DE102018212443A1 - Halbleitergehäuse mit passivem elektrischem Bauteil und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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DE102018212443A1
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Jürgen Hoegerl
Tobias Kist
Ordwin Haase
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Infineon Technologies AG
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Abstract

Ein Halbleitergehäuse mit doppelseitiger Kühlstruktur umfasst ein oberes elektrisch leitfähiges Element, das eine nach außen freiliegende Metalloberfläche aufweist, ein unteres Trägersubstrat, das eine obere elektrisch leitfähige Schicht, eine untere elektrisch leitfähige Schicht mit einer nach außen freiliegenden Oberfläche und eine zwischen der oberen und unteren elektrisch leitfähigen Schicht angeordnete elektrische Isolierschicht aufweist, einen ersten elektrisch leitfähigen Abstandshalter, der zwischen dem oberen elektrisch leitfähigen Element und der oberen elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet ist, mindestens einen Leistungshalbleiterchip, der zwischen dem oberen elektrisch leitfähigen Element und der oberen elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet ist, einen zweiten elektrisch leitfähigen Abstandshalter, der zwischen oberen elektrisch leitfähigen Element und dem Leistungshalbleiterchip angeordnet ist und ein passives elektrisches Bauteil, das mit der oberen elektrisch leitfähigen Schicht des unteren Trägersubstrats elektrisch verbunden ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Halbleitergehäuse mit doppelseitiger Kühlstruktur und einem passiven elektrischen Bauteil. Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner ein Herstellungsverfahren für ein Halbleitergehäuse mit doppelseitiger Kühlstruktur.
  • HINTERGRUND
  • Die stetig steigenden Anforderungen an die Leistungsfähigkeit von elektrischen Schaltungen für hohe Ströme, z.B. in elektrischen Antrieben für Kraftfahrzeuge, erfordern eine Weiterentwicklung und Verbesserung von Halbleitergehäusen, die in solchen Schaltungen zum Einsatz kommen. Solche Schaltungen können z.B. Wechselrichter aufweisen, die eine Batteriespannung in eine Wechselspannung für den Antrieb eines Elektromotors umwandeln. Ein solcher Wechselrichter kann durch eine geeignete Schaltung in einem Halbleitergehäuse realisiert werden, wobei es für mit Hinblick auf die Leistungsfähigkeit des Wechselrichters entscheidend ist, eine ausreichende Kühlung, eine möglichst geringe Impedanz, möglichst geringe Streuinduktivitäten etc. in dem Halbleitergehäuse zu erzielen. Durch verbesserte Halbleitergehäuse bzw. durch verbesserte Verfahren zum Herstellen solcher Halbleitergehäuse lässt sich die Leistungsfähigkeit solcher Wechselrichter weiter steigern.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Einzelne Beispiele betreffen ein Halbleitergehäuse mit doppelseitiger Kühlstruktur, das Halbleitergehäuse umfassend ein oberes elektrisch leitfähiges Element, das eine nach außen freiliegende Metalloberfläche aufweist, ein unteres Trägersubstrat, das eine obere elektrisch leitfähige Schicht, eine untere elektrisch leitfähige Schicht mit einer nach außen freiliegenden Oberfläche und eine zwischen der oberen und unteren elektrisch leitfähigen Schicht angeordnete elektrische Isolierschicht aufweist, einen ersten elektrisch leitfähigen Abstandshalter, der zwischen dem oberen elektrisch leitfähigen Element und der oberen elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet ist, mindestens einen Leistungshalbleiterchip, der zwischen dem oberen elektrisch leitfähigen Element und der oberen elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet ist, einen zweiten elektrisch leitfähigen Abstandshalter, der zwischen oberen elektrisch leitfähigen Element und dem Leistungshalbleiterchip angeordnet ist und ein passives elektrisches Bauteil, das mit der oberen elektrisch leitfähigen Schicht des unteren Trägersubstrats elektrisch verbunden ist.
  • Einzelne Beispiele betreffen ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleitergehäuses mit doppelseitiger Kühlstruktur, das Verfahren umfassend ein Bereitstellen eines unteren Trägersubstrats, das eine obere elektrisch leitfähige Schicht, eine untere elektrisch leitfähige Schicht und eine zwischen der oberen und unteren elektrisch leitfähigen Schicht angeordnete elektrische Isolierschicht aufweist, ein Anbringen eines ersten elektrisch leitfähigen Abstandshalters an der oberen elektrisch leitfähigen Schicht des unteren Trägersubstrats, ein Anbringen mindestens eines Leistungshalbleiterchips an der oberen elektrisch leitfähigen Schicht des unteren Trägersubstrats, ein Anbringen eines zweiten elektrisch leitfähigen Abstandshalters an dem Leistungshalbleiterchip, ein Anbringen eines oberen elektrisch leitfähigen Elements auf den Abstandshaltern gegenüber dem unteren Trägersubstrat, ein Anbringen von Leistungsanschlüssen des Halbleitergehäuses an dem unteren Trägersubstrat und ein Anbringen eines passiven elektrischen Bauteils an dem unteren Trägersubstrat oder an den Leistungsanschlüssen derart, dass das passive elektrische Bauteil mit der oberen elektrisch leitfähigen Schicht des unteren Trägersubstrats elektrisch verbunden ist.
  • Figurenliste
  • Die beigefügten Zeichnungen stellen Beispiele dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundzüge der Offenbarung zu erläutern. Die Elemente der Zeichnungen sind zu einander nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen können einander entsprechende, ähnliche oder identische Teile bezeichnen.
