用于芯片装置的壳体及用于形成壳体的方法
专利名称：用于芯片装置的壳体及用于形成壳体的方法
技术领域：
各种实施方式总体上涉及一种用于芯片装置的壳体及用于形成壳体的方法。
背景技术：
电子电路在其工作时可 能产生大量热，这些热会影响电路的性能。电路配置(例如半导体继电器、例如固态继电器SSR电路)可包括功率半导体器件，其具有高电流承载能力。由于继电器电路中因其高开关频率而产生的高电流，在其工作期间可能产生大量热。需要散热系统来增强从电子电路中排热，进而确保从模块中有效散热，其中，该模块中可能嵌入有电子器件(例如功率半导体芯片)。模块式继电器(例如用于容纳继电器电路的模块、例如固态继电器电路、例如表面贴装式固态继电器)的结构以及各表面贴装式器件组件在其工作期间，可能导致产生极其大量的热。由于有限的空间以及高成本，目前的表面贴装式器件组件中的固态继电器由于空间和成本限制而不具有冷却设计或机制。因此，由于在该系统工作期间产生的大量热，通常要限制电流。目前可用的SSR模块(其缺少任何附加冷却元件)由于需要在单独的芯片载板上承载各个功率器件而可能具有高安装复杂性。缺少实现器件组件的最佳冷却的冷却元件会导致不良热阻。目前可用的SSR模块可能包括多个芯片载板(例如，印刷电路板)，每个芯片载板均承载功率器件。诸如塑料平台的载体可被布置为支撑第一芯片载板，例如，第一芯片载板可在该载体上大致平行于该载体堆叠。随后，另一芯片载板可在第一芯片载板上大致平行于第一芯片载板堆叠(例如，安装)。目前可用的另一SSR模块可包括承载芯片载板的载体(例如塑料平台)。该芯片载板可在该载体上垂直于载体堆叠，从而可暴露出形成在印刷电路板背侧上的散热层。由于目前的设计不具有与印刷电路板接触的附加元件以充分改善对高电流承载SSR电路的模块的冷却，因此，该设计对于高电流承载SSR电路而言是不够的，且因此局限于低电流承载电路(例如，范围从约5A到约IOA的电流)。
发明内容
实施方式提供了一种用于芯片装置的壳体，该壳体包括:载体，包括第一载体侧、第二载体侧以及一个或多个通孔，其中，第一载体侧被构造为收纳芯片装置，该一个或多个通孔从第一载体侧延伸至第二载体侧；至少一个电连接器，其插过通过通孔，该至少一个电连接器被配置为从第二载体侧延伸至第一载体侧；其中，该至少一个电连接器可包括 第一载体侧上的第一部分；第一载体侧上的第二部分，其中，第一部分被配置为以与第二部分成一角度地延伸出第一载体侧；以及第二载体侧上的第三部分，其中，该第三部分被配置为以与第二部分成一角度地延伸出第二载体侧。
附图中，遍及不同示图，相同参考标号通常指代相同部分。附图不必成比例，而是通常将重点放在示出本发明的原理上。在以下描述中，参照附图描述了本发明的各种实施方式，其中:图1示出了根据一种实施方式的用于芯片装置的壳体；图2A示出了根据一种实施方式的用于芯片装置的壳体；图2B示出了根据一种实施方式的用于芯片装置的壳体；图2C示出了根据一种实 施方式的用于芯片装置的壳体；图2D示出了根据一种实施方式的用于芯片装置的壳体的一部分；图3示出了根据一种实施方式的用于芯片装置的壳体的一部分；图4示出了根据一种实施方式的用于形成针对芯片装置的壳体的方法。
具体实施例方式以下详细描述涉及以说明方式示出的附图、可实施本发明的具体细节和实施方式。本文用于描述形成在侧面或表面“之上”的特征(例如，层)的术语“在…之上”可被用于表示该特征(例如，层)可“直接在其上”形成，例如直接与所指的侧面或表面接触。本文用于描述形成在侧面或表面“之上”的特征(例如，层)的术语“在…之上”可被用于表示该特征(例如，层)可“间接地”在所指的侧面或表面“上”形成，且在所指的侧面或表面与所形成的层之间设置有一层或多层其他层。图1示出了根据一种实施方式的用于芯片装置106(例如，形成在印刷电路板上的半导体芯片装置)的壳体100。壳体100可包括:载体102 (例如，平台)，其包括被配置为收纳芯片装置106的第一载体侧104 (其也可被称为前侧)；以及第二载体侧108 (其也被称为后侧)。一个或多个电连接器114 (例如，插入式触点)可设置在第二载体侧108上，从而将芯片装置106连接至外部电子电路(例如，连接至电源)。该插入式触点可包括(例如)插件板引脚。该插入式触点可被插入插板中。载体102可包括诸如塑料平台的平台，例如包括聚氯乙烯PVC的平台、例如包括聚酰胺PA的平台、例如包括聚丙烯PP的平台、例如包括聚乙烯PE的平台。载体102可包括适于机械加工的材料，例如，载体102可包括聚合物，例如金属-聚合物组合物、例如类似于印刷电路板的金属-聚合物组合物。可设置附加冷却体从而移走由于组件升温而产生的热，并最佳地冷却器件组件。电连接器114 (例如，插入式触点)可根据具体几何形状来配置，使得至少一个电连接器114可用作附加冷却体(例如，用于移走热的附加冷却表面)，并控制器件组件中的功率耗散。图2A和图2B分别不出了根据一种实施方式的用于芯片装置206的壳体200的侧视图210和顶视图220。壳体200可包括诸如平台(例如，塑料平台)的载体202，其包括:第一载体侧204，第二载体侧208以及从第一载体侧204延伸至第二载体侧208的一个或多个通孔212，其中，第一载体侧被配置为收纳芯片装置206(例如，形成在印刷电路板上的半导体芯片装置)；插入通过通孔212的至少一个电连接器214，至少一个电连接器214被配置为从第二载体侧208延伸至第一载体侧204，其中，至少一个电连接器214可包括:在第一载体侧204上的第一部分216 ;在第一载体侧204上的第二部分218(见图2C和图2D)，其中，第一部分216可被配置以与第二部分218成一角度地延伸出第一载体侧204 ;以及在第二载体侧208上的第三部分222，其中，第三部分222可被配置为以与第二部分218成一角度地延伸出第二载体侧204。图2C示出了壳体200的侧视图230。第一载体侧204可被构造为面向方向224，该方向与第二载体侧208面向的方向226相反。至少一个电连接器214可被构造为与芯片装置206热连接，并从芯片装置206传递出热。电连接器214的第二部分218可被构造为与散热层(例如，芯片装置206的散热层242)热接触，并从芯片装置206传递出热。第三部分222可被构造为将芯片装置206连接至外部电子电路。第三部分222可包括插入式触点。第三部分222可包括针对基于国际标准化组织(例如，ISO Max1、ISOMini)的标准继电器的插入式触点。第三部分222可包括基于国际标准化组织(例如，ISOMax1、ISO Mini)的直插式连接器。第三部分222可包括基于国际标准化组织(例如，ISOMax1、ISOMini)的针型连接器。第三部分222可被配置为在芯片装置206与外部电路之间传输电力电流，该电力电流范围从约IA到约80A (例如约5A到约70A、例如约IOA到约60A)。壳体200的载体202的第一载体侧204可被构造为收纳芯片装置206，其中，该芯片装置包括芯片载体228 (例如，印刷电路板)、以及形成在第一芯片载体侧234 (其也可被称为前芯片载体侧)上的至少一个芯片232、232b，且其中，第二芯片载体侧238 (其也可被称为后芯片载体侧)面对第一载体侧204。芯片装置206可形成在第一载体侧204上。第一芯片载体侧234可被构造为面向方向224而与第二芯片载体侧238面向的方向226相反。第一载体侧204可被构造为收纳包括芯片载体228的芯片装置206，其中，芯片载体228可包括印刷电路板。第一载体侧204可被构造为收纳包括芯片载体228以及至少一个芯片232、232b的芯片装置206，其中，芯片232、232b可包括功率器件(例如一个或多个半导体功率器件、例如一个或多个半导体晶体管、例如一个或多个半导体功率晶体管、例如一个或多个半导体功率MOS晶体管、例如一个或多个半导体功率双极型晶体管、例如一个或多个半导体功率场效应晶体管、例如一个或多个半导体功率绝缘栅双极型晶体管IGBT、例如一个或多个晶闸管、例如一个或多个MOS控晶闸管、例如一个或多个硅控整流器、例如一个或多个半导体功率肖特基二极管、例如一个或多个半导体碳化硅SiC 二极管、例如一个或多个GaN器件)。功率器件可被用于开关，例如整流。芯片232、232b可包括功率器件，其中，该功率器件可形成嵌入式功率逻辑系统(例如固态继电器SSR电路)的至少一部分。嵌入式功率逻辑系统可包括至少一个功率器件和至少一个逻辑器件，其中，该至少一个功率器件包括来自由功率晶体管、功率MOS晶体管、功率双极型晶体管、功率场效应晶体管、功率绝缘栅双极型晶体管、晶闸管、MOS控晶闸管、硅控整流器、功率肖特基二极管、碳化硅二极管、氮化镓器件组成的组中的至少一个功率器件，且其中，该至少一个逻辑器件包括来自由晶体管、电阻器、二极管、电感器和电容器组成的组中的至少一个逻辑器件。针对功率器件的额定电压范围可从约IOV到约3000V，例如约20V到约1000V、例如约30V到约150V。针对功率器件的额定电流范围可从约IOA到约2000A，例如约20A到约1000A、例如约30A到约100A。第一载体侧204可被构造为收纳芯片装置206，该芯片装置包括芯片载体228和形成在第一芯片载体侧234上的至少一个芯片232、232b，且其中，第二芯片载体侧238面向第一载体侧204。芯片装置206可以包括芯片载体228 (例如，印刷电路板)和至少一个芯片232、232b，其中，至少一个芯片232、232b可以包括功率器件(例如功率晶体管、例如功率金属氧化物半导体场效应晶体管M0SFET)。芯片装置206可以包括芯片载体228 (例如，印刷电路板)，其中，一个或多个另外的芯片236可以形成在芯片载体228的侧234 (例如，第一芯片载体侧234)上。一个或多个另外的芯片236可以包括无源和有源器件元件(例如，二极管、晶体管、电容、电感器)。
