DE102022134916B4

DE102022134916B4 - Gehäuse mit verzugsarmem Träger

Info

Publication number: DE102022134916B4
Application number: DE102022134916.0A
Authority: DE
Inventors: Abdul Rahman Mohamed; Shin Tieng Liew; Chiong Yong TAY; Lee Shuang Wang; Edmund Jr. Banogon Selorio; Ingrid Maus
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2022-12-28
Filing date: 2022-12-28
Publication date: 2024-10-10
Anticipated expiration: 2042-12-29
Also published as: US20240222234A1; DE102022134916A1; CN118263139A

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses (100), wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen eines Trägers (102) mit mindestens einem Komponentenmontagebereich (103, 104) zum Montieren mindestens einer elektronischen Komponente (106, 108), wobei der Träger (102) gemäß einer Anfangskrümmungsrichtung (110) vorgewölbt wird, Bereitstellen der mindestens einen elektronischen Komponente (106, 108), wobei die mindestens eine elektronische Komponente (106, 108) mindestens eine erste Elektrode (111) auf einer ersten Fläche und mindestens eine zweite Elektrode (113) auf einer zweiten Fläche aufweist, wobei die zweite Fläche der ersten Fläche gegenüberliegt, Montieren der mindestens einen elektronischen Komponente (106, 108) mit der zweiten Fläche auf dem mindestens einen Komponentenmontagebereich (103, 104) durch eine Lötstruktur (114), und Anwenden von Umgebungsbedingungen für den Träger (102) und für die mindestens eine elektronische Komponente (106, 108) während der Montage derart, dass der Träger (102) zurückgewölbt wird, um dadurch einen Verzug (W) des Trägers (102) in einer Montageebene zumindest teilweise zu reduzieren.

Description

Hintergrund
Technischer Bereich
Verschiedene Ausführungsformen beziehen sich allgemein auf ein Gehäuse und auf ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses.
Beschreibung des Stands der Technik
Ein herkömmliches Gehäuse kann eine elektronische Komponente aufweisen, die auf einem Chipträger, zum Beispiel einem Leadframe, montiert ist, die durch einen Bonddraht, der sich vom Chip zum Chipträger oder zu einer Leitung erstreckt, elektrisch verbunden und optional unter Verwendung einer Formmasse als Verkapselungsmaterial vergossen werden kann.
Aufgrund des hohen Verzugs kann die Zuverlässigkeit eines herkömmlichen Gehäuses ein Problem darstellen.
DE 39 17 765 A1 offenbart ein Verfahren zum Verbinden von zwei scheibenförmigen Körpern aus Materialien unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten, die bei einer vorgegebenen Verbindungstemperatur mit einem vorgegebenen Anpressdruck zusammengefügt werden. Die scheibenförmigen Körper werden zwischen zwei kugelkalottenförmigen Pressenstempeln eingebracht, wobei der eine Pressenstempel konkav geformt ist und sich auf der Seite des scheibenförmigen Körpers mit dem größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten befindet, und der andere Pressenstempel konvex geformt ist und sich auf der Seite des scheibenförmigen Körpers mit dem kleineren thermischen Ausdehnungskoeffizienten befindet. Die Pressenstempel werden nach Erwärmung der scheibenförmigen Körper auf die Verbindungstemperatur mit dem Anpressdruck zusammengepresst, wobei die Krümmungsradien beider Pressenstempel gleich groß und so bemessen sind, dass sich bei einer Abkühlung der miteinander verbundenen Körper auf eine vorgegebene, unterhalb der Verbindungstemperatur liegende Temperatur eine im Wesentlichen ebene und spannungsfreie Verbindung derselben ergibt.
DE 42 33 073 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Modulaufbaus mit einer metallenen Bodenplatte, mit einem mit der Bodenplatte stoffschlüssig verbundenen, mit einer Metallisierung versehenen Keramiksubstrat und mit mit der Metallisierung stoffschlüssig verbundenen Halbleiterkörpern, bei dem die Bodenplatte durch einen Pressstempel konvex verformt wird. Die Halbleiterkörper, das Keramiksubstrat und die Bodenplatte werden in eine Elastomer-Pressform eingelegt, auf die Bodenplatte wird ein beheizbarer Pressstempel mit einer bezüglich der Bodenplatte konkaven Oberfläche aufgesetzt und mindestens die Bodenplatte und das Keramiksubstrat werden unter gegen Zimmertemperatur erhöhter Temperatur durch den Druck des Pressstempels verformt und verbunden.
DE 10 2005 061 773 B3 offenbart ein Package aufweisend einen Träger, der einen ersten Komponentenbefestigungsbereich und einen zweiten Komponentenbefestigungsbereich mit einem Schlitz einer Aussparung dazwischen umfasst; mindestens eine erste elektronische Komponente, die auf dem ersten Komponentenmontagebereich montiert ist; und mindestens ein zweites elektronisches Bauteil, das auf dem zweiten Bauteilmontagebereich montiert ist. Die Verformung des Trägers in einer Montageebene beträgt weniger als 50 µm.
Kurzfassung
Möglicherweise besteht ein Bedarf an einem Gehäuse mit hoher Zuverlässigkeit.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform wird ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen eines Trägers mit mindestens einem Komponentenmontagebereich zum Montieren mindestens einer elektronischen Komponente, wobei der Träger gemäß einer Anfangskrümmungsrichtung vorgewölbt wird, Bereitstellen der mindestens einen elektronischen Komponente, wobei die mindestens eine elektronische Komponente mindestens eine erste Elektrode auf einer ersten Fläche und mindestens eine zweite Elektrode auf einer zweiten Fläche aufweist, wobei die zweite Fläche der ersten Fläche gegenüberliegt, Montieren der mindestens einen elektronischen Komponente mit der zweiten Fläche auf dem mindestens einen Komponentenmontagebereich durch eine Lötstruktur, und Anwenden von Umgebungsbedingungen für den Träger und für die mindestens eine elektronische Komponente während der Montage, so dass der Träger (und optional auch die mindestens eine elektronische Komponente) zurückgewölbt wird, um dadurch einen Verzug des Trägers in einer Montageebene zumindest teilweise zu reduzieren.
Gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform wird ein Gehäuse bereitgestellt, das einen Träger aufweist, der einen ersten Komponentenmontagebereich und einen zweiten Komponentenmontagebereich mit einem dazwischenliegenden Schlitz, mindestens eine erste elektronische Komponente, die auf dem ersten Komponentenmontagebereich montiert ist, und mindestens eine zweite elektronische Komponente aufweist, die auf dem zweiten Komponentenmontagebereich montiert ist, wobei der Verzug des Trägers in einer Montageebene weniger als 50 µm beträgt. Der Schlitz ist ein Durchgangsloch oder eine Öffnung in dem Träger, und ein Verhältnis zwischen einer Länge und einer Breite des Schlitzes beträgt mindestens 2.
In einer beispielhaften Ausführungsform wird ein Gehäuse hergestellt, indem ein Träger mit einer gut definierten Vorwölbung versehen wird, auf dem eine elektronische Komponente mit Elektroden auf beiden gegenüberliegenden Hauptflächen montiert wird. Dieser Montageprozess kann durch Löten erfolgen, wobei der Träger und die elektronische Komponente einer hohen Temperatur ausgesetzt werden können. Als Folge des Lötens und eines anschließenden Abkühlungsprozesses kann sich der Träger aufgrund der während des genannten Prozesses auf den Träger und die elektronische Komponente ausgeübten Spannungen zurückwölben. Kurz gesagt, kann die Rückwölbung einer Umformung des Trägers mit montierter(n) elektronischen Komponente(n) durch die Abkühlung nach dem Löten entsprechen. Insbesondere kann diese Spannung zumindest teilweise durch eine Fehlanpassung der Wärmeausdehnungskoeffizienten des Materials der elektronischen Komponente (zum Beispiel ein Halbleitermaterial wie Silizium) und des Trägermaterials (zum Beispiel ein metallisches Material wie Kupfer) verursacht werden. Vorteilhaft ist, dass die Rückwölbung des Trägers aufgrund der beschriebenen Phänomene zu der Vorwölbung des Trägers vor dem Löten entgegengesetzt sein und diesen dadurch abschwächen kann. Dadurch kann der anfängliche Verzug zumindest teilweise kompensiert werden, was zu einem geringeren Nettoverzug am Ende des Lötvorgangs führen kann. Infolgedessen kann ein Gehäuse mit geringem Verzug erhalten werden, was zu einer hohen Zuverlässigkeit führen kann.
Gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann ein Gehäuse bereitgestellt werden, bei dem elektronische Komponenten auf mehreren Komponentenmontagebereichen eines Trägers mit einem Schlitz zwischen benachbarten elektronischen Komponenten oder zwischen benachbarten Gruppen von elektronischen Komponenten montiert sind. Vorteilhafterweise kann ein solches Gehäuse aufgrund der Ausführung des oben beschriebenen Herstellungsverfahrens mit einem extrem geringen Verzug von weniger als 50 µm in einer Montageebene versehen werden. Dies kann das Ergebnis eines angemessenen Managements der Fehlanpassung des Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) zwischen Träger und elektronischen Komponenten in Kombination mit einem entsprechenden Verzugsmanagement sein, wie hier beschrieben.