    • 1 besteht aus den 1A und 1B und zeigt in 1A eine Seitenansicht eines Halbleitergehäuses mit doppelseitiger Kühlstruktur. 1B zeigt eine Seitenansicht eines weiteren Halbleitergehäuses mit doppelseitiger Kühlstruktur.
    • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Halbleitergehäuses mit doppelseitiger Kühlstruktur, welches ferner einen Einkapselungskörper umfasst.
    • 3 besteht aus den 3A bis 3D und zeigt in 3A ein unteres Trägersubstrat eines Halbleitergehäuses. In 3B ist die obere Kühlstruktur in perspektivischer Ansicht gezeigt, in 3C das zusammengesetzte Halbleitergehäuse in perspektivischer Ansicht und in 3D eine Seitenansicht des Halbleitergehäuses.
    • 4 besteht aus den 4A bis 4D und zeigt in 4A eine Seitenansicht eines weiteren Halbleitergehäuses mit integriertem passivem elektrischem Bauteil. 4B bis zeigen weitere Möglichkeiten, passive elektrische Bauteile in einem Halbleitergehäuse zu integrieren.
    • 5 besteht aus den 5A bis 5D und zeigt in 5A eine Draufsicht auf ein Halbleitergehäuse mit einem passiven elektrischen Bauteil, das auf Außenanschlüssen angeordnet ist. 5B zeigt eine Seitenansicht des Halbleitergehäuses von 5A. 5C zeigt eine perspektivische Ansicht eines weiteren Halbleitergehäuses mit einem passiven elektrischen Bauteil, das zwischen Außenanschlüssen angeordnet ist. 5D zeigt eine Seitenansicht des Halbleitergehäuses von 5C.
    • 6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleitergehäuses.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • In der vorliegenden Beschreibung sollen die Ausdrücke „gekoppelt“, „elektrisch gekoppelt“ und/oder „elektrisch verbunden“ nicht bedeuten, dass die Elemente direkt gekoppelt sein müssen; es können dazwischentretende Elemente zwischen den „gekoppelten“ oder „elektrisch gekoppelten“ Elementen vorgesehen sein, z.B. Lotschichten.
  • 1A zeigt ein Halbleitergehäuse 100 mit doppelseitiger Kühlstruktur gemäß der Offenbarung. Hierbei bedeutet „doppelseitige Kühlstruktur“, dass das Halbleitergehäuse 100 ein oberes elektrisch leitfähiges Element 110 und ein unteres Trägersubstrat 120 aufweist, welche jeweils als eine Kühlstruktur des Halbleitergehäuses 100 wirken können. Das Halbleitergehäuse 100 weist ferner einen ersten elektrisch leitfähigen Abstandshalter 130, mindestens einen Leistungshalbleiterchip 140 und einen zweiten elektrisch leitfähigen Abstandshalter 150 auf. Der zweite elektrisch leitfähige Abstandshalter 150 ist zwischen dem oberen elektrisch leitfähigen Element 110 und dem Leistungshalbleiterchip 140 angeordnet.
  • Das untere Trägersubstrat 120 weist eine obere elektrisch leitfähige Schicht 121, eine untere elektrisch leitfähige Schicht 123 und eine zwischen der oberen 121 und unteren 123 leitfähigen Schicht angeordnete elektrische Isolierschicht 122 auf. Das untere Trägersubstrat 120 kann z.B. ein Substrat vom Typ DCB (direct copper bond), DAB (direct aluminium bond), or AMB (active metal brazing) sein.
  • Gemäß einem Beispiel kann das Halbleitergehäuse 100 ferner einen Einkapselungskörper (nicht gezeigt) aufweisen, welcher die Abstandshalter 130, 150, den mindestens einen Leistungshalbleiterchip 140, das obere elektrisch leitfähige Element 110 und das untere Trägersubstrat 120 einkapselt. Insbesondere kann ein Zwischenraum zwischen dem oberen elektrisch leitfähigen Element 110 und dem unteren Trägersubstrat 120 ganz oder teilweise durch den Einkapselungskörper gefüllt sein. Allerdings sind eine Metalloberfläche 111 des oberen elektrisch leitfähigen Elements 110 und eine Oberfläche 124 der unteren elektrisch leitfähigen Schicht 123 in jedem Fall ganz oder zumindest teilweise nach außen freiliegend ausgestaltet (d.h., die Oberflächen 111, 124 stellen äußere Oberflächen des Halbleitergehäuses 100 dar).
  • Gemäß einem Beispiel kann der Einkapselungskörper eine Vergussmasse oder Pressmasse aufweisen oder daraus bestehen. Der Einkapselungskörper kann z.B. mittels Formpressen hergestellt werden. Zur Herstellung des Einkapselungskörpers kann z.B. das noch unverkapselte Halbleitergehäuse 100 in ein Formwerkzeug (engl. „molding tool“) gelegt werden, eine dielektrische Masse kann eingespritzt werden und die dielektrische Masse kann zum Einkapselungskörper ausgehärtet werden.
  • Die elektrisch leitfähigen Abstandshalter 130, 150 können aus einem Metall oder einer Metalllegierung bestehen und können z.B. Al oder Cu aufweisen, oder daraus bestehen. Der erste elektrisch leitfähige Abstandshalter 130 ist mit dem oberen elektrisch leitfähigen Element 110 und dem unteren Trägersubstrat 120 physisch und elektrisch verbunden, z.B. durch Lotverbindungen oder durch elektrisch leitfähigen Kleber.