芯片装置206可以包括固态继电电路，例如，芯片装置206可以包括芯片载体228，其中，固态继电电路可以形成在一侧(例如芯片载体228的第一芯片载体侧234),例如，固态继电电路可以形成在印刷电路板228的一侧上。固态继电电路可以包括用于逻辑的电子部件(例如，驱动器集成电路)和用于开关的电子部件(例如功率器件，例如功率晶体管，例如功率M0SFET)。驱动器集成电路可以被配置为控制功率MOSFET的选通。在功率MOSFET中承载垂直电流，例如，功率MOSFET可以包括垂直晶体管，其漏极触点形成在MOSFET芯片的底侧，其中，电流可以在朝向漏极触点的方向上流动。因此，电流可以被承载在朝向芯片载体228的方向(方向226)上。驱动器集成电路可以被配置为用于感测(例如电流感测，例如感测器件温度)的控制。至少一个散热层242可以形成在第二芯片载体侧238上。至少一个散热层242可以(例如通过焊接层，例如通过导热焊接层，例如通过扩散焊接层)热连接至第一芯片载体侧234的至少一个芯片232。至少一个散热层242可以(例如通过焊接层，例如通过导热焊接层，例如通过扩散焊接层)热连接至第一芯片载体侧234上形成的层246。层246可以用作针对芯片232的电触点246，例如，层246可以包括铜触点。层246可以是导热及导电的，并且可以直接形成在至少一个芯片232上。至少一个散热层242可以热连接至形成在第一芯片载体侧234上的至少一个芯片232上的层246，从而使得层246和散热层242之间的接触的表面面积最大化。至少一个散热层242可以直接形成在第二芯片载体侧238，例如，直接形成在印刷电路板上。至少一个散热层242的厚度可以从约35 μ m至约100 μ m，例如从约50 μ m至约95 μ m,例如从约80 μ m至约90 μ m的范围内。至少一个散热层242可以包括从以下组的材料中选择的至少一种材料，所述组由以下组成:铜、磷、锌、铁和铜合金，例如来自 Wielancf 公司的 K80、K65。至少一个电连接器214可以经由形成在第二芯片载体侧238上的散热片242热连接到至少一个芯片232。至少一个电连接器214可以(例如通过焊接层，例如通过导热焊接层，例如通过扩散焊接层)热连接至散热层242。电连接器214的第二部分218可以经由形成在第二芯片载体侧238上的散热层242，(例如通过焊接层，例如通过导热焊接层，例如通过扩散焊接层)，热连接至芯片232。第二部分218可以被构造为使得其可以基本上水平于第一载体侧204，例如，基本上与第一载体侧204的表面水平。第二部分218可以被设置为使得散热层242和第二部分218之间的接触面积最大，例如散热层242和第二部分218之间的接触面积尽可能大。第二部分218可以被配置为使得其可以基本上水平于第二载体侧238，从而使得形成在第二芯片载体侧238上的散热层242可以基本上水平于第二部分218。壳体200可以包括多于一个的电连接器214。壳体200可以包括多个电连接器214、214b。电连接器214b可以包括关于电连接器214描述的所有特征。多个电连接器214、214b中的每个都可以热连接至第一芯片载体侧234的不同的器件。电连接器214可以热连接至芯片232，其中，芯片232可以包括功率器件。电连接器214b可以热(以及可选地电)连接至芯片232b，其中，芯片232b可以包括另一功率器件。多个电连接器214、214b中的每个都可以热连接至形成在第二芯片载体侧238的分开的或不同的散热层242、242b。电连接器214的第二部分218可以经由形成在第二芯片载体侧238上的散热层242热连接至芯片232。电连接器214b的第二部分218b可以经由形成在第二芯片载体侧238上的散热层242b热连接至芯片232b。多个散热层242、242b可以形成在第二芯片载体侧238上。多个散热层242、242b中的每个都可以热连接至第一芯片载体侧234的不同的器件元件，例如，散热层242可以热连接至芯片232，其中，芯片232可以包括功率器件，例如，散热层242b可以热连接至芯片232b，其中，芯片232b可以包括功率器件。散热层242、242b可以形成在第二芯片载体侧238上，从而使得第二芯片载体侧238的一部分表面面积被散热层242、242b覆盖，例如，第二芯片载体侧238的约10%至约90%的表面面积可被散热层242、242b覆盖，例如第二芯片载体侧238的约60%至约95%的表面面积可以被散热层242、242b覆盖，例如，第二芯片载体侧238的约50%至约90%的表面面积可以被散热层242、242b覆盖，例如约60%至约85%，例如约60%至约80%。壳体200可以包括一个或多个另外的电连接器244。另外的电连接器244可以包括用于芯片装置206的固态继电电路的插入式触点(plug-1n contact)的一部分。然而，除了该另外的电连接器244不包括第一部分216 (其被配置为以与第二部分218成一角度地延伸出第一载体侧204)以外，该另外的电连接器244可以被配置为类似于电连接器214。在设计壳体200的过程中可以获得灵活性，从而使得该另外的电连接器244可以热连接至无源元件(例如，逻辑电路，例如电阻器，例如二极管，例如电感器，例如电容器)以用于散热，并且电连接器214可以热连接至有源元件(例如开关电路，例如一个或多个半导体功率器件，例如一个或多个半导体晶体管，例如一个或多个半导体功率晶体管，例如一个或多个半导体功率MOS晶体管，例如，一个或多个半导体双极性晶体管，例如一个或多个半导体功率场效应晶体管，例如一个或多个半导体功率绝缘栅双极性晶体管IGBT，例如一个或多个晶闸管，例如一个或多个MOS控晶闸管，例如一个或多个硅控整流器，例如一个或多个半导体功率肖特基二极管，例如一个或多个半导体碳化硅SiC 二极管，例如一个或多个GaN)以用于散热。该另外的电连接器244可以包括用于基于国际标准组织(例如ISO Max1.1SOMini )的标准继电器的插入式触点。该另外的电连接器244可以包括基于国际标准组织(例如ISO Max1、ISO Mini)的直接连接器。该另外的电连接器244可以包括基于国际标准组织(例如ISO Max1.1SO Mini)的针型连接器。该另外的电连接器244可以被配置为在芯片装置206与外部电路之间传输电流，该电流在约IA至约80A，例如，约5A至约70A，例如约IOA至约60A的范围内。电连接器214、214b可以包括来自以下组中的至少一种材料，所述组由以下组成:例如，铜、镍、锌、铁和铜合金，例如，来自WielandE公司的K80、K65。
一个或多个另外的电连接器244可以包括来自以下组中的至少一种材料，所述组由以下组成:例如，铜、镍、锌、铁和铜合金，例如，来自Wielancf公司的K80、K65。载体202可以包括来自以下材料组中的至少一种，所述组由以下组成:塑料、聚氯乙烯PVC、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚酰亚胺P1、环氧树脂EP、酚醛树脂PF、聚酰胺PA、聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚合物以及金属-聚合物复合物。载体202可以包括至少一种填料或纤维增强聚合物，其中，所述至少一种填料或纤维增强聚合物包括来自以下组中的材料的至少一种，所述组由以下组成:塑料、聚氯乙烯PVC、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚酰亚胺P1、环氧树脂EP、酚醛树脂PF、聚酰胺PA、聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚合物。图2D示出了根据实施方式的壳体模块200的电连接器214的示图240。第一部分216可以被构造为在保护帽248的体积内使得第一部分216的表面面积可以在第一载体侧204最大化,例如,第一部分216的表面面积可以在第一载体侧204最大化，其中，该保护帽可以被构造为与载体202啮合以将芯片装置206与环境隔离。第一部分216可以包括被构造为与第二部分218成角度252的一个或多个三维面板256、258，其中，一个或多个三维面板256、258可以被构造为延伸出第一载体侧204。第一部分216可以包括长度SL1、宽度为W1以及厚度为T1的三维面板256，其中，长度L1限定了第一部分216从第一载体侧204延伸出的范围，例如，长度L1限定了第二部分218与远离第二部分218的第一部分216的末端之间的距离。长度L1可以在从约Imm至约50mm,例如，约2mm至25mm,例如，约3mm至5mm的范围内。宽度W1可以在从约Imm至约50mm,例如，约2mm至约25mm,例如，约3mm至约5mm
的范围内。厚度T1可以在约0.1mm至约4mm,例如，约0.5mm至约3mm,例如，约Imm至约2mm
