在电子器件的密封材料中埋置添加剂微粒

摘要

本公开内容涉及在电子器件的密封材料中埋置添加剂微粒。一种电子器件(100)包括：具有安装表面(104)的载体(102)，安装在所述安装表面(104)上的至少一个电子芯片(108)，至少部分地密封所述载体(102)和至少一个电子芯片(108)的密封材料(110)，以及在所述密封材料(110)中的多个囊状物(500)，其中所述囊状物(500)包括含添加剂的核心(600)并且包括包围所述核心(600)的壳体(602)，所述壳体特别地为可破裂的壳体(602)。

权利要求

1.一种电子器件，所述器件包括：

具有安装表面的载体；

安装在所述安装表面上的至少一个电子芯片；

至少部分地密封所述载体和所述至少一个电子芯片的密封材料；

分散在所述密封材料内部中的多个岛状物，其中所述岛状物由包含在多个囊状物的核心内的粘附增强材料形成，所述多个囊状物被包括在所述密封材料内，所述核心包括在保持在所述密封材料内的同时响应于外来冲击为可破裂的壳体，所述岛状物包括所述粘附增强材料，其中至少部分所述岛状物具有的在至少一个空间方向上的尺寸在100nm到200μm的范围内。

2.根据权利要求1所述的器件，其中与在所述密封材料内部相比，在所述密封材料与所述载体和所述至少一个电子芯片中的至少一项之间的界面处，所述岛状物的容积内容量更高。

3.根据权利要求1或2所述的器件，其中所述密封材料为其中埋置有所述岛状物的模塑化合物，特别地所述岛状物在彼此没有直接接触的情况下至少部分地被埋置。

4.根据权利要求1或2所述的器件，其中所述密封材料为包含以下各项的群组中的一项：在其中和/或在其间埋置有所述岛状物的至少一个层叠、至少一个箔以及至少一个层叠和至少一个箔的混合体，所述岛状物特别地被布置为在所述层叠和/或所述箔处的至少一个界面层。

5.根据权利要求1所述的器件，其中至少部分所述岛状物具有的在至少一个空间方向上的尺寸在1μm到50μm的范围内。

6.根据权利要求5所述的器件，其中至少部分所述岛状物具有的在至少一个空间方向上的尺寸在5μm到20μm的范围内。

7.根据权利要求1所述的器件，进一步包括在所述密封材料与所述载体和所述至少一个电子芯片中的至少一项之间的界面处的至少一个粘附增强材料膜。

8.一种电子器件，所述器件包括：

具有安装表面的载体；

安装在所述安装表面上的至少一个电子芯片；

至少部分地密封所述载体和所述至少一个电子芯片的密封材料；

分散在所述密封材料内部中的多个囊状物，其中所述囊状物包括含添加剂的核心并且包括包围所述核心的壳体，所述壳体特别地为可破裂的壳体，其中所述壳体被配置为在保持在所述密封材料内的同时响应于外来冲击为可破裂的。

9.根据权利要求8所述的器件，其中与在所述密封材料的内部相比，在所述密封材料与所述载体和所述至少一个电子芯片中的至少一项之间的界面处，所述囊状物的容积内容量更高。

10.根据权利要求8所述的器件，其中所述囊状物被配置为通过施加热能、机械压力和超声波中的至少一项而可破裂。

11.根据权利要求8所述的器件，其中所述壳体具有疏水性外表面。

12.根据权利要求8所述的器件，其中至少部分所述囊状物具有的在至少一个空间方向上的尺寸在100nm到200μm的范围内。

13.根据权利要求12所述的器件，其中至少部分所述囊状物具有的在至少一个空间方向上的尺寸在1μm到50μm的范围内。

14.根据权利要求13所述的器件，其中至少部分所述囊状物具有的在至少一个空间方向上的尺寸在5μm到20μm的范围内。

15.根据权利要求8所述的器件，其中所述壳体包括被涂敷有包含氧化石墨烯以及热塑性聚合物的群组中的一项或二者的聚乳酸作为外表面。

16.根据权利要求8所述的器件，其中所述添加剂包括包含粘附增强剂、热塑性树脂、催化剂、硬化剂、橡胶、应力消除剂和疏水性材料的群组中的一项，所述粘附增强剂特别地为涂敷在硅石填充剂上的粘附增强剂。

