[go: up one dir, main page]

DE102004050792A1 - Component module for high temperature applications and method for manufacturing such a component module - Google Patents

Component module for high temperature applications and method for manufacturing such a component module Download PDF

Info

Publication number
DE102004050792A1
DE102004050792A1 DE102004050792A DE102004050792A DE102004050792A1 DE 102004050792 A1 DE102004050792 A1 DE 102004050792A1 DE 102004050792 A DE102004050792 A DE 102004050792A DE 102004050792 A DE102004050792 A DE 102004050792A DE 102004050792 A1 DE102004050792 A1 DE 102004050792A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
substrates
component module
components
molding compound
module according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102004050792A
Other languages
German (de)
Inventor
Wolfram Hasert
Stefan Hornung
Stefan Bachmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102004050792A priority Critical patent/DE102004050792A1/en
Priority to PCT/EP2005/054098 priority patent/WO2006042766A1/en
Publication of DE102004050792A1 publication Critical patent/DE102004050792A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/538—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames the interconnection structure between a plurality of semiconductor chips being formed on, or in, insulating substrates
    • H01L23/5385—Assembly of a plurality of insulating substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293—Organic, e.g. plastic
    • H01L23/295—Organic, e.g. plastic containing a filler
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/18—High density interconnect [HDI] connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10D, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10D, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10D, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group subclass H10D
    • H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10D, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group subclass H10D the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
    • H01L2224/0601—Structure
    • H01L2224/0603—Bonding areas having different sizes, e.g. different heights or widths
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
    • H01L2224/061—Disposition
    • H01L2224/0618—Disposition being disposed on at least two different sides of the body, e.g. dual array
    • H01L2224/06181—On opposite sides of the body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauelemente-Modul (20) für Hochtemperatur-Anwendungen und ein Verfahren zu seiner Herstellung. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Bauelemente-Modul weist mindestens auf: DOLLAR A eine Grundplatte (12), DOLLAR A zwei beidseitig metallbeschichtete Substrate (1, 2), DOLLAR A wobei das untere Substrat (1) auf der Grundplatte befestigt ist, DOLLAR A mindestens zwei mikrostrukturierte Hochtemperatur-Bauelemente (3), die zwischen den beiden Substraten (1, 2) angeordnet und über Lotschichten (6) mit den Metallbeschichtungen (1.3, 2.2) der Substrate kontaktiert sind, DOLLAR A einen Moldkörper (14), der auf der Grundplatte (12) angeordnet ist und die Substrate (1, 2) und Hochtemperatur-Bauelemente (3) vollständig und eine Anschlusseinrichtung (8, 9) teilweise umgibt, DOLLAR A wobei zwischen den Substraten und den Bauelementen (3) ausgebildete Zwischenstrukturen (16) mit der Moldmasse des Moldkörpers (14) vollständig gefüllt sind, die aufweist: DOLLAR A - eine Glasübergangstemperatur größer/gleich 190 DEG C, DOLLAR A - eine Verarbeitungsviskosität von 5 bis 15 Pas, DOLLAR A - zwischen 80 und 90 Gewichtsprozent Füllmaterial aus sphärischen, mineralischen Füllkörpern mit Durchmessern überwiegend im Bereich zwischen 20 und 50 mum.The invention relates to a component module (20) for high-temperature applications and to a method for its production. DOLLAR A The module according to the invention module comprises at least: DOLLAR A a base plate (12), DOLLAR A two metal-coated substrates (1, 2) on both sides, DOLLAR A wherein the lower substrate (1) is fixed to the base plate, DOLLAR A at least two microstructured high-temperature components (3) which are arranged between the two substrates (1, 2) and contacted by solder layers (6) with the metal coatings (1.3, 2.2) of the substrates, DOLLAR A a Moldkörper (14) on the base plate (12) is arranged and the substrates (1, 2) and high temperature components (3) completely and a connection device (8, 9) partially surrounds, between the substrates and the components (3) formed intermediate structures (16) with the mold mass of the Moldkörper (14) are completely filled, which has: DOLLAR A - a glass transition temperature greater than or equal 190 ° C, DOLLAR A - a processing viscosity of 5 to 15 Pas, DOLLAR A - between en 80 and 90% by weight of filler material of spherical mineral fillers with diameters predominantly in the range between 20 and 50 μm.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauelemente-Modul für Hochtemperaturanwendungen und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Bauelemente-Moduls.The The invention relates to a component module for high temperature applications and a method of manufacturing such a device module.

Leistungselektronik wird zum Schutz vor äußeren Umwelteinflüssen oftmals in Gehäuse aus Epoxid-Niederdruckpressmassen (Moldmassen) eingespritzt bzw. eingemoldet, wodurch eine sichere Verpackung erreicht wird. Hierbei wird in der Regel ein einzelner Chip auf einem Substrat kontaktiert und nachfolgend eingemoldet, so dass der Chip und die seiner Kontaktierung dienenden Bonddrähte bzw. Bondverbindungen vollständig von der Moldmasse umgeben und somit verkapselt sind.power electronics is often used to protect against external environmental influences in housing injected from low-pressure epoxy molding compounds (molding compounds) or gold plated, whereby a secure packaging is achieved. in this connection usually a single chip is contacted on a substrate and subsequently melded, leaving the chip and its contacting serving bonding wires or bond connections completely surrounded by the molding compound and thus encapsulated.

Durch derartige Module können jedoch nur geringe Leistungen und wenige Funktionen erreicht werden. Daher sind komplexere Multichip-Verpackungen bekannt, welche jedoch oftmals nicht die Anforderungen an eine hohe Zuverlässigkeit auch bei höheren Temperaturen erfüllen, wie es z. B. im Automotive-Bereich erforderlich ist.By such modules can However, only low performance and few features can be achieved. Therefore, more complex multichip packaging However, which often does not meet the requirements for a high reliability even at higher Meet temperatures, as it is z. B. in the automotive industry is required.

Insbesondere für Hochstromanwendungen, bei denen Temperaturen teilweise über 200 C° auftreten, ist der Einsatz der Moldmassen oftmals nicht zufriedenstellend. Herkömmliche Epoxid-Massen weisen in der Regel Glasübergangstemperaturen (Tg) von unter 170 C° auf und sind mit halogenhaltigen Flammschutzmitteln ausgerüstet, die den zukünftigen Umwelt- und Gesundheitsrichtlinien nicht entsprechen. Auch tritt innerhalb der hohen Temperaturbereiche und des unterschiedlichen Ausdehnungsverhaltens der Moldmasse und der Bauelemente oftmals ein Delaminieren bzw. eine Rissbildung des Moldmaterials gegenüber den Substraten und Bauelementen auf. Bei der Anordnung mehrerer Leistungsbauelemente, z.B. Power-MOSFETs, treten kleinste Spalte von z.B. 30 μm über größere Fließweglängen von z.B. bis zu 60 mm auf, die beim Spritzen bzw. Molden nur unvollständig gefüllt werden können, so dass das gemoldete Modul zur Rissbildung innerhalb des möglichen Temperaturbereichs neigt.Especially for high current applications, at partially over which temperatures 200 C ° occur the use of molding compounds is often unsatisfactory. conventional Epoxy materials usually have glass transition temperatures (Tg) of below 170 ° C and are equipped with halogenated flame retardants which the future Do not comply with environmental and health guidelines. Also occurs within high temperature ranges and different Expansion behavior of the molding compound and the components often a delamination or cracking of the molding material with respect to the Substrates and components. In the arrangement of several power components, e.g. Power MOSFETs, smallest column of e.g. 30 μm over larger flow path lengths of e.g. up to 60 mm, which can only be filled incompletely when spraying or Molden, see above that the molded module for cracking within the possible Temperature range tends.