的范围内。L1可以大于芯片装置206的高度，该芯片装置206包括芯片载体228 (例如，印刷电路板)和形成在第一芯片载体侧234上的至少一个芯片232。换句话说，第一部分可以比芯片装置206的高度更远地延伸出第一载体侧204。第二部分218可以具有长度L2和宽度W2(未示出)，其中，由L2和W2限定的表面面积(例如，L2Xff2)限定了位于第一载体侧204上的第二部分218的表面面积。由L2和W2限定的表面面积(例如L2XW2)可限定第二部分218与散热层242接触的表面面积。散热层242可以被构造为具有与第二部分218相同的表面面积匕父评”可以灵活地选择第二部分218的几何形状，例如第二部分可以为矩形形状，例如第二部分可以包括多边形形状。第二部分218和散热层242可以被布置为使得散热层242与第二部分218的表面面积L2XW2之间的接触面积最大化。由L2和W2限定的表面面积(例如,L2XW2)可以限定允许第二部分218基本上水平于第一载体侧204 (例如，基本上与第一载体侧204的表面水平以及基本上水平于第二芯片载体侧238)的第二部分218的表面面积。因此，允许形成在第二芯片载体侧238上的散热层242基本上水平于第二部分218。第二部分218可以具有从约Imm2至2500mm2范围内的表面面积。第二部分218可以具有从约0.1mm至约4mm,例如约0.5mm至约3mm,例如约Imm至约2mm的范围内的厚度T2。第一部分216可被构造为与第二部分218成角252，角252在约75°至约105°的范围内，例如约80°至约100°，例如约85°至约95°。第一部分216可被构造为与第二部分218的由L2XW2限定的平面表面区域成角252，角252在约75°至约105°的范围内，例如约80°至约100° ,例如约85°至约95°。第一部分216可被构造为与由表面区域L2XW2限定的第二部分218的前侧262成角252，角252在约75°至约105°的范围内，例如约80°至约100°，例如约85°至约95°。前侧262可被布置为面向方向224。第一部分216可被构造为与第二部分218基本垂直。第一部分216可被构造为与第一载体侧204基本垂直。第三部分222可被构造为与第二部分218成角254，角254在约75°至约105°的范围内，例如约80°至约100°，例如约85°至约95°。第三部分222可被构造为与第二部分218的由L2XW2限定的平面表面区域成角254，角254在约75°至约105°的范围内，例如约80°至约100°，例如约85°至约95°。第三部分222可被构造为与由表面区域L2XW2限定的第二部分218的背侧264成角254，角254在约75°至约105°的范围内，例如约80°至约100°，例如约85°至约95°。背侧264可被布置为面向方向226。第三部分222可被构造为与第二部分218基本垂直。第三部分222可被构造为与第二载体侧208基本垂直。第三部分222可被构造为使得其包括基于ISO标准的插入式触点。第一部分216和第二部分218可包括单个主体，换言之，第一部分216和第二部分218可由单个材料形成。第一部分216、第二部分218和第三部分222中的至少一个可包括厚度范围为约
0.1mm至约4mm (例如约0.5mm至约3mm,例如约1_至约2mm)的材料。从第一载体侧204延伸至第二载体侧208的至少一个通孔212可被构造为允许一个电连接器214的至少一部分(例如第一部分216、例如第二部分218、例如第三部分222)从第二载体侧208穿过通孔212到第一载体侧204。通孔212可具有直径DT, Dt的范围从约0.1mm至约IOmm,例如约0.5mm至约5mm,例如约1_至约4_。通孔212的直径Dt可被构造为大于一个电连接器214的至少一部分(例如第一部分216、例如第二部分218、例如第三部分222)的厚度。Dt可大于1\。Dt可大
于T2。Dt可大于T3O从第一载体侧204延伸至第二载体侧208的通孔212可具有高度Ητ，高度Ht可等于载体102的高度Hc。通孔212可具有长度LT, Lt的范围从约0.1mm至约60mm,例如约2mm至约30mm,例如约2_至约8_。通孔212的长度Lt可被构造为大于一个电连接器214的至少一部分(例如第一部分216、例如第二部分218、例如第三部分222)的宽度。Lt可大于Wp Lt可大于W2。Lt可大于W3。第一部分216、第二部分218和第三部分222可包括单个主体，换言之，第一部分216、第二部分218和第三部分222可由单个材料形成。图3不出根据一实施方式的壳体300的一部分。关于壳体200描述的特征的基本功能可适用于以下描述的壳体300。与关于壳体200描述的特征相同的特征用相同参考标记标注。壳体300可包括:载体202，例如平台，例如塑料平台，载体202包括被构造为收纳芯片装置206 (例如在印刷电路板上形成的半导体裸片配置)的第一载体侧204，第二载体侧208以及从第一载体侧204延伸至第二载体侧208的一个或多个通孔212 ;被插入通过通孔212的至少一个电连接器214，该至少一个电连接器214被布置为从第二载体侧208延伸至第一载体侧204，该至少一个电连接器214包括第一载体侧204上的第一部分216 ;第一载体侧204上的第二部分218，其中，第一部分216可被构造为以与第二部分218成一角度地延伸出第一载体侧204 ；以及第二载体侧208上的第三部分222，其中，第三部分222可被构造为以与第二部分218成一角度地延伸出第二载体侧208。除了第二部分218可被直接形成(例如，层叠)在第二芯片载体侧238上(例如，直接在印刷电路板上)之外，壳体300可包括以上关于壳体200描述的所有特征。第二部分218可替代形成在第二芯片载体侧238上的散热层242，并且第二部分218可被热连接至第一芯片载体侧234上的至少一个芯片232。第二部分218可直接形成在第二芯片载体侧238上，例如，直接在印刷电路板上。第二部分218可被热连接到至少一个芯片232。第二部分218可被构造为使得其基本平行于第一载体侧204，例如，基本水平于第一载体侧204的表面。第二部分218可被构造为使得其基本平行于第二载体侧238。壳体200可包括多个电连接器214、214b。各多个第二部分218、218b均热连接至第一芯片载体侧234上的不同的器件部件，例如，第二部分218可热连接至芯片232，其中芯片232可包括功率器件，例如，第二部分218b可热连接至器件232b，其中，芯片232b可包括功率器件。第二部分218、218b可形成在第二芯片载体侧238上，从而第二芯片载体侧238的部分表面区域可被第二部分218、218b覆盖，例如，第二芯片载体侧238的约10%至约90%的表面面积可被第二部分218、218b覆盖，例如，第二芯片载体侧238的约60%至约95%的表面面积可被第二部分218、218b覆盖，例如，第二芯片载体侧238的约50%至约90%的表面面积可被第二部分218、218b覆盖，例如，约60%至约85%，例如，约60%至约80%。可利用叠层266将第二部分218、218b直接形成(例如，层叠)在第二芯片载体侧238上，叠层266为例如焊膏、例如胶水、例如导热膏、例如通过焊接层、例如通过导热焊接层、例如通过扩散焊接层。第二部分218、218b中的至少一个可热连接至第一芯片载体侧234上的至少一个芯片232上所形成的层246，从而层246和第二部分218、218b中的至少一个之间的接触的表面面积可最大化。图4示出用于形成用于芯片装置的壳体的方法400，该方法包括:由载体的第一载体侧收纳芯片装置，该载体还包括第二载体侧以及从第一载体侧延伸至第二载体侧的通孔(410中)；以及将至少一个电连接器插入通过通孔，并将至少一个电连接器布置为从第二载体侧延伸至第一载体侧，该至少一个电连接器包括第一载体侧上的第一部分；第一载体侧上的第二部分，第一部分以与第二部分成一角度地延伸出第一载体侧；以及第二载体侧上的第三部分，第三部分以与第二部分成一角度地延伸出第二载体侧(420中)。各种实施方式提供了用于芯片装置的壳体，该壳体包括:载体，包括被配置为收纳芯片装置的第一载体侧，第二载体侧以及从第一载体侧延伸至第二载体侧的一个或多个通孔；插入通过通孔的至少一个电连接器，该至少一个电连接器被布置为从第二载体侧延伸至第一载体侧；其中，该至少一个电连接器可包括:第一载体侧上的第一部分；第一载体侧上的第二部分，其中，第一部分被构造为以与第二部分成一角度地延伸出第一载体侧；以及第二载体侧上的第三部分，其中，第三部分被构造为以与第二部分成一角度地延伸出第二载体侧。根据一实施方式，第二部分被构造为基本平行于第一载体侧。根据一实施方式，第一部分被构造为与第二部分成范围为约75°至约105°之间的角。根据一实施方式，第三部分被构造为与第二部分成范围为约75°至约105°之间的角。根据一实施方式，第一部分、第二部分和第三部分包括单个主体。根据一实施方式，第三部分被构造为将芯片装置连接至外部电路。根据一实施方式，第三部分包括插入式触点。根据一实施方式，至少一个电连接器被构造为热连接至芯片装置，并从芯片装置散热。根据一实施方式，第二部分被构造为热连接芯片装置的散热层。根据一实施方式，第一部分、第二部分和第三部分中的至少一个包括厚度范围为约35 μ m至约100 μ m的材料。根据一实施方式，该至少一个电连接器的第一部分具有范围为约Imm至约25mm的长度。根据一实施方式，第一载体侧被构造为收纳包括嵌入式功率逻辑系统的芯片装置。根据一实施方式，第一载体侧被构造为收纳包括固态继电器的芯片装置。根据一实施方式，第一载体侧被构造为收纳包括芯片载体和形成在第一芯片载体侧上的至少一个芯片的芯片装置，并且其中，第二载体侧面对第一载体侧。