DE102020216456B4

DE102020216456B4 - Schaltungsanordnung mit thermischer Schnittstelle

Info

Publication number: DE102020216456B4
Application number: DE102020216456.8A
Authority: DE
Inventors: Raphael Hellwig; Philip Amos; Walter Hartner
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2022-10-13
Anticipated expiration: 2040-12-23
Also published as: CN114725038A; DE102020216456A1; US12107026B2; US20220199481A1

Abstract

Schaltungsanordnung mit folgenden Merkmalen:einer Chip-Anordnung, die eine Umverteilungsschichtstruktur, einen Halbleiterchip, ein Vergussmaterial und Lötkontakte aufweist, wobei der Halbleiterchip und die Vergussmasse auf einer Seite der Umverteilungsschichtstruktur angeordnet sind, wobei der Halbleiterchip in das Vergussmaterial eingebettet ist, und wobei die Lötkontakte auf der anderen Seite der Umverteilungsschichtstruktur angeordnet sind, wobei die Lötkontakte über Leiterstrukturen der Umverteilungsschichtstruktur mit Anschlüssen des Halbleiterchips elektrisch leitfähig verbunden sind; undeiner thermischen Schnittstelle auf einer von den Lötkontakten abgewandten Seite der Chip-Anordnung, die ausgelegt ist, um Wärme von einer Rückseite des Halbleiterchips abzuführen, wobei die thermische Schnittstelle zumindest eine HF-Absorptionsschicht aufweist, die ausgelegt ist, um elektromagnetische Strahlung bei einer Betriebsfrequenz des Halbleiterchips zu absorbieren,wobei die zumindest eine HF-Absorptionsschicht für eine durch den Betrieb des Halbleiterchips in Richtung der HF-Absorptionsschicht abgegebene elektromagnetische Leckstrahlung solche Absorptionsverluste aufweist, dass bei einer Totalreflexion an der von der Chip-Anordnung beabstandeten Seite der thermischen Schnittstelle maximal 10% dieser Leckstrahlung zu der Chip-Anordnung zurück gelangen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung befasst sich mit Schaltungsanordnungen und insbesondere Schaltungsanordnungen mit einer Chip-Anordnung, bei der ein Halbleiterchip, der in eine Vergussmasse eingebettet ist, auf einer Seite einer Umverteilungsschichtstruktur angeordnet ist, wobei auf der anderen Seite der Umverteilungsschichtstruktur Lötkontakte angeordnet sind. Solche Chip-Anordnungen sind als eWLBs (embedded Wafer Level Ball Grid Array, zu deutsch eingebettete Wafer-Level-Kugelgitteranordnung) bekannt. Insbesondere befasst sich die vorliegende Offenbarung mit einer Kühlung solcher Chip-Anordnungen auf einer von den Lötkontakten abgewandten Seite.
Hintergrund
Auf vielen technischen Gebieten, wie z.B. Radaranwendungen im Automobilbereich, existieren zunehmende Anforderungen hinsichtlich höherer HF-Leistungsdichten (Hochfrequenzleistungsdichten), einem höheren Grad an Sende/Empfangs-Integration (TX/RX-Integration) und einer höheren Signal/Rausch-Auflösung. In Anbetracht dieser Anforderungen gewinnt ein Wärmemanagement elektronischer Schaltungen zunehmend an Bedeutung. Bei Gehäusebauformen, die als eWLB bekannt sind, findet eine Kühlung in der Regel nur von der Seite, auf der die Lötkontakte angeordnet sind, her statt.
Aus der DE 10 2006 000 724 A1 ist ein Halbleiterbauteil bekannt, bei dem ein Chip auf einem Substrat angeordnet ist. Auf der Unterseite des Substrats sind Lotkugeln angeordnet und auf der von dem Substrat abgewandten Seite des Chips ist ein Kühlkörper vorgesehen.
Aus der DE 10 2016 100 280 A1 ist eine Halbleitervorrichtung bekannt, bei der auf einer von einem Substrat abgewandten Seite eines Chips eine Deckelstruktur vorgesehen ist, um Wärme zu verteilen.
Aus der US 2008 / 0 258 294 A1 ist ein Halbleiter-Package bekannt, das ein Wärmeverteilungselement aufweist, das einen Abschirmungseffekt hinsichtlich elektromagnetischer Störungen liefern soll.
Aus der WO 2015/ 088 486 A1 ist ein Gehäuse mit einem Chip, einem Keramiksubstrat über dem Chip und einer Antenne, die an dem Keramiksubstrat befestigt ist, bekannt.
Es besteht daher ein Bedarf nach einem verbesserten Wärmemanagement von elektronischen Schaltungen und insbesondere eWLB-Schaltungen.
Überblick
Die vorliegende Erfindung schafft Schaltungsanordnungen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Beispiele der vorliegenden Offenbarung schaffen Schaltungsanordnungen, bei denen eine Wärmeabführung auch auf einer von den Lötkontakten abgewandten Seite, Rückseite, der Chip-Anordnung stattfindet, wobei die Wärmeabführung unter Berücksichtigung eines HF-Verhaltens einer elektronischen Schaltung der Chip-Anordnung erfolgt. Genauer gesagt soll ein durch die Wärmeabführung bewirkter negativer Einfluss auf das HF-Verhalten der elektronischen Schaltung reduziert und optimaler Weise verhindert werden. Bei Beispielen der Offenbarung wird dies erreicht, indem ein elektrisch und thermisch leitfähiges Material, beispielsweise Metall, einer thermischen Schnittstelle, nur in dem Bereich, in dem in Draufsicht der Halbleiterchip angeordnet ist, mit der Chip-Anordnung teilweise oder vollständig in Kontakt ist, und nicht in dem Bereich, in dem in Draufsicht die Vergussmasse angeordnet ist. Die thermische Schnittstelle weist zumindest eine HF-Absorptionsschicht auf. Somit kann der Einfluss von HF-Leckstrahlung, der von der Chip-Anordnung abgegeben wird, auf das Verhalten der elektronischen Schaltung der Chip-Anordnung reduziert werden, da der Anteil dieser HF-Leckstrahlung, der zu der Chip-Anordnung zurückreflektiert wird, verglichen mit einem Fall einer vollflächigen Wärmesenke, beispielsweise in Form einer Metallplatte, auf der Rückseite der Chip-Anordnung reduziert sein kann.
Figurenliste
Beispiele der vorliegenden Offenbarung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische Querschnittdarstellung eines Beispiels einer Chip-Anordnung in Form einer eWLB-Anordnung;
2 eine schematische Darstellung einer Vorderseite eines Beispiels einer eWLB-Anordnung;
3 eine schematische Querschnittdarstellung der Chip-Anordnung von 1, die auf einer Platine angeordnet ist;
4a und 4b schematische Darstellungen eines Ausschnitts einer eWLB-Anordnung zur Erläuterung von Signalreflexionen;
5 eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Schaltungsanordnung mit einer Wärmesenke auf einer Rückseite einer Chip-Anordnung;
6 eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Schaltungsanordnung mit einer Wärmesenke und einer Wärmepaste zwischen Wärmesenke und Rückseite der Chip-Anordnung;
7 eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Schaltungsanordnung mit einer gestuften Wärmesenke auf einer Rückseite einer Chip-Anordnung;
8 schematisch Simulationsergebnisse, die eine Isolation zwischen Sendekanälen eines Radarchips zeigen;
9 eine schematische Ansicht einer Rückseite eines Beispiels eines eWLB-Wafers; und
10 bis 15 schematische Querschnittansichten von Beispielen von Schaltungsanordnungen mit thermischen Schnittstellen, die HF-Absorptionsschichten aufweisen.

Detaillierte Beschreibung
Im Folgenden werden Beispiele der vorliegenden Offenbarung detailliert und unter Verwendung der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass gleiche Elemente oder Elemente, die die gleiche Funktionalität aufweisen, mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen sein können, wobei eine wiederholte Beschreibung von Elementen, die mit dem gleichen oder einem ähnlichen Bezugszeichen versehen sind, typischerweise weggelassen wird. Beschreibungen von Elementen, die gleiche oder ähnliche Bezugszeichen aufweisen, sind gegeneinander austauschbar. In der folgenden Beschreibung werden viele Details beschrieben, um eine gründlichere Erklärung von Beispielen der Offenbarung zu liefern. Es ist jedoch für Fachleute offensichtlich, dass andere Beispiele ohne diese spezifischen Details implementiert werden können. Merkmale der unterschiedlichen beschriebenen Beispiele können miteinander kombiniert werden, es sei denn, Merkmale einer entsprechenden Kombination schließen sich gegenseitig aus oder eine solche Kombination ist ausdrücklich ausgeschlossen.
Die vorliegende Offenbarung befasst sich mit dem Wärmemanagement von Chip-Anordnungen, bei denen ein Halbleiterchip in ein Vergussmaterial eingebettet ist, wobei das Vergussmaterial und der Halbleiterchip auf einer Umverteilungsschichtstruktur angeordnet sind, und wobei Lötkontakte, beispielsweise in Form von Lötkugeln, auf einer ersten Seite der Chip-Anordnung, die hierin auch als Vorderseite bezeichnet wird, vorgesehen sind. Solche Chip-Anordnungen sind auch als eWLB-Anordnungen bzw. eWLB-Gehäusebauform bekannt. Bei Bespielen der vorliegenden Offenbarung ist die Chip-Anordnung eine eWLB-Anordnung.