Das erfindungsgemäße Bauelemente-Modul und das Verfahren zu seiner Herstellung weisen demgegenüber einige Vorteile auf. Erfindungsgemäß wird ein Stapel in Sandwich-Bauweise aus zwei metallbeschichteten Substraten, mindestens zwei zwischen diesen aufgenommenen Bauelementen und mindestens einer Anschlusseinrichtung gelötet und in einer speziellen Moldmasse eingespritzt. Durch diese Bauweise wird gegenüber bondgelöteten und vergelten Modulen auch der Einsatz kleinerer Elektronikbausteine, z. B. mehrerer PowerMOSFETs, möglich. Als metallbeschichtete Substrate können insbesondere DBC (direct bonded copper)-Substrate, bei denen Kupferstanzgitter als Kupferschichten auf die Keramikplatten 1.1, 2.1 aufgelötet sind, oder Alumium-Aluminiumoxid-Aluminium-Substrate verwendet werden.In contrast, the component module according to the invention and the method for its production have some advantages. According to the invention, a sandwich-type stack of two metal-coated substrates, at least two components received between them and at least one connection device is soldered and injected in a special molding compound. This construction is compared to bondgelöteten and retaliated modules and the use of smaller electronic components, such. As several PowerMOSFETs possible. In particular DBC (direct bonded copper) substrates, in which copper stamped grid as copper layers on the ceramic plates 1.1 . 2.1 are soldered, or aluminum-aluminum oxide-aluminum substrates are used.

Die Moldmasse weist hierbei eine hohe Glasübergangstemperatur von über 190 C° und sphärische bzw. kugelförmige, mineralische Füllkörper auf. Die Füllkörper bilden hierbei 80 bis 90 % der Moldmasse, so dass sie deren thermisches Ausdehnungsverhalten weitgehend bestimmen; durch ihr isotropes Ausdehnungsverhalten wird über den erfindungsgemäßen Hochtemperaturbereich ein geringer Stresseintrag in die Bauelemente ermöglicht und somit die Rissbildung wirksam verhindert. Hierbei wurde erfindungsgemäß erkannt, dass eine geeignete Korngrößenverteilung der sphärischen Füllkörper mit Durchmessern von 1 bis 75 μm und überwiegend – d.h. bei mehr als 50% aller Füllkörper – im Bereich von 20 bis 50 μm, und weiterhin eine hinreichend geringe Verarbeitungsviskosität von 5 bis 15 Pas überraschender Weise ein gutes Einmolden und ein sicheres Ausfüllen der Zwischenstrukturen bzw. Zwischenräume auch im Bereich von 30 bis 500 μm ermöglichen.The In this case, molding compound has a high glass transition temperature of over 190 C ° and spherical or spherical, mineral filler on. The Form packing in this case 80 to 90% of the molding compound, so that they are their thermal Largely determine expansion behavior; through its isotropic expansion behavior will over the high temperature range according to the invention allows a low stress entry into the components and thus effectively preventing the cracking. In this case, according to the invention, that a suitable particle size distribution the spherical one Packing with diameters from 1 to 75 μm and predominantly - i. at more than 50% of all packing - in the range of 20 to 50 μm, and furthermore, a sufficiently low processing viscosity of 5 to 15 pas more surprising Make sure you have a good one and a sure filling of the intermediate structures or interspaces also in the range of 30 to 500 microns enable.

Weiterhin wird eine Beschädigung der elektronischen Bauteile in diesem Viskositätsbereich vermieden.Farther will be a damage avoided the electronic components in this viscosity range.

Die sphärischen, unterschiedlich großen Füllkörper verstopfen hierbei auch nicht die Zugänge zu den Zwischenstrukturen. Durch die erfindungsgemäße Bereichsbereite der Korngrößenverteilung wird weiterhin ein besseres Ausfüllen als durch singuläre Korngrößenwerte oder schmalere Bereichsbreiten erreicht, da die unterschiedlich großen Kugeln ein verbessertes Abrollen an anderen Kugeln sowie an den Substraten und den Bauelementen ermöglichen. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass diese Wirkung durch Verwendung lediglich sphärischer Füllkörper und ohne asphärische, gemahlene Füllkörper, wie sie bei herkömmlichen Moldmassen verwendet werden, deutlich verbessert ist.The spherical, clogging filler of different sizes not the accesses too the intermediate structures. By the invention range of particle size distribution will continue to fill out better as by singular grain size values or narrower range widths achieved as the different huge Balls an improved rolling on other balls as well as on the Substrates and allow the components. According to the invention was recognized that this effect by using only spherical Packing and without aspherical, ground fillers, like they at conventional Moldmasses used is significantly improved.

Da bei der erfindungsgemäßen Korngrößenverteilung der sphärischen Füllkörper ein gleichmäßiges Ausfüllen auch sehr kleiner Zwischenstrukturen mit den Füllkörpern ermöglicht wird, unterscheidet sich das Wärmeausdehnungsverhalten dieser gefüllten Zwischenstrukturen nicht von demjenigen der großbereichigen Moldmasse.There in the particle size distribution according to the invention the spherical one Filler even filling in, too very small intermediate structures with the packing is possible, differs the thermal expansion behavior this filled one Intermediate structures not from that of large-scale molding compound.

Erfindungsgemäß kann somit ein thermischer Ausdehnungskoeffizient ausgebildet werden, der zwischen demjenigen der Substrate und demjenigen der Bauelemente liegt, d.h. im Bereich von 5∙10-6 bis 15∙10-6 1/K; der Ausdehnungskoeffizient wird hierbei durch die den Füllstoffanteil, d.h. durch mineralisches Material, bestimmt.According to the invention can thus be formed a thermal expansion coefficient, which is between that of the substrates and that of the components, that is, in the range of 5 × 10 -6 to 15 × 10 -6 1 / K; the coefficient of expansion is determined by the proportion of filler, ie by mineral material.