  • Gemäß einem Beispiel umfasst der mindestens eine Leistungshalbleiterchip 140 SiC oder besteht daraus. Gemäß einem Beispiel ist der mindestens eine Leistungshalbleiterchip 140 ein Chip vom Typ IGBT (insulatedgate bipolar transistor). Gemäß einem Beispiel ist in dem Halbleitergehäuse 100 eine Halbbrückenschaltung realisiert. Die Halbbrückenschaltung kann einen Leistungsanschluss für eine positive Versorgungsspannung (VDD), einen Leistungsanschluss für eine negative Versorgungsspannung (VSS) und einen als Phase ausgebildeten Leistungsanschluss aufweisen.
  • Der zweite elektrisch leitfähige Abstandshalter 150 kann elektrisch mit einer Elektrode (nicht gezeigt) des Leistungshalbleiterchips 140 und mit dem oberen elektrisch leitfähigen Element 110 verbunden sein, z.B. durch Lotverbindungen oder durch elektrisch leitfähigen Kleber. Die Elektrode kann eine Leistungselektrode oder eine Steuerelektrode des Leistungshalbleiterchips 140 sein. Der zweite elektrisch leitfähige Abstandshalter 150 kann den Leistungshalbleiterchip 140 ganz oder teilweise überdecken.
  • Gemäß einem Beispiel kann das Halbleitergehäuse Außenanschlüsse in Form von Anschlussfingern aufweisen. Zumindest ein Teil dieser Außenanschlüsse kann dazu ausgelegt sein, Elektroden des mindestens einen Leistungshalbleiterchips 140 elektrisch mit der Außenwelt zu verbinden. Die Außenanschlüsse können mit dem oberen elektrisch leitfähigen Element 110 und/oder mit der oberen elektrisch leitfähigen Schicht 121 elektrisch verbunden sein. Die Anschlussfinger können Teile eines Leiterrahmens sein. Einzelne der Außenanschlüsse können Leistungsanschlüsse sein, die z.B. mit jeweiligen Leistungselektroden des mindestens einen Leistungshalbleiterchips 140 elektrisch verbunden sein können. Einer oder mehrere der Außenanschlüsse können Steueranschlüsse sein, die mit einer Steuerelektrode (z.B. einer Gate-Elektrode) des mindestens einen Leistungshalbleiterchips 140 elektrisch verbunden sind. Einzelne der Außenanschlüsse können Messanschlüsse sein, die z.B. dazu ausgelegt sind, VDD, VSS, die Spannung der Phase, einen Stromfluss oder eine Temperatur in dem Halbleitergehäuse 100 zu messen.
  • Das Halbleitergehäuse 100 weist ferner ein passives elektrisches Bauteil auf, das mit der oberen elektrisch leitfähigen Schicht 121 des unteren Trägersubstrats 120 elektrisch verbunden ist. Das passive elektrische Bauteil kann z.B. durch eine Lotverbindung an dem unteren Trägersubstrat 120 angebracht sein. Das passive elektrische Bauteil kann ein Kondensator, eine Spule oder ein Widerstand, z.B. ein Widerstand mit negativem thermischem Koeffizienten sein. Das passive elektrische Bauteil kann von dem Einkapselungskörper eingekapselt sein und kann zwischen dem unteren Trägersubstrat 120 und dem oberen elektrisch leitfähigen Element 110 angeordnet sein. Das passive elektrische Bauteil kann auch außerhalb des Einkapselungskörpers, z.B. an den Außenanschlüssen, angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass das Halbleitergehäuse 100 mehr als ein passives elektrisches Bauteil aufweist.
  • 1B zeigt ein Halbleitergehäuse 100_1, welches abgesehen von den im Folgenden beschriebenen Unterschieden mit dem Halbleitergehäuse 100 der 1A übereinstimmen kann. Bei dem Halbleitergehäuse 100 1 weist das obere elektrisch leitfähige Element 110 ein oberes Trägersubstrat 160 mit einer oberen elektrisch leitfähigen Schicht 161, einer unteren elektrisch leitfähigen Schicht 163 und einer zwischen der oberen 161 und unteren 163 elektrisch leitfähigen Schicht angeordneten elektrischen Isolierschicht 162 auf. Dabei entspricht die obere elektrisch leitfähige Schicht 161 der nach außen freiliegenden Metalloberfläche 111.
  • Das Halbleitergehäuse 100_1 kann ferner Außenanschlüsse 170 aufweisen, die, wie in 1B gezeigt, zwischen dem oberen Trägersubstrat 160 und dem unteren Trägersubstrat 120 angeordnet sind. Gemäß einem Beispiel kann jeder einzelne der Außenanschlüsse 170 mit der unteren elektrisch leitfähigen Schicht 163 des oberen Trägersubstrats 160 oder mit der oberen elektrisch leitfähigen Schicht 121 des unteren Trägersubstrats 120 elektrisch verbunden sein.
  • Die untere elektrisch leitfähige Schicht 163 des oberen Trägersubstrats 160 und die obere elektrisch leitfähige Schicht 121 des unteren Trägersubstrats 120 sind strukturiert und können z.B. Chipinseln, Leitungsbahnen und/oder Anbringungsstellen für die elektrisch leitfähigen Abstandshalter 130, 150 aufweisen.
  • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Halbleitergehäuses 200, welches mit den Halbleitergehäusen 100 und 100 1 identisch sein kann. Das Halbleitergehäuse 200 weist einen Einkapselungskörper 210 auf, welcher die Abstandshalter 130, 150, das obere elektrisch leitfähige Element 110, das untere Trägersubstrat 120 und den mindestens einen Leistungshalbleiterchip 140 einkapselt. Die Oberflächen 111 und die Oberfläche 124 (in 2 nicht zu sehen) liegen am Einkapselungskörper 210 an gegenüberliegenden Seiten des Halbleitergehäuses 200 frei.