Beschreibung weiterer beispielhafter Ausführungsformen
Im Folgenden werden weitere beispielhafte Ausführungsformen des Gehäuses und des Verfahrens erläutert.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Gehäuse“ insbesondere eine elektronische Vorrichtung bezeichnen, die ein oder mehrere elektronische Komponenten aufweisen kann, die auf einem (insbesondere elektrisch leitenden) Träger angebracht sind. Diese Bestandteile des Gehäuses können optional zumindest teilweise durch ein Verkapselungsmaterial verkapselt sein. Optional können ein oder mehrere elektrisch leitende Verbindungskörper (wie z.B. metallische Säulen, Höcker, Bonddrähte und/oder Clips) in einem Gehäuse implementiert sein, z.B. zur elektrischen Kopplung und/oder mechanischen Unterstützung der elektronischen Komponente.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Träger“ insbesondere eine Trägerstruktur (die zumindest teilweise elektrisch leitfähig sein kann) bezeichnen, die als mechanische Stütze für die darauf zu montierende(n) elektronische(n) Komponente(n) dient und auch zur elektrischen Verbindung zwischen der/den elektronischen Komponente(n) und der Peripherie des Gehäuses beitragen kann. Mit anderen Worten, der Träger kann eine mechanische Stützfunktion und eine elektrische Verbindungsfunktion erfüllen. Ein Träger kann aus einem einzigen Teil, aus mehreren durch Verkapselung oder andere Gehäusekomponenten verbundenen Teilen oder aus einer Untergruppe von Trägern bestehen. Wenn der Träger Teil eines Leadframes ist, kann er ein Die-Pad sein oder dieses aufweisen. Ein solcher Träger kann zum Beispiel eine Leadframe-Struktur (zum Beispiel aus Kupfer), ein DAB-Substrat (Direct Aluminum Bonding), ein DCB-Substrat (Direct Copper Bonding) usw. sein. Darüber hinaus kann der Träger auch als AMB-Substrat (Active Metal Brazing) ausgeführt sein. Auch kann zumindest ein Teil des Trägers zusammen mit der elektronischen Komponente mit einem Verkapselungsmittel eingekapselt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „elektronische Komponente“ insbesondere einen Halbleiterchip (insbesondere einen Leistungshalbleiterchip), eine aktive elektronische Komponente (wie einen Transistor), eine passive elektronische Komponente (wie eine Kapazität oder eine Induktivität oder einen ohmschen Widerstand), einen Sensor (wie ein Mikrofon, einen Lichtsensor oder einen Gassensor), einen Aktor (beispielsweise einen Lautsprecher) und ein mikroelektromechanisches System (MEMS) aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann die elektronische Komponente jedoch auch von anderer Art sein, etwa ein mechatronisches Element, insbesondere ein mechanischer Schalter usw. Insbesondere kann die elektronische Komponente ein Halbleiterchip sein, der mindestens ein integriertes Schaltungselement (zum Beispiel eine Diode oder einen Transistor) in einem seiner Flächenabschnitte aufweist. Die elektronische Komponente kann ein nackter Chip sein oder bereits gepackt oder gekapselt sein.
Halbleiterchips, die gemäß beispielhaften Ausführungsformen realisiert werden, können in Siliziumtechnologie, Galliumnitridtechnologie, Siliziumkarbidtechnologie usw. hergestellt werden.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anwendung kann der Begriff „Komponentenmontagebereich“ insbesondere einen Flächenbereich des Trägers bezeichnen, der zum Montieren einer elektronischen Komponente darauf vorgesehen ist. Während des Bestückungsvorgangs kann der Komponentenmontagebereich Teil einer oberen Hauptfläche des Trägers sein. Es ist auch möglich, dass an einem Träger mehrere Komponentenmontagebereiche vorgesehen sind, vorzugsweise auf derselben Hauptfläche des Trägers.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „vorgewölbter Träger“ insbesondere einen Träger bezeichnen, der einer Bearbeitung (zum Beispiel einer Vorlötbehandlung) unterzogen wurde, die zu einer definierten Biegung des Trägers führt. So ist es zum Beispiel möglich, dass der vorgewölbte Träger durch Biegen behandelt wurde. Die Vorwölbung des Trägers kann zum Beispiel auf seiner Hauptoberfläche, die mindestens einen Komponentenmontagebereich aufweist, vollständig konkav sein.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Anfangskrümmungsrichtung“ insbesondere bedeuten, dass eine Krümmung des Trägers zumindest auf einer Hauptoberfläche, auf der die eine oder die mehreren elektronische Komponenten montiert werden sollen, vor der Montage einer oder mehrerer elektronischer Komponenten auf dem Träger von einem vordefinierten Typ ist, beispielsweise von einem konkaven Typ. Die endgültige Krümmungsrichtung des Trägers, die nach Anwendung der Umgebungsbedingungen für das erneute Verziehen während des Lötens einschließlich der Abkühlung nach dem Löten erhalten werden kann, kann mit der Anfangskrümmungsrichtung identisch sein oder invers zur Anfangskrümmungsrichtung verlaufen.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Elektrode“ insbesondere einen elektrisch leitenden Flächenabschnitt bezeichnen, der zum Herstellen einer elektrischen Verbindung der elektronischen Komponente mit einer elektronischen Peripherie, insbesondere mit dem Träger, vorgesehen ist. Eine solche Elektrode kann zum Beispiel ein Pad sein.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Lötstruktur“ ein lötbares Material sein, das gelötet werden kann, um dadurch eine elektrisch leitende Lötverbindung zwischen einer Elektrode der elektronischen Komponente und dem Träger herzustellen. Eine solche Lötstruktur kann beispielsweise ein Film oder eine Schicht aus Lot oder ein Lötbuckel sein. Die Lötstruktur kann zum Beispiel aus Zinn bestehen.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann mit dem Begriff „Anwenden von Umgebungsbedingungen derart, dass der Träger zurückgewölbt wird, um dadurch den Verzug des Trägers in der Bestückungsebene zumindest teilweise zu reduzieren“ insbesondere gemeint sein, dass der Lötprozess einschließlich der Abkühlung nach dem Löten unter Umgebungsbedingungen, wie Temperatur, Druck und/oder Umgebungsmilieu, durchgeführt wird, die zwangsläufig zu einem Rückwölben des Trägers mit der darauf gelöteten mindestens einen elektronischen Komponente führen können. Insbesondere kann eine erhöhte Temperatur während des Lötens in Verbindung mit einer anschließenden Abkühlung Druckspannungen erzeugen, die den Träger zwingen können, seine Verzugseigenschaften zu ändern. So kann ein Temperaturprofil, das während und nach dem Löten angewendet wird, den Verzug in der Anfangskrümmungsrichtung verringern oder die Art des Verzugs von einem Verzug in der Anfangskrümmungsrichtung in einen geringeren Verzug in einer inversen endgültigen Krümmungsrichtung umwandeln oder den Verzug sogar vollständig verringern. Die angewandten Umgebungsbedingungen in Kombination mit den Materialeigenschaften der elektronischen Komponente und des Trägers (insbesondere eine WAK-Fehlanpassung zwischen der/den elektronischen Komponente(n) und dem Träger) können dann zu der verzugsmindernden Rückwölbung führen.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Verzug in einer Montageebene“ insbesondere eine quantitative Abweichung eines zum Beispiel im Wesentlichen flachen, ebenen oder plattenförmigen Trägers von einer vollständig flachen, ebenen oder plattenförmigen Konfiguration in einer Ebene bezeichnen, auf der der Träger angeordnet ist oder in der der Träger auf einer Montageunterlage (zum Beispiel einer Leiterplatte) montiert ist. Ein solcher Verzug in einer Montageebene kann durch Biegen des Trägers aufgrund von Spannungen verursacht werden. Bei der Montageebene kann es sich um eine horizontale Ebene handeln. Insbesondere kann die Montageebene die Ebene sein, auf der der Träger ruht. Insbesondere kann der Verzug in der Montageebene ein räumlicher (zum Beispiel vertikaler) Bereich zwischen einer minimalen Position der Hauptoberfläche eines Trägers (zum Beispiel einer untersten Bodenposition des Trägers, zum Beispiel an einem seitlichen Ende des Trägers) und einer maximalen Position der Hauptoberfläche des Trägers (zum Beispiel einer obersten Bodenposition des Trägers, zum Beispiel in einem mittleren Abschnitt des Trägers) sein.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Schlitz“ insbesondere ein langgestrecktes schmales Durchgangsloch oder eine Öffnung im Träger bezeichnen. Ein Schlitz kann zum Beispiel gerade sein. Das Verhältnis zwischen Länge und Breite des Schlitzes kann beispielsweise mindestens 2, insbesondere mindestens 3, beispielsweise mindestens 4 betragen.
In einer Ausführungsform hat das Verfahren ein Anwenden der Umgebungsbedingungen, um den Träger während der Montage so zurückzuwölben, dass der Verzug des Trägers in der Montageebene weniger als 50 µm beträgt, insbesondere in einem Bereich von 10 µm bis 20 µm liegt. Ein solch kleiner Wert des Verzugs in einer Montageebene war mit herkömmlichen Ansätzen nicht zu erreichen.
In einer Ausführungsform hat das Verfahren ein Anwenden der Umgebungsbedingungen derart, dass der Träger von der Anfangskrümmungsrichtung in eine inverse Endkrümmungsrichtung zurückgewölbt wird. In einer solchen Ausführungsform ist es beispielsweise möglich, dass der vorzugsweise plattenförmige Träger von einer Anfangskrümmungsrichtung, gemäß der die mindestens eine elektronische Komponente auf einem konkaven Komponentenmontagebereich montiert ist, in eine Endkrümmungsrichtung umgewandelt wird, die die inverse Krümmung aufweist, d.h. eine konvexe Hauptfläche, die im vorliegenden Beispiel den einen oder die mehreren Komponentenmontagebereiche aufweist. So kann der Träger durch die Umgebungsbedingungen während des Montageprozesses so geformt und behandelt werden, dass die Art der Krümmung des Trägers in ihr Gegenteil verkehrt wird. Der Nettoverzug bzw. der Absolutwert des Verzugs kann jedoch durch diese Umkehrung reduziert werden. Dies hat sich als ein sehr effizienter Mechanismus zur teilweisen Kompensation des Verzugs während der Abkühlung nach einem Lötprozess erwiesen.