Als Harzsysteme werden geeignete Harze und Härter verwendet, die hinreichend hohe Glasübergangstemperaturen von größer/gleich 190 C°, z.B. ca. 200 C° sicher stellen.When Resin systems use appropriate resins and hardeners that are sufficient high glass transition temperatures from greater / equal 190 ° C, e.g. about 200 ° C safely put.

Der Flammschutz wird vorteilhafterweise ohne den Einsatz von rotem Phosphor oder halogenhaltigen Verbindungen und Sb-Oxiden erreicht. Hier zu werden Metalloxide, Metallhydroxide, MAR (Multiaromatischer Harz mit inhärentem Flammschutz) oder Polyphosphate eingesetzt.Of the Flame retardant is advantageously without the use of red phosphorus or halogen-containing compounds and Sb oxides. For this be metal oxides, metal hydroxides, MAR (Multiaromatic resin with inherent Flame retardant) or polyphosphates used.

Die Haftung der Moldmasse an den auftretenden Substratoberflächen und Oberflächen der Bauelemente, d.h. den relevanten Metallen und keramischen oder Composite /Sinter- Werkstoffen, wird durch geeignete Haftungsmodizierer bzw. Haftvermittler erreicht, so dass Scherfestigkeit von 5 bis 25 N/mm2 eingestellt werden. Die Ausbildung von Kontaktkorrosion und somit elektrischen Fehlern wird durch eine hohe Ionenreinheit gegenüber den relevanten Ionen erreicht.The adhesion of the molding compound to the occurring substrate surfaces and surfaces of the components, ie the relevant metals and ceramic or composite / sintered materials is achieved by suitable adhesion modifiers or adhesion promoters, so that shear strength of 5 to 25 N / mm 2 are set. The formation of contact corrosion and thus electrical errors is achieved by a high ionic purity compared to the relevant ions.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einer Ausführungsform erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the accompanying drawings explained on an embodiment. It demonstrate:

1 eine perspektivische, auseinandergezogene Darstellung des Sandwich-Stapels aus Substraten und Bauelementen vor dem Löten, 1 a perspective, exploded view of the sandwich stack of substrates and components before soldering,

2 einen Vertikalschnitt durch den gelöteten Sandwich-Stapel auf der Grundplatte, 2 a vertical section through the soldered sandwich stack on the base plate,

3 einen entsprechenden Vertikalschnitt des gemoldeten Bauelemente-Moduls, 3 a corresponding vertical section of the molded component module,

4 ein Diagramm der thermischen Ausdehnung ΔI in μm in Abhängigkeit der Temperatur der Moldmasse einer Ausführungsform zur Veranschaulichung des Wärmeausdehnungskoeffizienten, 4 a diagram of the thermal expansion ΔI in μm as a function of the temperature of the molding compound of an embodiment for illustrating the thermal expansion coefficient,

5 ein Diagramm der Gewichtsverteilung in Gewichts-Prozent G % des Füllmaterials in Abhängigkeit der Korngröße di. 5 a diagram of the weight distribution in weight percent G% of the filler depending on the grain size di.

Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauelemente-Moduls werden zunächst zwischen einem unteren ersten DBC-Substrat 1 und einem oberen zweiten DBC-Substrat 2 Leistungsbauelemente 3 aufgenommen, wodurch ein Sandwich-Stapel 4 gebildet wird. Hierbei weisen die DBC-Substrate 1 und 2 jeweils eine Keramikplatte 1.1 bzw. 2.1 und eine untere Kupferbeschichtung 1.2 bzw. 2.2 sowie eine obere Kupferbeschichtung 1.3 bzw. 2.3 auf. Die Substrate 1 und 2 dienen somit als Schaltungsträger, wobei ihre Kupferschichten 1.2, 1.3, 2.2, 2.3 entsprechend strukturiert sind, um die applikationsspezifische Schaltung zu realisieren.To produce a component module according to the invention, initially between a lower first DBC substrate 1 and an upper second DBC substrate 2 power devices 3 taken, creating a sandwich stack 4 is formed. Here are the DBC substrates 1 and 2 one ceramic plate each 1.1 respectively. 2.1 and a lower copper coating 1.2 respectively. 2.2 and an upper copper coating 1.3 respectively. 2.3 on. The substrates 1 and 2 thus serve as a circuit carrier, with their copper layers 1.2 . 1.3 . 2.2 . 2.3 are structured accordingly to implement the application-specific circuit.

Gemäß 2 werden bei der Bestückung auf die obere Schicht 1.3 des unteren DBC-Substrates 1 Lötplatten 6 gelegt, auf die die Leistungsbauelemente 3 sowie mindestens eine Anschlusseinrichtung, z.B. Leistungsanschlüsse 8 und Signal-/Sensoranschlüsse 9, und gegebenenfalls weitere Bauelemente gelegt werden. Weiterhin werden auf die obere Schicht 1.3 Umkontaktierungen 10 zur Kontaktierung mit entsprechenden Bereichen der unteren Kupferschicht 2.2 des oberen DBC-Substrates 2 gesetzt. Auf die Leistungsbauelemente 3 und die Signal-/Sensoranschlüsse 9 werden wiederum Lötplatten 6 gelegt, auf die das zweite Substrat 2 mit seiner unteren Kupferschicht 2.2 gelegt wird.According to 2 be in the placement on the top layer 1.3 of the lower DBC substrate 1 soldering bases 6 placed on which the power components 3 and at least one connection device, eg power connections 8th and signal / sensor connections 9 , and possibly other components are placed. Continue to be on the top layer 1.3 Umkontaktierungen 10 for contacting with corresponding areas of the lower copper layer 2.2 of the upper DBC substrate 2 set. On the power components 3 and the signal / sensor connections 9 turn solder plates 6 placed on the second substrate 2 with its lower copper layer 2.2 is placed.

Erfindungsgemäß wird bei der Bestückung bereits auch die Kontaktierung des Sandwichstapels 4 mit einer Grundplatte 12 vorgenommen, indem eine Lötplatte 6 zwischen die Grundplatte 12 und die untere Kupferschicht 1.2 des unteren Substrates 1 gelegt wird.According to the invention, the contacting of the sandwich stack is already in the assembly 4 with a base plate 12 made by a soldering plate 6 between the base plate 12 and the lower copper layer 1.2 of the lower substrate 1 is placed.

Der so gebildete Stapel wird nachfolgend in einem Ofen gebacken bzw. verlötet, so dass die Lötplatten gemäß 2 Lötschichten 6 bilden. Die in dem Sandwichstapel 4 im gelöteten Zustand auftretenden Strukturbreiten von Zwischenstrukturen 16, die nach oben und unten durch die Substrate 1,2 und lateral bzw. zu den Seiten hin durch die aufgenommenen Bauelemente 3, 4, 9 begrenzt werden. liegen im Bereich von etwa 30 μm bis 500 μm.The stack thus formed is subsequently baked or soldered in an oven, so that the solder plates according to 2 solder layers 6 form. The in the sandwich stack 4 in the soldered state occurring structure widths of intermediate structures 16 that go up and down through the substrates 1 . 2 and laterally or to the sides through the recorded components 3 . 4 . 9 be limited. are in the range of about 30 microns to 500 microns.