Eine schematische Querschnittansicht eines Beispiels einer Chip-Anordnung in Form einer eWLB-Anordnung ist in 1 gezeigt. Die Chip-Anordnung 10 weist einen Halbleiterchip 12 und eine Vergussmasse 14 auf, in das der Halbleiterchip 12 eingebettet ist. Die Vergussmasse 14 kann aus einen beliebigen geeigneten Vergussmaterial wie z.B. Epoxid oder Acrylat bestehen. Der Halbleiterchip 12 kann beispielsweise ein Siliziumchip sein oder ein anderes Halbleitermaterial aufweisen. Der Halbleiterchip 12 und die Vergussmasse 14 sind auf einer Umverteilungsschichtstruktur 16 angeordnet. Die Umverteilungsschichtstruktur 16 weist eine oder mehrere Schichten aus einem dielektrischen Material, wie z.B. Siliziumoxid oder Siliziumdioxid, auf. Eine Vorderseite 12a des Halbleiterchips 12, in der aktive Bereiche desselben gebildet sind, ist der Umverteilungsschichtstruktur 16 zugewandt. Die aktiven Bereiche bilden eine elektronische Schaltung des Halbleiterchips 12. Die Umverteilungsschichtstruktur weist Leiterstrukturen 18 auf, die Anschlüsse des Halbleiterchips 12 mit Lötkontakten 20 in Form von Lötkugeln auf der Vorderseite der Chip-Anordnung 10 elektrisch leitend verbinden. Der Halbleiterchip 12 ist dahingehend in die Vergussmasse 14 eingebettet, dass er auf allen vier Seiten und der von der Umverteilungsschichtstruktur 16 abgewandten Seite, Rückseite, von der Vergussmasse 14 umgeben ist. Bei anderen Beispielen ist die Vergussmasse auf der Rückseite des Halbleiterchips nicht vorgesehen.
2 zeigt schematisch eine teilweise durchsichtige Draufsicht auf die Chip-Anordnung, wobei nur Merkmale gezeigt sind, die für die Erläuterung wichtig sind. 2 zeigt Anschlüsse 22 des Halbleiterchips 12, die über Leiterstrukturen 18 mit den Lötkugeln 20 verbunden sind. Zumindest einige der Lötkontakte 20 sind in Draufsicht auf die Chip-Anordnung 10 außerhalb des Bereichs, in dem der Halbleiterchip 12 angeordnet ist, angeordnet. Anders ausgedrückt sind zumindest einige der Lötkontakte 20 im Bereich der Vergussmasse 14 angeordnet.
3 zeigt eine schematische Querschnittansicht einer Schaltung, bei der die Chip-Anordnung 10 auf einer Platine 30 angebracht ist. Dabei sind die Lötkontakte 20 mit Leiterstrukturen auf der Platine 30 elektrisch leitfähig verbunden. Bei Beispielen ist der Halbleiterchip 12 ein Radarchip, der Sende/Empfangsschaltungen für mehrere Sende/Empfangskanäle aufweist, beispielsweise für den Automobilbereich. Bei Beispielen ist der Halbleiterchip ausgelegt, um Signale bei einer Betriebsfrequenz von 1 GHz und darüber zu verarbeiten, beispielsweise bei einer Frequenz in einem Bereich zwischen 70 und 80 GHz, wie z.B. 77 GHz. Wie in 3 durch geschwungene Pfeile 32 angedeutet ist, tritt im Betrieb des Halbleiterchips eine HF-Leckstrahlung nach allen lateralen Seiten und zur Rückseite hin auf. HF-Signalwege sind auf der Platine 30 gebildet, wie in 3 durch einen Pfeil 34 angedeutet ist. Die HF-Leckstrahlung kann zu HF-Verlusten, Interferenzen und einem Übersprechen zwischen verschiedenen Kanälen führen.
Ein Wärmemanagement findet üblicherweise über die Lötkugeln 20 und durch die Platine 30, die mit einer Wärmesenke 34 thermisch gekoppelt sein kann, statt. Dies ist in 3 durch thermische Wege 36 angedeutet. Die Lötkugeln 20 transportieren die Wärme von der aktiven Seite des Halbleiterchips 12 zu der Platine 30. Der Wärmetransport ist jedoch durch eine Wärmeansammlung auf der Platine begrenzt. Überdies trägt das dielektrische Material der Umverteilungsschichtstruktur 16 stark zu einem hohen Wärmewiderstand bei und kann beispielsweise 70% desselben ausmachen.
Die 4a und 4b zeigen einen vergrößerten Ausschnitt eines Teils des Halbleiterchips 12 und der Vergussmasse 14. Der Einfachheit halber ist die Umverteilungsschichtstruktur hier nicht dargestellt. HF-Strahlung ist in den 4a und 4b durch jeweilige Pfeile dargestellt. HF-Strahlung breitet sich von dem Halbleiterchip 12 aus und wird an Grenzflächen der Vergussmasse 14 teilweise reflektiert. Ein Teil der Strahlung verlässt die Vergussmasse 14, wie durch Pfeile 40 angedeutet ist. Ein Teil der Strahlung kann in den Halbleiterchip 12 zurückgelangen, wie durch Pfeile 41 angedeutet ist.
Ein verbessertes Wärmemanagement könnte erhalten werden, wenn eine Wärmesenke 42 aus einem thermisch leitfähigen Material, beispielsweise Metall, auf der Rückseite der Chip-Anordnung 10 vorgesehen werden würde, wie in 4b gezeigt ist. Es wurde erkannt, dass eine solche Wärmesenke zur Folge hätte, dass über zusätzliche Reflexion an der Grenzfläche zwischen Wärmesenke 42 und Halbleiterchip ein größerer Teil der HF-Leckstrahlung zu dem Halbleiterchip 12 zurückgelangen würde. Es wurde ferner erkannt, dass die Nähe der Wärmesenke 42 zu den Leiterstrukturen in der Vergussmasse zu einem Wellenleitereffekt führen kann, was zu einem höheren Pegel von parasitären Signalen, die sich zu Nachbarkanälen ausbreiten, und damit zu einem höheren Übersprechen führen kann.
Es wurde erkannt, dass solche Probleme vermieden werden können, wenn auf der Rückseite der Chip-Anordnung eine thermische Schnittstelle verwendet wird, die ein thermisch und elektrisch leitendes Material aufweist, dessen Kontaktbereich in Draufsicht auf die Chip-Anordnung auf den Bereich, in dem der Halbleiterchip angeordnet ist, begrenzt ist. 5 zeigt ein Beispiel einer entsprechenden Schaltungsanordnung, die die Chip-Anordnung 10 aufweist, die vereinfacht dargestellt ist. Die Schaltungsanordnung weist auf der Rückseite der Chip-Anordnung 10, also der von den Lötkontakten 20 abgewandten Seite, ist ein thermisch leitfähiges Material 50 auf. Das thermisch leitfähige Material ist in Draufsicht innerhalb der äußeren Grenzen des Halbleiterchips 12 vorgesehen, nicht jedoch außerhalb der äußeren Grenzen. Bei dem gezeigten Beispiel sind in die äußeren Grenzen des thermisch leitfähigen Materials 50 im Querschnitt bündig mit denen des Halbleiterchips 12. Die äußere Form des Materials 50 in Draufsicht kann daher der äußeren Form des Halbleiterchips 12 entsprechen. Bei anderen Beispielen können die äußeren Grenzen des thermisch leitfähigen Materials 50 im Querschnitt innerhalb der äußeren Grenzen des Halbleiterchips 12 angeordnet sein, was jedoch eine reduzierte Wärmeabführung zur Folge haben kann.
Unter einem thermisch leitfähigen Material ist dabei hierin ein Material zu verstehen, dass in einem Betriebstemperaturbereich eine thermische Leitfähigkeit von mindestens 10 W/(m·K) in der Wärmeableitungsrichtung aufweist. Unter einem Betriebstemperaturbereich kann dabei beispielsweise ein Temperaturbereich zwischen -25°C und 150°C angesehen werden. Das thermisch leitfähige Material kann eine thermische Leitfähigkeit von mindestens 100 W/(m·K) aufweisen, wie dies beispielsweise für einige Metalle der Fall ist. Bei Beispielen kann das thermisch leitfähige Material Aluminium oder Kupfer sein.
Durch das Vorsehen des thermisch und elektrisch leitfähigen Materials 50 auf der Rückseite der Chip-Anordnung kann der thermische Widerstand für eine Ableitung von Wärme von dem Halbleiterchip 12 deutlich gesenkt werden. Bei Beispielen kann dies Senkung des thermischen Widerstands bis zu 50% oder darüber betragen. Gleichzeitig kann aber eine Verschlechterung des elektrischen Verhaltens, wie sie durch ein ganzflächiges Vorsehen einer Wärmesenke bewirkt werden würde, verhindert werden. Diesbezüglich sei beispielsweise auf 8 verwiesen, die schematisch die Kanalisolation zwischen Empfangskanälen RX1 bis RX4 zeigt. Auf der linken Seite des Diagramms sind die Ergebnisse ohne eine thermische Schnittstelle auf der Rückseite dargestellt, in der Mitte die Ergebnisse mit einer thermischen Schnittstelle, wobei das thermisch und elektrisch leitfähige Material 50 als ein gestufter Metallstempel ausgebildet ist, und auf der rechten Seite die Ergebnisse, wenn der Metallstempel umgedreht ist, d.h. die Wärmesenke vollflächig mit der Rückseite der Chip-Anordnung in Kontakt ist. Es ist deutlich erkennbar, dass das Material, das auf den Bereich des Halbleiterchips begrenzt ist, keine wesentliche Verschlechterung der Kanalisolation zur Folge hat, verglichen mit dem vollflächigen Kontakt.