In einer anderen Ausführungsform hat das Verfahren ein Anwenden der Umgebungsbedingungen derart, dass der Träger in der Anfangskrümmungsrichtung auf einen reduzierten Verzug zurückgewölbt wird. Die beschriebene Ausführungsform kann sich beispielsweise auf ein Szenario beziehen, in dem die Hauptoberfläche des Trägers mit der mindestens einen Komponentenmontagefläche anfänglich konkav (oder konvex) ist und nach dem Abkühlen im Anschluss an den Lötprozess eine geringere konkave (oder konvexe) Krümmung aufweist. Auf diese Weise kann die Anfangskrümmungsrichtung beibehalten werden, aber der Nettoverzug kann verringert werden.
In einer weiteren Ausführungsform hat das Verfahren ein Anwenden der Umgebungsbedingungen derart, dass der Träger aus der Anfangskrümmungsrichtung in eine verzugsfreie Form zurückgewölbt wird. In einer solchen Ausführungsform wird die Vorwölbung des Trägers so eingestellt, dass die Nachwölbung die Vorwölbung genau ausgleicht. Dies kann zu eines Gehäuses mit einem völlig flachen Träger führen.
In einer Ausführungsform weist die Lötstruktur mindestens eines aus der Gruppe AuSn, NiSn und/oder CuSn und InSn auf. Die beschriebenen Lötwerkstoffe eignen sich besonders zum Löten von elektronischen Komponenten auf Trägern, insbesondere durch Diffusionslöten. Es sind aber auch andere Werkstoffe möglich.
In einer Ausführungsform ist die Lötstruktur auf der zweiten Elektrode auf der zweiten Fläche der mindestens einen elektronischen Komponente angeordnet. So kann das Chip-Pad, das durch Löten mit dem Träger verbunden werden soll, die Lötstruktur tragen. Zusätzlich oder alternativ kann eine Lötstruktur auf einen Komponentenmontagebereich des Trägers aufgebracht werden.
In einer Ausführungsform liegt die Dicke der Lötstruktur in einem Bereich von 1 µm bis 10 µm, insbesondere in einem Bereich von 3 µm bis 5 µm. Dadurch kann eine sehr kleine Lötstruktur realisiert werden, was zu einer kompakten Bauweise des hergestellten Gehäuses führen kann. Auch wenn ein entsprechender Lötprozess Verzug erzeugt, kann dieser durch die oben beschriebene Vorwölbung des Trägers zumindest teilweise kompensiert werden.
In einer Ausführungsform hat das Verfahren ein Montieren der mindestens einen elektronischen Komponente auf dem mindestens einen Komponentenmontagebereich durch Diffusionslöten. Beim Diffusionslöten können der Träger und die elektronische Komponente durch eine Diffusion von Material zwischen den miteinander verbundenen Strukturen verbunden werden. Eine solche Diffusion kann insbesondere dadurch ausgelöst werden, dass dem Träger und der elektronischen Komponente, die miteinander in (zum Beispiel druckbeaufschlagtem) Kontakt stehen, sowie der dazwischen liegenden Lötstruktur Wärme zugeführt wird.
In einer Ausführungsform entspricht die Anfangskrümmungsrichtung einer konkaven Montagefläche des mindestens einen Komponentenmontagebereichs, auf dem die mindestens eine elektronische Komponente montiert ist. In einer solchen bevorzugten Ausführungsform kann der plattenförmige Träger so gebogen werden, dass er eine vollständig konkave oder zumindest teilweise konkave Hauptfläche aufweist, die dem einen oder den mehreren darauf zu montierenden elektronischen Komponenten zugewandt ist. Durch die Druckspannung beim Diffusionslöten und die anschließende Abkühlung unter Berücksichtigung der WAK-Fehlanpassung zwischen der elektronischen Komponente und dem Träger kann eine deutliche Reduzierung des Verzugs durch Rückwölbung erreicht werden.
In einer Ausführungsform haben die angewandten Umgebungsbedingungen eine erhöhte Temperatur und eine anschließende Abkühlung. Die erhöhte Temperatur kann erreicht werden, indem dem Träger und der elektronischen Komponente Wärme zugeführt wird, zum Beispiel in einer Heizkammer und/oder durch Bestrahlung mit entsprechender elektromagnetischer Strahlung.
In einer Ausführungsform liegt die erhöhte Temperatur in einem Bereich von 300°C bis 400°C, insbesondere in einem Bereich von 320°C bis 380°C, weiter insbesondere in einem Bereich von 340°C bis 360°C. Auf diese Weise können extrem hohe Löttemperaturen erreicht werden, was in Kombination mit einer anfänglichen Vorwölbung des Trägers zu einem Gehäuse mit sehr geringem Verzug des Trägers führt. Somit kann eine sehr zuverlässige Lötverbindung mit einem geringen Verzug kombiniert werden.
In einer Ausführungsform haben die angewendeten Umgebungsbedingungen einen Verbindungsdruck zum Verbinden der mindestens einen elektronischen Komponente mit dem mindestens einen Komponentenaufnahmebereich und ein anschließendes Lösen des Verbindungsdrucks. Zur Auslösung der Lötung zwischen dem Träger und der elektronischen Komponente, die von der dazwischen liegenden Lötstruktur getragen wird, kann die Aufbringung von Druck bevorzugt sein. Insbesondere hoher Druck in Kombination mit hoher Temperatur kann zu einem schnellen und sicheren Lötprozess führen.
In einer Ausführungsform beträgt der Verbindungsdruck mindestens 1 N/mm², insbesondere mindestens 3 N/mm². Somit kann ein extrem hoher Verbindungsdruck zwischen elektronischer Komponente und Träger aufgebracht werden.
In einer Ausführungsform hat das Verfahren ein Montieren der mindestens einen elektronischen Komponente auf dem mindestens einen Komponentenmontagebereich durch Anpressen der mindestens einen elektronischen Komponente durch ein Bondwerkzeug (z.B. eine Spannzange) auf den mindestens einen Komponentenmontagebereich, wobei insbesondere eine Fläche des Bondwerkzeugs, das die mindestens eine elektronische Komponente auf den mindestens einen Komponentenmontagebereich anpresst, gemäß einer Bondwerkzeug-Krümmungsrichtung gekrümmt ist, die invers zu der Anfangskrümmungsrichtung des Trägers ist. So kann das Aufpressen eines Bondwerkzeugs auf die elektronische Komponente und dieses auf den Träger zu einem genau definierten Montageprozess und damit zu einem zuverlässigen Gehäuse führen. Besonders bevorzugt kann es sein, dass eine Kontaktfläche des Bondwerkzeugs zur elektronischen Komponente eine Krümmung aufweist, die der Ausgangskrümmungsrichtung der Hauptfläche des Trägers, die den mindestens einen Komponentenmontagebereich aufweist, entgegengesetzt ist. Wenn beispielsweise die letztgenannte Hauptoberfläche des Trägers eine konkave Krümmung aufweist, kann die Kontaktfläche des Bondwerkzeugs eine konvexe Fläche aufweisen, oder umgekehrt.
In einer Ausführungsform hat das Verfahren ein Montieren mindestens einer weiteren elektronischen Komponente auf dem mindestens einen Komponentenmontagebereich. Auf diese Weise können mehrere elektronische Komponenten nebeneinander auf derselben Hauptfläche des Trägers montiert werden, beispielsweise auf verschiedenen Komponentenmontagebereichen desselben. So können beispielsweise mindestens zwei, insbesondere mindestens vier, insbesondere mindestens acht, elektronische Komponenten auf einem Träger montiert werden. Dies kann es ermöglichen, selbst komplexe oder anspruchsvolle elektronische Funktionen zu realisieren und gleichzeitig ein verzugsarmes Gehäuse zu erhalten.
In einer Ausführungsform ist der Verzug des Trägers in der Montageebene kleiner als 15 µm, insbesondere kleiner als 10 µm. Da das beschriebene Herstellungsverfahren eine zuverlässige zumindest teilweise Kompensation einer Vorwölbung durch ein verzugsreduzierendes Rückwölben ermöglicht, können auch die genannten sehr kleinen Verzugswerte realisiert werden.
In einer Ausführungsform hat der Träger eine Leadframe-Struktur. Ein Leadframe kann eine gemusterte oder gestanzte und gegebenenfalls gebogene Metallstruktur sein. Ein Leadframe kann zum Beispiel aus Kupfer und/oder Aluminium bestehen. Es ist möglich, dass eine metallische Platte eines Leadframes mit einer Flächenschicht bedeckt ist, zum Beispiel einer galvanischen Schicht oder einer Schicht aus lötbarem Material. Ein Leadframe kann ein Die-Pad aufweisen, das den oben erwähnten mindestens einen Komponentenmontagebereich aufweist und für die Aufnahme mindestens einer elektronischen Komponente, beispielsweise eines Halbleiterchips, konfiguriert ist.
In einer Ausführungsform hat der Träger eine Vielzahl von Leitungsstrukturen, die insbesondere mit mindestens einem der folgenden Komponenten elektrisch verbunden sind: der mindestens einen ersten elektronischen Komponente, der mindestens einen zweiten elektronischen Komponente, dem ersten Komponentenmontagebereich und dem zweiten Komponentenmontagebereich. Ein Leadframe kann also eine oder mehrere Leitungsstrukturen aufweisen, die einen elektrischen Kontakt für eine elektronische Peripherie bereitstellen, die mit dem Leadframe und der mindestens einen darauf montierten elektronischen Komponente gekoppelt ist. Beispielsweise kann ein elektrisch leitendes Verbindungselement, wie ein Bonddraht oder ein Clip, eine Elektrode auf der Oberseite der montierten elektronischen Komponente mit einer entsprechenden Leiterstruktur verbinden. Darüber hinaus kann eine andere Leiterstruktur elektrisch mit einem Die-Pad gekoppelt sein, auf dem eine Elektrode auf einer unteren Hauptoberfläche der elektronischen Komponente angeschlossen werden kann.