  • Der Einkapselungskörper 210 besteht aus einem geeigneten elektrisch isolierenden Material oder weist ein solches Material auf, z.B. ein Plastik, ein Polymer oder ein Harz. Der Einkapselungskörper 210 kann z.B. ein Formgusskörper (molded body) sein.
  • Die Oberfläche 111 und/oder die Oberfläche 124 können eine elektrisch isolierende Beschichtung aufweisen und sie können jeweils für die Anbringung eines Kühlkörpers ausgebildet sein.
  • Das Halbleitergehäuse 200 weist Außenanschlüsse 220, 230 auf, welche an Seitenflächen des Halbleitergehäuses 200 angeordnet sind, die die gegenüberliegenden Seiten mit der Metalloberfläche 111 und der Oberfläche 124 verbinden. Die Außenanschlüsse 220 können als Leistungsanschlüsse ausgelegt sein und die Außenanschlüsse 230 können als Steueranschlüsse oder Messanschlüsse ausgelegt sein. Gemäß einem Beispiel sind die Leistungsanschlüsse 220 nur an einer Seite des Halbleitergehäuses 200 angeordnet und die Steuer- bzw. Messanschlüsse 230 nur an einer gegenüberliegenden Seite. Gemäß einem anderen Beispiel ist ein als Phase ausgebildeter Leistungsanschluss an der Seite mit den Steuer- oder Messanschlüssen 230 angeordnet. Die Außenanschlüsse 220 und 230 können Teile eines gemeinsamen Leiterrahmens sein.
  • 3A zeigt eine perspektivische Ansicht eines unteren Trägersubstrats 120 eines Halbleitergehäuses 300. Das Halbleitergehäuse 300 kann mit den Halbleitergehäusen 100, 100_1 und 200 identisch sein.
  • Das untere Trägersubstrat 120 kann einen oder mehrere äußere Bereiche 310, einen inneren Bereich 320 und einen Anschlussbereich 330 aufweisen. Der oder die äußeren Bereiche 310 weisen erste Leistungshalbleiterchips 311 auf und der innere Bereich 320 weist zweite Leistungshalbleiterchips 321 auf. Die ersten und zweiten Leistungshalbleiterchips 311, 321 können derart elektrisch verschaltet sein, dass durch sie eine Halbbrückenschaltung in dem Halbleitergehäuse 300 realisiert wird. Z.B. können die ersten Leistungshalbleiterchips 311 High-Side Leistungshalbleiterchips der Halbbrückenschaltung sein und die zweiten Leistungshalbleiterchips 321 können Low-Side Leistungshalbleiterchips der Halbbrückenschaltung sein.
  • Der oder die äußeren Bereiche 310 können z.B. zum Anlegen von VDD ausgelegt sein, der Anschlussbereich 330 kann zum Anlegen von Vss ausgelegt sein und der innere Bereich 320 kann als Phase der Halbbrückenschaltung ausgelegt sein. Der oder die äußeren Bereiche 310 können mit einem ersten Leistungsanschluss elektrisch verbunden sein, der innere Bereich kann mit einem zweiten Leistungsanschluss 322 elektrisch verbunden sein und der Anschlussbereich 330 kann mit einem dritten Leistungsanschluss 331 elektrisch verbunden sein.
  • Darüber hinaus können an dem unteren Trägersubstrat 120 Steuer- oder Messanschlüsse 340 angeordnet sein, die zum Anlegen eines Steuersignals an die ersten bzw. zweiten Leistungshalbleiterchips 311, 321 oder zum Messen einer Spannung, eines Stromflusses, einer Temperatur etc. in dem Halbleitergehäuse 300 ausgelegt sein können. Gemäß einem Beispiel sind die Leistungsanschlüsse 312, 322 und 331 an einer ersten Seite 301 und die Steuer- bzw. Messanschlüsse 340 an einer der ersten Seite 301 gegenüberliegenden dritten Seite 303 des Halbleitergehäuses 300 angeordnet. Gemäß einem anderen Beispiel ist es möglich, dass ein Leistungsanschluss, z.B. der mit der Phase verbundene zweite Leistungsanschluss 322 auf der dritten Seite 303 zusammen mit den Steuer- bzw. Messanschlüssen angeordnet ist.
  • Das Halbleitergehäuse 300 weist ferner ein oder mehrere passive elektrische Bauteile auf, z.B. erste und zweite passive elektrische Bauteile 350 und 360. Die ersten und zweiten passiven elektrischen Bauteile 350 und 360 können z.B. Kondensatoren, Spulen oder Widerstände sein. Die ersten und zweiten passiven elektrischen Bauteile können entlang eines äußeren Randes des unteren Trägersubstrats 120 angeordnet sein, z.B. entlang einer zweiten Seite 302, der dritten Seite 303 und/oder einer vierten Seite 304
  • Gemäß einem Beispiel weist das Halbleitergehäuse 300 ein oder mehrere erste passive elektrische Bauteile 350 auf, das oder die auf dem äußeren Bereich 310 angeordnet und mit diesem elektrisch verbunden sind. Das Halbleitergehäuse 300 kann auch zusätzlich oder alternativ ein oder mehrere erste passive elektrische Bauteile 350 aufweisen, das oder die auf dem inneren Bereich 320 angeordnet und mit diesem elektrisch verbunden sind. Das oder die ersten passiven elektrischen Bauteile 350 können z.B. Kondensatoren sein, insbesondere auch Pufferkondensatoren, die dazu ausgelegt sind, als Dämpfungsglieder zu agieren, die unerwünschte Schwingungen in der Halbbrückenschaltung unterdrücken und die elektrischen Eigenschaften der Halbbrückenschaltung verbessern. Als Pufferkondensatoren ausgelegte elektrische Bauteile 350 können z.B. dazu ausgelegt sein, die Leistungshalbleiterchips 311 und/oder 321 zu schützen.