根据一实施方式，该至少一个电连接器经由形成在第二芯片载体侧上的散热层热连接到至少一个芯片。根据一实施方式，第二部分经由形成在第二芯片载体侧上的散热层热连接到至少一个芯片。根据一实施方式，第一载体侧被构造为收纳包括芯片载体的芯片装置，其中，该芯片载体包括印刷电路板。根据一实施方式,第一载体侧被构造为收纳包括芯片载体和至少一个芯片的芯片装置，其中，该芯片包括功率器件。根据一实施方式，第三部分被构造为在芯片装置和外部电路之间传输电流，该电流范围为从约IA至约80A。根据一实施方式，电连接器包括来自以下组的材料中的至少一个，该组包括:例如，铜、镍、锌、铁和铜合金。根据一实施方式，载体包括来自以下组的材料的至少一个，该组包括:塑料、聚氯乙烯PVC、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚酰亚胺P1、环氧树脂EP、酚树脂PF、聚酰胺PA、聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚合物，以及金属-聚合物复合物。根据一实施方式，载体包括填料或纤维增强聚合物中的至少一个，填料或纤维增强聚合物中的至少一个包括来自以下组的材料的至少一个，该组包括:塑料、聚氯乙烯PVC、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚酰亚胺P1、环氧树脂EP、酚树脂PF、聚酰胺PA、聚丙烯PP、聚乙烯PE、以及聚合物。根据各种实施方式，用于芯片装置的壳体(例如，用于固态继电器电路的壳体)的插入式触点可根据特殊几何形状构造，其中，插入式触点延伸至印刷电路板的芯片侧，印刷电路板的芯片侧的插入式触点的表面面积被最大化，从而插入式触点的一个或多个引脚可用作额外的冷却体，用于从印刷电路板的芯片侧的升温器件部件散热。当芯片装置的器件部件达到高于约85° C的温度时，利用用于散热的新的额外的冷却体，40A继电器电路可能能够散发约2W至4W的功率。具有新功能的新产品设计变得可行。由于额外的散热，利用器件部件获得更高的电路电流。器件部件被最佳地散热，因此器件可靠性可提高。电路的热阻可改善。由于器件部件集成密度增加，因此可获得更低复杂度的部件并降低成本，例如，可能仅需要一个功率半导体元件。尽管参照具体实施方式
示出并描述了本发明，但本领域技术人员应理解，可对形式和细节进行各种改变，而不脱离如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围。本发明的范围由所附权利要求来表示，并且因此意于涵括源自权利要求的等价物的含义和范围的所有改变。
权利要求
1.一种用于芯片装置的壳体，所述壳体包括: 载体，包括第一载体侧、第二载体侧以及从所述第一载体侧延伸至所述第二载体侧的一个或多个通孔，其中，所述第一载体侧被构造为收纳芯片装置； 通过通孔插入的至少一个电连接器，所述至少一个电连接器被布置为从所述第二载体侧延伸至所述第一载体侧； 其中，所述至少一个电连接器包括: 所述第一载体侧上的第一部分； 所述第一载体侧上的第二部分，其中，所述第一部分被构造为与所述第二部分成一角度地延伸出所述第一载体侧；以及 所述第二载体侧上的第三部分，其中，所述第三部分被构造为与所述第二部分成一角度地延伸出所述第二载体侧。
2.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述第二部分被构造为基本水平于所述第一载体侧。
3.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述第一部分被构造为与所述第二部分成范围为约75°至约105°之间的角。
4.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述第三部分被构造为与所述第二部分成范围为约75°至约105°之间的角。
5.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分包括单个主体。
6.根据权利要求1所述的`壳体，其中，所述第三部分被构造为将所述芯片装置连接至外部电路。
7.根据权利要求1所述的壳体,其中,所述第三部分包括插入式触点。
8.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述至少一个电连接器被构造为与所述芯片装置热连接，并从所述芯片装置散热。
9.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述第二部分被构造为与所述芯片装置的散热层热连接。
10.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分中的至少一个包括厚度范围为约35 μ m至约100 μ m的材料。
11.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述至少一个电连接器的所述第一部分具有范围为约Imm至约25mm的长度。
12.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述第一载体侧被构造为收纳包括嵌入式功率逻辑系统的芯片装置。
13.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述第一载体侧被构造为收纳包括固态继电器的芯片装置。
14.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述第一载体侧被构造为收纳包括芯片载体和形成在第一芯片载体侧上的至少一个芯片的芯片装置，并且其中，第二载体侧面对所述第一载体侧。
15.根据权利要求14所述的壳体，其中，所述至少一个电连接器经由形成在所述第二芯片载体侧上的散热层热连接至所述至少一个芯片。
16.根据权利要求14所述的壳体，其中，所述第二部分经由形成在所述第二芯片载体侧上的散热层热连接到所述至少一个芯片。
17.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述第一载体侧被构造为收纳包括芯片载体的芯片装置，其中，所述芯片载体包括印刷电路板。
18.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述第一载体侧被构造为收纳包括芯片载体和至少一个芯片的芯片装置，其中，所述芯片包括功率器件。
19.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述第三部分被构造为在所述芯片装置和外部电路之间传输电流，所述电流范围为从约IA至约80A。
20.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述电连接器包括来自以下组的材料中的至少一个，所述组包括:铜、磷、锌、铁、以及铜合金。
21.根据权利要求1所述的壳体,其中，所述载体包括来自以下组的材料的至少一个，所述组包括:塑料、聚氯乙烯PVC、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚酰亚胺P1、环氧树脂EP、酚树脂PF、聚酰胺PA、聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚合物、以及金属-聚合物复合物。
22.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述载体包括填料或纤维增强聚合物中的至少一个，所述填料或纤维增强聚合物中的至少一个包括来自以下组的材料的至少一个，所述组包括:塑料、聚氯乙烯PVC、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚酰亚胺P1、环氧树脂EP、酚树脂PF、聚酰胺PA、聚丙烯PP、聚乙烯PE、以及聚合物。
23.一种用于 形成用于容纳芯片装置的壳体的方法，所述方法包括: 由载体的第一载体侧收纳芯片装置，所述载体还包括第二载体侧以及从所述第一载体侧延伸至所述第二载体侧的通孔； 将至少一个电连接器插入通过通孔，并将所述至少一个电连接器布置为从所述第二载体侧延伸至所述第一载体侧， 所述至少一个电连接器包括: 所述第一载体侧上的第一部分； 所述第一载体侧上的第二部分，所述第一部分与所述第二部分成一角度地延伸出所述第一载体侧；以及 所述第二载体侧上的第三部分，所述第三部分与所述第二部分成一角度地延伸出所述第二载体侧。
全文摘要
本发明提供了一种用于芯片装置的壳体及用于形成壳体的方法。其中，该壳体包括载体，包括被配置为收纳芯片装置的第一载体侧，第二载体侧以及从第一载体侧延伸至第二载体侧的一个或多个通孔；插入通过通孔的至少一个电连接器，该至少一个电连接器被布置为从第二载体侧延伸至第一载体侧；其中，该至少一个电连接器可包括第一载体侧上的第一部分；第一载体侧上的第二部分，其中，第一部分被构造为以与第二部分成一角度地延伸出第一载体侧；以及第二载体侧上的第三部分，其中，第三部分被构造为以与第二部分成一角度地延伸出第二载体侧。
文档编号H01L23/04GK103107143SQ20121045812
公开日2013年5月15日 申请日期2012年11月14日 优先权日2011年11月14日
发明者斯特凡·兰道, 约阿希姆·马勒 申请人:英飞凌科技股份有限公司
技术领域：