17.根据权利要求8所述的器件，其中所述添加剂包括在施加热能时变得可流动的热塑性材料。

18.根据权利要求8所述的器件，被配置为倒装芯片封装体。

19.一种用于制造电子器件的方法，所述方法包括：

将至少一个电子芯片安装在载体的安装表面上；

通过密封材料至少部分地将所述载体和所述至少一个电子芯片进行密封；

将多个囊状物埋置并分散在所述密封材料内部中，其中所述囊状物包括含添加剂的核心以及包围所述核心的壳体，所述壳体特别地为可破裂的壳体，其中所述壳体被配置为在保持在所述密封材料内的同时响应于外来冲击为可破裂的。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述方法包括通过施加热能、机械压力以及超声波中的至少一项来使所述囊状物破裂，从而使得所述添加剂与所述密封材料、所述载体、所述至少一个电子芯片以及诸如键合接线的互连系统中的至少一项发生直接的相互作用。

21.根据权利要求19所述的方法，其中所述方法包括通过按压层叠类型密封材料的至少一个箔或层叠来使所述囊状物破裂，其中所述囊状物被埋置在所述箔之间。

22.根据权利要求19所述的方法，其中所述方法进一步包括通过模塑流动将所述多个囊状物埋置在所述密封材料中。

23.根据权利要求19所述的方法，进一步包括围绕包含所述至少一个电子芯片、所述载体、键合接线以及粘附结构的群组中的至少一项而聚集所述囊状物。

24.一种用于调整对电子器件的组件进行密封的密封材料中的条件的物质，其中所述物质包括：多个可埋置并分散在所述电子器件的密封材料内部中的囊状物；

其中所述囊状物包括核心和包围所述核心的壳体；

其中所述核心包括能够调整所述密封材料中的条件的添加剂；

其中所述壳体被配置为在保持在所述密封材料中的同时响应于外来冲击为可破裂的。

25.一种利用根据权利要求24的物质的方法，其中所述添加剂包括用于增强在所密封的电子器件的组件之间的粘附的粘附增强材料，其中所述方法包括：将所述物质埋置在密封材料中；

生成使所述密封材料中的所述物质的壳体破裂的外来冲击，从而释放所述粘附增强材料用于与所密封的组件进行相互作用。

说明书

在电子器件的密封材料中埋置添加剂微粒

技术领域

[0001] 各种实施例大体上涉及电子器件、用于制造电子器件的方法、物质以及使用方法。

背景技术

[0002] 封装体可以指的是密封的电子芯片，该电子芯片具有延伸到密封体之外并且可安装到电子外围例如安装在印刷电路板上的引线。

[0003] 然而，仍然具有潜在的空间来改进封装体的鲁棒性、同时保持可制备性简单。

发明内容

[0004] 需要提供一种制造鲁棒的并且可以以合理的努力制造的电子器件的可能性。

[0005] 根据示例性的实施例，提供一种电子器件，其中所述器件包括：具有安装表面的载体，安装在所述安装表面上的至少一个电子芯片，至少部分地密封所述载体和至少一个电子芯片的密封材料，以及在所述密封材料中的多个岛状物，所述岛状物包括粘附增强材料。

[0006] 根据另一个示例性的实施例，提供一种电子器件(或电子器件的预成型)，其中所述器件包括：具有安装表面的载体，安装在所述安装表面上的至少一个电子芯片，至少部分地密封所述载体和至少一个电子芯片的密封材料，以及在所述密封材料中的多个囊状物，其中所述囊状物中的每一个包括含添加剂的核心并且包括包围所述核心的壳体。

[0007] 根据又一个示例性实施例，提供一种制造电子器件的方法，其中所述方法包括：将至少一个电子芯片安装在载体的安装表面上，通过密封材料至少部分地将所述载体和所述至少一个电子芯片进行密封，并且将多个囊状物埋置在密封材料中，其中所述囊状物包括含添加剂的核心以及包围所述核心的壳体。

[0008] 根据又一个示例性实施例，提供一种用于增强电子器件的所密封的组件之间的粘附的物质，其中所述物质包括多个埋置在电子器件的密封材料中的囊状物，其中所述囊状物包括核心和包围所述核心的壳体，其中所述核心包括粘附增强材料，并且其中所述壳体被配置为响应于外来冲击(特别地具有超过预定阈值的力量从而触发壳体的破裂或断裂)为可破裂的(或可断裂的)。