Der Bereich, in dem der Halbleiterchip 12 angeordnet ist, wird manchmal als Fan-In-Bereich bezeichnet und der Bereich, in dem die Vergussmasse 14 angeordnet ist, wird manchmal als Fan-Out-Bereich bezeichnet. Bei Beispielen ist das thermisch und elektrisch leitfähige Material lediglich in dem Fan-In-Bereich, wo die Wärmeableitung am effektivsten ist, und nicht in dem Fan-Out-Bereich mit der Rückseite der Chip-Anordnung in Kontakt.
Bei dem thermisch und elektrisch leitfähigen Material 50 der thermischen Schnittstelle kann es sich um ein Metallmaterial handeln. Das Material 50 kann als eine Wärmesenke ausgebildet sein, die in dem Kontaktbereich die Rückseite der Chip-Anordnung 10 direkt mechanisch berührt, wie in 5 gezeigt ist. Bei anderen Beispielen kann eine Wärmeleitpaste 52 zwischen dem thermisch und elektrisch leitfähigen Material und der Rückseite der Chip-Anordnung 10 vorgesehen sein, wie in 6 gezeigt ist. Dadurch kann der thermische Kontakt verbessert werden. Die Wärmeleitpaste ist nur in dem Bereich vorgesehen, in dem das thermisch und elektrisch leitfähige Material 50 die Rückseite der Chip-Anordnung 10 thermisch kontaktiert. In den anderen Bereichen ist die Wärmeleitpaste nicht vorgesehen. Da die Wärmeleitpaste 52 nicht bis zum Rand der Chip-Anordnung 10 vorgesehen ist, wird zum einen weniger Wärmeleitpaste benötigt und zum anderen kann verhindert werden, dass Wärmeleitpaste 52 auf die Platine 30 tropft, wodurch wiederum eine dadurch bewirkte HF-Verschlechterung vermieden werden kann. Eine solche könnte auftreten, wenn Wärmeleitpaste auf Leiterstrukturen auf der Platine 30 gelangt.
7 zeigt ein Beispiel, bei dem das thermisch und elektrisch leitende Material 50 als eine metallische Wärmesenke in Form eines Stempels ausgebildet ist, der auf der der Rückseite der Chip-Anordnung zugewandten Seite eine Stufe 54 aufweist. Somit sind Teile des Stempels, die der Vergussmasse 14 gegenüberliegen, von dieser beabstandet. Dadurch kann der Einfluss dieser Teile auf das HF-Verhalten der Chip-Anordnung reduziert werden. Bei anderen Beispielen ist auf der von der Chip-Anordnung 10 abgewandten Seite des Materials 50 ein Gehäuseteil angeordnet, das metallische Teile aufweist, die der Vergussmasse 14 gegenüberliegen. Ein solches Gehäuseteil 56 ist in 6 angedeutet. Bei Beispielen weist die Schaltungsanordnung somit Metallteile auf, die Bereichen der Chip-Anordnung 10, in denen der Halbleiterchip 12 nicht angeordnet ist, auf der von der Umverteilungsschichtstruktur abgewandten Seite mit einem Abstand dazwischen gegenüberliegen. Dieser Abstand ist in den 6 und 7 mit a bezeichnet. Bei Beispielen beträgt dieser Abstand mindestens 1,5 mm oder mindestens 2,5 mm, so dass der Einfluss dieser metallischen Teile auf das HF-Verhalten gering ist. Bei Beispielen kann der Abstand für eine Betriebsfrequenz des Halbleiterchips 12 passend gewählt werden.
Bezugnehmend auf die 5 bis 7 wurden Beispiele beschrieben, bei denen ein thermischer Kontakt zwischen einer thermischen Schnittstelle und der Rückseite der Chip-Anordnung in Draufsicht auf den Bereich des Halbleiterchips begrenzt ist. Ein beliebiges thermisch leitfähiges Material, beispielsweise ein Metall, kann bei diesen Beispielen als thermisch und elektrisch leitfähiges Material verwendet werden. Zusätzlich kann bei diesen Beispielen eine HF-Absorptionsschicht zwischen dem thermisch und elektrisch leitfähigen Material angeordnet werden, um den Einfluss auf das HF-Verhalten weiter zu verringern.
Im Folgenden werden Beispiele erläutert, bei denen der Kontaktbereich einer thermischen Schnittstelle auf der Rückseite der Chip-Anordnung nicht entsprechende begrenzt sein muss. Vielmehr kann bei solchen Beispielen die thermische Schnittstelle vollflächig auf der Rückseite der Chip-Anordnung vorgesehen sein. Es sei an dieser Stelle jedoch angemerkt, dass die folgenden Ausführungen insbesondere bezüglich der HF-Absorptionsschicht auch für Ausführungsbeispiele, bei denen der Kontaktbereich in Draufsicht auf den Bereich des Halbleiterchips begrenzt ist, gelten.
Wie oben ausgeführt wurde, hätte eine vollflächiges Aufbringen einer Wärmesenke auf die Rückseite der Chip-Anordnung einen starken Einfluss auf das HF-Verhalten der Schaltungsanordnung zur Folge. Es wurde erkannt, dass neben oder alternativ zu einem reduzierten Kontaktbereich der thermischen Schnittstelle ein zusätzlicher Kühlungsweg auf der Rückseite vorgesehen werden kann, wenn die thermische Schnittstelle so ausgestaltet wird, dass eine Absorption der von der Chip-Anordnung abgestrahlten HF-Energie, bei der es sich um Leckstrahlung handelt, stattfindet. Bei Beispielen der vorliegenden Offenbarung ist die thermische Schnittstelle auf der Rückseite der Chip-Anordnung, beispielsweise der Chip-Anordnung, die oben bezugnehmend auf die 1 bis 3 beschrieben wurde, ausgelegt, um Wärme von einer Rückseite des Halbleiterchips abzuführen, wobei die thermische Schnittstelle zumindest eine HF-Absorptionsschicht aufweist, die ausgelegt ist, um elektromagnetische Strahlung bei einer Betriebsfrequenz des Halbleiterchips zu absorbieren.
Bei den Beispielen ist die thermische Schnittstelle einschließlich der HF-Absorptionsschicht ganzflächig auf der Rückseite der Chip-Anordnung angeordnet, also in Draufsicht sowohl im Bereich des Halbleiterchips 12 als auch im Bereich der Vergussmasse 14. Somit ist es möglich, sowohl in lateraler Richtung, also parallel zur Rückseite, als auch in vertikaler Richtung, also senkrecht zur Rückseite, Wärme von dem Halbleiterchip 12 abzuleiten.
Bei Beispielen weist die HF-Absorptionsschicht ein Material auf, das bei der Betriebsfrequenz des Halbleiterchips 12 einen dielektrischen Verlustfaktor tan δ von 0,2 oder mehr aufweist. Dadurch ist es möglich, HF-Strahlung wirksam in der HF-Absorptionsschicht zu absorbieren, so dass verhindert werden kann, dass wesentliche Anteile derselben zu dem Halbleiterchip12 zurückreflektiert werden. Ferner kann durch die HF-Absorptionsschicht verhindert werden, dass durch Wellenleitereffekte ein Übersprechen stattfindet, wodurch beispielsweise eine Isolation von Radarkanälen verschlechtert werden würde.
Bei Beispielen weist die HF-Absorptionsschicht für eine durch den Betrieb des Halbleiterchips in Richtung der HF-Absorptionsschicht abgegebene elektromagnetische Leckstrahlung solche Absorptionsverluste auf, dass bei einer Totalreflexion an der von der Chip-Anordnung beabstandeten Seite der thermischen Schnittstelle maximal 10% dieser Leckstrahlung zu der Chip-Anordnung zurück gelangen. Dadurch kann ein negativer Einfluss der thermischen Schnittstelle auf elektrische Eigenschaften des Halbleiterchips wirksam verhindert werden.
Bei Beispielen der vorliegenden Offenbarung liegt eine Dicke der HF-Absorptionsschicht in einem Bereich zwischen 0,2 mm und 3 mm. Es wurde erkannt, dass abhängig von dem Material der HF-Absorptionsschicht bei einer solchen Dicke eine ausreichende Absorption der HF-Strahlung erreicht werden kann, während gleichzeitig noch eine ausreichende Wärmeableitung erzielbar ist.
Bei Beispielen der vorliegenden Offenbarung weist die HF-Absorptionsschicht ein Kohlenstoffmaterial auf. Die HF-Absorptionsschicht kann Kohlenstoffnanoröhrchen, eine oder mehrere Graphen- und/oder Graphit-Schichten, einen Graphen-Schaum und/oder Füllstoffe aus HF-absorbierenden Partikeln, vorzugsweise organometallischen Carbonyl-Komplexen, aufweisen. Es wurde erkannt, dass solche Materialien einer geeigneten Dicke auf der Rückseite von eWLB-Anordnungen vorgesehen werden können, um einerseits eine Reduzierung des thermischen Widerstands von der Chip-Anordnung weg zu erreichen und andererseits HF-Strahlung zu absorbieren, um eine Beeinträchtigung des HF-Verhaltens zu reduzieren oder zu beseitigen.
Bei Beispielen kann die HF-Absorptionsschicht ein Material aufweisen, dass eine Wärmeleitfähigkeit von zumindest 3 W/(m·K) oder von zumindest 10 W/(m·K) in einer Richtung senkrecht von der Rückseite der Chip-Anordnung weg aufweist. Bei Beispielen kann die HF-Absorptionsschicht ein Material aufweisen, dass eine Wärmeleitfähigkeit von zumindest 100 W/(m·K) in einer Richtung parallel zur Rückseite der Chip-Anordnung aufweist. Es wurde erkannt, dass die thermische Schnittstelle aus nur einer einzigen Schicht bestehen kann, wenn die HF-Absorptionsschicht aus einem Material besteht, die solche Eigenschaften aufweist.
