[发明专利]包括具有改进的处理特性的热界面材料的半导体器件封装

说明书

一种半导体器件封装(100)包括导电载体(10)、设置在载体(10)上的半导体管芯(20)、密封载体(10)的部分和半导体管芯(20)的密封剂(40)、电绝缘且导热的界面结构，其特别地覆盖载体(10)的暴露表面部分和密封剂(40)的连接表面部分，其中界面结构(30)包括在‑40℃至150℃之间的范围内的玻璃化转变温度，更具体地，范围的下限为‑30℃、‑20℃、‑10℃、0℃、10℃、20℃或30℃，更具体地，范围的上限为140℃、130℃、120℃、110℃、100℃、90℃、80℃、70℃、60℃、50℃或40℃。

技术领域

本公开涉及半导体器件封装和用于制造半导体器件封装的方法。

背景技术

在半导体封装领域中，特别是关于功率封装，通常的问题是将半导体管芯中产生的热量可靠地消散到外部。通常，安装在电载体上的半导体管芯用封装化合物浇铸，从而电载体的表面区域保持空置。然后，可以将热界面结构(TIM，热界面材料)安装在封装结构的一部分和电载体的表面区域上，所述热界面结构将电载体相对于其周围环境电隔离。然后，用户可以在这种半导体器件封装上安装例如热沉形式的散热元件，以便能够在半导体器件封装的操作期间将累积的废热从半导体器件封装消散到外围。这在许多不同的应用中是有利的，例如EV充电、电动汽车、可再生能源、家用电器等。

半导体封装的操作性能通常受到热量的限制，热量可以传递到诸如热沉的冷却单元。因此，热界面材料(TIM)用作电载体和冷却单元之间的界面材料。关于TIM，过去已经使用了不同的材料，其中有例如热油脂。然而，这些材料可能缺乏足够的电隔离，并且通常不可靠，因为在操作循环期间，它们的热机械稳定性可能会受到影响。此外，有时可能发生没有正确地执行热油脂的分配，从而导致部件的可能的热问题。例如，在生产线上热胶不均匀的分配可能是有问题的。

作为使用热油脂的替代，可以使用可附着箔形式的热界面材料。这种方法的缺点是，价格高和涉及热传导性能的额外组装工作，以及热界面材料相对于管芯载体和散热体的显著的接触热阻。

TIM的另一种替代品是基于硅树脂基材料的材料。它们表现出突出的导热性，因为它们紧密地装配在电载体和热沉之间的间隙中。然而，它们也已经证明在处理期间对刮擦敏感。防止这种损坏可以使得更容易将这种技术引入到更广泛的应用中。处理碰撞(例如刮擦)可导致应用的故障性能降低。

发明内容

迄今可知没有一种TIM材料：a)能够在室温下安全处理，同时b)在工作温度下允许一定的柔软性和一致性。出于这个和其他原因，存在对本公开的需要。

本公开的第一方面涉及一种半导体器件封装，包括导电载体、设置在载体上的半导体管芯、密封载体的部分和半导体管芯的密封剂、电绝缘且导热的界面结构，其具体地覆盖载体的暴露表面部分和密封剂的连接表面部分，其中界面结构包括在-40℃至150℃之间的范围内的玻璃化转变温度，更具体地，范围的下限为-30℃、-20℃、-10℃、0℃、10℃或20℃或30℃，更具体地，范围的上限为140℃、130℃、120℃、110℃、100℃、90℃、80℃、70℃、60℃、50℃或40℃。

本公开的第二方面涉及一种制造半导体器件封装的方法，所述方法包括将半导体管芯安装在导电载体上，通过密封剂密封载体的部分和半导体管芯，形成电绝缘且导热的界面结构，其具体地用于覆盖载体的暴露表面部分和密封剂的连接表面部分，包括在-40℃至150℃之间的范围内的玻璃化转变温度，更具体地，范围的下限为-30℃、-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃或30℃，更具体地，范围的上限为140℃、130℃、120℃、110℃、100℃、90℃、80℃、70℃、60℃、50℃或40℃。

附图说明

包括附图以提供对实施例的进一步理解，并且附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了实施例，并且与说明一起用于解释实施例的原理。将容易理解其他实施例和实施例的许多预期优点，因为通过参考以下具体实施方式它们变得更好理解。