In einer Ausführungsform ist zumindest ein Teil einer Fläche des Trägers mit einer Plattierungsstruktur bedeckt, insbesondere mit mindestens einer aus der Gruppe bestehend aus Nickel, Silber und NiNiP. Eine Plattierungsstruktur auf einer Fläche des Trägers kann den Träger vor Oxidation und Materialwanderung schützen. Somit kann eine solche Schichtstruktur auch zu einer hohen Zuverlässigkeit beitragen.
In einer Ausführungsform liegt die Dicke des ersten Komponentenmontagebereichs und/oder des zweiten Komponentenmontagebereichs in einem Bereich von 0,2 mm bis 1,5 mm, insbesondere in einem Bereich von 0,5 mm bis 0,9 mm. Wenn ein Träger in den genannten Dickenbereichen ein oder vorzugsweise mehrere elektronische Komponenten tragen muss, kann eine solche Struktur grundsätzlich verzugsanfällig sein. Im Hinblick auf das oben beschriebene Konzept der Vorwölbung des Trägers vor einem Montageprozess kann daher ein nachträgliches Rückwölben des Trägers durch entsprechende Anpassung der Umgebungsbedingungen beim Löten von großem Vorteil sein.
In einer Ausführungsform hat das Gehäuse eine Verbindungsstruktur in Form einer intermetallischen Verbindung, insbesondere mindestens einer aus der Gruppe von AuSnCu, AuSnNi, AuSnAg, NiSn und CuSn, die den Träger mit mindestens einem der mindestens einen ersten elektronischen Komponente und der mindestens einen zweiten elektronischen Komponente verbindet. Eine solche intermetallische Verbindung zwischen Träger und elektronischer Komponente kann durch Diffusionslöten hergestellt werden und eine hohe Verbindungsfestigkeit bewirken.
In einer Ausführungsform hat die Verbindungsstruktur eine Dicke in einem Bereich von 1 µm bis 10 µm, insbesondere weniger als 5 µm. Trotz der geringen Dicke kann die Zuverlässigkeit der mechanischen und elektrischen Verbindung, die durch eine solche Verbindungsstruktur bereitgestellt wird, ausgezeichnet sein.
In einer Ausführungsform ist das Gehäuse als Leistungsgehäuse konfiguriert. Ein Leistungsgehäuse kann ein Gehäuse sein, das mindestens einen Leistungschip als elektronische Komponente enthält. Somit kann das Gehäuse als Leistungsmodul konfiguriert sein, zum Beispiel als vergossenes Leistungsmodul wie ein Halbleiter-Leistungsgehäuse. Eine beispielhafte Ausführungsform des Gehäuses kann beispielsweise ein intelligentes Leistungsmodul (IPM) sein. Eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Gehäuses ist ein Dual Inline Package (DIP) .
Dementsprechend kann die elektronische Komponente als Leistungshalbleiterchip ausgeführt sein. So kann die elektronische Komponente (zum Beispiel ein Halbleiterchip) für Leistungsanwendungen zum Beispiel im Automobilbereich eingesetzt werden und zum Beispiel mindestens einen integrierten Isolierschicht-Bipolartransistor (IGBT) und/oder mindestens einen Transistor eines anderen Typs (zum Beispiel einen MOSFET, einen JFET, einen HEMT usw.) und/oder mindestens eine integrierte Diode aufweisen. Solche integrierten Schaltkreiselemente können beispielsweise in Siliziumtechnologie oder auf der Basis von Halbleitern mit großer Bandlücke (wie Siliziumkarbid, Galliumnitrid) hergestellt werden. Ein Leistungshalbleiterchip kann einen oder mehrere Feldeffekttransistoren, Dioden, Inverterschaltungen, Halbbrücken, Vollbrücken, Treiber, Logikschaltungen, weitere Komponenten usw. enthalten. Die Vorteile der beispielhaften Ausführungsformen in Bezug auf Isolierung und Wärmeableitung sind bei Leistungschips besonders ausgeprägt.
In einer Ausführungsform hat das Gehäuse ein Verkapselungsmittel, das zumindest einen Teil des Trägers und zumindest einen Teil der elektronischen Komponente verkapselt. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Verkapselung“ insbesondere ein im Wesentlichen elektrisch isolierendes Material bezeichnen, das zumindest einen Teil einer elektronischen Komponente und zumindest einen Teil eines Trägers umgibt, um mechanischen Schutz, elektrische Isolierung und gegebenenfalls einen Beitrag zur Wärmeabfuhr während des Betriebs zu bieten. Insbesondere kann das Verkapselungsmittel eine Formmasse sein. Eine Formmasse kann aus einer Matrix aus fließfähigem und härtbarem Material und darin eingebetteten Füllstoffpartikeln bestehen. Die Füllstoffpartikel können beispielsweise dazu verwendet werden, die Eigenschaften des Formteils einzustellen, insbesondere die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern. Alternativ zu einer Formmasse (zum Beispiel auf der Basis von Epoxidharz) kann das Verkapselungsmittel auch eine Vergussmasse sein (zum Beispiel auf der Basis eines Silikongels).
In einer Ausführungsform hat das Gehäuse einen Kühlkörper, der an einer Außenseite des Trägers angebracht werden kann. Ein solcher Kühlkörper kann ein Wärmeableitungskörper sein, der aus einem gut wärmeleitenden Material wie Kupfer oder Aluminium hergestellt sein kann. Ein solcher Kühlkörper kann beispielsweise einen Grundkörper haben, der direkt mit der Fläche der Verkapselung verbunden ist, und eine Vielzahl von Kühlrippen aufweisen, die sich vom Grundkörper aus und parallel zueinander erstrecken, um die Wärme an die Umgebung abzuleiten.
In einer Ausführungsform hat das Gehäuse ein elektrisch leitendes Kopplungselement, das die elektronische Komponente mit dem Träger und/oder mit mindestens einer Leitungsstruktur elektrisch koppelt. Ein solches elektrisch leitfähiges Kopplungselement kann ein Clip, ein Bonddraht oder ein Bondband sein. Ein Clip kann ein gekrümmter, elektrisch leitfähiger Körper sein, der eine elektrische Verbindung mit einer großen Verbindungsfläche zu einer oberen Hauptfläche einer entsprechenden elektronischen Komponente herstellt. Zusätzlich oder alternativ zu einem solchen Clip ist es auch möglich, einen oder mehrere andere elektrisch leitende Verbindungskörper in das Gehäuse einzubauen, z.B. einen Bonddraht und/oder ein Bondband, die die elektronische Komponente mit dem Träger und/oder einer Leitungsstruktur verbinden.
In einer Ausführungsform ist das Gehäuse als eines aus der Gruppe bestehend aus einem Leadframe-verbundenen Leistungsmodul, einem CIPOS-Gehäuse (Control integrated power system), einem TO-Gehäuse (Transistor Outline), einem QFN-Gehäuse (Quad Flat No Leads Package), einem SO-Gehäuse (Small Outline), einem SOT-Gehäuse (Small Outline Transistor) und einem TSOP-Gehäuse (Thin Small Outline Package) konfiguriert.
Als Substrat oder Wafer, das bzw. der die Basis für die elektronischen Komponenten bildet, kann ein Halbleitersubstrat, insbesondere ein Siliziumsubstrat, verwendet werden. Alternativ kann auch ein Siliziumoxid- oder ein anderes Isolatorsubstrat vorgesehen werden. Es ist auch möglich, ein Germaniumsubstrat oder ein III-V-Halbleitermaterial einzusetzen. Beispielhafte Ausführungsformen können zum Beispiel in GaN- oder SiC-Technologie realisiert werden.
Die obigen und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in denen gleiche Teile oder Elemente durch gleiche Bezugsnummern gekennzeichnet sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beiliegenden Zeichnungen, die zum weiteren Verständnis von beispielhaften Ausführungsformen dienen, veranschaulichen beispielhafte Ausführungsformen.
In den Zeichnungen:

1 zeigt Querschnittsansichten von Strukturen, die bei der Herstellung eines Gehäuses gemäß einer beispielhaften Ausführungsform erhalten werden.
2 zeigt Querschnittsansichten von Strukturen, die bei der Herstellung eines Gehäuses gemäß einer beispielhaften Ausführungsform erhalten werden.
3 und 4 zeigen Diagramme, die das Verzugsmanagement gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulichen.
Die 5 bis 7 zeigen Simulationsergebnisse, die auf ein Verzugsmanagement gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hinweisen.
8 zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Gehäuses gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform.
9 zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Trägers für Gehäuse gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform.
In den 10 bis 12 sind dreidimensionale Ansichten von Gehäusen gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform dargestellt.
13 bis 15 zeigen Draufsichten auf Gehäusen gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform.

Ausführliche Beschreibung
Die Abbildung in der Zeichnung ist schematisch und nicht maßstabsgetreu.
Bevor beispielhafte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben werden, sollen einige allgemeine Überlegungen zusammengefasst werden, auf deren Grundlage beispielhafte Ausführungsformen entwickelt worden sind.
Herkömmliche Gehäuse können unter hohem Verzug leiden. Um den hohen Verzug zu überwinden, kann eine große Gehäusegröße verwendet werden, die angesichts der Luftspalte unter einem Kühlkörper zu einem hohen Wärmewiderstand führen kann. Zur Behebung solcher Mängel kann der Benutzer das Design der Leiterplattenschablone ändern, um den Verzug zu kompensieren. Dies ist jedoch umständlich.
Die Nachteile herkömmlicher Ansätze sind Backend-Prozesse, die zu einem Bouncing-Problem während eines Drahtbondprozesses führen. Darüber hinaus muss der Nutzer eines Gehäuses möglicherweise Hardwareänderungen vornehmen, was für den Nutzer mühsam sein kann.