Bei Beispielen kann die HF-Absorptionsschicht Strukturen aufweisen, in die durch die HF-Strahlung Wirbelströme induziert werden, so dass dadurch die HF-Strahlung absorbiert wird. Dadurch ist es möglich, ein Material mit einer guten thermischen Leitfähigkeit als HF-Absorptionsschicht zu verwenden. Bei Beispielen können die Strukturen durch ein Lochmuster in einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sein. Bei den Beispielen können die Strukturen durch eine Gitterstruktur aus einem leitfähigen Material in einem ansonsten nicht leitfähigen Material gebildet sein. Durch solche Strukturen kann HF-Strahlung im Betriebsfrequenzbereich wirksam absorbiert werden. Bei den Beispielen kann es sich dabei um laserstrukturierte Folien handeln. Solche Strukturen ermöglichen es, die Absorptionsfrequenz an die Betriebsfrequenz des Halbleiterchips anzupassen, indem Abmessungen und Abstand zwischen den Strukturen angepasst werden, um das Absorptionsverhalten für die Betriebsfrequenz des Halbleiterchips zu optimieren.
Bei Beispielen können in dem Vergussmaterial, d.h. der Vergussmasse, Kanäle, die die Vergussmasse durchdringen, vorgesehen sein, die mit einem thermisch leitfähigen Material gefüllt sind. Dadurch kann eine Wärmeableitung aus der Chip-Anordnung weiter verbessert werden.
Bei Beispielen kann die thermische Schnittstelle mehrere Schichten aufweisen, von denen zumindest eine eine HF-Absorptionsschicht darstellt und zumindest eine eine thermisch leitende Schicht darstellt. Die Schichten können in unterschiedlicher Reihenfolge auf der Rückseite der Chip-Anordnung angeordnet sein. Dadurch ist es möglich, Material und Dicke der Schichten flexibel einzustellen, um sowohl eine Reduzierung des thermischen Widerstands zu erreichen als auch eine Verschlechterung des HF-Verhaltens zu verhindern.
Die Schichten der thermischen Schnittstelle können bei Beispielen als Beschichtungen, also nicht selbstragende Schichten, aufgebracht werden. Bei Beispielen können die Schichte als selbsttragende Schichten beispielsweise unter Verwendung eines geeigneten Haftvermittlers aufgebracht werden. Dadurch ist es möglich, nach Bedarf dünnere oder dickere Schichten aus dem jeweiligen Material zu verwenden.
Bei Beispielen weist die thermisch leitende Schicht eine Graphit-Schicht oder ein Graphit-Laminat auf. Bei Beispielen ist die thermisch leitende Schicht eine Graphitbeschichtung auf der Rückseite der Chip-Anordnung. Bei Beispielen ist die HF-Absorptionsschicht eine Beschichtung auf der Rückseite der Chip-Anordnung. Bei Beispielen weist die Beschichtung, die die HF-Absorptionsschicht bildet, ein Vergussmaterial auf, das mit HF-absorbierenden Partikeln, beispielsweise Carbonyl-Eisenpulver gefüllt ist. Somit ist es möglich, die HF-Absorptionsschicht und/oder die thermisch leitende Schicht der thermischen Schnittstelle auf einfache Weise als Beschichtung aufzubringen.
Auf der von der Chip-Anordnung abgewandten Seite kann ein Wärmesenke beispielsweise in Form eines Metallstempels oder in Form eines metallischen Gehäuseteils mit der thermischen Schnittstelle in Kontakt stehen. Zumindest eine der Schichten der thermischen Schnittstelle kann nachgiebig und komprimierbar sein, um Oberflächenunebenheiten der Chip-Anordnung und/oder der Wärmesenke auszugleichen.
Bei Beispielen kann ein Druck, der auf die von der Chip-Anordnung abgewandte Seite, Rückseite, der thermischen Schnittstelle wirkt, einstellbar sein. Dadurch kann ein Kompressionsgrad der HF-Absorptionsschicht, die beispielsweise einen Graphen-Schaum aufweisen kann, einstellbar sein, wobei eine Absorptionsfrequenz der HF-Absorptionsschicht wiederum von dem Kompressionsgrad abhängt. Somit kann die Absorptionsfrequenz auf die Betriebsfrequenz des Halbleiterchips, die bei unterschiedlichen Chiptechnologien unterschiedlich sein kann, eingestellt werden.
Als Materialien für die eine oder mehreren Schichten der thermischen Schnittstelle können beliebige geeignete Materialien verwendet werden, die die gewünschte Funktionalität liefern. Im Folgenden werden Beispiele der vorliegenden Offenbarung anhand verschiedener Schichtanordnungen und Materialien näher erläutert. Bei Beispielen ist die thermische Schnittstelle ausgelegt, um entsprechende Eigenschaften bei der Betriebsfrequenz der Halbleiter-Anordnung zu liefern, die bei 1 GHz und darüber, beispielsweise in einem Bereich von 70 bis 80 GHz liegen kann. Bei Beispielen kann die Betriebsfrequenz bei 77 GHz liegen. Zumindest eines der Materialien für die thermische Schnittstelle ist ausgelegt, um bei solchen Betriebsfrequenzen ein starke HF-Absorption aufzuweisen, um zu verhindern, dass HF-Lecksignale von der Chip-Anordnung, die an einer auf der abgewandten Seite der thermischen Schnittstelle angeordneten Wärmesenke, wie z.B. einem Metallstempel, zurückreflektiert werden, in die Chip-Anordnung zurückgelangen, was ein nachteiliges Mischen von Sende- und Empfangskanälen zur Folge haben könnte.
Das HF-Absorptionsverhalten verbessert sich mit zunehmender Dicke der thermischen Schnittstelle und insbesondere der HF-Absorptionsschicht derselben. Im Sinne eines geringen thermischen Widerstands Rth, um einen maximalen Wärmetransport zu einer angrenzenden Wärmesenke zu ermöglichen, sollte die thermische Schnittstelle möglichst dünn sein und einen guten thermischen Kontakt zu der Chip-Anordnung, beispielsweise dem eWLB-Wafer und einer Wärmesenke, die auf der von der Chip-Anordnung abgewandten Seite der thermischen Schnittstelle angeordnet sein kann, liefern. Bezüglich der Materialien für die thermische Schnittstelle (TIM = thermal interface material) sollte daher zum einen der thermische Widerstand Rth möglichst minimal sein, während zum anderen die Dicke ausreichend groß sein muss, um HF-Abschirmungsanforderungen zu genügen. Bei Beispielen sollte die Dicke ferner ausreichend groß sein, um Oberflächenrauigkeiten an Grenzflächen zwischen der thermischen Schnittstelle und der Chip-Anordnung und/oder zwischen der thermischen Schnittstelle und der Wärmesenke zu kompensieren. Bei Beispielen stellt daher die resultierende Dicke der thermischen Schnittstelle einen Kompromiss zwischen den HF-Eigenschaften und den thermischen Eigenschaften dar.
Bei Beispielen kann die thermische Schnittstelle, die auch als Rückseitenschutz bezeichnet werden kann, eine Dicke in einem Bereich zwischen 200 µm und 2000 µm aufweisen, um zum einen eine ausreichende HF-Absorption zu liefern, zum anderen einen ausreichend geringen thermischen Widerstand und zum anderen Oberflächenrauigkeiten der Oberflächen, zwischen denen die thermische Schnittstelle angeordnet ist, auszugleichen. Bei Beispielen sind Material und Dicke der thermischen Schnittstelle so gewählt, dass die thermische Leitfähigkeit für einen Wärmetransport von der Chip-Anordnung weg zumindest 10 W/(m·K) beträgt und die thermische Schnittstelle für eine durch den Betrieb des Halbleiterchips in Richtung der thermischen Schnittstelle abgegebene elektromagnetische Leckstrahlung solche Absorptionsverluste bewirkt, dass bei einer Totalreflexion an der von der Chip-Anordnung beabstandeten Seite der thermischen Schnittstelle maximal 10% dieser Leckstrahlung zu der Chip-Anordnung zurück gelangen.
Bei Beispielen kann eine höhere Dicke der thermischen Schnittstelle durch ein Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit λ der thermischen Schnittstelle kompensiert werden, indem beispielsweise Füllstoffe mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit hinzugefügt werden. Bei Beispielen weist die thermische Schnittstelle ein Material auf, das sowohl eine hohe HF-Absorption als auch einen geringen thermischen Widerstand aufweist. Bei Beispielen weist die thermische Schnittstelle verschiedene Materialien auf, von denen eines für eine hohe HF-Absorption ausgelegt ist und eines für eine gutes thermisches Verhalten ausgelegt ist.
Aus einer Materialperspektive sind Schlüsselfaktoren für einen guten HF-Absorber eine hohe Polarisierbarkeit, die Molekularbewegung und eine poröse Struktur.
HF-Absorber sind als Laminatschichten verfügbar, wobei jedoch solche HF-Absorber häufig ein schlechtes thermisches Verhalten aufgrund einer geringen thermischen Leitfähigkeit und eines hohen thermischen Kontaktwiderstands aufweisen. Bei Beispielen kann die HF-Absorptionsschicht der thermischen Schnittstelle ein Material aufweisen, das unter der Bezeichnung Eccosorb® MMI von der Firma Laird Technologies erhältlich ist.
