem zweiten Gussverbund vergossen sind.
  3. Halbleitervorrichtungs-Package nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Leiterrahmen ein einstückiges Teil ist.
  4. Halbleitervorrichtungs-Package nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zwischenteil des Leiterrahmens eine strukturelle Eigenstabilität aufweist, die ausreichend ist, um den ersten Gussverbund relativ zu dem zweiten Gussverbund am Ort zu halten.
  5. Halbleitervorrichtungs-Package nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zwischenteil des Leiterrahmens durch Biegen plastisch deformierbar ist, um so zu ermöglichen, dass der erste Gussverbund und der zweite Gussverbund in einander gegenüberliegende Positionen gebracht werden.
  6. Halbleitervorrichtungs-Package nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zwischenteil des Leiterrahmens eine Schnittlinie aufweist, die einen zungenförmigen Streifen definiert.
  7. Halbleitervorrichtungs-Package nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zwischenteil des Leiterrahmens mit einem Durchgangsloch versehen ist.
  8. Halbleitervorrichtungs-Package nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Teil des Leiterrahmens aufweist: eine Aussparung; und ein in die Aussparung eingesetztes Vorrichtungs-Pad, wobei die erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung auf dem Vorrichtungs-Pad angebracht ist.
  9. Halbleitervorrichtungs-Package nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung auf einer ersten Oberfläche des ersten Teils des Leiterrahmens angebracht ist, und wobei eine zweite Oberfläche des ersten Teils des Leiterrahmens gegenüberliegend der ersten Oberfläche freiliegend von dem ersten Gussverbund ist.
  10. Halbleitervorrichtungs-Package nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leiterrahmen ferner wenigstens eines von einem ersten Endteil, das aus dem ersten Gussverbund vorsteht, und einem zweiten Endteil, das aus dem zweiten Gussverbund vorsteht, aufweist.
  11. Halbleitervorrichtungs-Package nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend einen Halbbrückenschaltkreis, wobei der erste Gussverbund einen Niederseitenschalter des Halbbrückenschaltkreises und der zweite Gussverbund einen Hochseitenschalter des Halbbrückenschaltkreises aufnehmen.
  12. Halbleitervorrichtungs-Package nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Anzahl NB von ersten und zweiten Gussverbunden, wobei NB eine ganze Zahl gleich oder größer als 3 ist.
  13. Halbleitervorrichtungs-Package nach Anspruch 12, ferner umfassend wenigstens einen von: einem 2-Phasen-Brückenschaltkreis, wobei NB gleich oder größer als 4 ist; und einem 3-Phasen-Brückenschaltkreis, wobei NB gleich oder größer als 6 ist.
  14. Leistungssystem, aufweisend: ein Halbleitervorrichtungs-Package umfassend: einen Leiterrahmen; eine erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung, die auf einem ersten Teil des Leiterrahmens angebracht ist; und eine zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung, die auf einem zweiten Teil des Leiterrahmens angebracht ist, wobei die erste Leistungshalbleiter-Vorrichtung von einem ersten Gussverbund verkapselt ist, wobei die zweite Leistungshalbleiter-Vorrichtung von einem zweiten Gussverbund verkapselt ist, wobei der erste Gussverbund und der zweite Gussverbund im Wesentlichen getrennt voneinander sind, wobei der Leiterrahmen einen Zwischenteil aufweist, der zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil angeordnet ist, wobei der Zwischenteil nicht von dem ersten Gussverbund oder von dem zweiten Gussverbund bedeckt ist; und eine Wärmesenke, die thermisch und mechanisch mit dem ersten Gussverbund und dem zweiten Gussverbund gekoppelt ist.
  15. Leistungssystem nach Anspruch 14, wobei die Wärmesenke eine Platte mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche gegenüberliegend der ersten Oberfläche aufweist, wobei der erste Gussverbund thermisch und mechanisch mit der ersten Oberfläche gekoppelt ist, und wobei der zweite Gussverbund thermisch und mechanisch mit der zweiten Oberfläche gekoppelt ist.
  16. Leistungssystem nach Anspruch 14 oder 15, ferner aufweisend: wenigstens einen von einem Halbbrückenschaltkreis, einem 2-Phasen-Brückenschaltkreis und einem 3-Phasen-Brückenschaltkreis.
  17. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitervorrichtungs-Package, wobei das Verfahren umfasst: Anbringen einer ersten Leistungshalbleiter-Vorrichtung auf einem ersten Teil eines Leiterrahmens; Anbringen einer zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtung auf einem zweiten Teil des Leiterrahmens; Verkapseln der ersten Leistungshalbleiter-Vorrichtung von einem ersten Gussverbund; und Verkapseln der zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtung von einem zweiten Gussverbund, wobei der erste Gussverbund und der zweite Gussverbund im Wesentlichen getrennt voneinander sind, wobei der Leiterrahmen einen Zwischenteil aufweist, der zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil angeordnet ist, wobei der Zwischenteil nicht von dem ersten Gussverbund oder dem zweiten Gussverbund bedeckt ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Verkapseln der ersten Leistungshalbleiter-Vorrichtung ein Vergießen des ersten Teils des Leiterrahmens in dem ersten Gussverbund umfasst; und ein Verkapseln der zweiten Leistungshalbleiter-Vorrichtung ein Vergießen des zweiten Teils des Leiterrahmens in dem zweiten Gussverbund umfasst.
  19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, das ferner umfasst: Schneiden von Leitern des Leiterrahmens zur Vereinzelung des Halbleitervorrichtungs-Package aus dem Leiterrahmen nach dem Verkapseln.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, ferner umfassend: Biegen des Zwischenteils des Leiterrahmens um den ersten Gussverbund auf den zweiten Gussverbund zurück zu falten.
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