Bei einem eingehenden Leadframe-Profil können die Die-Pads ein konkaves Profil aufweisen, typischerweise mit einer Profilhöhe von zum Beispiel 7 µm bis 19 µm. Die Rückseite des Kühlkörpers kann ein konkaves Profil mit einer Profilhöhe von 10 µm bis 16 µm aufweisen. Eine konkave Spannzange kann verwendet werden, um das Diffusionsdüsenbonden auf einem konkaven Die-Pad durchzuführen. Aufgrund der thermomechanischen Spannungen nach dem Anbringen des Diffusionslots kann es jedoch zu einem weiteren Verzug des Dice-Pads kommen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform wird eine Architektur zum Herstellen eines Gehäuses bereitgestellt, die auf einem Träger mit einem Komponentenmontagebereich zum Montieren einer elektronischen Komponente basiert. Vorteilhafterweise ist der Träger in Übereinstimmung mit einer Anfangskrümmungsrichtung vorgewölbt, die beispielsweise eine konkave Biegung sein kann, die auf der Komponentenmontageseite vorgesehen ist. Die elektronische Komponente kann von einem Typ sein, der Elektroden auf seinen beiden gegenüberliegenden Hauptflächen aufweist, und kann durch Löten auf dem Komponentenmontagebereich montiert werden. Vorteilhafterweise können während des Bestückungsvorgangs (d. h. während des Lötens einschließlich der anschließenden Abkühlung) Umgebungsbedingungen für den Träger und die elektronische Komponente einwirken, so dass der Träger als Folge dieser Umgebungsbedingungen zurückgewölbt wird. Die Kombination aus Vorwölbung gemäß einer bestimmten Anfangskrümmungsrichtung und der Anwendung vordefinierter Umgebungsbedingungen während des Montageprozesses, die zu einer Rückwölbung führen, kann es ermöglichen, den Verzug des Trägers in der Montageebene zu verringern. Vorzugsweise kann der Verzug auf 50 µm oder weniger gesenkt werden. Infolgedessen kann ein Gehäuse mit hoher Zuverlässigkeit und hoher Leistung erzielt werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann der Verzug eines Gehäuses mit einem oder vorzugsweise mehreren elektronischen Komponenten auf einem Träger reduziert werden. Dies kann durch eine Vorwölbung des Trägers erreicht werden, um einen zu erwartenden Verzug in die entgegengesetzte Richtung, die durch einen Lötprozess verursacht wird, zumindest teilweise zu kompensieren. Letzteres kann zu einem Verzug führen, der durch die Erwärmung und anschließende Abkühlung von Träger und elektronischer Komponente sowie der dazwischen liegenden Lötstruktur während des Lötprozesses, insbesondere während eines Diffusionslötprozesses, verursacht wird. Wenn die Vorwölbung so eingestellt wird, dass sie dem durch den Lötprozess hinzugefügten Verzug entgegenwirkt, kann der Gesamt-, Netto- oder Endverzug im Vergleich zu herkömmlichen Ansätzen stark reduziert werden.
Genauer gesagt kann ein Träger vom Leadframe-Typ mit einer anfänglich konkaven Biegung versehen sein. Während des Anbringens des Dices kann sich die Verzugsrichtung beim Abkühlen in eine konvexe Biegung ändern. In einem solchen Szenario kann die konkave Biegung (die durch Vorwölbung erzeugt wird) dazu dienen, den Verzug in der anderen Richtung nach dem Anbringen des Dices zu verringern.
In einer Ausführungsform kann der Träger des Leadframe-Typs mindestens zwei (vorzugsweise dünne) Dies tragen, die mehr als die Hälfte des Dice-Paddels abdecken können. Ein konvex geformtes Die kann an einem konkav geformten Träger des Leadframe-Typs mit Hilfe eines konvexen Die-Bondwerkzeugs, wie zum Beispiel einer Spannzange, befestigt werden. Vorteilhafterweise kann eine Druckspannung aus dem Diffusionslöten den konkaven Träger nach dem Die-Bonding in eine konkave Form biegen.
Ein Gehäuse gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann eine Größe von 15 mm x 15 mm oder mehr haben. Ein solches Gehäuse kann zum Beispiel vom Typ QDPAK sein. Eine Lötstruktur, die zum Verbinden des Trägers mit der/den elektronischen Komponente(n) verwendet wird, kann eine Dicke von weniger als 5 µm haben. Die Lötstruktur, die den Träger mit der elektronischen Komponente verbindet, kann zum Beispiel eine intermetallische Komponente bilden, zum Beispiel auf der Basis von AuSnCu, NiSn, CuSn, usw. Dies kann zu einem Kühlkörperprofil von weniger als 50 µm führen. Ein Leadframe-Die-Pad eines Trägers kann eine Dicke von 900 µm oder weniger haben.
Eine beispielhafte Ausführungsform kann den Vorteil haben, dass sie eine direkte Verbindung zwischen Chip und Leadframe ohne Abstandshalter oder thermomechanisches Spannungspuffermaterial ermöglicht. Es kann ein Grenzbereich zwischen einer oberen Prägung und einem flachen Bereich geschaffen werden.
In einer Ausführungsform kann es möglich sein, einen gebogenen Leadframe mit mindestens zwei Dies zu verwenden, die geometrisch größer und dünner sein können als ein Leadframe-Träger, auf dem die Dies oder andere elektronische Komponenten montiert sind. Alle Dies können eine sehr dünne Bondliniendicke (BLT) haben, vorzugsweise unter 10 µm. So können beispielsweise mehr als 60 % eines Die-Paddles von dem zugeordneten Die bedeckt sein. Die Biegeform der Die-Attach-Seite des Trägers kann vor dem Die-Attach-Prozess zunächst ein konkaves Profil aufweisen und während des Kühlprozesses nach dem Die-Attach-Prozess in ein konvexes Profil übergehen. Ausgelöst durch das Löten, kann eine umgekehrte Leadframe-Prägung von unten nach oben erreicht werden. Dementsprechend kann ein Die-Bondwerkzeug mit einem konvexen Profil konfiguriert werden, um mit dem Flächenprofil eines Die-Pads übereinzustimmen. Vorteilhafterweise kann eine nach dem Die-Bond erzeugte Druckspannung beim Diffusionslöten ein konvexes Die-Pad in eine konkave Form (oder umgekehrt) mit akzeptablem Krümmungsradius (ROC) umbiegen.
Gehäuse nach beispielhaften Ausführungsformen können mit Leadframe-Größen von mindestens 15 mm x 15 mm hergestellt werden. Beispiele sind Abmessungen von 34 mm x 36 mm oder 37 mm x 47 mm.
Die Dicke des Leadframes kann zum Beispiel zwischen 500 µm und 900 µm liegen, insbesondere bei einem Die-Pad.
Zum Beispiel kann ein Leadframe (vorzugsweise aus Kupfer) mit NiNiP, Ni und/oder Ag beschichtet werden.
Als Die-Attach-Material können zum Beispiel AuSn, NiSn und/oder CuSn mit einer dünnen BLT von unter 5 µm Dicke verwendet werden.
Eine endgültige intermetallische Verbindung (IMC) kann zum Beispiel AuSnCu oder AuSnNi, AuSnAg, NiSn, CuSn sein.
Ein Bereich für die obere Prägung (um eine konvexe Krümmung zu erzeugen) kann eine Kante sein, die einen Abstand zu einer Stempelkissenkante hat.
Zum Beispiel kann die Temperatur für das Anbringen des Dice größer als 340° C sein, vorzugsweise in Kombination mit einem hohen Bindungsdruck (zum Beispiel größer als 2,2 N/mm²).
Gehäuse gemäß beispielhaften Ausführungsformen können als Einzel- oder Multichip-Geräte konfiguriert sein.
1 zeigt Querschnittsansichten von Strukturen, die bei der Herstellung eines Gehäuses 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform entstanden sind.
Auf der linken Seite von 1 ist ein Träger 102, der als Metallplatte oder Leadframe-Struktur ausgeführt sein kann, mit einem Komponentenmontagebereich 104 versehen. Letzterer ist für die Montage einer elektronischen Komponente 106 auf ihm vorgesehen. Die elektronische Komponente 106, die auf dem Komponentenmontagebereich 104 montiert werden soll, kann ein Halbleiterchip, insbesondere ein Leistungshalbleiterchip, sein. Obwohl in 1 nicht dargestellt, ist es auch möglich, mehrere Komponentenmontagebereiche zum Montieren mehrerer elektronischer Komponenten auf dem Träger 102 vorzusehen. Auf der linken Seite von 1 ist der Träger 102 gemäß einer Anfangskrümmungsrichtung 110 vorgewölbt. Das Vorwölben des Trägers 102 kann durch Biegen des plattenförmigen Trägers 102 um einen vordefinierten Betrag in einer vordefinierten Richtung erfolgen, die die Anfangskrümmungsrichtung 110 definiert. In der auf der linken Seite von 1 dargestellten Ausführungsform wird der Träger 102 durch die Anfangskrümmungsrichtung 110 so vorgewölbt, dass der Komponentenmontagebereich 104 auf der Oberseite des Trägers 102 konkav ist. Dementsprechend ist die Unterseite des Trägers 102, die der elektronischen Komponente 106 nach dessen Montage am Träger 102 abgewandt ist, gemäß der linken Seite von 1 konvex.