[0009] 根据又一个示例性实施例，提供一种用于调整对电子器件的组件进行密封的密封材料中的条件(诸如物理和/或化学条件，例如粘附属性和/或硬度)的物质，其中所述物质包括多个埋置在电子器件的密封材料中的囊状物，其中所述囊状物包括核心以及包围核心的壳体，其中所述核心包括能够调整密封材料中的条件的添加剂，并且其中所述壳体被配置为响应于外来冲击为可破裂的。

[0010] 根据又一个示例性实施例，提供一种利用具有上述特征的物质——其中所述添加剂包括粘附增强材料——用于增强电子器件的所密封的组件之间的粘附的方法，其中所述方法包括将物质埋置在密封材料中，并且生成使密封材料中物质的壳体破裂的外来冲击，从而释放粘附增强材料用于与所密封的组件进行相互作用。

[0011] 示例性实施例具有的优势在于，可以将容纳有用于增强电子器件的所希望的特性、属性或条件的添加剂的囊状物集成或埋置到密封材料中。这种囊状物可以具有包括添加剂的核心以及保护添加剂在用户限定的破裂激活发生之前不被释放的壳体。这种破裂可以是可限定且可再生的摧毁包围着添加剂的壳体的过程。在使壳体破裂之后，核心的添加剂可以在密封材料内形成岛状物。这允许精确地限定电子器件的本征属性，特别地增进了电子器件(例如封装体)的鲁棒性。更确切地，当添加剂为粘附增强剂时电子器件的组件之间的剥离可以得到有效地抑制。进一步，在电子器件的内部的不希望的间隙(例如空气间隙)可以利用囊状物/岛状物的材料填充，从而改进电子器件的机械属性。

[0012] 进一步的示例性实施例的描述

[0013] 下面，对于所述方法、器件和物质的进一步的示例性实施例进行阐释。

[0014] 在一个实施例中，所述壳体为可破裂或可摧毁的，即特别地在热和/或超声波和/或机械压力的影响下时可以破裂，从而将核心材料放出或释放到其封装间的环境中用于激活核心材料和环境之间的相互作用。因此添加剂的功能在电子器件内部的激活可以由用户通过启动破裂过程而精确地触发。虽然其定位在密封材料之内，但是对于添加剂释放的激活可以由用户精确地控制。

[0015] 在一个实施例中，与在密封材料的内部的岛状物的容积内容量(volumetric content)相比，在密封材料与载体和至少一个电子芯片中的至少一项之间的界面处的岛状物的容积内容量(特别地密封材料的每容积的岛状物数量的密度)更高(例如在密封材料的全部容积上平均而言)。因此，岛状物的粘附增强材料或其他添加剂材料的功能可以精确地发生在作为器件内的潜在地机械薄弱点的界面处。针对这个目的，可以调整囊状物的化学属性，使得在电子器件的所希望的位置处机械地触发囊状物的聚集或累积。

[0016] 在一个实施例中，所述密封材料为其中埋置有岛状物的模塑化合物。特别地，岛状物可以在彼此没有直接接触的情况下至少部分地被埋置在密封材料中。这种模塑化合物可以基于模塑颗粒、微粒或粒化而形成。所述岛状物(或作为其预成型的囊状物)可以被埋置在模塑材料的基体(例如塑料材料)中。因此，在密封过程之前囊状物可以位于模塑颗粒内。在一个实施例中，多个囊状物可以通过模塑流动(mold flow)而被埋置在密封材料中。

[0017] 在另一个实施例中，密封材料为在其中和/或在其间埋置有岛状物的箔堆叠的层叠。特别地，岛状物可以布置为在相邻的箔之间的至少一层。在这种实施例中，囊状物可以布置在层叠类型密封材料的箔或层或其他结构中或之间。这就允许了将囊状物提供在电子器件内所希望的例如机械上关键的位置处。在这种实施例中，所述方法可以进一步包括通过按压箔和/或层叠来使囊状物破裂，在所述箔之间埋置有囊状物。因此，按压过程将触发添加剂的释放。

[0018] 因此，密封材料可以包括层叠和/或箔或层叠和箔的混合体。在层叠/箔中和/或在层叠/箔之间，可以埋置岛状物/囊状物，特别地将其布置为在层叠/箔处的一个或多个界面层或结构。