各种实施方式总体上涉及一种用于芯片装置的壳体及用于形成壳体的方法。
背景技术：
电子电路在其工作时可 能产生大量热，这些热会影响电路的性能。电路配置(例如半导体继电器、例如固态继电器SSR电路)可包括功率半导体器件，其具有高电流承载能力。由于继电器电路中因其高开关频率而产生的高电流，在其工作期间可能产生大量热。需要散热系统来增强从电子电路中排热，进而确保从模块中有效散热，其中，该模块中可能嵌入有电子器件(例如功率半导体芯片)。模块式继电器(例如用于容纳继电器电路的模块、例如固态继电器电路、例如表面贴装式固态继电器)的结构以及各表面贴装式器件组件在其工作期间，可能导致产生极其大量的热。由于有限的空间以及高成本，目前的表面贴装式器件组件中的固态继电器由于空间和成本限制而不具有冷却设计或机制。因此，由于在该系统工作期间产生的大量热，通常要限制电流。目前可用的SSR模块(其缺少任何附加冷却元件)由于需要在单独的芯片载板上承载各个功率器件而可能具有高安装复杂性。缺少实现器件组件的最佳冷却的冷却元件会导致不良热阻。目前可用的SSR模块可能包括多个芯片载板(例如，印刷电路板)，每个芯片载板均承载功率器件。诸如塑料平台的载体可被布置为支撑第一芯片载板，例如，第一芯片载板可在该载体上大致平行于该载体堆叠。随后，另一芯片载板可在第一芯片载板上大致平行于第一芯片载板堆叠(例如，安装)。目前可用的另一SSR模块可包括承载芯片载板的载体(例如塑料平台)。该芯片载板可在该载体上垂直于载体堆叠，从而可暴露出形成在印刷电路板背侧上的散热层。由于目前的设计不具有与印刷电路板接触的附加元件以充分改善对高电流承载SSR电路的模块的冷却，因此，该设计对于高电流承载SSR电路而言是不够的，且因此局限于低电流承载电路(例如，范围从约5A到约IOA的电流)。
发明内容
实施方式提供了一种用于芯片装置的壳体，该壳体包括:载体，包括第一载体侧、第二载体侧以及一个或多个通孔，其中，第一载体侧被构造为收纳芯片装置，该一个或多个通孔从第一载体侧延伸至第二载体侧；至少一个电连接器，其插过通过通孔，该至少一个电连接器被配置为从第二载体侧延伸至第一载体侧；其中，该至少一个电连接器可包括 第一载体侧上的第一部分；第一载体侧上的第二部分，其中，第一部分被配置为以与第二部分成一角度地延伸出第一载体侧；以及第二载体侧上的第三部分，其中，该第三部分被配置为以与第二部分成一角度地延伸出第二载体侧。
附图中，遍及不同示图，相同参考标号通常指代相同部分。附图不必成比例，而是通常将重点放在示出本发明的原理上。在以下描述中，参照附图描述了本发明的各种实施方式，其中:图1示出了根据一种实施方式的用于芯片装置的壳体；图2A示出了根据一种实施方式的用于芯片装置的壳体；图2B示出了根据一种实施方式的用于芯片装置的壳体；图2C示出了根据一种实 施方式的用于芯片装置的壳体；图2D示出了根据一种实施方式的用于芯片装置的壳体的一部分；图3示出了根据一种实施方式的用于芯片装置的壳体的一部分；图4示出了根据一种实施方式的用于形成针对芯片装置的壳体的方法。
具体实施例方式以下详细描述涉及以说明方式示出的附图、可实施本发明的具体细节和实施方式。本文用于描述形成在侧面或表面“之上”的特征(例如，层)的术语“在…之上”可被用于表示该特征(例如，层)可“直接在其上”形成，例如直接与所指的侧面或表面接触。本文用于描述形成在侧面或表面“之上”的特征(例如，层)的术语“在…之上”可被用于表示该特征(例如，层)可“间接地”在所指的侧面或表面“上”形成，且在所指的侧面或表面与所形成的层之间设置有一层或多层其他层。图1示出了根据一种实施方式的用于芯片装置106(例如，形成在印刷电路板上的半导体芯片装置)的壳体100。壳体100可包括:载体102 (例如，平台)，其包括被配置为收纳芯片装置106的第一载体侧104 (其也可被称为前侧)；以及第二载体侧108 (其也被称为后侧)。一个或多个电连接器114 (例如，插入式触点)可设置在第二载体侧108上，从而将芯片装置106连接至外部电子电路(例如，连接至电源)。该插入式触点可包括(例如)插件板引脚。该插入式触点可被插入插板中。载体102可包括诸如塑料平台的平台，例如包括聚氯乙烯PVC的平台、例如包括聚酰胺PA的平台、例如包括聚丙烯PP的平台、例如包括聚乙烯PE的平台。载体102可包括适于机械加工的材料，例如，载体102可包括聚合物，例如金属-聚合物组合物、例如类似于印刷电路板的金属-聚合物组合物。可设置附加冷却体从而移走由于组件升温而产生的热，并最佳地冷却器件组件。电连接器114 (例如，插入式触点)可根据具体几何形状来配置，使得至少一个电连接器114可用作附加冷却体(例如，用于移走热的附加冷却表面)，并控制器件组件中的功率耗散。图2A和图2B分别不出了根据一种实施方式的用于芯片装置206的壳体200的侧视图210和顶视图220。壳体200可包括诸如平台(例如，塑料平台)的载体202，其包括:第一载体侧204，第二载体侧208以及从第一载体侧204延伸至第二载体侧208的一个或多个通孔212，其中，第一载体侧被配置为收纳芯片装置206(例如，形成在印刷电路板上的半导体芯片装置)；插入通过通孔212的至少一个电连接器214，至少一个电连接器214被配置为从第二载体侧208延伸至第一载体侧204，其中，至少一个电连接器214可包括:在第一载体侧204上的第一部分216 ;在第一载体侧204上的第二部分218(见图2C和图2D)，其中，第一部分216可被配置以与第二部分218成一角度地延伸出第一载体侧204 ;以及在第二载体侧208上的第三部分222，其中，第三部分222可被配置为以与第二部分218成一角度地延伸出第二载体侧204。图2C示出了壳体200的侧视图230。第一载体侧204可被构造为面向方向224，该方向与第二载体侧208面向的方向226相反。至少一个电连接器214可被构造为与芯片装置206热连接，并从芯片装置206传递出热。电连接器214的第二部分218可被构造为与散热层(例如，芯片装置206的散热层242)热接触，并从芯片装置206传递出热。第三部分222可被构造为将芯片装置206连接至外部电子电路。第三部分222可包括插入式触点。第三部分222可包括针对基于国际标准化组织(例如，ISO Max1、ISOMini)的标准继电器的插入式触点。第三部分222可包括基于国际标准化组织(例如，ISOMax1、ISO Mini)的直插式连接器。第三部分222可包括基于国际标准化组织(例如，ISOMax1、ISOMini)的针型连接器。第三部分222可被配置为在芯片装置206与外部电路之间传输电力电流，该电力电流范围从约IA到约80A (例如约5A到约70A、例如约IOA到约60A)。壳体200的载体202的第一载体侧204可被构造为收纳芯片装置206，其中，该芯片装置包括芯片载体228 (例如，印刷电路板)、以及形成在第一芯片载体侧234 (其也可被称为前芯片载体侧)上的至少一个芯片232、232b，且其中，第二芯片载体侧238 (其也可被称为后芯片载体侧)面对第一载体侧204。芯片装置206可形成在第一载体侧204上。第一芯片载体侧234可被构造为面向方向224而与第二芯片载体侧238面向的方向226相反。第一载体侧204可被构造为收纳包括芯片载体228的芯片装置206，其中，芯片载体228可包括印刷电路板。第一载体侧204可被构造为收纳包括芯片载体228以及至少一个芯片232、232b的芯片装置206，其中，芯片232、232b可包括功率器件(例如一个或多个半导体功率器件、例如一个或多个半导体晶体管、例如一个或多个半导体功率晶体管、例如一个或多个半导体功率MOS晶体管、例如一个或多个半导体功率双极型晶体管、例如一个或多个半导体功率场效应晶体管、例如一个或多个半导体功率绝缘栅双极型晶体管IGBT、例如一个或多个晶闸管、例如一个或多个MOS控晶闸管、例如一个或多个硅控整流器、例如一个或多个半导体功率肖特基二极管、例如一个或多个半导体碳化硅SiC 二极管、例如一个或多个GaN器件)。功率器件可被用于开关，例如整流。芯片232、232b可包括功率器件，其中，该功率器件可形成嵌入式功率逻辑系统(例如固态继电器SSR电路)的至少一部分。嵌入式功率逻辑系统可包括至少一个功率器件和至少一个逻辑器件，其中，该至少一个功率器件包括来自由功率晶体管、功率MOS晶体管、功率双极型晶体管、功率场效应晶体管、功率绝缘栅双极型晶体管、晶闸管、MOS控晶闸管、硅控整流器、功率肖特基二极管、碳化硅二极管、氮化镓器件组成的组中的至少一个功率器件，且其中，该至少一个逻辑器件包括来自由晶体管、电阻器、二极管、电感器和电容器组成的组中的至少一个逻辑器件。针对功率器件的额定电压范围可从约IOV到约3000V，例如约20V到约1000V、例如约30V到约150V。针对功率器件的额定电流范围可从约IOA到约2000A，例如约20A到约1000A、例如约30A到约100A。第一载体侧204可被构造为收纳芯片装置206，该芯片装置包括芯片载体228和形成在第一芯片载体侧234上的至少一个芯片232、232b，且其中，第二芯片载体侧238面向第一载体侧204。芯片装置206可以包括芯片载体228 (例如，印刷电路板)和至少一个芯片232、232b，其中，至少一个芯片232、232b可以包括功率器件(例如功率晶体管、例如功率金属氧化物半导体场效应晶体管M0SFET)。芯片装置206可以包括芯片载体228 (例如，印刷电路板)，其中，一个或多个另外的芯片236可以形成在芯片载体228的侧234 (例如，第一芯片载体侧234)上。一个或多个另外的芯片236可以包括无源和有源器件元件(例如，二极管、晶体管、电容、电感器)。