Wie in 1 links dargestellt, hat die elektronische Komponente 106 mindestens eine erste Elektrode 111 auf einer oberen ersten Fläche und mindestens eine zweite Elektrode 113 auf einer unteren, der ersten Fläche gegenüberliegenden zweiten Fläche. Bei der elektronischen Komponente 106 kann es sich beispielsweise um einen Feldeffekttransistorchip handeln, der einen Source-Anschluss, einen Drain-Anschluss und einen Gate-Anschluss als die genannten Elektroden aufweist. In dieser Ausführungsform kann die elektronische Komponente 106 eine Komponente mit vertikalem Stromfluss sein, d. h. mit einem Stromfluss in vertikaler Richtung gemäß 1 während des Betriebs. Gemäß der linken Seite von 1 ist die elektronische Komponente 106 an einem Bondwerkzeug 116, beispielsweise einer Spannzange, befestigt, das als Montagehilfe dient. Das Bondwerkzeug 116 kann beispielsweise eine die-artige elektronische Komponente 106 von einem Wafer abnehmen und die elektronische Komponente 106 auf einen leadframeartigen Träger 102 setzen. Wie dargestellt, ist eine Fläche des Bondwerkzeugs 116 in Übereinstimmung mit einer Bondwerkzeug-Krümmungsrichtung 118 gekrümmt, die der Anfangskrümmungsrichtung 110 der dem Bondwerkzeug 116 zugewandten Seite des Trägers 102 entgegengesetzt ist. Somit ist eine Montagefläche des Bondwerkzeugs 116 in der gezeigten Ausführungsform konvex.
Die linke Seite von 1 zeigt den Träger 102 vor der Montage der elektronischen Komponente 106 darauf. Wie gezeigt, hat der Träger 102, der hier als gebogene Metallplatte, zum Beispiel eine Leadframe-Struktur, dargestellt ist, eine konkave obere Hauptfläche und eine konvexe untere Hauptfläche. Während die konvexe untere Hauptoberfläche auf einer Basisstruktur ruhen kann, kann die konkave obere Hauptoberfläche einen Komponentenmontagebereich 104 aufweisen. Die elektronische Komponente 106, die hier als Halbleiterchip ausgeführt ist, wird auf einer konvexen Verbindungsfläche des Bondwerkzeugs 116 angeordnet. Während eines Komponentenmontageprozesses kann das Bondwerkzeug 116 mit der daran befestigten elektronischen Komponente 106 nach unten bewegt werden, so dass die elektronische Komponente 106 mit dem Komponentenmontagebereich 104 in Kontakt kommt oder sogar auf diesen gedrückt wird.
Wie auf der linken Seite von 1 und insbesondere in einer Einzelheit 150 gezeigt, ist auf der unteren Hauptoberfläche der elektronischen Komponente 106, insbesondere auf der zweiten Elektrode 113, eine Lötstruktur 114 als dünner Film ausgebildet. Ferner kann, wie in einer Einzelheit 151 gezeigt, die obere Hauptoberfläche des Trägers 102 und damit auch der Komponentenmontagebereich 104 mit einer Plattierungsstruktur 124 versehen sein. Die optionale Plattierungsstruktur 124 kann direkt auf das Die oder den Träger 102 plattiert werden und kann eine Flächenbeschichtung, wie beispielsweise Silber, sein. Das übrige Material des Trägers 102 (und wenn keine Plattierungsstruktur 124 vorgesehen ist, das gesamte Material des Trägers 102) kann ein Metall wie Kupfer sein. Die Einzelheiten 150, 151 zeigen, dass das Lötmaterial nur auf der Seite der elektronischen Komponente 106, nicht aber auf der Seite des Trägers 102 aufgebracht wird.
Wie in der mittleren Figur von 1 gezeigt, wird die elektronische Komponente 106 auf dem Komponentenmontagebereich 104 montiert, indem die auf dem Bondwerkzeug 116 montierte elektronische Komponente 106 auf den Komponentenmontagebereich 104 gepresst wird, indem das Bondwerkzeug 116 mit der elektronischen Komponente 106 dazwischen auf die ursprünglich konkave Fläche des Trägers 102 gepresst wird. Wie bereits erwähnt, ist die Fläche des Bondwerkzeugs 116, das die elektronische Komponente 106 auf den Komponentenmontagebereich 104 drückt, gemäß einer Bondwerkzeug-Krümmungsrichtung 118 gekrümmt, die invers zur Anfangskrümmungsrichtung 110 des Trägers 102 ist. Genauer gesagt wird die elektronische Komponente 106 an seiner zweiten Fläche auf dem Komponentenmontagebereich 104 durch Diffusionslöten unter Verwendung der Lötstruktur 114 verbunden. Die Lötstruktur 114 besteht zum Beispiel aus einer Zinnlegierung wie AuSn. Die Dicke b der Lötstruktur 114 kann in einem Bereich von 3 µm bis 5 µm liegen, d. h. sie kann sehr dünn sein. Die schichtartige Lötstruktur 114 ist in einer Einzelheit 150 dargestellt. Vor dem Verbinden wird die Lötstruktur 114 auf der zweiten Elektrode 113 auf der zweiten Fläche der elektronischen Komponente 106 angeordnet.
Das Bondwerkzeug 116 mit aufgesetzter elektronischen Komponente 106 hat die Komponentenaufnahmefläche 104 des Trägers 102 erreicht und drückt dabei die elektronische Komponente 106 auf die Komponentenaufnahmefläche 104 des Trägers 102. Dieser Verbindungsvorgang kann durch Wärmezufuhr unterstützt werden, so dass gleichzeitig Druck und eine hohe Temperatur auf den Träger 102 und die damit zu verbindende elektronische Komponente 106 ausgeübt werden. Durch diese Maßnahme wird ein Diffusionslötprozess durchgeführt, der den Träger 102 mit der elektronischen Komponente 106 durch die Lötstruktur 114 verbindet. Dies kann die Bildung einer intermetallischen Verbindung (siehe Bezugszeichen 126 auf der rechten Seite von 1) zwischen dem Träger 102 und der zweiten Elektrode 113 der elektronischen Komponente 106 beinhalten, die zu einer hohen Verbindungsfestigkeit führt. Nach Abschluss dieses Herstellungsverfahrens kann das Bondwerkzeug 116 entfernt werden, wodurch der Druck, der zuvor auf den Träger 102 und die elektronische Komponente 106 ausgeübt wurde, aufgehoben wird. Darüber hinaus kann die Anwendung einer hohen Temperatur von beispielsweise 360°C nach Abschluss des Diffusionslötprozesses beendet werden. So kann das Gehäuse 100 mit dem Träger 102 und der elektronischen Komponente 106 nach dem Lötvorgang abgekühlt werden (zum Beispiel auf Raumtemperatur).
Während der Abkühlung wirken Druckspannungen auf den Träger 102 und die mit ihm verbundene elektronische Komponente 106. Dies kann zu einer Rückwölbung führen, wie auf der rechten Seite von 1 im Gegensatz zur mittleren Zeichnung von 1 dargestellt. Während der Träger 102 im Wesentlichen aus einem Metall wie Kupfer bestehen kann, kann das Hauptmaterial der elektronischen Komponente 106 Silizium oder ein anderes Halbleitermaterial sein. Folglich können die Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) der genannten Materialien extrem unterschiedlich sein. Diese WAK-Fehlanpassung führt zu einer Rückwölbung beim Abkühlen. Diese Rückwölbung ist jedoch so beschaffen, dass sie die Vorwölbung gemäß der linken Seite von 1 verringert, so dass am Ende nur ein sehr geringer Verzug W in der Montageebene von 1 entsteht. In 1 kann der Verzug W weniger als 50 µm oder sogar weniger als 15 µm betragen. Bezogen auf das Bild auf der rechten Seite von 1 kann der Verzug W in der Montageebene ein vertikaler räumlicher Bereich zwischen einer untersten Bodenposition des Trägers 102 an einem seitlichen Ende desselben und einer obersten Bodenposition des Trägers 102 in einem mittleren Abschnitt desselben sein. Die Montageebene ist, bezogen auf 1, die horizontale Ebene, auf der der Träger 102 aufliegt.
Wie in 1 rechts dargestellt, werden während des Lötprozesses mit anschließender Abkühlung Umgebungsbedingungen (insbesondere ein Temperaturprofil und ein Druckprofil) für den Träger 102 und die elektronische Komponente 106 angewendet, so dass der Träger 102 zurückgewölbt wird, um dadurch den Verzug W des Trägers 102 in der Montageebene zu verringern. Wie dargestellt, ist die Vorwölbung des Leadframe-Trägers 102 der Rückwölbung des Trägers 102 zusammen mit der elektronischen Komponente 106, ausgelöst durch die Löterwärmung mit anschließender Abkühlung, entgegengesetzt. Die Umgebungsbedingungen während des Lötens bestehen aus einer erhöhten Temperatur und einer anschließenden Abkühlung. Die erhöhte Temperatur kann in einem Bereich von 340°C bis 380°C liegen. Darüber hinaus können die angewandten Umgebungsbedingungen einen Verbindungsdruck zum Verbinden der elektronischen Komponente 106 mit dem Komponentenmontagebereich 104 und ein anschließendes Lösen des Verbindungsdrucks aufweisen. Der Verbindungsdruck kann zum Beispiel 3,3 N/mm² betragen. Vorteilhafterweise kann das Anwenden der Umgebungsbedingungen den Träger 102 durch die Montage so verziehen, dass der Verzug W des Trägers 102 in der Montageebene kleiner als 50 µm wird. Wie aus einem Vergleich des mittleren Bildes und des Bildes auf der rechten Seite in 1 hervorgeht, werden die Umgebungsbedingungen so angewendet, dass der Träger 102 von der Anfangskrümmungsrichtung 110 (in der gezeigten Ausführungsform konkav auf der Montageseite) in eine inverse endgültige Krümmungsrichtung 112 (in der gezeigten Ausführungsform konvex auf der Montageseite) zurückgewölbt wird.
Wie in einer weiteren Einzelheit 152 der Figur auf der rechten Seite von 1 gezeigt, kann das Gehäuse 100 mit einer Verbindungsstruktur 126 in Form einer intermetallischen Verbindung ausgebildet sein. Diese kann zum Beispiel aus AuSnCu bestehen und den Träger 102 mit der elektronischen Komponente 106 zuverlässig verbinden. Diese intermetallische Verbindungsstruktur 126, die durch das oben beschriebene Lötverfahren hergestellt werden kann, kann eine Dicke d von mehreren Mikrometern haben.