[0019] 例如，囊状物可以具有球形形状或基本上为球形的形状。

[0020] 在一个实施例中，在密封材料中的囊状物或岛状物的数目可以大于十，特别地大于一百，更特别地大于一千。

[0021] 在一个实施例中，囊状物或岛状物的至少部分在至少一个空间方向上具有在100nm到200μm的范围内的尺寸，特别地在1μm到50μm的范围内，更特别地在5μm到20μm的范围内。当具有的尺寸在微米量级时，所述岛状物或囊状物被称为微岛状物或微囊状物。在所描述的范围中，岛状物或囊状物的尺寸足够小从而避免在电子器件中的可能会损害器件功能的肉眼可见的夹杂物。同时，所指出的尺寸的范围足够大，从而能够有效地局部影响电子器件内部中的属性，特别地局部增强在机械地薄弱点界面处的粘附。

[0022] 在一个实施例中，器件进一步包括粘附结构，例如在载体和至少一个电子芯片之间的胶和焊料中的至少一项。例如，胶可以是环氧树脂胶。例如，焊料可以包括金属或合金。在所描述的粘附结构、载体和电子芯片之间的界面是从剥离或机械不稳定性方面来说的封装体或电子器件内的潜在的关键位置。通过在这种界面处或接近这种界面处提供囊状物/岛状物，此处的机械鲁棒性可以得到加强。

[0023] 在一个实施例中，器件进一步包括至少一个将至少一个电子芯片电连接到载体的接线键合。在这种接线键合和芯片/载体之间的连接位置是从机械稳定性方面来说的另一个潜在薄弱点。这样，可以通过在这种连接区域处或接近这种连接区域处布置囊状物/岛状物，使得电子器件的机械鲁棒性得到加强。

[0024] 在一个实施例中，器件进一步在密封材料与载体和至少一个电子芯片中的至少一项之间的界面处包括至少一个粘附增强材料膜。这种膜可以由特别地接近所描述的传统封装体可能倾向于剥离的界面处而放置的囊状物层形成。所述囊状物层可以被激活(例如通过热)并且将接着被转换成该膜(其可以是层，或也可以是多个互连的岛状物)。

[0025] 在一个实施例中，岛状物中的至少一些岛状物与其他岛状物没有相连接。因此，岛状物可以特别地通过密封材料的材料而关于彼此相隔开。

[0026] 在一个实施例中，岛状物中的至少一些岛状物与其他岛状物相连接。因此，岛状物中的至少一些岛状物可以形成连续的结构。这种连续的结构可以为平面层或无序的三维结构。

[0027] 在一个实施例中，与密封材料的内部相比，囊状物的容积内容量在密封材料与载体和至少一个电子芯片中的至少一项之间的界面处更高。这可以例如通过将囊状物配置有疏水性外表面来实现，由此增强了在界面部分中的囊状物的聚集。

[0028] 在一个实施例中，在一方面的囊状物或岛状物的容积和另一方面的密封材料的容积之间的比率可以小于10％，特别地在1％到10％的范围内。因此，已经非常少量的囊状物/岛状物材料就足以达到封装体或电子器件的改进的机械鲁棒性的所希望的结果。当囊状物/岛状物在关键机械位置处、特别是在不同材料之间的界面处聚集时，这同样成立。

[0029] 在一个实施例中，囊状物被配置为可通过施加具有高于相应的阈值的一个值(例如温度值)、力度(例如机械压力)或强度(例如超声波)的外来冲击而破裂。换句话说，当没有达到阈值或没有超过阈值时，可以禁止破裂。这样，可以实现对于添加剂的激活的精确控制。

[0030] 在一个实施例中，囊状物被配置为可通过施加热能、压力以及超声波中的至少一个而破裂。例如，囊状物可以被配置为使得仅在超过阈值温度时壳体破裂或断裂。附加地或备选地，囊状物可以被配置为使得仅在超过超声波的阈值强度时壳体破裂或断裂。进一步附加地或备选地，囊状物可以被配置为使得仅在超过阈值压力值或机械负载时壳体破裂或断裂。所描述的机制都允许精确地控制对从囊状物释放出添加剂的激活。