  • Gemäß einem Beispiel weist das Halbleitergehäuse 300 ein oder mehrere zweite passive elektrische Bauteile 360 auf. Das oder die zweiten passiven elektrischen Bauteile 360 können elektrisch mit einem oder mehreren weiteren Bereichen der oberen elektrisch leitfähigen Schicht 121 verbunden sein, wobei der oder die weiteren Bereiche nicht mit einem der Bereiche 310, 320 oder 330 verbunden sind. Gemäß einem Beispiel ist das zweite passive elektrische Bauteil 360 ein Widerstand mit negativem thermischem Koeffizienten (negative thermal coefficient, NTC) und ist mit Messanschlüssen 341 verbunden. An den Messanschlüssen 341 kann ein Spannungsabfall an dem NTC gemessen werden, welcher von der Temperatur des Halbleitergehäuses 300 am Ort des NTC abhängt. Sofern die Temperaturverteilung in dem Halbleitergehäuse 300 bekannt ist, z.B. durch Computersimulation, kann auf diese Weise z.B. die Temperatur am Ort der Leistungshalbleiterchips 311, 321 während des Betriebs des Halbleitergehäuses 300 bestimmt werden.
  • 3B zeigt eine perspektivische Ansicht des oberen Trägersubstrats 160 des Halbleitergehäuses 300, wobei in 3B ein perspektivischer Blick auf die Unterseite des oberen Trägersubstrats 160 (vgl. den Pfeil in 3D für die Blickrichtung) gezeigt ist.
  • Die untere leitfähige Schicht 163 kann einen ersten Bereich 370 und zweite Bereiche 380 aufweisen. Der erste Bereich 370 kann elektrisch mit dem Anschlussbereich 330 des unteren Trägersubstrats 120 und mit den zweiten Leistungshalbleiterchips 321 verbunden sein (insbesondere mit einer auf der Oberseite des jeweiligen zweiten Leistungshalbleiterchips 321 angeordneten Leistungselektrode). Die zweiten Bereiche 380 können elektrisch mit dem inneren Bereich 320 und mit den ersten Leistungshalbleiterchips 311 verbunden sein (insbesondere mit einer auf der Oberseite des jeweiligen ersten Leistungshalbleiterchips 311 angeordneten Leistungselektrode). Die untere leitfähige Schicht 163 kann weitere strukturierte Bereiche aufweisen, diese können z.B. als Steuersignalleitungen oder als Messsignalleitungen ausgestaltet sein und jeweils mit einem der Steuer- bzw. Messanschlüsse 340 verbunden sein.
  • 3C zeigt das Halbleitergehäuse 300 nach der Anordnung des oberen Trägersubstrats 160 über dem unteren Trägersubstrat 120 von 3A. Der Übersichtlichkeit halber ist in 3C nur die untere leitfähige Schicht 163 des oberen Trägersubstrats 160 gezeigt, die obere elektrisch leitfähige Schicht 161 und die Isolierschicht 162 wurden weggelassen.
  • Gemäß einem Beispiel weist das Halbleitergehäuse 300 einen Einkapselungskörper auf (vgl. 2), der in 3C aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt ist.
  • 3D zeigt eine Seitenansicht des Halbleitergehäuses 300 entlang der Pfeilrichtung in 3C.
  • 4 zeigt verschiedene Möglichkeiten, wie ein passives elektrisches Bauteil, z.B. ein erstes oder zweites passives elektrisches Bauteil 350, 360 zwischen dem unteren Trägersubstrat 120 und dem oberen Trägersubstrat 160 in einem Halbleitergehäuse wie den Halbleitergehäusen 100, 100_1, 200 oder 300 angeordnet werden kann.
  • 4A zeigt ein passives elektrisches Bauteil 410, das an dem unteren Trägersubstrat 120 angebracht ist. Das passive elektrische Bauteil 410 ist mit der oberen elektrisch leitfähigen Schicht derart verbunden, dass ein erster Eingang/Ausgang 411 des passiven elektrischen Bauteils 410 mit einem ersten strukturierten Bereich 413 und ein zweiter Eingang/Ausgang 412 des passiven elektrischen Bauteils 410 mit einem zweiten strukturierten Bereich 414 verbunden ist, sodass ein Stromfluss vom ersten strukturierten Bereich 413 über das passive elektrische Bauteil 410 zum zweiten strukturierten Bereich 414 erfolgen kann.
  • Gemäß einem Beispiel kann das passive elektrische Bauteil 410 in einer Aussparung 415 der unteren elektrisch leitfähigen Schicht 163 des oberen Trägersubstrats 160 angeordnet sein. Eine derartige Aussparung 415 kann dazu beitragen, den Abstand a zwischen den unteren und oberen Trägersubstraten 120, 160, der für die Unterbringung des passiven elektrischen Bauteils 410 erforderlich ist, zu reduzieren. Die Aussparung 415 kann derart ausgestaltet sein, dass in der Aussparung 415 die untere elektrisch leitfähige Schicht 163 ganz oder auch nur teilweise entfernt oder auch verdünnt ist.
  • Wie in 4B gezeigt, kann die obere elektrisch leitfähige Schicht 121 am Ort des passiven elektrischen Bauteils 410 auch verdünnte Bereiche 420 aufweisen. Die verdünnten Bereiche 420 können ebenfalls dazu beitragen, den erforderlichen Abstand a zu reduzieren.