Nachfolgend wird der so gebildete Sandwichstapel in einem Transfer-Molding-Verfahren, bei dem die Moldmasse über Fließweglängen bis zu 60 mm fließt, mit einer Moldmasse 14 verkapselt, wie 3 zu entnehmen ist. Die Moldmasse bildet somit einen Moldkörper 14, der den Sandwichsstapel 4 nach oben und zu den Seiten hin bedeckt und entsprechend einen Teil der Oberseite der Grundplatte 12 bedeckt. Die Moldmasse des Moldkörpers 14 gelangt hierbei in lateraler Richtung auch in die Zwischenstrukturen 16. Der Moldkörper 14 wird hierbei ohne Beschädigung der Bauelemente 8, 9, 3 und der Substrate 1, 2 ausgebildet, wobei in der Moldmasse keine Fehlstellen wie Lunker, Risse und ausgeprägte Bindenähte auftreten. Der Moldkörper 14 schützt die Elektronik vor äußeren Einflüssen und gewährleistet deren Funktion über die Lebensdauer.Subsequently, the sandwich stack thus formed in a transfer molding process in which the molding compound flows over Fließweglängen up to 60 mm, with a molding compound 14 encapsulated, like 3 can be seen. The molding compound thus forms a mold body 14 who made the sandwich pile 4 covered up and to the sides and correspondingly part of the top of the base plate 12 covered. The molding compound of the mold body 14 In this case, it also enters the intermediate structures in the lateral direction 16 , The mold body 14 This is done without damaging the components 8th . 9 . 3 and the substrates 1 . 2 formed, wherein in the molding compound no defects such as voids, cracks and pronounced weld lines occur. The mold body 14 protects the electronics against external influences and ensures their function over the lifetime.

Die Moldmasse für den Moldkörper 14 weist erfindungsgemäß eine Verarbeitungsviskosität im Bereich von 5 Pas bis 15 Pas auf. Hierzu weist die Moldmasse ein Harz auf Epoxid-Basis auf, z.B. ein MFR (Multi Functional Resin, OCN (Ortho Cresol Novolac), BP (Biphenyl), MAR (Multi Aromaten Resin), DCPD (Dicylopentadien), BMI (Bis.-Maleinimid). Der Härter kann z.B. PN (Phenolnovolak), MAR oder MFR sein.The molding compound for the mold body 14 according to the invention has a processing viscosity in Range from 5 pas to 15 pas. For this purpose, the molding compound on an epoxy-based resin, for example, an MFR (Multi Functional Resin, OCN (Ortho Cresol Novolac), BP (biphenyl), MAR (Multi Aromatics Resin), DCPD (dicyclopentadiene), BMI (bis-maleimide The hardener may be PN (phenolic novolac), MAR or MFR, for example.

Um die oben angegebene Verarbeitungsviskosität von 5 bis 15 Pas zu erreichen, werden erfindungsgemäß kugelförmige bzw. sphärische, mineralische Füllstoffe, z.B. SiO2, Al2O3 oder AlN mit einer Korngrößenverteilung im Bereich von 1 bis 75 μm verwendet, wie z.B. der 5 zu entnehmen ist, in der die Gewichtsprozente G% gegenüber den Korngrößen bzw. Durchmessern di aufgetragen sind. Erfindungsgemäß liegt die Korngröße des Hauptanteils der Körner im Bereich von 20 bis 50 μm.In order to achieve the above-stated processing viscosity of 5 to 15 Pas, spherical or spherical mineral fillers, for example SiO 2 , Al 2 O 3 or AlN having a particle size distribution in the range from 1 to 75 μm are used according to the invention, such as, for example 5 can be seen in which the percentages by weight G% over the grain sizes or diameters di are plotted. According to the invention, the grain size of the main portion of the grains is in the range of 20 to 50 microns.

Weiterhin wird für die angestrebte Hochtemperaturverträglichkeit der thermische Ausdehnungskoeffizient (CTE) der Moldmasse zwischen den CTEs der Substrate 1, 2 und der Bauelemente 3, 8, 9 eingestellt. Hierzu wird vorteilhafterweise ein CTE im Bereich von 5∙10-6 bis 15∙10-6 1/K, insbesondere 8∙10-6 bis 12∙10-6 1/K angestrebt, was durch ein hohen Füllstoffanteil im Bereich von 80 bis 90 Gewichts-Prozent, z.B. etwa 86 Gewichts-Prozent, erreicht wird.Furthermore, for the desired high temperature compatibility, the thermal expansion coefficient (CTE) of the molding compound between the CTEs of the substrates 1 . 2 and the components 3 . 8th . 9 set. For this purpose, a CTE in the range of 5 ∙ 10 -6 to 15 ∙ 10 -6 1 / K, in particular 8 ∙ 10 -6 to 12 ∙ 10 -6 1 / K is advantageously sought, which is characterized by a high filler content in the range of 80 to 90 percent by weight, eg about 86 percent by weight.

Durch spezielle Harz-/Härtesysteme wird erreicht, dass der Glasübergangspunkt Tg der Moldmasse oberhalb der maximalen Anwendungstemperatur liegt, d.h. bei größer/gleich 190 ° C, vorzugsweise größer/gleich 200 ° C.By special resin / hardening systems is achieved that the glass transition point Tg of the molding compound is above the maximum application temperature, i.e. at greater / equal 190 ° C, preferably greater than or equal to 200 ° C.

Weiterhin wird ein Haftung der Moldmasse über Lebensdauer auf allen auftretenden Oberflächen des Modulstapels vorgesehen. Hierzu werden Haftvermittler der Moldmasse zugegeben, die eine Haftung auf den auftretenden Metallen, d.h. Ni, Cu, Au, Ag, Sn, Zn, Pd, Pt, und den keramischen oder Composite/Sinter-Werkstoffen, d.h. Al2O3, SiO2, AlN, AlSiC sicher stellen. Die Scherfestigkeiten liegen hierbei im Bereich von 5 bis 25 N/mm2. Somit wird eine optimale Haftung sowohl zu den Substraten 1, 2 als auch den Bauelementen 3, 8, 9 erreicht. Die Haftung ist hierbei auch nach Temperaturwechselbelastung und Feuchtelagerung noch gewährleistet.Furthermore, adhesion of the molding compound over life is provided on all occurring surfaces of the module stack. For this purpose, adhesion promoters are added to the molding compound, which has an adhesion to the occurring metals, ie Ni, Cu, Au, Ag, Sn, Zn, Pd, Pt, and the ceramic or composite / sintered materials, ie Al 2 O 3 , SiO 2 , AlN, AlSiC. The shear strengths are in the range of 5 to 25 N / mm 2 . Thus, optimal adhesion to both the substrates 1 . 2 as well as the components 3 . 8th . 9 reached. The liability is still guaranteed even after thermal cycling and moisture storage.