[0031] 在一个实施例中，所述壳体具有疏水性外表面。在本申请的上下文中，术语“疏水性”可以特别地指代排斥水的囊状物外表面的物理属性。外部地疏水的囊状物可以是非极性的并且可能优选其他中性分子和非极性物质。疏水分子的例子包括烷烃、油和脂质，其可以形成囊状物的外表面。当壳体的外表面具有疏水特性时，这具有显著的优势：从外部疏水的囊状物的化学属性来说，囊状物倾向于聚集在材料之间的界面处，在该处如果没有囊状物所提供的添加剂则例如剥离风险之类的机械不稳定性将很有可能发生。这样，通过外部疏水的囊状物，密封材料中所需要的添加剂的量以及因此电子器件的扰动可以保持得非常小。

[0032] 特别地，囊状物的疏水外表面可以通过单一层(例如石墨烯单层)形成，使得囊状物可以具有所希望的外部化学属性而不会显著地增加囊状物的尺寸以及因此增加电子器件的尺寸。

[0033] 在一个实施例中，所述壳体包括涂敷有氧化石墨烯和/或热塑性聚合物的聚乳酸(PLA)。虽然除了PLA之外的其他材料也可能用于壳体，但在没有过热和过度超声波以及过度压力的情况下PLA往往是机械上稳定的。然而，当存在显著的热和/或显著的超声波时，PLA将可再生地破裂或被摧毁从而释放出在其内部的添加剂。所述壳体因此用作用于释放密封材料内的添加剂的外部可控制的预定断裂点。

[0034] 在一个实施例中，所述添加剂包括包含有粘附增强剂(特别地涂敷在例如二氧化硅填充剂的填充剂微粒上)、热塑性树脂、催化剂、应力消除剂、橡胶、疏水性材料和硬化剂的群组中的至少一项。例如3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷偶联剂、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷可以用作粘附增强剂。虽然优选的是将粘附增强剂用作添加剂，然而附加地或备选地还可以使用其他种类的添加剂用于岛状物和/或囊状物，例如以进一步增加电子器件的鲁棒性，改善其介电属性等。

[0035] 可以出于降低表面上的水分吸收的目的而提供具有疏水属性的添加剂(例如铁氟龙，聚四氟乙烯)。还可以提供添加剂用以改善热去除属性等。例如，可以将有机磷、异吡唑用作催化剂。

[0036] 在一个实施例中，添加剂包括在施加了热能之后变得可流动的热塑性材料。相应地，岛状物同样地可以用热塑性材料制成。这种具有热塑性性质的添加剂将在再次施加热之后流动，因此这种材料性质允许间隙被回流的热塑性材料所填充。

[0037] 在一个实施例中，所述电子器件可以被配置为倒装芯片封装体。特别地，这种倒装芯片封装体可以具有电子芯片通过沉积在芯片焊盘上的焊料凸点而到外部电路的互连。然而，具有上述的岛状物以及/或囊状物的倒装芯片技术中的电子器件的其他配置同样是可能的。

[0038] 在一个实施例中，所述方法进一步包括通过施加热能、压力以及超声波中的至少一项来使囊状物破裂，从而使得添加剂与密封材料、载体、至少一个电子芯片以及诸如键合接线之类的互连系统中的至少一项发生直接的相互作用。因此，囊状物可以首先朝向电子器件内部所希望的位置而被移动(例如作为其外表面属性的结果，它们可以根据所述外表面属性而被迫朝向特定的材料界面，同时具有在其他材料处或其它材料中聚集的较低的倾向性)并且可以接着特别是通过过度的能量供给而被触发从而释放其添加剂(诸如粘附增强剂)。通过采用这种措施，岛状物可以形成为由流出囊状物外的材料(特别是核心材料)构成。

[0039] 在一个实施例中，所述方法进一步包括通过执行回流焊接过程(即在此期间并且由此触发)使囊状物破裂。当执行回流焊接过程时，所述(例如预先准备为液体、半液体或粘滞的)密封材料可以已经完全固化或已经完全凝固。当在回流焊接过程中破裂时，不需要额外的破裂过程，使得该方法高度有效和快速。甚至当已经执行单独的破裂过程在开始进行回流焊接时，在破裂过程中尚未被破裂的可能剩余的囊状物可以在回流焊接过程期间被破裂，由此使得破裂率增加高达至例如非常接近100％。