芯片装置206可以包括固态继电电路，例如，芯片装置206可以包括芯片载体228，其中，固态继电电路可以形成在一侧(例如芯片载体228的第一芯片载体侧234),例如，固态继电电路可以形成在印刷电路板228的一侧上。固态继电电路可以包括用于逻辑的电子部件(例如，驱动器集成电路)和用于开关的电子部件(例如功率器件，例如功率晶体管，例如功率M0SFET)。驱动器集成电路可以被配置为控制功率MOSFET的选通。在功率MOSFET中承载垂直电流，例如，功率MOSFET可以包括垂直晶体管，其漏极触点形成在MOSFET芯片的底侧，其中，电流可以在朝向漏极触点的方向上流动。因此，电流可以被承载在朝向芯片载体228的方向(方向226)上。驱动器集成电路可以被配置为用于感测(例如电流感测，例如感测器件温度)的控制。至少一个散热层242可以形成在第二芯片载体侧238上。至少一个散热层242可以(例如通过焊接层，例如通过导热焊接层，例如通过扩散焊接层)热连接至第一芯片载体侧234的至少一个芯片232。至少一个散热层242可以(例如通过焊接层，例如通过导热焊接层，例如通过扩散焊接层)热连接至第一芯片载体侧234上形成的层246。层246可以用作针对芯片232的电触点246，例如，层246可以包括铜触点。层246可以是导热及导电的，并且可以直接形成在至少一个芯片232上。至少一个散热层242可以热连接至形成在第一芯片载体侧234上的至少一个芯片232上的层246，从而使得层246和散热层242之间的接触的表面面积最大化。至少一个散热层242可以直接形成在第二芯片载体侧238，例如，直接形成在印刷电路板上。至少一个散热层242的厚度可以从约35 μ m至约100 μ m，例如从约50 μ m至约95 μ m,例如从约80 μ m至约90 μ m的范围内。至少一个散热层242可以包括从以下组的材料中选择的至少一种材料，所述组由以下组成:铜、磷、锌、铁和铜合金，例如来自 Wielancf 公司的 K80、K65。至少一个电连接器214可以经由形成在第二芯片载体侧238上的散热片242热连接到至少一个芯片232。至少一个电连接器214可以(例如通过焊接层，例如通过导热焊接层，例如通过扩散焊接层)热连接至散热层242。电连接器214的第二部分218可以经由形成在第二芯片载体侧238上的散热层242，(例如通过焊接层，例如通过导热焊接层，例如通过扩散焊接层)，热连接至芯片232。第二部分218可以被构造为使得其可以基本上水平于第一载体侧204，例如，基本上与第一载体侧204的表面水平。第二部分218可以被设置为使得散热层242和第二部分218之间的接触面积最大，例如散热层242和第二部分218之间的接触面积尽可能大。第二部分218可以被配置为使得其可以基本上水平于第二载体侧238，从而使得形成在第二芯片载体侧238上的散热层242可以基本上水平于第二部分218。壳体200可以包括多于一个的电连接器214。壳体200可以包括多个电连接器214、214b。电连接器214b可以包括关于电连接器214描述的所有特征。多个电连接器214、214b中的每个都可以热连接至第一芯片载体侧234的不同的器件。电连接器214可以热连接至芯片232，其中，芯片232可以包括功率器件。电连接器214b可以热(以及可选地电)连接至芯片232b，其中，芯片232b可以包括另一功率器件。多个电连接器214、214b中的每个都可以热连接至形成在第二芯片载体侧238的分开的或不同的散热层242、242b。电连接器214的第二部分218可以经由形成在第二芯片载体侧238上的散热层242热连接至芯片232。电连接器214b的第二部分218b可以经由形成在第二芯片载体侧238上的散热层242b热连接至芯片232b。多个散热层242、242b可以形成在第二芯片载体侧238上。多个散热层242、242b中的每个都可以热连接至第一芯片载体侧234的不同的器件元件，例如，散热层242可以热连接至芯片232，其中，芯片232可以包括功率器件，例如，散热层242b可以热连接至芯片232b，其中，芯片232b可以包括功率器件。散热层242、242b可以形成在第二芯片载体侧238上，从而使得第二芯片载体侧238的一部分表面面积被散热层242、242b覆盖，例如，第二芯片载体侧238的约10%至约90%的表面面积可被散热层242、242b覆盖，例如第二芯片载体侧238的约60%至约95%的表面面积可以被散热层242、242b覆盖，例如，第二芯片载体侧238的约50%至约90%的表面面积可以被散热层242、242b覆盖，例如约60%至约85%，例如约60%至约80%。壳体200可以包括一个或多个另外的电连接器244。另外的电连接器244可以包括用于芯片装置206的固态继电电路的插入式触点(plug-1n contact)的一部分。然而，除了该另外的电连接器244不包括第一部分216 (其被配置为以与第二部分218成一角度地延伸出第一载体侧204)以外，该另外的电连接器244可以被配置为类似于电连接器214。在设计壳体200的过程中可以获得灵活性，从而使得该另外的电连接器244可以热连接至无源元件(例如，逻辑电路，例如电阻器，例如二极管，例如电感器，例如电容器)以用于散热，并且电连接器214可以热连接至有源元件(例如开关电路，例如一个或多个半导体功率器件，例如一个或多个半导体晶体管，例如一个或多个半导体功率晶体管，例如一个或多个半导体功率MOS晶体管，例如，一个或多个半导体双极性晶体管，例如一个或多个半导体功率场效应晶体管，例如一个或多个半导体功率绝缘栅双极性晶体管IGBT，例如一个或多个晶闸管，例如一个或多个MOS控晶闸管，例如一个或多个硅控整流器，例如一个或多个半导体功率肖特基二极管，例如一个或多个半导体碳化硅SiC 二极管，例如一个或多个GaN)以用于散热。该另外的电连接器244可以包括用于基于国际标准组织(例如ISO Max1.1SOMini )的标准继电器的插入式触点。该另外的电连接器244可以包括基于国际标准组织(例如ISO Max1、ISO Mini)的直接连接器。该另外的电连接器244可以包括基于国际标准组织(例如ISO Max1.1SO Mini)的针型连接器。该另外的电连接器244可以被配置为在芯片装置206与外部电路之间传输电流，该电流在约IA至约80A，例如，约5A至约70A，例如约IOA至约60A的范围内。电连接器214、214b可以包括来自以下组中的至少一种材料，所述组由以下组成:例如，铜、镍、锌、铁和铜合金，例如，来自WielandE公司的K80、K65。
一个或多个另外的电连接器244可以包括来自以下组中的至少一种材料，所述组由以下组成:例如，铜、镍、锌、铁和铜合金，例如，来自Wielancf公司的K80、K65。载体202可以包括来自以下材料组中的至少一种，所述组由以下组成:塑料、聚氯乙烯PVC、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚酰亚胺P1、环氧树脂EP、酚醛树脂PF、聚酰胺PA、聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚合物以及金属-聚合物复合物。载体202可以包括至少一种填料或纤维增强聚合物，其中，所述至少一种填料或纤维增强聚合物包括来自以下组中的材料的至少一种，所述组由以下组成:塑料、聚氯乙烯PVC、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚酰亚胺P1、环氧树脂EP、酚醛树脂PF、聚酰胺PA、聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚合物。图2D示出了根据实施方式的壳体模块200的电连接器214的示图240。第一部分216可以被构造为在保护帽248的体积内使得第一部分216的表面面积可以在第一载体侧204最大化,例如,第一部分216的表面面积可以在第一载体侧204最大化，其中，该保护帽可以被构造为与载体202啮合以将芯片装置206与环境隔离。第一部分216可以包括被构造为与第二部分218成角度252的一个或多个三维面板256、258，其中，一个或多个三维面板256、258可以被构造为延伸出第一载体侧204。第一部分216可以包括长度SL1、宽度为W1以及厚度为T1的三维面板256，其中，长度L1限定了第一部分216从第一载体侧204延伸出的范围，例如，长度L1限定了第二部分218与远离第二部分218的第一部分216的末端之间的距离。长度L1可以在从约Imm至约50mm,例如，约2mm至25mm,例如，约3mm至5mm的范围内。宽度W1可以在从约Imm至约50mm,例如，约2mm至约25mm,例如，约3mm至约5mm
的范围内。厚度T1可以在约0.1mm至约4mm,例如，约0.5mm至约3mm,例如，约Imm至约2mm