Es gibt jedoch auch Materialien, die sowohl gute thermische Eigenschaften als auch eine gute elektromagnetische Interferenz- (EMI) und HF-Abschirmung bieten. Ein Beispiel für solche Materialien sind Kohlenstoffmaterialien. Aufgrund der hohen Elektronenpolarisierbarkeit von π-Elektronen in ungesättigten Bindungen zeigen Kohlenstoffmaterialien für Hochfrequenzen in einem Bereich über 1 GHz hohe (DkDf-)Übertragungsverluste.
Bei Beispielen weist das Material der thermischen Schnittstelle und insbesondere der HF-Absorptionsschicht 1 D-Strukturen in Form von mikroskopischen Kohlenstoffnanoröhchen (CNT = carbon nanotube) und/oder makroskopischen CNT-Fasern auf. Solche Strukturen können insbesondere als Füllstoff für beispielsweise Formmassen oder Tinten verwendet werden. CNTs haben ferner eine einstellbare Länge und einen einstellbaren Durchmesser, so dass das Absorptionsverhalten abhängig von der Betriebsfrequenz der Chip-Anordnung einstellbar ist. Solche Materialien sind beispielsweise von der Firma Chasm (https://www.chasmtek.com/materials/carbon-nanotubes) erhältlich.
Bei Beispielen weist das Material der thermischen Schnittstelle und insbesondere der HF-Absorptionsschicht 2D-Strukturen in der Form einer oder mehrerer Graphenschichten und/oder Graphit-Schichten auf, die eine Dicke bis zu 200 µm aufweisen können. Solche Materialien sind beispielsweise von der Firma Hi-Bond Tapes Ltd. (http://www.hibondtapes.com) erhältlich.
Bei Beispielen weist das Material der thermischen Schnittstelle und insbesondere der HF-Absorptionsschicht einen Graphen-Schaum als ein poröses 3D-Material auf. Bei Beispielen kann der Schaum eine Dicke bis zu 1 mm aufweisen. Bei Beispielen ist der Graphen-Schaum ein weiches komprimierbares Material, so dass die Porengröße des Schaums einstellbar ist. Dadurch kann die Absorptionsfrequenz verschoben und auf die Betriebsfrequenz der Chip-Anordnung eingestellt werden, indem eine mechanische Belastung auf die thermische Schnittstelle ausgeübt wird, indem beispielsweise ein Druck durch eine Wärmesenke auf die thermische Schnittstelle ausgeübt wird. Graphen-Schaum ist beispielsweise von der Firma Integrated Graphen Ltd. (https://www.rd-groupco.com) erhältlich.
Bei Beispielen west das Material der thermischen Schnittstelle und insbesondere der HF-Absorptionsschicht Beschichtungen und/oder Pulverfüllstoffe für eine Mikrowellenabsorption in organometallischen Carbonyl-Eisen-Komplexen auf. Solche Materialien sind beispielsweise von der Firma BASF (https://www.dispersions-pigments.basf.com/portal/basf/ien/dt.jsp?setCursor=1_827860) und von der Firma MWT Materials (https://www.everythingrf.com/products/absorbers/mwt-materials/676-358-mf-500) erhältlich.
Bei Beispielen können solche HF-Absorber als Schichtlaminate oder als Sprühbeschichtung auf die Rückseite eines eWLB-Wafers aufgebracht werden.
Wie oben ausgeführt wurde, weist die thermische Schnittstelle eine ausreichende Dicke auf, um eine ausreichende HF-Absorption zu bewirken. Dies hat einen thermischen Widerstand Rth ~ d/Ä zur Folge. Um ein gutes thermisches Verhalten zu erreichen, weist bei Beispielen die thermische Schnittstelle inklusive der HF-Absorptionsschicht eine thermische Leitfähigkeit auf, die zumindest 3 W/(m·K), zumindest 5 W/(m·K) oder zumindest 10 W/(m·K) beträgt. Bei Beispielen weist die HF-Absorptionsschicht der thermischen Schnittstelle eine solche thermische Leitfähigkeit auf. Bei Beispielen weist die thermische Schnittstelle zusätzliche thermisch leitende Schichten auf, die eine deutlich höhere thermische Leitfähigkeit aufweisen.
Eine hohe thermische Leitfähigkeit kann bei Beispielen erreicht werden, indem thermisch stark leitende Füllstoffe verwendet werden. Bei Beispielen können zwei verschiedene Materialien oder Materialklassen in einer oder mehreren Schichten kombiniert werden, um eine solche thermische Leitfähigkeit zu erreichen. Eine Schicht kann für eine maximale HF-Absorption und eine Schicht kann für eine maximale thermische Leitfähigkeit ausgelegt sein. Kohlenstoffmaterialien sind für beide Anforderungen interessant.
Bei Beispielen können Graphit-Laminate aufgrund ihrer hohen thermischen Leitfähigkeit als thermisch leitende Schicht verwendet werden. Graphit-Laminate können auf der Rückseite der Chip-Anordnung bzw. eines eWLB-Wafers vorgesehen werden, um die Wärme von dem Fan-In-Bereich in den Fan-Out-Bereich zu verteilen. Solche Schichten können eine hohe Wärmeleitfähigkeit in einer Richtung senkrecht zu der Rückseite der Chip-Anordnung (z-Richtung) von 15 W/(m·K) und darüber und eine viel höhere Wärmeleitfähigkeit in einer Richtung parallel zur Rückseite der Chip-Anordnung (xy-Richtung) von 1500 W/(m·K) und darüber aufweisen. Bei Beispielen kann die thermische Schnittstelle eine Graphit-Schicht einer Dicke von 17 µm aufweisen, wie sie von der Firma HP Materials Solutions, Inc. (https://www.hpmsgraphite.com/aboutus.html) erhältlich ist. Eine solche Schicht weist eine thermischen Leitfähigkeit λ_xy = 1600 W/(m·K) in der Ebene der Schicht (also parallel zur Rückseite der Chip-Anordnung) und eine thermische Leitfähigkeit λ_z = 18 W/(m·K) durch die Ebene der Schicht (also senkrecht zur Rückseite der Chip-Anordnung) auf. Bei Beispielen kann die thermische Schnittstelle eine Graphit-Schicht einer Dicke von 200 µm aufweisen, wie sie von der Firma Hi-Bond Tapes Ltd. (http://www.hi-bondtapes.com) erhältlich ist. Eine solche Schicht weist einen thermische Leitfähigkeit λ_xy = 500 W/(m K) in der Ebene der Schicht (also parallel zur Rückseite der Chip-Anordnung) und eine thermische Leitfähigkeit λ_z = 5 W/(m·K) durch die Ebene der Schicht (also senkrecht zur Rückseite der Chip-Anordnung) auf.
Bei Beispielen kann die thermische Schnittstelle ein Graphit-Beschichtung auf der Rückseite der Chip-Anordnung aufweisen, die beispielsweise mittels chemischer Dampfabscheidung (CVD = chemical vapor deposition) aufgebracht wurde. Eine solche Abscheidung einer Graphit-Beschichtung kann zu einer besseren Wärmeverteilung in der Fan-Out-Region führen.
Im Folgenden werden Beispiele thermischer Schnittstellen beschrieben, die beispielsweise unter Verwendung der oben beschriebenen Materialien und Materialklasse implementiert werden können. Die thermischen Schnittstellen können insbesondere ausgebildet sein, um sowohl eine gute thermische Leitfähigkeit als auch ein gutes HF-Absorptionsverhalten zu liefern, wobei sich hier insbesondere Kohlenstoffmaterialien eignen. Bei Beispielen weist die thermische Schnittstelle eine Kombination von zwei unterschiedlichen Materialklassen und Schichtdicken auf.
9 zeigt eine schematische Ansicht eine Rückseite eines eWLB-Wafers 70, wobei eine Vergussmasse 72 zumindest teilweise durchsichtig dargestellt ist, so dass Halbleiterchips 74 in dem Wafer 70 erkennbar sind. Thermische Schnittstellen wie sie hierin beschrieben sind, können auf die Rückseite des Wafers 70 aufgebracht werden, bevor der Wafer vereinzelt wird, um Schaltungsanordnungen wie sie hierin beschrieben sind, zu erzeugen. 10 zeigt eine schematische Querschnittansicht des Wafers 70, wobei eine thermische Schnittstelle 100 auf der Rückseite des Wafers 70 gebildet ist. Es sei angemerkt, dass bei der Darstellung in 10 die Vergussmasse 72 nicht auf der Rückseite der Halbleiterchips 74 vorgesehen ist. Bei anderen Beispielen ist die Vergussmasse 72 auch auf der Rückseite der Halbleiterchips 74 vorgesehen.
Alternativ können thermische Schnittstellen nach der Vereinzelung des Wafers in jeweilige Chip-Anordnungen auf der Rückseite der Chip-Anordnungen gebildet werden, um Schaltungsanordnungen, wie sie hierin beschrieben sind, zu erzeugen.
11 zeigt ein Beispiel einer Schaltungsanordnung mit einer Chipanordnung 10 und einer thermischen Schnittstelle 100. Wie bei allen hierin beschriebenen Beispielen kann es sich bei der Chipanordnung 10 um eine Chipanordnung handeln, wie sie oben Bezugnehmend auf die 1 bis 3 beschrieben ist. Die thermische Schnittstelle 100 weist eine Schichtanordnung 102 auf, die eine einzelne Schicht oder ein Laminat aus einem Material, das sowohl eine thermische Leitfähigkeit als auch ein HF-Absorptionsvermögen bietet, aufweist. Beispielsweise kann die thermische Schnittstelle 100 aus einer einzelnen Graphit-Schicht oder einem Graphit-Laminat bestehen. Alternativ kann die Schichtanordnung 102 aus einer Laminatschicht bestehen, wie sie von der Firma 3M unter der Bezeichnung „3M mmWave Hybrid Absorber for 5G“ erhältlich ist, und die bei eine Dicke von 1 mm eine thermische Leitfähigkeit von 3 W/(m·K) in Dickenrichtung aufweist.