[0040] 在一个实施例中，在后期密封固化过程之前执行破裂。例如，所述囊状物可以在密封材料的材料仍然为可流动的、粘滞的、液体或半固体(即，尚未完全固化)相态时即被破裂。特别地处于这种情况下，在囊状物中的添加剂在尚未完全为固体的密封材料内仍然稍微可以流动，由此允许添加剂材料在电子器件的内部朝着希望的界面位置而扩散。

[0041] 在一个实施例中，所述方法进一步包括围绕着包括至少一个电子芯片、载体、键合接线以及粘附结构的群组中的至少一项而聚集囊状物。特别地，在电子器件的上述组件之间的界面传统上易于剥离、形成不希望的空气间隙以及具有机械不稳定性，并且可以通过提供具有所描述的属性的囊状物/岛状物而呈现出显著地更为稳定。通过这种有意识地尤其在密封材料的关键容积中聚集囊状物而同时使囊状物空出更少的密封材料的关键容积，可以有效地利用囊状物。

[0042] 在一个实施例中，所述密封材料可以是电绝缘材料或电介质材料。例如，这种密封材料可以是模塑化合物或硅酮灌注物或基于聚酰亚胺的喷涂或基于薄片堆叠的层叠。所述密封材料可以用热固性材料或热塑性材料制成。密封材料可以通过传递模塑、注入模塑等形成。密封材料还可以为层叠或箔序列(例如为聚合物材料的)。针对封装、模塑或密封，可以使用塑料材料或陶瓷材料。

[0043] 在一个实施例中，载体可以为或可以包括引线框。在另一个实施例中，载体包括电绝缘(并且优选地热传导的)结构以及在其上和/或其中的电传导结构。特别地，载体可以被配置为包括直接铜键合(DCB)基底以及直接铝键合(DAB)基底的群组中的一项。

[0044] 所述一个或多个电子芯片可以是半导体芯片，特别是裸片。在一个实施例中，所述至少一个电子芯片被配置为功率半导体芯片，特别地包括包含二极管和晶体管(更特别地绝缘栅极双极型晶体管)的群组中的至少一项。相应地，器件可以被配置为功率模块。例如，所述一个或多个电子芯片可以用作例如在汽车领域中用于功率应用的半导体芯片。

[0045] 然而，还可以将其他类型的电子芯片埋置在密封材料中，例如逻辑芯片、存储设备等。在一个实施例中，至少一个电子芯片可以为逻辑IC或者用于RF功率应用的电子芯片。芯片中的每一个可以包括微处理器、微电子机械系统(MEMS)、传感器(例如压力传感器或加速度传感器)等。

[0046] 作为用于电子芯片的基底或晶片，可以使用半导体基底，优选地为硅基底。备选地，可以提供二氧化硅或其他绝缘体基底。还可能的是实施锗基底或III-V半导体材料。例如，示例性实施例可以实施在GaN或SiC技术中。

[0047] 从接下来的结合着附图的描述和所附权利要求，上述以及其他的目的、特征和优势将变得明显，在附图中相同的部分或元素用相同的参考标号来指代。

附图说明

[0048] 所包括的附图用来提供对于示例性实施例的进一步的理解并且构成了说明书的部分，描述了示例性的实施例。

[0049] 在附图中：

[0050] 图1示出了根据示例性实施例的电子器件的横截面视图。

[0051] 图1A示出了图1的电子器件的部分的细节。

[0052] 图2示出了传统的电子器件的横截面视图。

[0053] 图3示出了图2的电子器件的放大图。

[0054] 图4示出了图示根据示例性实施例的半导体封装工艺流程制造电子器件的方法的流程图。

[0055] 图5示出了根据示例性实施例将微囊状物发放到电子器件的模塑型密封材料中的机制。

[0056] 图6示出了根据示例性实施例用于增强电子器件内部的粘附的物质的囊状物的横截面视图。

[0057] 图7示出了根据示例性实施例的在施加超声波之前和之后的包括有在一方面的模塑化合物类型密封体和另一方面的引线框类型载体或电子芯片/裸片之间的界面处的囊状物的电子器件的横截面视图。