Die Moldmasse weist eine hohe Ionenreinheit insbesondere bezüglich der Ionen K, Na, Li, Cl, Br auf, da ein direkter Kontakt zwischen der Moldmasse des Moldkörpers 14 und den Chips 3 besteht und somit Kontaktkorrosion und damit elektrische Fehler vermieden werden können; die Ionenverunreinigung liegt hierbei unter 15 ppm.The molding compound has a high ionic purity, in particular with respect to the ions K, Na, Li, Cl, Br, since there is direct contact between the molding compound of the molding body 14 and the chips 3 exists and thus contact corrosion and thus electrical errors can be avoided; the ionic contamination is below 15 ppm.

Ein Bespiel für eine geeignete Moldmasse ist wie folgt:
Das Harz ist ein MFR-Epoxid-Harz. Als Härter wird MFR und PN gewählt. Der Füllstoffgehalt liegt bei 85 % mit der Korngrößenverteilung der Korngrößen di gemäß 5. Der Flammschutz wird durch Polyphosphate und/oder Metalloxide erreicht. Die Schmelzviskosität liegt bei 9,5 Pas. Der thermische Ausdehnungskoeffizient (CTE1) unterhalb der Glasübergangstemperatur Tg liegt bei 10∙10-6 1/K, der Ausdehnungskoeffizient (CTE2) oberhalb Tg liegt bei 45∙10-6 1/K. Hierbei ist der Glasübergangspunkt Tg größer/gleich 195 C°. Die Haftungswerte sind: auf Cu: 15 N/mm2, auf Ni und Au: 5 N/mm2, auf Ag 7 N/mm2.An example of a suitable molding compound is as follows:
The resin is an MFR epoxy resin. The hardener used is MFR and PN. The filler content is 85% with the particle size distribution of the particle sizes di according to 5 , The flame retardant is achieved by polyphosphates and / or metal oxides. The melt viscosity is 9.5 Pas. The thermal expansion coefficient (CTE1) below the glass transition temperature Tg is 10 ∙ 10 -6 1 / K, the expansion coefficient (CTE2) above Tg is 45 ∙ 10 -6 1 / K. Here, the glass transition point Tg is greater than or equal to 195 C °. The adhesion values are: on Cu: 15 N / mm 2 , on Ni and Au: 5 N / mm 2 , on Ag 7 N / mm 2 .

Nach dem Transfer-Molding-Prozess kann nachfolgend ein Temperschritt (Post Mold Curing, PMC) stattfinden, um den maximal möglichen Vernetzungsgrad der Moldmasse zu erreichen. Es ergibt sich das in 3 gezeigte Bauelemente-Modul 20.After the transfer-molding process, a post-step-curing (PMC) step can subsequently take place in order to achieve the maximum possible degree of crosslinking of the molding compound. This results in the 3 shown components module 20 ,

4 zeigt die TMA (Wäremausdehungskoeffizient)-Kurve einer geeigneten Moldmasse mit MFR-Harz als Basis und 85 Gewichts-% Füllstoffgehalt, als Expansion in μm über die Temperatur. 5 zeigt die Gewichtsverteilung in Gewichtsprozent bis zu der betreffenden Korngröße. 4 Figure 10 shows the TMA curve of a suitable molding compound with MFR resin as base and 85% by weight filler content, as expansion in μm over temperature. 5 shows the weight distribution in percent by weight up to the relevant grain size.

Claims (14)