的范围内。L1可以大于芯片装置206的高度，该芯片装置206包括芯片载体228 (例如，印刷电路板)和形成在第一芯片载体侧234上的至少一个芯片232。换句话说，第一部分可以比芯片装置206的高度更远地延伸出第一载体侧204。第二部分218可以具有长度L2和宽度W2(未示出)，其中，由L2和W2限定的表面面积(例如，L2Xff2)限定了位于第一载体侧204上的第二部分218的表面面积。由L2和W2限定的表面面积(例如L2XW2)可限定第二部分218与散热层242接触的表面面积。散热层242可以被构造为具有与第二部分218相同的表面面积匕父评”可以灵活地选择第二部分218的几何形状，例如第二部分可以为矩形形状，例如第二部分可以包括多边形形状。第二部分218和散热层242可以被布置为使得散热层242与第二部分218的表面面积L2XW2之间的接触面积最大化。由L2和W2限定的表面面积(例如,L2XW2)可以限定允许第二部分218基本上水平于第一载体侧204 (例如，基本上与第一载体侧204的表面水平以及基本上水平于第二芯片载体侧238)的第二部分218的表面面积。因此，允许形成在第二芯片载体侧238上的散热层242基本上水平于第二部分218。第二部分218可以具有从约Imm2至2500mm2范围内的表面面积。第二部分218可以具有从约0.1mm至约4mm,例如约0.5mm至约3mm,例如约Imm至约2mm的范围内的厚度T2。第一部分216可被构造为与第二部分218成角252，角252在约75°至约105°的范围内，例如约80°至约100°，例如约85°至约95°。第一部分216可被构造为与第二部分218的由L2XW2限定的平面表面区域成角252，角252在约75°至约105°的范围内，例如约80°至约100° ,例如约85°至约95°。第一部分216可被构造为与由表面区域L2XW2限定的第二部分218的前侧262成角252，角252在约75°至约105°的范围内，例如约80°至约100°，例如约85°至约95°。前侧262可被布置为面向方向224。第一部分216可被构造为与第二部分218基本垂直。第一部分216可被构造为与第一载体侧204基本垂直。第三部分222可被构造为与第二部分218成角254，角254在约75°至约105°的范围内，例如约80°至约100°，例如约85°至约95°。第三部分222可被构造为与第二部分218的由L2XW2限定的平面表面区域成角254，角254在约75°至约105°的范围内，例如约80°至约100°，例如约85°至约95°。第三部分222可被构造为与由表面区域L2XW2限定的第二部分218的背侧264成角254，角254在约75°至约105°的范围内，例如约80°至约100°，例如约85°至约95°。背侧264可被布置为面向方向226。第三部分222可被构造为与第二部分218基本垂直。第三部分222可被构造为与第二载体侧208基本垂直。第三部分222可被构造为使得其包括基于ISO标准的插入式触点。第一部分216和第二部分218可包括单个主体，换言之，第一部分216和第二部分218可由单个材料形成。第一部分216、第二部分218和第三部分222中的至少一个可包括厚度范围为约
0.1mm至约4mm (例如约0.5mm至约3mm,例如约1_至约2mm)的材料。从第一载体侧204延伸至第二载体侧208的至少一个通孔212可被构造为允许一个电连接器214的至少一部分(例如第一部分216、例如第二部分218、例如第三部分222)从第二载体侧208穿过通孔212到第一载体侧204。通孔212可具有直径DT, Dt的范围从约0.1mm至约IOmm,例如约0.5mm至约5mm,例如约1_至约4_。通孔212的直径Dt可被构造为大于一个电连接器214的至少一部分(例如第一部分216、例如第二部分218、例如第三部分222)的厚度。Dt可大于1\。Dt可大
于T2。Dt可大于T3O从第一载体侧204延伸至第二载体侧208的通孔212可具有高度Ητ，高度Ht可等于载体102的高度Hc。通孔212可具有长度LT, Lt的范围从约0.1mm至约60mm,例如约2mm至约30mm,例如约2_至约8_。通孔212的长度Lt可被构造为大于一个电连接器214的至少一部分(例如第一部分216、例如第二部分218、例如第三部分222)的宽度。Lt可大于Wp Lt可大于W2。Lt可大于W3。第一部分216、第二部分218和第三部分222可包括单个主体，换言之，第一部分216、第二部分218和第三部分222可由单个材料形成。图3不出根据一实施方式的壳体300的一部分。关于壳体200描述的特征的基本功能可适用于以下描述的壳体300。与关于壳体200描述的特征相同的特征用相同参考标记标注。壳体300可包括:载体202，例如平台，例如塑料平台，载体202包括被构造为收纳芯片装置206 (例如在印刷电路板上形成的半导体裸片配置)的第一载体侧204，第二载体侧208以及从第一载体侧204延伸至第二载体侧208的一个或多个通孔212 ;被插入通过通孔212的至少一个电连接器214，该至少一个电连接器214被布置为从第二载体侧208延伸至第一载体侧204，该至少一个电连接器214包括第一载体侧204上的第一部分216 ;第一载体侧204上的第二部分218，其中，第一部分216可被构造为以与第二部分218成一角度地延伸出第一载体侧204 ；以及第二载体侧208上的第三部分222，其中，第三部分222可被构造为以与第二部分218成一角度地延伸出第二载体侧208。除了第二部分218可被直接形成(例如，层叠)在第二芯片载体侧238上(例如，直接在印刷电路板上)之外，壳体300可包括以上关于壳体200描述的所有特征。第二部分218可替代形成在第二芯片载体侧238上的散热层242，并且第二部分218可被热连接至第一芯片载体侧234上的至少一个芯片232。第二部分218可直接形成在第二芯片载体侧238上，例如，直接在印刷电路板上。第二部分218可被热连接到至少一个芯片232。第二部分218可被构造为使得其基本平行于第一载体侧204，例如，基本水平于第一载体侧204的表面。第二部分218可被构造为使得其基本平行于第二载体侧238。壳体200可包括多个电连接器214、214b。各多个第二部分218、218b均热连接至第一芯片载体侧234上的不同的器件部件，例如，第二部分218可热连接至芯片232，其中芯片232可包括功率器件，例如，第二部分218b可热连接至器件232b，其中，芯片232b可包括功率器件。第二部分218、218b可形成在第二芯片载体侧238上，从而第二芯片载体侧238的部分表面区域可被第二部分218、218b覆盖，例如，第二芯片载体侧238的约10%至约90%的表面面积可被第二部分218、218b覆盖，例如，第二芯片载体侧238的约60%至约95%的表面面积可被第二部分218、218b覆盖，例如，第二芯片载体侧238的约50%至约90%的表面面积可被第二部分218、218b覆盖，例如，约60%至约85%，例如，约60%至约80%。可利用叠层266将第二部分218、218b直接形成(例如，层叠)在第二芯片载体侧238上，叠层266为例如焊膏、例如胶水、例如导热膏、例如通过焊接层、例如通过导热焊接层、例如通过扩散焊接层。第二部分218、218b中的至少一个可热连接至第一芯片载体侧234上的至少一个芯片232上所形成的层246，从而层246和第二部分218、218b中的至少一个之间的接触的表面面积可最大化。图4示出用于形成用于芯片装置的壳体的方法400，该方法包括:由载体的第一载体侧收纳芯片装置，该载体还包括第二载体侧以及从第一载体侧延伸至第二载体侧的通孔(410中)；以及将至少一个电连接器插入通过通孔，并将至少一个电连接器布置为从第二载体侧延伸至第一载体侧，该至少一个电连接器包括第一载体侧上的第一部分；第一载体侧上的第二部分，第一部分以与第二部分成一角度地延伸出第一载体侧；以及第二载体侧上的第三部分，第三部分以与第二部分成一角度地延伸出第二载体侧(420中)。各种实施方式提供了用于芯片装置的壳体，该壳体包括:载体，包括被配置为收纳芯片装置的第一载体侧，第二载体侧以及从第一载体侧延伸至第二载体侧的一个或多个通孔；插入通过通孔的至少一个电连接器，该至少一个电连接器被布置为从第二载体侧延伸至第一载体侧；其中，该至少一个电连接器可包括:第一载体侧上的第一部分；第一载体侧上的第二部分，其中，第一部分被构造为以与第二部分成一角度地延伸出第一载体侧；以及第二载体侧上的第三部分，其中，第三部分被构造为以与第二部分成一角度地延伸出第二载体侧。根据一实施方式，第二部分被构造为基本平行于第一载体侧。根据一实施方式，第一部分被构造为与第二部分成范围为约75°至约105°之间的角。根据一实施方式，第三部分被构造为与第二部分成范围为约75°至约105°之间的角。根据一实施方式，第一部分、第二部分和第三部分包括单个主体。根据一实施方式，第三部分被构造为将芯片装置连接至外部电路。根据一实施方式，第三部分包括插入式触点。根据一实施方式，至少一个电连接器被构造为热连接至芯片装置，并从芯片装置散热。根据一实施方式，第二部分被构造为热连接芯片装置的散热层。根据一实施方式，第一部分、第二部分和第三部分中的至少一个包括厚度范围为约35 μ m至约100 μ m的材料。根据一实施方式，该至少一个电连接器的第一部分具有范围为约Imm至约25mm的长度。根据一实施方式，第一载体侧被构造为收纳包括嵌入式功率逻辑系统的芯片装置。根据一实施方式，第一载体侧被构造为收纳包括固态继电器的芯片装置。根据一实施方式，第一载体侧被构造为收纳包括芯片载体和形成在第一芯片载体侧上的至少一个芯片的芯片装置，并且其中，第二载体侧面对第一载体侧。根据一实施方式，该至少一个电连接器经由形成在第二芯片载体侧上的散热层热连接到至少一个芯片。