[0058] 图8示出了根据示例性实施例的在施加超声波之前和之后的包括有在混合有电子器件的填充剂的模塑化合物类型密封体内的囊状物的电子器件的横截面视图。

[0059] 图9示出了根据示例性实施例将微囊状物发放到电子器件的层叠类型密封体中的机制。

具体实施方式

[0060] 附图中的描述为示意性的并且不按照比例。

[0061] 在参照附图对示例性实施例进行更为详细的描述之前，将对研发示例性实施例所基于的一些通常的考虑进行总结。

[0062] 一个示例性实施例涉及一种利用了智能封入密封的半导体封装技术。提供剥离抑制剂允许解决在封装体内部的剥离问题。电子器件(例如封装体)内部的在其中或在该处传统上具有剥离风险的可能位置或区域是在密封材料(例如塑模化合物)与电子芯片(例如裸片)、密封材料(例如模塑化合物)与载体(例如引线框)、密封材料(例如模塑化合物)与胶等之间的界面。根据示例性实施例，通过由作为提供在密封材料中的岛状物/囊状物的添加剂的涂敷有粘附增强剂的硅石产生的粘附的增强和应力的缓解，可以获得对于剥离的显著抑制或者甚至消除。

[0063] 更特别地，可以经由包含有添加剂的微囊状物来获得改进的封装体鲁棒性，所述微囊状物可以尤其被分散到下述区域中的一个或多个：

[0064] 模塑化合物和引线框之间的界面表面；

[0065] 裸片和模塑化合物之间的界面表面；

[0066] 胶和模塑化合物之间的界面表面；

[0067] 接线和模塑化合物之间的界面表面；

[0068] 在模塑化合物自身内部。

[0069] 这样，可以经由包含有被分散到所描述的和/或其他的密封材料内部的区域的添加剂的微囊状物来获得改进的封装体鲁棒性。

[0070] 因此，可以提供智能的微囊状物，其包含有具有很好地分散在模塑化合物中的能力或属性的添加剂。此外，这种囊状物可以具有一种属性，即诱发的热和/或超声波将会使微囊状物破裂并且因此释放出添加剂到界面表面中的一个或多个表面。

[0071] 在有利的实施例中，微囊状物表面的性质为疏水性的并且因此将被模塑流动引导到或者随同模塑流动一同到界面表面。接着可以经由超声波能量以及/或热而释放出添加剂。施加热可以例如涉及对电子器件进行加热到至少180℃，达例如15分钟到30分钟之间的时间间隔。施加超声波能量可以例如涉及利用超声波处理达1分钟到5分钟之间的时间间隔。在一个实施例中，温度敏感的微囊状物可以在回流-焊接(例如涉及260℃的温度)的过程中破裂从而使电子器件的内部中的空气间隙闭合。

[0072] 半导体封装体的鲁棒性可以通过相对应地调整或修改微囊状物中的添加剂组分来提高，而不会影响模塑流动性、胶化时间以及模塑去毛刺性(mold deflashability)。可以通过催化剂或者硬化剂来增加树脂的固化性从而增进材料界面处的耐化学性，而不会增加体块化合物的模数。因此可以使用例如微囊状物内部的粘附增强剂等的在很宽泛范围内的高性能添加剂而不会影响可模塑性和可释放性。

[0073] 利用微囊状物可以显著降低在模塑化合物内部的粘附增强剂/密封的添加剂内容物的量。因此，不再需要高度过度的粘附增强剂用于副反应(这在传统上可以通过对于复合材料性能的负面影响来实现)。这例如对于对金属劣化具有较少影响的硫基成分来说比较重要。

[0074] 在一个实施例中，可以有利地将具有所描述类型的囊状物不仅用于模塑化合物架构而且也用于层压薄片(针对芯片埋置封装体)。此处，囊状物可以被层叠/附接作为层叠底部和/或顶部上的自身层或薄片。囊状物的破裂可以通过在层压工艺期间的机械压力来触发，特别地当伴随有足够高的温度(例如高于175℃)时。

[0075] 图1示出了根据示例性实施例的电子器件100或封装体的横截面视图。

[0076] 电子器件100被配置为经封装的半导体芯片器件。电子器件100包括被实施为铜材料制成的引线框的、具有安装表面104的载体102。例如可以被配置为半导体功率芯片的电子芯片108(备选地为多个电子芯片108)经由例如胶(例如导电胶)或软焊料的粘附结构112而被机械地安装在安装表面104上。通过相同的连接，在电子芯片108的下主表面处的一个或多个键合焊盘(未示出)被电耦合到载体102。键合接线114将在电子芯片108的上主表面处的一个或多个键合焊盘(未示出)电连接到载体102的相应部分。