Bauelemente-Modul (20) für Hochtemperatur-Anwendungen, das mindestens aufweist: eine Grundplatte (12), ein erstes Substrat (1), das eine Keramikplatte (1.1) mit einer unteren Metallbeschichtung (1.2) und einer oberen Metallbeschichtung (1.3) aufweist und mit der unteren Metallbeschichtung (1.2) über eine Lotschicht (6) an der Grundplatte (12) befestigt ist, ein zweites Substrat (2), das eine zweite Keramikplatte (2.1) mit einer unteren Metallbeschichtung (2.2) und einer oberen Metallbeschichtung (2.3) aufweist, mindestens zwei mikrostrukturierte Hochtemperatur-Bauelemente (3), die zwischen den beiden Substraten (1, 2) angeordnet und über Lotschichten (6) mit der unteren Metallbeschichtung (2.2) des oberen Substrates (2) und der oberen Metallbeschichtung (1.3) des unteren Substrates (1) kontaktiert sind, mindestens eine Anschlusseinrichtung (8, 9), die über mindestens eine Lotschicht (6) mit mindestens einem der Substrate (1, 2) kontaktiert ist, und einen Moldkörper (14), der auf der Grundplatte (12) angeordnet ist und die Substrate (1, 2) und Hochtemperatur-Bauelemente (3) vollständig und die mindestens eine Anschlusseinrichtung (8, 9) teilweise umgibt, wobei zwischen den Substraten (1, 2) und den Bauelementen (3) ausgebildete Zwischenstrukturen (16) mit der Moldmasse des Moldkörpers (14) vollständig gefüllt sind, wobei die Moldmasse des Moldkörpers (14) aufweist: – ein Harz aus einem Epoxid-Material und einen Härter, – ein zwischen 80 und 90 Gewichtsprozent der Moldmasse einnehmendes Füllmaterial aus sphärischen, mineralischen Füllkörpern, die überwiegend Durchmesser (di) im Bereich zwischen 20 und 50 μm aufweisen, – einen Haftvermittler für eine Haftung an den Substraten (1, 2), den Bau elementen (3) und der Anschlusseinrichtung (8, 9), wobei die Moldmasse des Moldkörpers (14) eine Verarbeitungsviskosität im Bereich von 5 bis 15 Pas, eine Glasübergangstemperatur (Tg) größer/gleich 190 C° und einen thermischen Ausdehnungskoeffizient (CTE) zwischen 5∙10-6 1/K und 15∙10-6 1/K aufweist.Component module ( 20 ) for high-temperature applications, comprising at least: a base plate ( 12 ), a first substrate ( 1 ), which is a ceramic plate ( 1.1 ) with a lower metal coating ( 1.2 ) and an upper metal coating ( 1.3 ) and with the lower metal coating ( 1.2 ) over a solder layer ( 6 ) on the base plate ( 12 ), a second substrate ( 2 ), which has a second ceramic plate ( 2.1 ) with a lower metal coating ( 2.2 ) and an upper metal coating ( 2.3 ), at least two high-temperature microstructured components ( 3 ) between the two substrates ( 1 . 2 ) and over solder layers ( 6 ) with the lower metal coating ( 2.2 ) of the upper substrate ( 2 ) and the upper metal coating ( 1.3 ) of the lower substrate ( 1 ), at least one connection device ( 8th . 9 ), which have at least one solder layer ( 6 ) with at least one of the substrates ( 1 . 2 ), and a mold body ( 14 ), on the base plate ( 12 ) and the substrates ( 1 . 2 ) and high-temperature components ( 3 ) completely and the at least one connection device ( 8th . 9 ), whereby between the substrates ( 1 . 2 ) and the components ( 3 ) formed intermediate structures ( 16 ) with the molding compound of the mold body ( 14 ) are completely filled, wherein the molding compound of the Moldkörper ( 14 ) having: A resin of an epoxy material and a hardener, a filling material of spherical mineral fillers occupying between 80 and 90% by weight of the molding compound and having predominantly diameters in the range between 20 and 50 μm, an adhesion promoter for adhesion on the substrates ( 1 . 2 ), the construction elements ( 3 ) and the connection device ( 8th . 9 ), wherein the molding compound of the Moldkörper ( 14 ) has a processing viscosity in the range of 5 to 15 Pas, a glass transition temperature (Tg) greater than or equal to 190 C ° and a coefficient of thermal expansion (CTE) between 5 ∙ 10 -6 1 / K and 15 ∙ 10 -6 1 / K. Bauelemente-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochtemperatur-Bauelemente (3) elektronische Leistungsbauelemente (3) für Hochstromanwendungen bei Temperaturen bis 200 C° sind und das Bauelemente-Modul (20) mindestens einen Leistungsanschluss (8) aufweist, der mit mindestens einer Metallschicht (1.3) eines der Substrate (1, 2) über eine Lotschicht (6) kontaktiert ist.Component module according to claim 1, characterized in that the high-temperature components ( 3 ) electronic power components ( 3 ) for high-current applications at temperatures up to 200 ° C and the component module ( 20 ) at least one power connection ( 8th ), which is provided with at least one metal layer ( 1.3 ) one of the substrates ( 1 . 2 ) over a solder layer ( 6 ) is contacted. Bauelemente-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente (3) mikromechanische Sensoren für Hochtemperaturanwendungen sind.Component module according to claim 1, characterized in that the components ( 3 ) are micromechanical sensors for high temperature applications. Bauelemente-Modul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sphärischen Füllkörper aus SiO2, Al2O3 oder AlN, bestehen.Component module according to one of the preceding claims, characterized in that the spherical packing of SiO 2 , Al 2 O 3 or AlN exist. Bauelemente-Modul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Moldmasse des Moldkörpers (14) einen Gehalt an Alkali- und Halegonid- Ionen von weniger als 20 ppm aufweist.Component module according to one of the preceding claims, characterized in that the molding compound of the molding body ( 14 ) has a content of alkali and halegonide ions of less than 20 ppm. Bauelemente-Modul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenstrukturen (16) Durchmesser im Bereich von 30 bis 500 μm aufweisen.Component module according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate structures ( 16 ) Have diameters in the range of 30 to 500 microns. Bauelemente-Modul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient der Modulmasse des Modulkörpers (14) im Bereich von 8∙10-6 1/K bis 12∙10-6 1/K liegt.Component module according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal expansion coefficient of the module mass of the module body ( 14 ) is in the range of 8 ∙ 10 -6 1 / K to 12 ∙ 10 -6 1 / K. Bauelemente-Modul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasübergangstemperatur (Tg) der Moldmasse des Moldkörpers (14) bei oder oberhalb von 195 C ° liegt.Component module according to one of the preceding claims, characterized in that the glass transition temperature (Tg) of the molding compound of the molding body ( 14 ) is at or above 195 ° C. Bauelemente-Modul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Harz der Moldmasse eines der folgenden Systeme aufweist: MFR (Multi Functional Resin), OCN (Ortho Cresol Novolac), BP (Biphenyl), MAR (Multi Aromaten Resin), DCPD (Dicylopentadien), BMI (Bis-Maleinimid).Component module according to one of the preceding claims, characterized in that the resin of the molding compound is one of the following Systems comprising: MFR (Multi Functional Resin), OCN (Ortho Cresol Novolac), BP (biphenyl), MAR (Multi Aromatic Resin), DCPD (Dicyclopentadiene), BMI (bis-maleimide). Bauelemente-Modul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Härter PN (Phenolnovolac), MAR oder MFR eingesetzt wird.Component module according to Claim 9, characterized that as a hardener PN (phenol novolac), MAR or MFR is used. Bauelemente-Modul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler der Moldmasse des Moldkörpers (14) folgende minimalen Haftungswerte aufweist: gegenüber Cu: 10 bis 20 N/mm2, gegenüber Ni und Au: 5 N/mm2, gegenüber Ag: 5 bis 10 N/mm2, wobei Scherfestigkeiten der Moldmasse gegenüber den Substraten (1, 2) und Bauelementen (3) im Bereich von 5 bis 25 N/mm2 liegen.Component module according to one of the preceding claims, characterized in that the adhesion promoter of the molding compound of the molding body ( 14 ) has the following minimum adhesion values: to Cu: 10 to 20 N / mm 2 , to Ni and Au: 5 N / mm 2 , to Ag: 5 to 10 N / mm 2 , wherein shear strengths of the molding compound relative to the substrates ( 1 . 2 ) and components ( 3 ) are in the range of 5 to 25 N / mm 2 . Bauelemente-Modul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sphärischen Füllkörper Durchmesser von 1 bis 75 μm aufweisen.Component module according to one of the preceding claims, characterized characterized in that spherical Packing diameter from 1 to 75 microns. Bauelemente-Modul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate DBC-Substrate (1,2) oder Aluminium-Aluminiumoxid-Aluminium-Substrate sind.Component module according to one of the preceding claims, characterized in that the substrates DBC substrates ( 1 . 2 ) or aluminum-aluminum oxide-aluminum substrates. Verfahren zum Herstellen eines Bauelemente-Moduls für Hochtemperaturanwendungen, mit mindestens folgenden Schritten: a) Ausbilden eines Stapels (4), der von unten nach oben mindestens aufweist: – eine Grundplatte (12), – ein erstes Substrat (1), das eine Keramikplatte (1.1) mit einer oberen Metallbeschichtung (1.3) und einer über Lotmaterial (6) auf die Grundplatte (12) gesetzten unteren Metallbeschichtung (1.2) aufweist, – mindestens zwei mikrostrukturierte Bauelemente (3), die über Lotmaterial (6) auf die obere Metallbeschichtung (1.3) des ersten Substrates (1) gesetzt sind, und mindestens eine Anschlusseinrichtung (8, 9), und – ein zweites Substrat (2) aus einer Keramikplatte (2.1) mit einer oberen Metallbeschichtung (2.3) und einer über Lotmaterial (6) auf die Bauelemente (3) gelegten unteren Metallbeschichtung (2.2), b) Löten des Stapels (4) in einem Ofen unter Ausbildung von Kontaktierungen durch das aufschmelzende Lotmaterial (6), c) Spritzen oder Pressen eines Moldkörpers (14) in einem Transfer-Molding-Prozess um den Stapel (4) derartig, dass der Moldkörper (14) die Substrate (1, 2) und die zwischen Ihnen aufgenommenen Bauelemente (3) vollständig und die mindestens eine Anschlusseinrichtung (8, 9) teilweise umgibt und die Oberseite der Grundplatte (12) zumindest teilweise bedeckt, wobei die Moldmasse des Moldkörpers (14) mit einer Verarbeitungsviskosität im Bereich von 5 bis 15 Pas gespritzt wird und in lateraler Richtung in Zwischenstrukturen (16) zwischen den Substraten (1, 2) und den Bauelementen (3) eingebracht wird und diese ausfüllt, wobei die Moldmasse des Moldkörpers (14) aufweist: – ein Harz aus einem Epoxid-Material und einen Härter, – ein zwischen 80 und 90 Gewichtsprozent der Moldmasse einnehmendes Füllmaterial aus sphärischen, mineralischen Füllkörpern, die überwiegend Durchmesser im Bereich zwischen 20 μm und 50 μm aufweisen, – einen Haftvermittler für eine Haftung an den Substraten (1, 2), den Bauelementen (3) und der Anschlusseinrichtung (8, 9), – einen Gehalt an Alkali- und Halegonid- Ionen von weniger als 20 ppm, und wobei die Moldmasse des Moldkörpers (14), eine Glasübergangstemperatur (Tg) größer als 190 °C und einen thermischen Ausdehnungskoeffizient (CTE) zwischen 5∙10-6 1/K und 15∙10-6 1/K aufweist.A method of manufacturing a device module for high temperature applications, comprising at least the following steps: a) forming a stack ( 4 ), which from bottom to top at least comprises: - a base plate ( 12 ), - a first substrate ( 1 ), which is a ceramic plate ( 1.1 ) with an upper metal coating ( 1.3 ) and one about solder material ( 6 ) on the base plate ( 12 ) set lower metal coating ( 1.2 ), - at least two microstructured components ( 3 ) about soldering material ( 6 ) on the upper metal coating ( 1.3 ) of the first substrate ( 1 ) and at least one connection device ( 8th . 9 ), and - a second substrate ( 2 ) made of a ceramic plate ( 2.1 ) with an upper metal coating ( 2.3 ) and one about solder material ( 6 ) on the components ( 3 ) lower metal coating ( 2.2 ), b) soldering the stack ( 4 ) in an oven to form contacts by the reflowing solder material ( 6 ), c) spraying or pressing a mold body ( 14 ) in a transfer molding process around the stack ( 4 ) such that the mold body ( 14 ) the substrates ( 1 . 2 ) and the components ( 3 ) completely and the at least one connection device ( 8th . 9 ) partially surrounds and the Top of the base plate ( 12 ) at least partially covered, wherein the molding compound of the Moldkörper ( 14 ) is sprayed with a processing viscosity in the range of 5 to 15 Pas and in the lateral direction in intermediate structures ( 16 ) between the substrates ( 1 . 2 ) and the components ( 3 ) is introduced and this fills, wherein the molding compound of the Moldkörper ( 14 ) comprises: - a resin of an epoxy material and a curing agent; - a filling material of spherical mineral fillers occupying between 80 and 90% by weight of the molding compound and having a diameter in the range of between 20 μm and 50 μm, an adhesion promoter for a Adhesion to the substrates ( 1 . 2 ), the components ( 3 ) and the connection device ( 8th . 9 ), - a content of alkali and halegonide ions of less than 20 ppm, and wherein the molding material of the Moldkörper ( 14 ), a glass transition temperature (Tg) greater than 190 ° C and a thermal expansion coefficient (CTE) between 5 ∙ 10 -6 1 / K and 15 ∙ 10 -6 1 / K.
DE102004050792A 2004-10-19 2004-10-19 Component module for high temperature applications and method for manufacturing such a component module Withdrawn DE102004050792A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004050792A DE102004050792A1 (en) 2004-10-19 2004-10-19 Component module for high temperature applications and method for manufacturing such a component module
PCT/EP2005/054098 WO2006042766A1 (en) 2004-10-19 2005-08-19 Component module for high-temperature applications and method for producing a component module of this type