根据一实施方式，第二部分经由形成在第二芯片载体侧上的散热层热连接到至少一个芯片。根据一实施方式，第一载体侧被构造为收纳包括芯片载体的芯片装置，其中，该芯片载体包括印刷电路板。根据一实施方式,第一载体侧被构造为收纳包括芯片载体和至少一个芯片的芯片装置，其中，该芯片包括功率器件。根据一实施方式，第三部分被构造为在芯片装置和外部电路之间传输电流，该电流范围为从约IA至约80A。根据一实施方式，电连接器包括来自以下组的材料中的至少一个，该组包括:例如，铜、镍、锌、铁和铜合金。根据一实施方式，载体包括来自以下组的材料的至少一个，该组包括:塑料、聚氯乙烯PVC、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚酰亚胺P1、环氧树脂EP、酚树脂PF、聚酰胺PA、聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚合物，以及金属-聚合物复合物。根据一实施方式，载体包括填料或纤维增强聚合物中的至少一个，填料或纤维增强聚合物中的至少一个包括来自以下组的材料的至少一个，该组包括:塑料、聚氯乙烯PVC、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚酰亚胺P1、环氧树脂EP、酚树脂PF、聚酰胺PA、聚丙烯PP、聚乙烯PE、以及聚合物。根据各种实施方式，用于芯片装置的壳体(例如，用于固态继电器电路的壳体)的插入式触点可根据特殊几何形状构造，其中，插入式触点延伸至印刷电路板的芯片侧，印刷电路板的芯片侧的插入式触点的表面面积被最大化，从而插入式触点的一个或多个引脚可用作额外的冷却体，用于从印刷电路板的芯片侧的升温器件部件散热。当芯片装置的器件部件达到高于约85° C的温度时，利用用于散热的新的额外的冷却体，40A继电器电路可能能够散发约2W至4W的功率。具有新功能的新产品设计变得可行。由于额外的散热，利用器件部件获得更高的电路电流。器件部件被最佳地散热，因此器件可靠性可提高。电路的热阻可改善。由于器件部件集成密度增加，因此可获得更低复杂度的部件并降低成本，例如，可能仅需要一个功率半导体元件。尽管参照具体实施方式
示出并描述了本发明，但本领域技术人员应理解，可对形式和细节进行各种改变，而不脱离如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围。本发明的范围由所附权利要求来表示，并且因此意于涵括源自权利要求的等价物的含义和范围的所有改变。
权利要求
1.一种用于芯片装置的壳体，所述壳体包括: 载体，包括第一载体侧、第二载体侧以及从所述第一载体侧延伸至所述第二载体侧的一个或多个通孔，其中，所述第一载体侧被构造为收纳芯片装置； 通过通孔插入的至少一个电连接器，所述至少一个电连接器被布置为从所述第二载体侧延伸至所述第一载体侧； 其中，所述至少一个电连接器包括: 所述第一载体侧上的第一部分； 所述第一载体侧上的第二部分，其中，所述第一部分被构造为与所述第二部分成一角度地延伸出所述第一载体侧；以及 所述第二载体侧上的第三部分，其中，所述第三部分被构造为与所述第二部分成一角度地延伸出所述第二载体侧。
2.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述第二部分被构造为基本水平于所述第一载体侧。
3.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述第一部分被构造为与所述第二部分成范围为约75°至约105°之间的角。
4.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述第三部分被构造为与所述第二部分成范围为约75°至约105°之间的角。
5.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分包括单个主体。
6.根据权利要求1所述的`壳体，其中，所述第三部分被构造为将所述芯片装置连接至外部电路。
7.根据权利要求1所述的壳体,其中,所述第三部分包括插入式触点。
8.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述至少一个电连接器被构造为与所述芯片装置热连接，并从所述芯片装置散热。
9.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述第二部分被构造为与所述芯片装置的散热层热连接。
10.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分中的至少一个包括厚度范围为约35 μ m至约100 μ m的材料。
11.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述至少一个电连接器的所述第一部分具有范围为约Imm至约25mm的长度。
12.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述第一载体侧被构造为收纳包括嵌入式功率逻辑系统的芯片装置。
13.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述第一载体侧被构造为收纳包括固态继电器的芯片装置。
14.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述第一载体侧被构造为收纳包括芯片载体和形成在第一芯片载体侧上的至少一个芯片的芯片装置，并且其中，第二载体侧面对所述第一载体侧。
15.根据权利要求14所述的壳体，其中，所述至少一个电连接器经由形成在所述第二芯片载体侧上的散热层热连接至所述至少一个芯片。
16.根据权利要求14所述的壳体，其中，所述第二部分经由形成在所述第二芯片载体侧上的散热层热连接到所述至少一个芯片。
17.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述第一载体侧被构造为收纳包括芯片载体的芯片装置，其中，所述芯片载体包括印刷电路板。
18.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述第一载体侧被构造为收纳包括芯片载体和至少一个芯片的芯片装置，其中，所述芯片包括功率器件。
19.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述第三部分被构造为在所述芯片装置和外部电路之间传输电流，所述电流范围为从约IA至约80A。
20.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述电连接器包括来自以下组的材料中的至少一个，所述组包括:铜、磷、锌、铁、以及铜合金。
21.根据权利要求1所述的壳体,其中，所述载体包括来自以下组的材料的至少一个，所述组包括:塑料、聚氯乙烯PVC、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚酰亚胺P1、环氧树脂EP、酚树脂PF、聚酰胺PA、聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚合物、以及金属-聚合物复合物。
22.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述载体包括填料或纤维增强聚合物中的至少一个，所述填料或纤维增强聚合物中的至少一个包括来自以下组的材料的至少一个，所述组包括:塑料、聚氯乙烯PVC、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚酰亚胺P1、环氧树脂EP、酚树脂PF、聚酰胺PA、聚丙烯PP、聚乙烯PE、以及聚合物。
23.一种用于 形成用于容纳芯片装置的壳体的方法，所述方法包括: 由载体的第一载体侧收纳芯片装置，所述载体还包括第二载体侧以及从所述第一载体侧延伸至所述第二载体侧的通孔； 将至少一个电连接器插入通过通孔，并将所述至少一个电连接器布置为从所述第二载体侧延伸至所述第一载体侧， 所述至少一个电连接器包括: 所述第一载体侧上的第一部分； 所述第一载体侧上的第二部分，所述第一部分与所述第二部分成一角度地延伸出所述第一载体侧；以及 所述第二载体侧上的第三部分，所述第三部分与所述第二部分成一角度地延伸出所述第二载体侧。
全文摘要
本发明提供了一种用于芯片装置的壳体及用于形成壳体的方法。其中，该壳体包括载体，包括被配置为收纳芯片装置的第一载体侧，第二载体侧以及从第一载体侧延伸至第二载体侧的一个或多个通孔；插入通过通孔的至少一个电连接器，该至少一个电连接器被布置为从第二载体侧延伸至第一载体侧；其中，该至少一个电连接器可包括第一载体侧上的第一部分；第一载体侧上的第二部分，其中，第一部分被构造为以与第二部分成一角度地延伸出第一载体侧；以及第二载体侧上的第三部分，其中，第三部分被构造为以与第二部分成一角度地延伸出第二载体侧。
文档编号H01L23/04GK103107143SQ20121045812
公开日2013年5月15日 申请日期2012年11月14日 优先权日2011年11月14日
发明者斯特凡·兰道, 约阿希姆·马勒 申请人:英飞凌科技股份有限公司
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