  • Wie in 4C gezeigt, kann das passive elektrische Bauteil 410 auch sowohl mit dem unteren Trägersubstrat 120 (insbesondere mit der oberen elektrisch leitfähigen Schicht 121) als auch mit dem oberen Trägersubstrat 160 (insbesondere mit der unteren elektrisch leitfähigen Schicht 163) elektrisch verbunden sein.
  • Die in den 4A bis 4C gezeigten Anordnungen des passiven elektrischen Bauteils 410 können als „horizontale“ Anordnungen bezeichnet werden, da die Anordnung der beiden Eingänge/Ausgänge 411, 412 parallel zur Ebene der oberen leitfähigen Schicht 121 bzw. der unteren leitfähigen Schicht 163 ist. In 4D hingegen ist sind „vertikale“ Anordnungen gezeigt, d.h. die Anordnung der Eingänge/Ausgänge ist senkrecht zur Ebene der oberen leitfähigen Schicht 121 bzw. der unteren leitfähigen Schicht 163.
  • Wie auf der rechten Seite von 4D gezeigt, ist es auch bei einer vertikalen Anordnung möglich, das passive elektrische Bauteil 410 in einer Aussparung der oberen elektrisch leitfähigen Schicht 121 und/oder der unteren elektrisch leitfähigen Schicht 163 anzuordnen. Eine Verbindung des passiven elektrischen Bauteils zu den elektrisch leitfähigen Schichten 121, 163 kann z.B. seitlich durch entsprechend dimensionierte Lotdepots erfolgen.
  • In den 4A bis 4C sind Beispiele gezeigt, wie ein passives elektrisches Bauteil zwischen den unteren und oberen Trägersubstraten 120, 160 angeordnet werden kann. Ein derartig angeordnetes passives elektrisches Bauteil ist von einem Einkapselungskörper des Halbleitergehäuses eingekapselt. Es ist jedoch auch möglich, ein passives elektrisches Bauteil eines Halbleitergehäuses außerhalb der Trägersubstrate 120, 160 anzuordnen, z.B. an den Außenanschlüssen.
  • 5A zeigt eine Draufsicht auf ein Halbleitergehäuse 500, das den Halbleitergehäuse 100, 100_1, 200 oder 300 entsprechen kann. Der Übersichtlichkeit halber sind in 5A nur zwei Außenanschlüsse 501, 502 des Halbleitergehäuses 500 gezeigt, die übrigen Außenanschlüsse wurden weggelassen. Ein passives elektrisches Bauteil 410 kann auf den Außenanschlüssen 501, 502 angebracht sein. Ein erster Eingang/Ausgang 411 kann mit dem ersten Außenanschluss 501 elektrisch verbunden sein und ein zweiter Eingang/Ausgang 412 kann mit dem zweiten Außenanschluss 502 elektrisch verbunden sein. Die beiden Außenanschlüsse 501, 502 können Leistungsanschlüsse des Halbleitergehäuses 500 sein. Der erste Außenanschluss 501 kann z.B. zum Anlegen von VDD ausgelegt sein und der zweite Außenanschluss 502 kann z.B. zum Anlegen von VSS ausgelegt sein.
  • Das passive elektrische Bauteil 410 kann z.B. ein Pufferkondensator sein, der dazu ausgelegt ist, Schwankungen in Vss und VDD auszugleichen. Das passive elektrische Bauteil 410 kann z.B. ein Dämpfungsglied sein, das dazu ausgelegt ist, Schwankungen in Vss und VDD auszugleichen. Dadurch kann z.B. ein mit den Außenanschlüssen 501, 502 verbundenes Bauteil vor unerwünschten Spannungsschwankungen geschützt werden.
  • In 5B ist eine Seitenansicht eines Teils des Halbleitergehäuses 500 gezeigt. Wie in 5B gezeigt, kann das passive elektrische Bauteil 410 über einer Oberfläche der Außenanschlüsse 501, 502 angeordnet sein. Das passive elektrische Bauteil 410 kann in einer Ausbuchtung 503 in der Oberfläche der Außenanschlüsse 501, 502 angeordnet sein. Die Ausbuchtung 503 kann als Lötstoppstruktur ausgelegt sein.
  • In 5C ist eine perspektivische Ansicht eines Teils eines weiteren Halbleitergehäuses 500_1 gezeigt, das den Halbleitergehäusen 100, 100_1, 200, 300 oder 500 entsprechen kann. Im Unterschied zum Halbleitergehäuse 500 ist das passive elektrische Bauteil 410 im Halbleitergehäuse 500_1 nicht auf einer Oberfläche der Außenanschlüsse 501, 502 angeordnet, sondern zwischen den Außenanschlüssen 501, 502. Daher ragt das passive elektrische Bauteil nach oben und nach unten über die Außenanschlüsse 501, 502 heraus (vgl. die Seitenansicht in 5D).
  • Wie in 5C gezeigt, kann an den Außenanschlüssen 501, 502 eine Einkerbung 504 vorgesehen sein, in der das passive elektrische Bauteil 410 angeordnet ist.
  • 5D zeigt eine Seitenansicht eines Teils des Halbleitergehäuses 500_1.
  • 6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 600 zum Herstellen eines Halbleitergehäuses mit doppelseitiger Kühlstruktur. Gemäß dem Verfahren 600 können beispielsweise die Halbleitergehäuse 100, 100_1, 200, 300, 500 und 500 1 hergestellt werden.