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004050792A DE102004050792A1 (en) 2004-10-19 2004-10-19 Component module for high temperature applications and method for manufacturing such a component module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102004050792A1 true DE102004050792A1 (en) 2006-04-20

Family

ID=35613741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102004050792A Withdrawn DE102004050792A1 (en) 2004-10-19 2004-10-19 Component module for high temperature applications and method for manufacturing such a component module

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102004050792A1 (en)
WO (1) WO2006042766A1 (en)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2444978A (en) * 2006-08-30 2008-06-25 Denso Corp Interconnections between two substrates in power electronic package for chips and components.
WO2008051596A3 (en) * 2006-10-24 2008-08-21 Articulated Technologies Llc Solid state light sheet and encapsulated bare die semiconductor circuits
EP2019429A1 (en) 2007-07-24 2009-01-28 Siemens Aktiengesellschaft Module with an electronic component electrically connected between two substrates, in particular DCB ceramic substrates, and production method thereof
DE102008058003A1 (en) * 2008-11-19 2010-05-20 Infineon Technologies Ag Semiconductor module and method for its production
EP1988571A3 (en) * 2007-05-03 2010-07-21 Delphi Technologies, Inc. High power semiconductor package with dual-sided heat sinking
EP2164100A3 (en) * 2008-09-15 2010-11-24 Delphi Technologies, Inc. Leaded semiconductor power module with direct bonding and double sided cooling
EP2270855A1 (en) * 2009-06-29 2011-01-05 ABB Research Ltd. An electrical module
US7999369B2 (en) 2006-08-29 2011-08-16 Denso Corporation Power electronic package having two substrates with multiple semiconductor chips and electronic components
EP2034521A3 (en) * 2007-09-05 2011-08-24 Delphi Technologies, Inc. Fluid cooled semiconductor power module having double-sided cooling
EP2521175A1 (en) * 2011-05-03 2012-11-07 ALSTOM Transport SA Electrical interconnection device of at least one electronic component with a power supply comprising means for reducing loop inductance between a first and a second terminal
WO2017144333A1 (en) * 2016-02-26 2017-08-31 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Copper-ceramic composite
CN107393882A (en) * 2017-06-22 2017-11-24 中国工程物理研究院电子工程研究所 Silicon carbide device encapsulating structure and manufacture method based on three layers of DBC substrates
US10002821B1 (en) 2017-09-29 2018-06-19 Infineon Technologies Ag Semiconductor chip package comprising semiconductor chip and leadframe disposed between two substrates