12 zeigt ein Beispiel, bei dem die thermische Schnittstelle 100 eine erste Schichtanordnung 112, die auf der Chip-Anordnung 10 angeordnet ist, und eine zweite Schichtanordnung 114, die auf der ersten Schichtanordnung 112 angeordnet ist, aufweist. Die erste und zweite Schichtanordnung 112 und 114 können jeweils eine einzelne Schicht oder ein Laminat aufweisen. Die erste Schichtanordnung 112 ist für eine gute Wärmeverteilung ausgelegt und kann beispielsweise eine Wärmeleitfähigkeit von zumindest λ_z ≥ 5 W/(m·K) in Dickenrichtung und λ_xy ≥ 500 W/(m·K) in der Ebene der ersten Schichtanordnung 112 aufweisen. Bei Beispielen kann es sich bei der ersten Schichtanordnung 112 um ein Graphit-Laminat handeln, beispielsweise eines der Graphit-Laminate, die oben beschrieben sind. Die hohe thermische Leitfähigkeit in der Ebene der ersten Schichtanordnung 112 ermöglicht eine Wärmeausbreitung in den Fan-Out-Bereich der Chip-Anordnung. Die zweite Schichtanordnung 114 ist für eine gute HF-Absorption ausgelegt und das Material der zweiten Schichtanordnung 114 kann beispielsweise bei der Betriebsfrequenz des Halbleiterchips der Chip-Anordnung einen dielektrischen Verlustfaktor δ ≥ 2 aufweisen. Bei Beispielen kann die zweite Schichtanordnung eine Dicke von 0,5 mm bis 1,0 mm aufweisen. Bei Beispielen kann die zweite Schichtanordnung 114 das oben angegebene Material der Firma Laird Technologies aufweisen, das unter der Bezeichnung Eccosorb® MMI erhältlich ist. Bei Beispielen kann die zweite Schichtanordnung 114 einen Graphen-Schaum aufweisen. Bei Beispielen kann die Reihenfolge der ersten Schichtanordnung 112 und der zweiten Schichtanordnung 114 auf der Chip-Anordnung 10 vertauscht sein, wobei jedoch die gezeigte Anordnung aufgrund der besseren lateralen Wärmeverteilung in der Nähe der Chip-Anordnung bevorzugt sein kann.
Bei Beispielen kann die thermische Schnittstelle eine Beschichtung der Rückseite der Chip-Anordnung und eine auf der Beschichtung angeordnete Schichtanordnung, die aus einer Schicht oder einem Laminat bestehen kann, aufweisen. Die Beschichtung kann dabei auf die Rückseite der Chip-Anordnung aufgebracht werden, bevor die Schichtanordnung beispielsweise mittels eines Haftvermittlers auf die Beschichtung laminiert wird.
13 zeigt ein Beispiel, bei dem eine Beschichtung 120, beispielsweise eine Graphit-Beschichtung, als thermisch leitfähige Schicht auf die Rückseite der Chip-Anordnung 10 aufgebracht ist. Die hohe thermische In-Ebene-Leitfähigkeit der Beschichtung 120 ermöglicht eine gute Wärmeverteilung in den Fan-Out-Bereich der Chip-Anordnung 10. Wie in 13 gezeigt ist, können vertikale Kanäle 122 in die Chip-Anordnung 10 strukturiert sein, die mit dem thermisch leitfähigen Beschichtungsmaterial gefüllt sind. Die Kanäle 122 können beispielsweise durch Bohren in der Vergussmasse der Chip-Anordnung und/oder durch Ätzen in dem Halbleitermaterial des Halbleiterchips gebildet sein. Diese mit einem thermisch leitenden Material gefüllten Kanäle 122 können eine vertikale Wärmeableitung von der Vorderseite der Chip-Anordnung auf die Rückseite der Chip-Anordnung verbessern, wo die Wärme über die thermische Schnittstelle und eine Wärmesenke abgeleitet werden kann. Auf der Beschichtung 120 ist eine Schichtanordnung 122 angeordnet, die eine Schicht oder ein Laminat aufweisen kann und die für eine HF-Absorption ausgelegt ist. Der Aufbau der Schichtanordnung 122 kann dem der zweiten Schichtanordnung 114, die in 12 gezeigt ist, entsprechen. Die Dicke der Schichtanordnung 122 kann 0,5 mm bis 1,0 mm betragen und kann Oberflächenrauigkeiten an Grenzflächen zwischen der Beschichtung 120 und der Schichtanordnung 122 und zwischen der Schichtanordnung 122 und einer Wärmesenke auf der von der Chip-Anordnung abgewandten Seite kompensieren.
14 zeigt ein Beispiel, bei der die Rückseite der Chip-Anordnung mit einer HF-absorbierenden Sprühbeschichtung 130 versehen ist. Bei der Sprühbeschichtung kann es sich um eine Carbonyl-Eisen-Beschichtung (beispielsweise von der Firma BASF) oder eine mit HF-Absorptionsfüllstoff versehene Tinte (beispielsweise von der Firma MWT Materials) handeln. Auf der Sprühbeschichtung 130 ist eine thermisch leitfähige Schichtanordnung 132 gebildet. Der Aufbau der thermisch leitfähigen Schichtanordnung 132 kann dem Aufbau der ersten Schichtanordnung 112 in 12 entsprechen. Die Schichtanordnung 132 kann eine weiche komprimierbare Schicht bzw. ein weiches komprimierbares Laminat sein, mit einer Dicke von 0,2 mm, um Oberflächenrauigkeiten an Grenzflächen zwischen der Beschichtung 130 und der Schichtanordnung 132 und zwischen der Schichtanordnung 132 und einer Wärmesenke auf der von der Chip-Anordnung abgewandten Seite kompensieren zu können.
Bei anderen Beispielen kann statt der in 14 gezeigten Beschichtung 130 eine Schicht aus einem Vergussmaterial, das mit HF-Absorptions-Partikeln gefüllt ist, auf der Rückseite der Chip-Anordnung gebildet sein. Bei Beispielen können die HF-Absorptions-Partikel Carbonyl-Eisen-Pulver sein, beispielsweise von der Firma BASF.
Wie oben Bezugnehmend auf 12 beschrieben wurde, weist bei Beispielen die thermische Schnittstelle zwei Schichtanordnungen auf, von denen eine für eine thermische Leitfähigkeit und eine für eine HF-Absorption ausgelegt ist. Bei Beispielen kann die für die HF-Absorption ausgelegte Schichtanordnung einen Graphen-Schaum aufweisen. Die für die thermische Leitfähigkeit ausgelegte Schichtanordnung kann eine Graphit-Schicht oder ein Graphit-Laminat aufweisen. Diese beiden Kohlenstoffmaterialien sind weich und komprimierbar, wobei durch Ausüben einer mechanischen Belastung auf eine thermische Schnittstelle, die eine oder beide entsprechenden Schichtanordnungen aufweist, Rth-Eigenschaften und/oder HF-Eigenschaften der thermischen Schnittstelle eingestellt werden können.
15 zeigt ein Beispiel, bei dem die thermische Schnittstelle 100 die HF-Absorptionsschicht 114 und die thermisch leitfähige Schicht 112 aufweist. Die Reihenfolge dieser Schichten auf der Chip-Anordnung 10 kann wiederum umgekehrt sein. Mit der Rückseite der thermischen Schnittstelle ist eine Wärmesenke 140 in Kontakt. Durch die Wärmesenke 140 kann eine mechanische Belastung auf die thermische Schnittstelle ausgeübt werden, wie durch einen Pfeil 142 in 15 angedeutet ist. Bei Beispielen besteht die thermisch leitfähige Schicht 112 aus Graphit, wobei der thermische Widerstand derselben durch ein Erhöhen der mechanischen Belastung 142., d.h. der durch die Wärmesenke ausgeübten Kraft, reduziert werden kann. Bei Beispielen besteht die HF-Absorptionsschicht 114 aus einem Graphen-Schaum. Das HF-Absorptionsspektrum des Graphen-Schaums kann durch Ausüben einer kompressiblen Belastung auf das Material verschoben werden. Genauer gesagt bewirkt eine Deformation der Hohlräume in dem Graphen-Schaum auf eine mechanische Belastung hin eine Verschiebung der HF-Resonanzfrequenz. Durch Ausüben eines Drucks auf die thermische Schnittstelle 100, beispielsweise unter Verwendung der Wärmesenke 140, kann somit die Absorptionsfrequenz auf eine Betriebsfrequenz des Halbleiterchips eingestellt werden, wobei die Betriebsfrequenz für unterschiedliche Chiptechnologien variieren kann.
Die Verwendung eines nachgiebigen Materials, das Hohlräume aufweist, die durch mechanische Belastung deformierbar sind, ermöglicht somit eine Einstellung der Absorptionsfrequenz, d.h. der Frequenz, bei der die Absorption maximal ist. Dies kann insbesondere bei Radaranwendungen vorteilhaft sein, bei denen unterschiedliche Sende/Empfangslayouts und Produktanforderungen ein unterschiedlichen Frequenzverhalten erfordern können. Somit kann eine Abstimmung der HF-Eigenschaften der thermischen Schnittstelle erfolgen, indem die Kraft, die auf die Wärmesenke und somit die thermische Schnittstelle ausgeübt wird, geändert wird. Statt des Entwurfs eines neuen Materials für die thermische Schnittstelle für jede Variante kann es somit ausreichen, die Kraft auf die Wärmesenke einzustellen, um die Resonanzfrequenz der thermischen Schnittstelle zu ändern. Diese Einstellung kann beispielsweise mittels eines Schraubenmechanismus oder dergleichen erfolgen, der an einem externen Gehäuse angebracht ist, über das ein Druck auf die Wärmesenke ausgeübt werden kann.