2 zeigt Querschnittsansichten von Strukturen, die bei der Herstellung eines Gehäuses 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform entstanden sind.
2 zeigt eine Ausführungsform ähnlich wie 1 mit dem Unterschied, dass eine Vielzahl von elektronischen Komponenten 106, 108 auf einer Vielzahl von Komponentenmontagebereichen 103, 104 auf der oberen Hauptoberfläche des auf der Oberseite von 2 dargestellten vorgewölbten Trägers 102 montiert sind. Wie aus 2 ersichtlich ist, kann zwischen benachbarten Gruppen von elektronischen Komponenten 106, 108 und zwischen benachbarten Gruppen von Komponentenmontagebereichen 103, 104 ein Schlitz 120 vorgesehen sein.
Das untere Bild von 2 zeigt wiederum, dass sich der Verzug des Trägers 102 von einer Anfangskrümmungsrichtung 110 zu einer inversen Endverformungsrichtung 112 ändert. Kurz gesagt, die Bestückungsseite des Trägers 102 ist vor dem Löten konkav und nach dem Löten konvex. Durch die Rückwölbung verbleibt jedoch nur ein geringer Nettoverzug W, der in der gezeigten Ausführungsform 15 µm bis 30 µm betragen kann.
Gemäß 2 kann eine Krümmungshöhe in einem Bereich von 15 µm bis 30 µm erreicht werden. Ein unterer Kühlkörper (nicht dargestellt) kann die gleiche Krümmung wie das Die-Pad aufweisen. Die Abkühlung des Trägers 102 zusammen mit den montierten elektronischen Komponenten 106, 108 am Ende eines Lötvorgangs kann zu einer Verringerung des Verzugs oder sogar zu einer Umkehrung des Verzugs aufgrund einer WAK-Fehlanpassung (Wärmeausdehnungskoeffizient) zwischen dem Material des Trägers 102 (zum Beispiel ein Metall wie Kupfer) und dem Material der elektronischen Komponenten 106, 108 (zum Beispiel überwiegend ein Halbleitermaterial wie Silizium) führen. Beispielsweise kann der metallbasierte Träger 102 aus einem Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 17 W/mK bestehen, während die elektronischen Komponenten 106, 108 auf Halbleiterbasis aus einem Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 2 W/mK bestehen können. Die resultierende Krümmungshöhe kann weniger als 50 µm betragen, beispielsweise 15 µm bis 30 µm.
Das Gehäuse 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, die in 2 unten dargestellt ist, besteht aus einem Leadframe-Träger 102, der einen ersten Komponentenmontagebereich 103 und einen zweiten Komponentenmontagebereich 104 mit einem dazwischen liegenden Schlitz 120 aufweist. Die Mehrzahl der ersten elektronischen Komponenten 106 sind auf dem ersten Komponentenmontagebereich 103 montiert. Darüber hinaus ist die Mehrzahl der zweiten elektronischen Komponenten 108 auf dem zweiten Komponentenmontagebereich 104 montiert.
Der Verzug W des Trägers 102 in einer Montageebene (d. h. einer horizontalen Ebene gemäß 2, die sich in die Papierebene von 2 erstreckt) beträgt weniger als 50 µm, beispielsweise 15 µm bis 30 µm. Unter Bezugnahme auf das untere Bild von 2 kann der Verzug W in der Montageebene ein vertikaler räumlicher Bereich zwischen einer untersten Bodenposition des Trägers 102 an einem seitlichen Ende desselben und einer obersten Bodenposition des Trägers 102 in einem mittleren Abschnitt desselben sein. Die Montageebene ist, wie in 2 dargestellt, die horizontale Ebene, auf der der Träger 102 aufliegt.
Darüber hinaus hat der Träger 102 eine Vielzahl von Leitungsstrukturen 122, die mit mindestens einigen der ersten elektronischen Komponenten 106 und/oder mit mindestens einigen der zweiten elektronischen Komponenten 108 elektrisch gekoppelt sein können, zum Beispiel durch Bonddrähte oder Clips (nicht dargestellt).
Eine Fläche des Trägers 102 (vorzugsweise aus Kupfer) kann (wie in 1) mit einer Plattierungsstruktur 124 (in 2 nicht dargestellt), zum Beispiel Nickel, bedeckt sein oder nicht.
In der Ausführungsform von 2 kann die Dicke D des Trägers 102 im ersten Komponentenmontagebereich 103 und im zweiten Komponentenmontagebereich 104 größer sein als die Dicke F des Trägers 102 im Bereich der Leitungsstrukturen 122. Zum Beispiel kann die Dicke D 900 µm betragen, während die Dicke F 500 µm beträgt.
In der 3 und der 4 sind Diagramme 160 und 170 dargestellt, die das Verzugsmanagement gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zeigen.
3 zeigt ein Diagramm 160 mit einer Abszisse 162, auf der die Zeit aufgetragen ist. Entlang einer Ordinate 164 ist der Verzug W eines Trägers 102 aufgetragen. Wie gezeigt, durchlaufen die Vorformen des Gehäuses 100 verschiedene Verarbeitungsstufen, in denen sich der Verzug W ändert. Insbesondere wird der Verzug während des Anbringens des Dice (siehe Bezugszeichen 190), während des Verkapselns (insbesondere des Vergießens, siehe Bezugszeichen 192), während des Aushärtens nach dem Verkapseln (insbesondere des Aushärtens nach dem Vergießen, siehe Bezugszeichen 194), während der Reflow-Verarbeitung (siehe Bezugszeichen 196, in der gezeigten Ausführungsform dreimaliges Aufheizen) und in einem endgültigen Packaging (siehe Bezugszeichen 198) verändert.
4 zeigt ein Diagramm 170 mit einer Abszisse 172, auf der die Zeit aufgetragen ist. Entlang einer Ordinate 174 ist der Verzug eines Trägers für drei verschiedene Szenarien aufgetragen. Mit dem Bezugszeichen 176 wird der Verzug in einem konventionellen Szenario gezeigt, in dem ein Komponentenmontagebereich eines Trägers anfänglich konvex ist und seine konvexe Eigenschaft während des Lötens zunimmt. Wie mit Bezugszeichen 178 gezeigt, wird ein ähnliches Ergebnis in einer modifizierten konventionellen Konfiguration erzielt, in der ein anfänglich flacher Leadframe verwendet wird. Bei einer Fertigungsarchitektur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, bei der ein vorgewölbter Träger 102 verwendet wird, der beim Abkühlen nach dem Diffusionslöten zurück gewölbt wird, ist der erzielte Verzug unter allen drei Szenarien am geringsten, siehe Bezugszeichen 180.
5 bis 7 zeigen Simulationsergebnisse, die auf ein Verzugsmanagement gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hinweisen. Thermomechanische Simulationen zeigen, dass ein positiver Verzug um +50 µm (konvexe Form) das Verzugsmuster vollständig verändern und der Verzug des Gehäuses von zuvor 170 µm auf 40 µm reduzieren kann.
5 zeigt ein Temperaturprofil, das aus einer Simulation des oben erwähnten zweiten Szenarios gewonnen wurde, d. h. bezogen auf die Kurve 178 des Diagramms 170. 7 zeigt ein Verzugsprofil, das für das oben beschriebene erste Szenario unter Bezugnahme auf das Bezugszeichen 176 erhalten wurde. Das dritte Szenario gemäß der beispielhaften Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf die Kurve 180 in 4 beschrieben wurde, ist in 6 dargestellt.
8 zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Gehäuses 100 gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform.
Das in 8 gezeigte Gehäuse 100 kann mit einem Herstellungsverfahren hergestellt werden, wie es oben unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben wurde. Wie gezeigt, ist eine Hauptoberfläche des Trägers 102 in Bezug auf ein Verkapselungsmittel 182, zum Beispiel eine Formmasse, freiliegend. Die freiliegenden Hauptoberflächen des Trägers 102 können erheblich zur Kühlung beitragen, um die von den elektronischen Komponenten 106, 108 während des Betriebs des Gehäuses 100 erzeugte Wärme abzuführen. Es sind Leitungen 122 dargestellt, die sich auch über das Verkapselungsmittel 182 hinaus erstrecken und die mit den Elektroden 111, 113 der elektronischen Komponenten 106, 108 innerhalb des Verkapselungsmittels 182 verbunden werden können. Dies kann erreicht werden, indem ein Teil der Leitungen 122 direkt mit dem Die-Pad des Trägers 102 verbunden wird, um eine Verbindung mit den unterseitigen zweiten Elektroden 113 der elektronischen Komponenten 106, 108 herzustellen. Die oberseitigen ersten Elektroden 111 der elektronischen Komponenten 106, 108 können durch Bonddrähte oder Clips (nicht dargestellt) mit den Leitungen 122 im Inneren des Verkapselungsmittels 182 verbunden werden.
9 zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Trägers 102 für ein Gehäuse 100 gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform.
In 9 ist ein Leadframe im Labormaßstab für eine Vielzahl von Gehäusen 100 des Typs QDPAK dargestellt. Reverse Bonding (d.h. die Umwandlung eines Die-Pads zwischen einer konvexen und einer konkaven Konfiguration) kann es ermöglichen, den Verzug des Kühlkörpers nach dem Anbringen des Dice zu reduzieren. Daher ist es möglich, einen Leadframe in eine Heatsink-Up-Konfiguration umzuwandeln. Die in 9 gezeigten Leadframes sind bereits mit elektronischen Komponenten 106, 108 bestückt. Mehrere Gehäuse 100 können gleichzeitig auf einem gemeinsamen Leadframe gefertigt werden.