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2444293B (en) * 2006-08-30 2011-03-30 Denso Corp Power electronic package having two substrates with multiple electronic components
EP3210956B1 (en) * 2016-02-26 2018-04-11 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Copper ceramic composite
HUE053117T2 (en) * 2016-02-26 2021-06-28 Heraeus Deutschland Gmbh & Co Kg Copper ceramic composite
CN118136597B (en) * 2024-05-10 2024-09-03 甬矽电子(宁波)股份有限公司 Radiator structure of flip chip ball grid array and packaging method thereof

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04320358A (en) * 1991-04-19 1992-11-11 Hitachi Ltd Plastic sealed semiconductor device
JP3413962B2 (en) * 1994-06-17 2003-06-09 住友化学工業株式会社 Epoxy resin composition for molding
US6583505B2 (en) * 2001-05-04 2003-06-24 Ixys Corporation Electrically isolated power device package
KR100475079B1 (en) * 2002-06-12 2005-03-10 삼성전자주식회사 High power Ball Grid Array Package, Heat spreader used in the BGA package and method for manufacturing the same

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8432030B2 (en) 2006-08-29 2013-04-30 Denso Corporation Power electronic package having two substrates with multiple semiconductor chips and electronic components
US7999369B2 (en) 2006-08-29 2011-08-16 Denso Corporation Power electronic package having two substrates with multiple semiconductor chips and electronic components
GB2444978B (en) * 2006-08-30 2012-03-14 Denso Corp Power electronic package having two substrates with multiple semiconductor chips and electronic components
GB2444978A (en) * 2006-08-30 2008-06-25 Denso Corp Interconnections between two substrates in power electronic package for chips and components.
WO2008051596A3 (en) * 2006-10-24 2008-08-21 Articulated Technologies Llc Solid state light sheet and encapsulated bare die semiconductor circuits
EP1988571A3 (en) * 2007-05-03 2010-07-21 Delphi Technologies, Inc. High power semiconductor package with dual-sided heat sinking
EP2019429A1 (en) 2007-07-24 2009-01-28 Siemens Aktiengesellschaft Module with an electronic component electrically connected between two substrates, in particular DCB ceramic substrates, and production method thereof
EP2034521A3 (en) * 2007-09-05 2011-08-24 Delphi Technologies, Inc. Fluid cooled semiconductor power module having double-sided cooling
EP2164100A3 (en) * 2008-09-15 2010-11-24 Delphi Technologies, Inc. Leaded semiconductor power module with direct bonding and double sided cooling
DE102008058003B4 (en) * 2008-11-19 2012-04-05 Infineon Technologies Ag Method for producing a semiconductor module and semiconductor module
DE102008058003A1 (en) * 2008-11-19 2010-05-20 Infineon Technologies Ag Semiconductor module and method for its production
EP2270855A1 (en) * 2009-06-29 2011-01-05 ABB Research Ltd. An electrical module
EP2521175A1 (en) * 2011-05-03 2012-11-07 ALSTOM Transport SA Electrical interconnection device of at least one electronic component with a power supply comprising means for reducing loop inductance between a first and a second terminal
CN102916317A (en) * 2011-05-03 2013-02-06 阿尔斯通运输股份有限公司 Electrical interconnection device for connecting power supply electricity with at least one electronic component and related electronic system
CN102916317B (en) * 2011-05-03 2016-12-07 阿尔斯通运输科技公司 The device that at least one electronic component is electrically interconnected with power supply and associated electronics systems
WO2017144333A1 (en) * 2016-02-26 2017-08-31 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Copper-ceramic composite
CN108698944A (en) * 2016-02-26 2018-10-23 贺利氏德国有限两合公司 Copper-ceramic complexes
CN108698944B (en) * 2016-02-26 2021-03-30 贺利氏德国有限两合公司 Copper-ceramic composite
US11498878B2 (en) 2016-02-26 2022-11-15 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Copper-ceramic composite
CN107393882A (en) * 2017-06-22 2017-11-24 中国工程物理研究院电子工程研究所 Silicon carbide device encapsulating structure and manufacture method based on three layers of DBC substrates
CN107393882B (en) * 2017-06-22 2019-06-25 中国工程物理研究院电子工程研究所 Silicon carbide device encapsulating structure and manufacturing method based on three layers of DBC substrate
US10002821B1 (en) 2017-09-29 2018-06-19 Infineon Technologies Ag Semiconductor chip package comprising semiconductor chip and leadframe disposed between two substrates

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006042766A1 (en) 2006-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10163799B4 (en) Semiconductor chip mounting substrate and method of manufacturing such a mounting substrate
DE69525280T2 (en) Manufacturing method of a film carrier type semiconductor device provided with bumps
DE102004050792A1 (en) Component module for high temperature applications and method for manufacturing such a component module
EP3469629B1 (en) A plurality of modules
EP3231261B1 (en) Printed circuit board with asymmetrical stack of layers
DE102006001767B4 (en) Semiconductor module with semiconductor chips and method for producing the same
DE102010040065B4 (en) Stress reduction in a chip package using a chip-package connection scheme at low temperature
WO2003071596A2 (en) Electronic component with an adhesive layer and method for the production thereof
DE10333841A1 (en) Semiconductor component in semiconductor chip size with flip-chip outer contacts and method for producing the same
DE102014109909A1 (en) Chip assembly with embedded passive component
DE102015100771B4 (en) Chip carrier laminate with high-frequency dielectric and thermomechanical damper
DE10142119B4 (en) Electronic component and method for its production
DE10110203B4 (en) Electronic component with stacked semiconductor chips and method for its production
DE10251530A1 (en) Stack arrangement for FBGA memory module, has encapsulation at central region of each memory chip, constituting spacer between chips, and metallization connected to carrier substrate
DE102008031358A1 (en) Interconnect structure for a semiconductor package and method of manufacturing the same
EP2041783A2 (en) Module having a flat structure, and equipment method
DE102010029522B4 (en) Stress reduction when inserting a chip into a package by means of a stress compensation region formed around the chip
US20120299202A1 (en) Mounting structure of semiconductor package component and manufacturing method therefor
DE10232788A1 (en) Electronic component with semiconducting chip has inner flat conductor ends arranged in block region to overlap, organoceramic insulation, adhesive and heat conducting coating between ends and block
DE10010461A1 (en) Process for packing electronic components comprises injection molding components into ceramic substrate having conducting pathways, contact connection surfaces and pressure contacts
DE102005046737B4 (en) Benefits for the production of an electronic component, component with chip-through contacts and methods
DE10136655C1 (en) Multichip module in COB design, in particular CompactFlash card with high storage capacity and method for producing the same
DE19830158C2 (en) Intermediate carrier substrate with high wiring density for electronic components
DE19821916C2 (en) Semiconductor device with a BGA substrate
WO2018037047A1 (en) Power module, method for producing same, and power electronics circuit

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee