用于電子模塊的基板以及制造用于電子模塊的基板的方法
【技術領域】
[0001]各種實施例涉及一種用于電子模塊的基板、一種電子模塊以及一種制造用于電子模塊的基板的方法。
【背景技術】
[0002]在很多技術領域中，使用電子模塊(例如所謂的功率模塊)來向電子部件或者設備提供或者切換功率。例如，一個可能的領域為汽車領域。大多數功率模塊包括至少一個晶體管，例如IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)。在設計新的功率模塊時，IGBT功率模塊內的效率是主要的挑戰。影響功率模塊的效率和可能的切換頻率的一個因素是雜散電感。雜散電感直接受到功率模塊設計的影響，并且較少地受到模塊基本物理特性的影響。常規IGBT功率模塊設計傾向于犧牲雜散電感以便增加模塊的功率密度。這通常包括:分離基底上的正(+)DC路徑和負(_)DC路徑，跨主電流路徑橫向地接合以方便將功率晶體管芯片接合至功率模塊中的各種電勢，和/或由于模塊中存在的大量公共元件而提供重復布局以用于方便制造。在每種情況下，結果是增加了功率模塊內的雜散電感并且從而降低了效率。另外，使用裸露的晶粒(dice)的標準功率模塊當前還用于較低功率范圍中，并且具有成本高的缺點，尤其對于小體積而言。
【發明內容】
[0003]各種實施例提供一種用于電子模塊的基板，其中基板包括:傳導材料；以及凹部，形成在基板的一個主表面中并且被適配成容納電子芯片。
[0004]另外，各種實施例提供一種電子模塊，電子模塊包括根據;^例性實施例的基板以及被放置在基板的凹部中的電子芯片。
[0005]另外，各種實施例提供一種制造用于電子模塊的基板的方法，其中該方法包括:提供基板；以及在基板的一個主表面中形成凹部，其中凹部被適配成容納電子芯片。
【附圖說明】
[0006]在附圖中，相似的附圖標記貫穿不同的視圖通常指代相同的部分。附圖不一定按比例繪制。相反，重點通常在于說明本發明的原理。在以下描述中，參考以下附圖來描述各種實施例，在附圖中:
[0007]圖1示出電子模塊的部件的透視圖；
[0008]圖2示出包括絕緣層的圖1的電子模塊的透視圖；以及
[0009]圖3示出圖2的電子模塊的側視圖。
【具體實施方式】
[0010]下面，將解釋半導體器件以及制造半導體器件的方法的另外的示例性實施例。應當注意，也可以將在一個特定示例性實施例的情境中描述的對特定特征的描述與其它示例性實施例進行組合。
[0011]本文使用詞語“示例性”來意指“用作示例、實例或者說明”。本文被描述為“示例性”的任何實施例或者設計不一定要被理解為比其它實施例或者設計優選或者有利。
[0012]各種實施例提供一種制造電子模塊的方法，其中該方法包括:提供根據示例性實施例的基板；在基板的凹部中布置電子芯片。優選地，電子芯片與基板直接地或者間接地電接觸和/或熱接觸。例如，可以例如通過使用(傳導性)環氧膠黏劑或者焊料來將電子芯片粘附至凹部中的接觸區域。可選地，可以在基板的一個主表面上布置蓋層或者絕緣層并且覆蓋所布置的電子芯片。此外或者備選地，可以在基板的至少部分周圍形成成型化合物(mold compound)，并且成型化合物可以形成電子模塊的封裝。
[0013]特別地，電子模塊可以是功率模塊。例如，電子芯片可以是裸片(die)、經封裝的電子芯片或者預封裝裸片。基板的凹部可以形成盲孔。優選地，凹部可以具有與意圖被放置或者布置在凹部中的電子芯片的厚度對應或者適配的深度。優選地，電子芯片為經封裝的電子芯片，例如可以包括模制的封裝。例如，電子芯片可以是小外形晶體管(SOT)封裝件或者小外形無引線(nonleaded)晶體管(SON)封裝件。特別地，載體可以包括多個凹部。雖然可以關于其任何期望的應用對基板和電子模塊的橫向尺寸進行適配，但是基板的典型尺寸在兩個橫向維度上可以在1mm至200mm的范圍內。
[0014]通過在用于電子模塊的基板中提供凹部，可能使用可以被布置在凹部中的SOT和/或SON封裝件來產生專用低成本功率子系統。這可以實現比標準功率模塊更廉價的解決方案，其功率范圍從幾百瓦特直到1kW或者甚至更大。另外，部分圍繞電子芯片的基板的傳導材料可以使得能夠顯著降低功率封裝件的雜散電感，這轉而可以使得能夠使用快速開關器件(IGBT、二極管和/或M0SFET)，從而顯著降低功率損失。可能的應用可以是例如用于電焊機的功率模塊。
[0015]下面，描述基板的示例性實施例。然而，還可以將關于這些實施例所描述的特征和要素與電子模塊以及制造基板的方法的示例性實施例進行組合。
[0016]根據基板的示例性實施例，凹部具有被適配成完全容納電子芯片的深度。
[0017]特別地，凹部的深度可以在Imm與1mm之間的范圍內，優選地在2mm與7mm之間的范圍內，更優選地在2.5mm與5.5mm之間的范圍內。應當注意，凹部優選地可以具有能夠將電子芯片與電子芯片或者裸片附接至其的基底或者載體一起容納的適合的深度。
[0018]根據基板的示例性實施例，基板具有在2.5mm與7mm之間的范圍內的厚度。
[0019]特別地，基板的厚度可以在3.0mm與6.0mm之間的范圍內，優選地在3.5mm與5mm之間的范圍內。由于降低的高度和總的寄生參數、由于基板的傳導材料并且由于可能非常低的耦合電容，包括電子芯片(例如預封裝晶粒)可以被布置到其中的凹部的相對低的基板的使用可以在尚開關頻率時確保尚性能。
[0020]根據基板的示例性實施例，基板包括從由鋁、黃銅和銅組成的組中選出的材料。
[0021]原則上，可以使用通常用于基板或者載體的任意合適的金屬或者其它材料。基板可以包括這些材料中的一種或若干種材料，或者可以由這些材料中的一種或若干種材料組成。所述基板可以包括金屬基復合材料或者其它燒結金屬。特別地，材料應當具有適合于意圖的應用的導熱性和/或導電性。例如，可能提供相對地成本有效的基于鋁的基板。
[0022]根據基板的示例性實施例，在凹部中形成接觸區域。
[0023]特別地，接觸區域或者多個接觸區域可以形成接觸焊盤、引腳或者接觸端子，接觸焊盤、引腳或者接觸端子被適配成與電子芯片或者芯片封裝件的端子或者焊盤電接觸。例如，接觸區域可以被適配用于表面安裝技術，即，可以被適配為表面安裝器件與接觸區域接觸。此外或者備選地，接觸區域或者基板本身還可以用作散熱器。此外，應當提及，電子芯片(包括電子芯片安裝在其上的可能基底)可以通過膠黏劑(如環氧膠黏劑、焊料或者燒結層)附接至接觸區域。
[0024]下面，描述電子模塊的示例性實施例。然而，還可以將關于這些實施例所描述的特征和要素與基板以及制造基板的方法的示例性實施例進行組合。
[0025]根據電子模塊的示例性實施例，電子芯片為預封裝晶粒。
[0026]可能的低成本無引線(Ieadless)或者有引線(leaded)預封裝晶粒的使用可以實現不同的貼裝(pick-and-place)方法以及低成本的制造工藝。在使用預封裝晶粒的情況下，由于SOT封裝件和SON封裝件所提供的機械和化學保護，電子模塊或者器件對生產問題的敏感性也可能導致電子模塊本身更高的可靠性。此外，這可以有力地降低對于朝著封裝塑料蓋的爬電距離的需求，并且可以降低電子模塊或者功率模塊的總高度。一旦其已經被布置或者組裝在基板的凹部中，還可能在電子芯片或者預封裝晶粒的頂部直接施加機械壓力。因此，可能由于提供到基板或者散熱器的更好的粘附而改善熱阻。這一技術也可以實現雙側冷卻解決方案。
[0027]另外，預封裝晶粒的使用可以實現有時被制造商或者用戶要求的電子芯片的更好的絕緣，以避免例如用戶或者操作者可能與電子模塊或者功率模塊的擺動部分(如可以在高電壓擺動的散熱器)接觸的可能性。除了雙絕緣以及特別地用于基板的導電材料的使用，通過形成第二絕緣的一部分(特別地關于雜散場)，電子模塊可以具有相對低的雜散電感，即使是在封裝件(例如SON或者S0T)可能具有相對高的雜散電感的情況下。
[0028]此外，預封裝晶粒的使用可以實現電子模塊的高可靠性，尤其是在高溫和高濕度應力的情況下(如在HTRB、HTGS, AC、THB和H3TRB測試中所描述的情況下)。
[0029]根據電子模塊的示例性實施例，電子芯片附接至基板。
[0030]例如，電子芯片可以通過表面安裝技術直接地或間接地附接至基板。例如，電子芯片或者裸片可以通過表面安裝技術附接至基底或者載體，而基底或者載體通過例如膠黏劑附接至基板。優選地，電子芯片以如下方式附接至基板:電子芯片被凹部完全容納。也就是說，包括可選的附接或者粘附層在內的電子芯片的厚度優選地小于凹部的深度。例如，在使用附接或者安裝至PCB基底上或者甚至直接