Bei Beispielen, bei denen die thermisch leitende Schicht der thermischen Schnittstelle die Graphit-Schicht aufweist und die HF-Absorptionsschicht den Graphen-Schaum aufweist, kann eine leichte Erhöhung der Kraft auf die thermische Schnittstelle nicht nur die Absorptionsfrequenz ändern, sondern auch Rth aufgrund eines besseren thermischen Grenzflächenkontakts verbessern.
Die Schichten bzw. Schichtanordnungen der thermischen Schnittstelle können bei Beispielen jeweils unter Verwendung eines Haftvermittlers angebracht bzw. laminiert werden. Der Haftvermittler kann beispielsweise ein PET-Haftvermittler (Polyethylenterephtalat-Haftmittel) einer Dicke von 3 bis 5 µm sein.
Bei allen hierein beschriebenen Schaltungsanordnungen kann jeweils eine Wärmesenke mit der Rückseite der thermischen Schnittstelle in mechanischem Kontakt sein. Die Wärmesenke kann vollflächig mit der Rückseite der thermischen Schnittstelle in mechanischem Kontakt stehen. Die Wärmesenke kann beispielsweise durch einen Metallstempel oder durch Teile eines Metallgehäuses, in das die Chip-Anordnung gehäust wird, gebildet sein. Bei Beispielen kann der Metallstempel durch externe Gehäuseteile gegen die Rückseite der thermischen Schnittstelle gedrückt werden.
Beispiele der vorliegenden Offenbarung schaffen somit Schaltungsanordnungen, die eine Rückseitenkühlung von Chip-Anordnungen ermöglichen, ohne das HF-Verhalten übermäßig zu beeinträchtigen. Beispiele ermöglichen eine verbesserte Kühlung von eWLB-Anordnungen, indem ein HF-absorbierenden Rückseitenschutz mit einem geringen thermischen Widerstand Rth vorgesehen wird. Beispiele basieren dabei auf einer Kombination von HF/EMI-Absorbern und thermisch stark leitfähigen Kohlenstoffmaterialien. Bei Beispielen kann die HF-Resonanz aufgrund verschiedener Produktanforderungen eingestellt werden, indem eine auf eine Wärmesenke wirkende mechanische Kraft eingestellt wird. Beispiele der vorliegenden Offenbarung nutzen HF-Absorber-Materialien und thermische Schnittstellenmaterialien, die kommerziell verfügbar sind. Beispiele der Offenbarung nutzen eine Kombination von verfügbaren Materialien, um bei eWLB-Anordnungen einen zusätzlichen Rückseiten-Kühlungsweg zu implementieren, was in einer Reduzierung des thermischen Widerstands um 50% resultieren kann. Bei Beispielen kann die HF-Absorptionsschicht insbesondere angepasst sein, um HF-Strahlung bei einer Frequenz zwischen 70 und 80 GHz zu absorbieren. Bei Beispielen kann die Resonanzfrequenz des HF-Absorptionsmaterials auf 77 Ghz eingestellt sein.
Beispiele der vorliegenden Offenbarung ermöglichen somit eine deutliche Verbesserung der Wärmeableitung ohne eine merkliche Verschlechterung der HF-Eigenschaften wie z.B. einer Verringerung der Kanalisolation. Somit ermöglichen Beispiele höhere Halbleiterchip-Temperaturen, da die erzeugte Wärme aufgrund des reduzierten thermischen Widerstands besser abgeleitet werden kann. Beispiele ermöglichen somit integrierte Schaltungen, beispielsweise MMICs (monolithic microwave integrated circuit = monolithische integrierte Mikrowellenschaltung), mit höherer Verlustleistung. Gemäß der vorliegenden Offenbarung erfolgt die zusätzliche Wärmeableitung nicht über zusätzliche Lötkugeln oder über die Vorderseite der Chip-Anordnung. Somit ist sie unabhängig von Problemen, die aufgrund der Alterung der Lötkugeln auftreten können. Es werden auch keine zusätzlichen thermischen Durchgänge auf der Platine benötigt, die zusätzlichen Platzbedarf und somit höhere Kosten zur Folge hätten. Da die Wärmeableitung verbessert ist, sind ferner höhere Einschaltdauern möglich, was wiederum zu schnelleren Prozesszeiten führen kann. Beispiele der vorliegenden Offenbarung eignen sich insbesondere für Radarsysteme im Automobilbereich, wo immer höhere HF-Leistungsdichten zunehmende Systemherausforderungen für das HF-Verhalten und das thermische Verhalten darstellen, insbesondere auf eWLB-Wafer-Gehäuseebene. Beispiele ermöglichen hier höhere Leistungsdichten und einen höheren Grad an TX/RX-Integration durch das Hinzufügen eines Rückseiten-Kühlungspfads ohne das HF-Verhalten übermäßig zu beeinträchtigen.
Es wird erwartet, dass die beschriebenen Techniken in allen denkbaren Bereichen Anwendung finden können, beispielsweise eWLB-gehäusten RFIC-Anwendungen (integrierte HF-Schaltung) und MMIC-Anwendungen. Es wird erwartet, dass die beschriebenen Techniken auch bei höheren Frequenzen, beispielsweise jenseits von 100 GHz oder im THz-Bereich Anwendung finden können. Beispielhafte Anwendungen können sich auf Radarsysteme insbesondere im Automobilbereich, Kommunikationssysteme mit hohen Datenraten, wie z.B. 5G, drahtlose Rückholsysteme, Körperabtastsysteme zu Sicherheitszwecken, medizinische Gesundheitsüberwachungssysteme, Gbit-Automobil-Ethernet, Kameraschnittstellen, Gaming-Sensoren, Industrie 4.0, Lebensmittelüberwachung, Radio-Astronomie und Erdüberwachung beziehen.
Obwohl einige Aspekte der vorliegenden Offenbarung als Merkmale im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, ist klar, dass eine solche Beschreibung ebenfalls als eine Beschreibung entsprechender Verfahrensmerkmale betrachtet werden kann. Obwohl einige Aspekte als Merkmale im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben wurden, ist klar, dass eine solche Beschreibung auch als eine Beschreibung entsprechender Merkmale einer Vorrichtung bzw. der Funktionalität einer Vorrichtung betrachtet werden kann.
Die vorhergehende Offenbarung stellt Veranschaulichungen und Beschreibungen bereit, es ist jedoch nicht beabsichtigt, dass dieselbe erschöpfend ist oder die Implementierungen auf die offenbarte präzise Form eingeschränkt sind. Modifikationen und Variationen sind im Hinblick auf die obige Offenbarung möglich oder können aus der Praxis der Implementierungen erhalten werden. Obwohl bestimmte Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen angeführt und/oder in der Beschreibung offenbart sind, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Merkmale die Offenbarung möglicher Implementierungen einschränken. Tatsächlich können zahlreiche dieser Merkmale auf Weisen kombiniert werden, die nicht spezifisch in den Patentansprüchen angeführt und/oder in der Beschreibung offenbart sind. Obwohl jeder der unten angeführten abhängigen Patentansprüche möglicherweise nur von einem oder einigen Patentansprüchen direkt abhängt, umfasst die Offenbarung möglicher Implementierungen jeden abhängigen Patentanspruch in Kombination mit allen anderen Patentansprüchen in dem Satz von Patentansprüchen.
Die oben beschriebenen Beispiele sind nur darstellend für die Grundsätze der vorliegenden Offenbarung. Es ist zu verstehen, dass Modifikationen und Variationen der Anordnungen und der Einzelheiten, die beschrieben sind, für Fachleute offensichtlich sind. Es ist daher beabsichtigt, dass die Offenbarung nur durch die beigefügten Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die zum Zweck der Beschreibung und Erklärung der Beispiele dargelegt sind, begrenzt ist.

Claims

Schaltungsanordnung mit folgenden Merkmalen: einer Chip-Anordnung, die eine Umverteilungsschichtstruktur, einen Halbleiterchip, ein Vergussmaterial und Lötkontakte aufweist, wobei der Halbleiterchip und die Vergussmasse auf einer Seite der Umverteilungsschichtstruktur angeordnet sind, wobei der Halbleiterchip in das Vergussmaterial eingebettet ist, und wobei die Lötkontakte auf der anderen Seite der Umverteilungsschichtstruktur angeordnet sind, wobei die Lötkontakte über Leiterstrukturen der Umverteilungsschichtstruktur mit Anschlüssen des Halbleiterchips elektrisch leitfähig verbunden sind; und einer thermischen Schnittstelle auf einer von den Lötkontakten abgewandten Seite der Chip-Anordnung, die ausgelegt ist, um Wärme von einer Rückseite des Halbleiterchips abzuführen, wobei die thermische Schnittstelle zumindest eine HF-Absorptionsschicht aufweist, die ausgelegt ist, um elektromagnetische Strahlung bei einer Betriebsfrequenz des Halbleiterchips zu absorbieren, wobei die zumindest eine HF-Absorptionsschicht für eine durch den Betrieb des Halbleiterchips in Richtung der HF-Absorptionsschicht abgegebene elektromagnetische Leckstrahlung solche Absorptionsverluste aufweist, dass bei einer Totalreflexion an der von der Chip-Anordnung beabstandeten Seite der thermischen Schnittstelle maximal 10% dieser Leckstrahlung zu der Chip-Anordnung zurück gelangen.
Schaltungsanordnung mit folgenden Merkmalen: einer Chip-Anordnung, die eine Umverteilungsschichtstruktur, einen Halbleiterchip, ein Vergussmaterial und Lötkontakte aufweist, wobei der Halbleiterchip und die Vergussmasse auf einer Seite der Umverteilungsschichtstruktur angeordnet sind, wobei der Halbleiterchip in das Vergussmaterial eingebettet ist, und wobei die Lötkontakte auf der anderen Seite der Umverteilungsschichtstruktur angeordnet sind, wobei die Lötkontakte über Leiterstrukturen der Umverteilungsschichtstruktur mit Anschlüssen des Halbleiterchips elektrisch leitfähig verbunden sind; und einer thermischen Schnittstelle auf einer von den Lötkontakten abgewandten Seite der Chip-Anordnung, die ausgelegt ist, um Wärme von einer Rückseite des Halbleiterchips abzuführen, wobei die thermische Schnittstelle zumindest eine HF-Absorptionsschicht aufweist, die ausgelegt ist, um elektromagnetische Strahlung bei einer Betriebsfrequenz des Halbleiterchips zu absorbieren, wobei die zumindest eine HF-Absorptionsschicht ein Kohlenstoffmaterial aufweist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, bei der die zumindest eine HF-Absorptionsschicht für eine durch den Betrieb des Halbleiterchips in Richtung der HF-Absorptionsschicht abgegebene elektromagnetische Leckstrahlung solche Absorptionsverluste aufweist, dass bei einer Totalreflexion an der von der Chip-Anordnung beabstandeten Seite der thermischen Schnittstelle maximal 10% dieser Leckstrahlung zu der Chip-Anordnung zurück gelangen.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die thermische Schnittstelle auf der von der Umverteilungsschichtstruktur abgewandten Seite des Halbleiterchips und auf der von der Umverteilungsschichtstruktur abgewandten Seite der Vergussmasse angeordnet ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der zumindest einige der Lötkontakte in Draufsicht auf die Chip-Anordnung außerhalb des Bereichs, in dem der Halbleiterchip angeordnet ist, angeordnet sind, und bei der in Draufsicht auf die Chip-Anordnung ein Kontaktbereich, in dem das thermisch und elektrisch leitfähige Material in thermischem Kontakt mit der Chip-Anordnung ist, auf den Bereich, in dem der Halbleiterchip angeordnet ist, begrenzt ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, bei der eine Wärmeleitpaste zwischen dem thermisch und elektrisch leitfähigen Material und der von der Umverteilungsschichtstruktur abgewandten Seite der Chip-Anordnung angeordnet ist, um den thermischen Kontakt zwischen dem thermisch und elektrisch leitfähigen Material und der Chip-Anordnung herzustellen.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, bei der das thermisch und elektrisch leitfähige Material Metall ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, die ferner Metallteile aufweist, die Bereichen der Chip-Anordnung, in denen der Halbleiterchip nicht angeordnet ist, auf der von der Umverteilungsschichtstruktur abgewandten Seite gegenüberliegen, wobei ein Abstand dieser Metallteile von der Chip-Anordnung mindestens 1,5 mm beträgt.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, bei der die Metallteile Teile eines Metallgehäuses sind oder bei dem das thermisch und elektrisch leitfähige Material einen Metallstempel aufweist und die Metallteile Teile des Metallstempels sind, der auf der der Chip-Anordnung zugewandten Seite gestuft ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die HF-Absorptionsschicht ein Material aufweist, das bei der Betriebsfrequenz des Halbleiterchips einen dielektrischen Verlustfaktor tan δ von 0,2 oder mehr aufweist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 10, bei der die HF-Absorptionsschicht eine Dicke in einem Bereich von 0,2 mm bis 3 mm aufweist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der die zumindest eine HF-Absorptionsschicht Kohlenstoffnanoröhrchen, eine oder mehrere Graphen- und/oder Graphit-Schichten, einen Graphen-Schaum und/oder Füllstoffe aus HF-absorbierenden Partikeln, vorzugsweise organometallischen Carbonyl-Komplexen aufweist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der die zumindest eine HF-Absorptionsschicht ein Material aufweist, das eine Wärmeleitfähigkeit von zumindest 3 W/(m·K) in einer Richtung von der Chip-Anordnung weg aufweist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei der in der zumindest einen HF-Absorptionsschicht Induktionsstrukturen gebildet sind, die ausgelegt sind, um HF-Strahlung von der Chip-Anordnung in Wirbelströme umzuwandeln.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, bei der die Induktionsstrukturen eine Gitterstruktur aus einem elektrisch leitfähigen Material oder ein Lochmuster in einem elektrisch leitfähigen Material aufweist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei der die Chipanordnung Kanäle aufweist, die sie von der Umverteilungsschichtstruktur bis zu der von der Umverteilungsschichtstruktur abgewandten Oberfläche durchdringen, wobei die Kanäle mit einem thermisch leitfähigen Material gefüllt sind.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei der die thermische Schnittstelle die zumindest eine HF-Absorptionsschicht und zumindest eine thermisch leitende Schicht aufweist, wobei die zumindest eine thermisch leitende Schicht in Richtung von der Chip-Anordnung weg eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als die zumindest eine HF-Absorptionsschicht, wobei die zumindest eine HF-Absorptionsschicht für die elektromagnetische Strahlung bei der Betriebsfrequenz des Halbleiterchips ein höheres Absorptionsvermögen aufweist als die zumindest eine thermisch leitende Schicht, wobei zumindest eine HF-Absorptionsschicht zwischen der Chip-Anordnung und der zumindest einen thermisch leitenden Schicht angeordnet ist oder die zumindest eine thermisch leitende Schicht zwischen der Chip-Anordnung und der zumindest einen HF-Absorptionsschicht angeordnet ist.
Schaltungsanordnung mit folgenden Merkmalen: einer Chip-Anordnung, die eine Umverteilungsschichtstruktur, einen Halbleiterchip, ein Vergussmaterial und Lötkontakte aufweist, wobei der Halbleiterchip und die Vergussmasse auf einer Seite der Umverteilungsschichtstruktur angeordnet sind, wobei der Halbleiterchip in das Vergussmaterial eingebettet ist, und wobei die Lötkontakte auf der anderen Seite der Umverteilungsschichtstruktur angeordnet sind, wobei die Lötkontakte über Leiterstrukturen der Umverteilungsschichtstruktur mit Anschlüssen des Halbleiterchips elektrisch leitfähig verbunden sind; und einer thermischen Schnittstelle auf einer von den Lötkontakten abgewandten Seite der Chip-Anordnung, die ausgelegt ist, um Wärme von einer Rückseite des Halbleiterchips abzuführen, wobei die thermische Schnittstelle zumindest eine HF-Absorptionsschicht aufweist, die ausgelegt ist, um elektromagnetische Strahlung bei einer Betriebsfrequenz des Halbleiterchips zu absorbieren, wobei die thermische Schnittstelle die zumindest eine HF-Absorptionsschicht und zumindest eine thermisch leitende Schicht aufweist, wobei die zumindest eine thermisch leitende Schicht in Richtung von der Chip-Anordnung weg eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als die zumindest eine HF-Absorptionsschicht, wobei die zumindest eine HF-Absorptionsschicht für die elektromagnetische Strahlung bei der Betriebsfrequenz des Halbleiterchips ein höheres Absorptionsvermögen aufweist als die zumindest eine thermisch leitende Schicht, wobei zumindest eine HF-Absorptionsschicht zwischen der Chip-Anordnung und der zumindest einen thermisch leitenden Schicht angeordnet ist oder die zumindest eine thermisch leitende Schicht zwischen der Chip-Anordnung und der zumindest einen HF-Absorptionsschicht angeordnet ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 17 oder 18, bei der die zumindest eine thermisch leitende Schicht eine Graphit-Schicht oder ein Graphit-Laminat aufweist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 17 oder 18, bei der die zumindest eine thermisch leitende Schicht eine Beschichtung aus einem thermisch leitfähigen Material, vorzugsweise Graphit, auf der Chip-Anordnung aufweist und die zumindest eine HF-Absorptionsschicht auf der Beschichtung aus einem thermisch leitfähigen Material angeordnet ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, bei der zumindest eine HF-Absorptionsschicht eine Beschichtung aus einen HF-absorbierenden Material auf der Chip-Anordnung aufweist und die zumindest eine thermisch leitende Schicht aus einem thermisch leitfähigen Material auf der Beschichtung aus dem HF-absorbierenden Material angeordnet ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 21, bei der die Beschichtung ein Vergussmaterial, das mit HF-absorbierenden Partikel, vorzugsweise Carbonyl-Eisen-Pulver, gefüllt ist, aufweist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, bei der zumindest eine der Schichten der thermischen Schnittstelle nachgiebig und komprimierbar ist, um Oberflächenunebenheiten der Chip-Anordnung auszugleichen.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, die ferner einen Stempel aus einem thermisch und elektrisch leitfähigen Material, vorzugsweise Metall, aufweist, der mit der von der Chip-Anordnung abgewandten Seite der thermischen Schnittstelle in mechanischem Kontakt ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 24, bei der die HF-Absorptionsschicht Graphen-Schaum aufweist, wobei ein durch den Stempel auf die HF-Absorptionsschicht ausübbarer Druck einstellbar ist, um eine Absorptionsfrequenz der HF-Absorptionsschicht einzustellen.