  • Das Verfahren 600 umfasst bei 601 ein Bereitstellen eines unteren Trägersubstrats, das eine obere elektrisch leitfähige Schicht, eine untere elektrisch leitfähige Schicht und eine zwischen der oberen und unteren elektrisch leitfähigen Schicht angeordnete elektrische Isolierschicht aufweist. Das Verfahren 600 umfasst bei 602 ein Anbringen eines ersten elektrisch leitfähigen Abstandshalters an der oberen elektrisch leitfähigen Schicht des unteren Trägersubstrats. Das Verfahren 600 umfasst bei 603 ein Anbringen mindestens eines Leistungshalbleiterchips an der oberen elektrisch leitfähigen Schicht des unteren Trägersubstrats. Das Verfahren 600 umfasst bei 604 ein Anbringen eines zweiten elektrisch leitfähigen Abstandshalters an dem Leistungshalbleiterchip. Das Verfahren 600 umfasst bei 605 ein Anbringen eines oberen elektrisch leitfähigen Elements auf den Abstandshaltern gegenüber dem unteren Trägersubstrat. Das Verfahren 600 umfasst bei 606 ein Anbringen von Leistungsanschlüssen des Halbleitergehäuses an dem unteren Trägersubstrat. Das Verfahren 600 umfasst bei 607 ein Anbringen eines passiven elektrischen Bauteils an dem unteren Trägersubstrat oder an den Leistungsanschlüssen derart, dass das passive elektrische Bauteil mit der oberen elektrisch leitfähigen Schicht des unteren Trägersubstrats elektrisch verbunden ist.
  • Das Verfahren 600 kann ferner ein elektrisches Verbinden des mindestens einen Leistungshalbleiterchips mit dem oberen leitfähigen Element und mit der oberen leitfähigen Schicht des unteren Trägersubstrats umfassen. Das Verfahren 600 kann ferner umfassen, dass das Anbringen des passiven elektrischen Bauteils ein Löten des passiven elektrischen Bauteils an die obere leitfähige Schicht des unteren Trägersubstrats oder an die Leistungsanschlüsse umfasst. Das Verfahren 600 kann ferner ein Einkapseln des Leistungshalbleiterchips, der Abstandshalter, des oberen elektrisch leitfähigen Elements und des unteren Trägersubstrats in einen Einkapselungskörper umfassen.
  • Obwohl hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurden, ist es für den Durchschnittsfachmann offensichtlich, dass eine Vielzahl alternativer und/oder äquivalenter Umsetzungen die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen ersetzen kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Diese Anmeldung soll alle Anpassungen oder Variationen der hierin diskutierten spezifischen Ausführungsformen abdecken. Daher ist beabsichtigt, dass diese Offenbarung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.

Claims (20)

  1. Halbleitergehäuse mit doppelseitiger Kühlstruktur, das Halbleitergehäuse umfassend: ein oberes elektrisch leitfähiges Element, das eine nach außen freiliegende Metalloberfläche aufweist, ein unteres Trägersubstrat, das eine obere elektrisch leitfähige Schicht, eine untere elektrisch leitfähige Schicht mit einer nach außen freiliegenden Oberfläche und eine zwischen der oberen und unteren elektrisch leitfähigen Schicht angeordnete elektrische Isolierschicht aufweist, einen ersten elektrisch leitfähigen Abstandshalter, der zwischen dem oberen elektrisch leitfähigen Element und der oberen elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet ist, mindestens einen Leistungshalbleiterchip, der zwischen dem oberen elektrisch leitfähigen Element und der oberen elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet ist, einen zweiten elektrisch leitfähigen Abstandshalter, der zwischen oberen elektrisch leitfähigen Element und dem Leistungshalbleiterchip angeordnet ist, und ein passives elektrisches Bauteil, das mit der oberen elektrisch leitfähigen Schicht des unteren Trägersubstrats elektrisch verbunden ist.
  2. Halbleitergehäuse nach Anspruch 1, wobei das obere elektrisch leitfähige Element ein oberes Trägersubstrat mit einer oberen elektrisch leitfähigen Schicht, einer unteren elektrisch leitfähigen Schicht und einer zwischen der oberen und unteren elektrisch leitfähigen Schicht angeordneten elektrischen Isolierschicht aufweist, wobei die obere elektrisch leitfähige Schicht der nach außen freiliegenden Metalloberfläche entspricht.
  3. Halbleitergehäuse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das passive elektrische Bauteil ein Kondensator, eine Spule oder ein Widerstand ist.
  4. Halbleitergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das passive elektrische Bauteil über der elektrischen Isolierschicht des unteren Trägersubstrats angeordnet ist.
  5. Halbleitergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das passive elektrische Bauteil entlang eines äußeren Randbereichs des unteren Trägersubstrats angeordnet ist.
  6. Halbleitergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das passive elektrische Bauteil auf oder zwischen zwei Leistungsanschlüssen des Halbleitergehäuses angeordnet ist.
  7. Halbleitergehäuse nach Anspruch 3, wobei das passive elektrische Bauteil ein Pufferkondensator ist, der zwischen dem unteren Trägersubstrat und dem oberen elektrisch leitfähigen Element angeordnet ist.
  8. Halbleitergehäuse nach Anspruch 7, wobei der Pufferkondensator mit der oberen elektrisch leitfähigen Schicht des unteren Trägersubstrats und dem oberen elektrisch leitfähigen Element elektrisch verbunden ist.
  9. Halbleitergehäuse nach Anspruch 8, wobei der Pufferkondensator vertikal in dem Halbleitergehäuse angeordnet ist, so dass ein erster Eingang/Ausgang des Pufferkondensators zum oberen elektrisch leitfähigen Element zeigt und ein gegenüberliegender zweiter Eingang/Ausgang des Pufferkondensators zum unteren Trägersubstrat zeigt.
  10. Halbleitergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das passive elektrische Bauteil in einer Einkerbung angeordnet ist, wobei die Einkerbung in entweder dem unteren Trägersubstrat oder dem oberen elektrisch leitfähigen Element oder sowohl in dem unteren Trägersubstrat als auch in dem oberen elektrisch leitfähigen Element ausgebildet ist.
  11. Halbleitergehäuse nach Anspruch 3, wobei das passive elektrische Bauteil ein Widerstand mit einem negativen thermischen Koeffizienten ist, und wobei der Widerstand elektrisch mit einem ersten und einem zweiten Messanschluss des Halbleitergehäuses verbunden und für eine Temperaturmessung des Halbleitergehäuses ausgebildet ist.
  12. Halbleitergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: einen Einkapselungskörper, der den mindestens einen Leistungshalbleiterchip, die Abstandshalter, das obere elektrisch leitfähige Element und das untere Trägersubstrat einkapselt, wobei der Einkapselungskörper eine Pressmasse umfasst.
  13. Halbleitergehäuse nach Anspruch 12, wobei sich das passive elektrische Bauteil innerhalb des Einkapselungskörpers befindet.
  14. Halbleitergehäuse nach Anspruch 12, wobei sich das passive elektrische Bauteil außerhalb des Einkapselungskörpers befindet.
  15. Halbleitergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Leistungshalbleiterchip SiC umfasst.
  16. Halbleitergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Halbleitergehäuse eine Halbbrückenschaltung realisiert ist.
  17. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitergehäuses mit doppelseitiger Kühlstruktur, das Verfahren umfassend: Bereitstellen eines unteren Trägersubstrats, das eine obere elektrisch leitfähige Schicht, eine untere elektrisch leitfähige Schicht und eine zwischen der oberen und unteren elektrisch leitfähigen Schicht angeordnete elektrische Isolierschicht aufweist, Anbringen eines ersten elektrisch leitfähigen Abstandshalters an der oberen elektrisch leitfähigen Schicht des unteren Trägersubstrats, Anbringen mindestens eines Leistungshalbleiterchips an der oberen elektrisch leitfähigen Schicht des unteren Trägersubstrats, Anbringen eines zweiten elektrisch leitfähigen Abstandshalters an dem Leistungshalbleiterchip, Anbringen eines oberen elektrisch leitfähigen Elements auf den Abstandshaltern gegenüber dem unteren Trägersubstrat, Anbringen von Leistungsanschlüssen des Halbleitergehäuses an dem unteren Trägersubstrat, und Anbringen eines passiven elektrischen Bauteils an dem unteren Trägersubstrat oder an den Leistungsanschlüssen derart, dass das passive elektrische Bauteil mit der oberen elektrisch leitfähigen Schicht des unteren Trägersubstrats elektrisch verbunden ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend: elektrisches Verbinden des mindestens einen Leistungshalbleiterchips mit dem oberen leitfähigen Element und mit der oberen leitfähigen Schicht des unteren Trägersubstrats.
  19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei das Anbringen des passiven elektrischen Bauteils ein Löten des passiven elektrischen Bauteils an die obere leitfähige Schicht des unteren Trägersubstrats oder an die Leistungsanschlüsse umfasst.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, ferner umfassend: Einkapseln des Leistungshalbleiterchips, der Abstandshalter, des oberen elektrisch leitfähigen Elements und des unteren Trägersubstrats in einen Einkapselungskörper, wobei der Einkapselungskörper eine Pressmasse umfasst.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014209690A1 (de) * 2014-05-21 2015-11-26 Robert Bosch Gmbh Kommutierungszelle
DE112014004147T5 (de) * 2013-09-10 2016-07-07 Denso Corporation Energieumwandlungsvorrichtung
US10002821B1 (en) * 2017-09-29 2018-06-19 Infineon Technologies Ag Semiconductor chip package comprising semiconductor chip and leadframe disposed between two substrates

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007116013A (ja) * 2005-10-24 2007-05-10 Renesas Technology Corp 半導体装置及びそれを用いた電源装置
JP5557441B2 (ja) 2008-10-31 2014-07-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置および電動車両
US8358000B2 (en) 2009-03-13 2013-01-22 General Electric Company Double side cooled power module with power overlay
JP5460653B2 (ja) 2011-07-14 2014-04-02 本田技研工業株式会社 半導体装置
US10014280B2 (en) * 2016-03-29 2018-07-03 Hong Kong Applied Science And Technology Research Institute Co. Ltd. Three dimensional fully molded power electronics module having a plurality of spacers for high power applications
DE102016115221A1 (de) 2016-08-17 2018-02-22 Karlsruher Institut für Technologie Verfahren zum Verbinden von mindestens zwei Substraten zur Bildung eines Moduls
DE102016119485A1 (de) * 2016-10-12 2018-04-12 Infineon Technologies Ag Chipträger mit elektrisch leitfähiger Schicht, die sich über eine wärmeleitfähige dielektrische Sheet-Struktur hinaus erstreckt
DE102016120778B4 (de) 2016-10-31 2024-01-25 Infineon Technologies Ag Baugruppe mit vertikal beabstandeten, teilweise verkapselten Kontaktstrukturen
US11367669B2 (en) * 2016-11-21 2022-06-21 Rohm Co., Ltd. Power module and fabrication method of the same, graphite plate, and power supply equipment
US11830856B2 (en) * 2019-03-06 2023-11-28 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor package and related methods

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112014004147T5 (de) * 2013-09-10 2016-07-07 Denso Corporation Energieumwandlungsvorrichtung
DE102014209690A1 (de) * 2014-05-21 2015-11-26 Robert Bosch Gmbh Kommutierungszelle
US10002821B1 (en) * 2017-09-29 2018-06-19 Infineon Technologies Ag Semiconductor chip package comprising semiconductor chip and leadframe disposed between two substrates

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