In den 10 bis 12 sind dreidimensionale Ansichten von Gehäusen 100 gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform dargestellt. Zum Beispiel können acht oder sechzehn Chips Teil eines einzigen Gehäuses 100 sein. Solche Chips können zum Beispiel einen IGBT und/oder eine Diode aufweisen. Ein Träger 102 eines Gehäuses 100 kann auch zur Wärmeabfuhr, d. h. zur Kühlung, beitragen.
In 10 ist ein als monostatischer Schalter konfiguriertes Gehäuse 100 dargestellt. 10 zeigt einen Träger 102 in Form eines Leiterrahmens mit oberflächenmontierten elektronischen Komponenten 106, 108 und Bonddrähten 186, die die Elektroden der elektronischen Komponenten 106, 108 mit den Leitungen 122 an einem Rand des Trägers 102 verbinden. 10 zeigt ein entsprechendes Gehäuse 100 vor einem optionalen Verkapselungsprozess, bei dem das Verkapselungsmittel 182 die elektrisch leitenden Strukturen schützt und das gesamte Gehäuse 100 mechanisch schützt.
In 11 ist ein Gehäuse 100 dargestellt, das als Bi-Di-Schalter konfiguriert ist. 11 zeigt eine andere Gehäusearchitektur ähnlich der in 10.
In 12 ist ein Gehäuse 100 in Form eines IGBT/Dioden-Gehäuses mit sechzehn Chips dargestellt. 12 zeigt eine weitere Gehäusearchitektur mit einer großen Anzahl von elektronischen Komponenten 106, 108, die darauf montiert sind.
13, 14 und 15 zeigen Draufsichten auf Gehäusen 100 gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform. In jeder der Strukturen von 13 bis 15 unterteilt ein Schlitz 120 verschiedene Teile des Trägers 102. Mehrere elektronische Komponenten 106, 108 sind auf dem Träger 102 oberflächenmontiert.
Es ist zu beachten, dass der Begriff „aufweisend“ andere Elemente oder Merkmale nicht ausschließt und das „eine“ oder „ein“ eine Vielzahl nicht ausschließt. Auch können Elemente, die in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen beschrieben werden, kombiniert werden. Es ist auch zu beachten, dass Bezugszeichen nicht als Einschränkung des Umfangs der Ansprüche zu verstehen sind. Darüber hinaus soll der Anwendungsbereich der vorliegenden Anmeldung nicht auf die in der Beschreibung beschriebenen besonderen Ausführungsformen des Verfahrens, der Maschine, der Herstellung, der Stoffzusammensetzung, der Mittel, der Methoden und der Schritte beschränkt sein. Dementsprechend sind die beigefügten Ansprüche dazu bestimmt, in ihren Anwendungsbereich solche Verfahren, Maschinen, Herstellungsverfahren, Stoffzusammensetzungen, Mittel, Methoden oder Schritte einzuschließen.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses (100), wobei das Verfahren aufweist: • Bereitstellen eines Trägers (102) mit mindestens einem Komponentenmontagebereich (103, 104) zum Montieren mindestens einer elektronischen Komponente (106, 108), wobei der Träger (102) in Übereinstimmung mit einer Anfangskrümmungsrichtung (110) vorgewölbt ist; • Bereitstellen der mindestens einen elektronischen Komponente (106, 108), wobei die mindestens eine elektronische Komponente (106, 108) mindestens eine erste Elektrode (111) auf einer ersten Fläche und mindestens eine zweite Elektrode (113) auf einer zweiten Fläche aufweist, wobei die zweite Fläche der ersten Fläche gegenüber liegt; • Montieren der mindestens einen elektronischen Komponente (106, 108) mit der zweiten Fläche auf dem mindestens einen Komponentenmontagebereich (103, 104) durch eine Lötstruktur (114); und • Anwenden von Umgebungsbedingungen für den Träger (102) und für die mindestens eine elektronische Komponente (106, 108) während der Montage, so dass der Träger (102) zurückgewölbt wird, um dadurch einen Verzug (W) des Trägers (102) in einer Montageebene zumindest teilweise zu reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ein Anwenden der Umgebungsbedingungen aufweist, um den Träger (102) während der Montage zurückzuwölben, so dass der Verzug (W) des Trägers (102) in der Montageebene weniger als 50 µm beträgt, insbesondere in einem Bereich von 10 µm bis 20 µm liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das eines der folgenden Merkmale aufweist: wobei das Verfahren ein Anwenden der Umgebungsbedingungen derart aufweist, dass der Träger (102) aus der Anfangskrümmungsrichtung (110) in eine inverse endgültige Krümmungsrichtung (112) zurückgewölbt wird; wobei das Verfahren ein Anwenden der Umgebungsbedingungen derart aufweist, dass der Träger (102) auf einen reduzierten Verzug (W) in der Anfangskrümmungsrichtung (110) zurückgewölbt wird; wobei das Verfahren ein Anwenden der Umgebungsbedingungen derart aufweist, dass der Träger (102) aus der Anfangskrümmungsrichtung (110) in eine verzugsfreie Form zurückgewölbt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Lötstruktur (114) mindestens eine aus der Gruppe AuSn, NiSn und/oder CuSn und InSn aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Lötstruktur (114) auf der zweiten Elektrode (113) auf der zweiten Fläche der mindestens einen elektronischen Komponente (106, 108) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Dicke (b) der Lötstruktur (114) in einem Bereich von 1 µm bis 10 µm, insbesondere in einem Bereich von 3 µm bis 5 µm liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Verfahren ein Montieren der mindestens einen elektronischen Komponente (106, 108) auf dem mindestens einen Komponentenmontagebereich (103, 104) durch Diffusionslöten aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Anfangskrümmungsrichtung (110) einer konkaven Montagefläche des mindestens einen Komponentenmontagebereichs (103, 104) entspricht, auf der die mindestens eine elektronische Komponente (106, 108) montiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die angewandten Umgebungsbedingungen eine erhöhte Temperatur und ein anschließendes Abkühlen aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die erhöhte Temperatur in einem Bereich von 300°C bis 400°C, insbesondere in einem Bereich von 320°C bis 380°C, weiter insbesondere in einem Bereich von 340°C bis 360°C liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die angewendeten Umgebungsbedingungen einen Verbindungsdruck zum Verbinden der mindestens einen elektronischen Komponente (106, 108) mit dem mindestens einen Komponentenmontagebereich (103, 104) und ein anschließendes Lösen des Verbindungsdrucks aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Verbindungsdruck mindestens 1 N/mm², insbesondere mindestens 3 N/mm² beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Verfahren ein Montieren der mindestens einen elektronischen Komponente(106, 108) auf dem mindestens einen Komponentenmontagebereich (103, 104) durch Anpressen der mindestens einen elektronischen Komponente (106, 108) durch ein Bondwerkzeug (116) auf den mindestens einen Komponentenmontagebereich (103, 104) aufweist, wobei insbesondere eine Fläche des Bondwerkzeugs (116), die die mindestens eine elektronische Komponente (106, 108) auf den mindestens einen Komponentenmontagebereich (103, 104) presst, gemäß einer Bondwerkzeug-Krümmungsrichtung (118) gekrümmt ist, die invers zur Anfangskrümmungsrichtung (110) des Trägers (102) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Verfahren ein Montieren mindestens einer weiteren elektronischen Komponente (106, 108) auf dem mindestens einen Komponentenmontagebereich (103, 104) aufweist.
Gehäuse (100), aufweisend: • einen Träger (102), der einen ersten Komponentenmontagebereich (103) und einen zweiten Komponentenmontagebereich (104) mit einem dazwischen liegenden Schlitz (120) aufweist, wobei der Schlitz (120) ein Durchgangsloch oder eine Öffnung in dem Träger (102) ist und ein Verhältnis zwischen einer Länge und einer Breite des Schlitzes (120) mindestens 2 beträgt; • mindestens eine erste elektronische Komponente (106), die auf dem ersten Komponentenmontagebereich (103) montiert ist; und • mindestens eine zweite elektronische Komponente (108), die auf dem zweiten Komponentenmontagebereich (104) montiert ist; • wobei ein Verzug (W) des Trägers (102) in einer Montageebene weniger als 50 µm beträgt.
Gehäuse (100) nach Anspruch 15, das mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: wobei der Verzug (W) des Trägers (102) in der Montageebene weniger als 15 µm, insbesondere weniger als 10 µm beträgt; wobei der Träger (102) eine Leadframe-Struktur aufweist; wobei der Träger (102) eine Vielzahl von Leitungsstrukturen (122) aufweist, die insbesondere mit mindestens einer/einem der mindestens einen ersten elektronischen Komponente (106), der mindestens einen zweiten elektronischen Komponente (108), des ersten Komponentenmontagebereichs (103) und des zweiten Komponentenmontagebereichs (104) elektrisch gekoppelt sind.
Gehäuse (100) nach einem der Ansprüche 15 bis 16, wobei mindestens ein Teil einer Fläche des Trägers (102) mit einer Plattierungsstruktur (124), insbesondere mindestens einer aus der Gruppe bestehend aus Nickel, Silber und NiNiP, bedeckt ist.
Gehäuse (100) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei eine Dicke (D) des ersten Komponentenmontagebereichs (103) und/oder des zweiten Komponentenmontagebereichs (104) in einem Bereich von 0,2 mm bis 1,5 mm, insbesondere in einem Bereich von 0,5 mm bis 0,9 mm liegt.
Gehäuse (100) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, aufweisend eine Verbindungsstruktur (126) in Gestalt einer intermetallischen Verbindung, insbesondere mindestens einer aus der Gruppe von AuSnCu, AuSnNi, AuSnAg, NiSn und CuSn, die den Träger (102) mit mindestens einer der mindestens einen ersten elektronischen Komponente (106) und der mindestens einen zweiten elektronischen Komponente (108) verbindet.
Gehäuse (100) nach Anspruch 19, wobei die Verbindungsstruktur (126) eine Dicke (d) in einem Bereich von 1 µm bis 10 µm, insbesondere weniger als 5 µm, aufweist.