[0077] 密封材料110，其在此处被配置为塑料材料的模塑化合物，仅部分地密封载体102，使得载体102所暴露的用于将电子器件100电连接到例如印刷电路板(未示出)的周围器件的连接部分延伸出密封材料110之外。密封材料110进一步完整地密封在密封材料110中的电子芯片108、键合接线114、粘附结构112以及多个岛状物106。

[0078] 例如，在密封材料中的岛状物106的数目可能大于10，特别地可能大于100，更特别地可能大于1000。岛状物106包括粘附增强材料或任何其他调整电子器件100的属性的添加剂。岛状物106埋置在密封材料110之内而彼此没有直接接触，即为空间上独立的结构。所述例如为念珠形状的岛状物106可以具有在所有的空间方向上在5μm和20μm之间的范围内的尺寸。

[0079] 所述电子器件100进一步包括在一方面的密封材料110与另一方面的载体102和电子芯片108之间的界面处的膜116。在所示出的实施例中，膜116也包括了同样包括在岛状物106中的粘附增强材料。如同能够从图7中获知的，膜116可以由适当处理过的囊状物500构成，如下面将要描述的。

[0080] 因此，在囊状物110之内存在粘附增强岛状物106改善了囊状物110的内部鲁棒性，而粘附增强薄膜116的存在改善了在一方面的密封材料110与另一方面的电子芯片108、载体102、粘附结构112以及可选地还有键合接线114之间的其间鲁棒性。这尤其在图1A所示的细节150中良好可见。

[0081] 图2示出了传统的电子器件200的横截面视图。所述电子器件200具有载体202、粘附结构212、电子芯片208、密封材料210以及键合接线214。

[0082] 图3示出了图2的电子器件200的放大图。点300指示了封装体的关键位置以及界面，在该处传统上可能发生组件之间和/或组件内部的剥离或不良的粘附。

[0083] 根据示例性实施例，岛状物106和膜116的粘附增强材料特别地被提供到根据指示电子器件200的组件的不同材料之间界面的点300的一个或多个位置。这根据示例性实施例显著地增加了封装体鲁棒性。

[0084] 图4示出了图示根据示例性实施例的半导体封装工艺流程制造电子器件100的方法的流程图400。

[0085] 在过程402中，执行裸片键合，即通过在主表面104处的粘附结构112将电子芯片108键合到载体102。

[0086] 在接下来的过程404中，执行接线键合，即提供键合接线114从而将电子芯片108电连接到载体102。

[0087] 在进一步的接下来的模塑过程406中，执行模塑，即形成被实施为包括囊状物的模塑化合物的密封材料110(比较图5到图8的描述)从而部分地密封载体102并且完全密封粘附结构112、电子芯片108以及键合接线114。

[0088] 在模塑过程406之后紧接着地，进行囊状物壳体破裂动作，如参考标号408所指示的。这样，上面提及的囊状物破裂，因此粘附增强材料从囊状物被释放，由此特别地形成岛状物106和/或膜116。囊状物壳体破裂动作可以通过施加超声波和/或施加热来实施。

[0089] 在囊状物壳体破裂动作之后，可以执行后期模塑固化过程410用于固化密封材料110的材料。例如，在后期模塑固化过程410中，先前的半固体的密封材料110可以呈现为完全固体。

[0090] 当在模塑之后并且在后期模塑固化之前对电子器件100或其预成型施加超声波和/或热用于使囊状物破裂时，密封材料110可能处于半固体状态，即处于介于液态和固态之间的状态。备选地，在破裂时，密封材料110可以仍然处于液态或已经处于固态。

[0091] 在后期模塑固化过程410之后，电子器件100或封装体被完全固化。

[0092] 图5示出了根据示例性实施例将微小尺寸的囊状物500发放到电子器件100的密封体110内的机制。更精确地，图5图示了根据示例性实施例的发放系统的微囊状物处理机制。

[0093] 正如从图示A可以获知的，所描述的制造电子器件100的方法包括将多个囊状物500埋置在密封材料110中。如下述的图6所示，囊状物500中的每一个包括含添加剂的核心
600和包围核心600的壳体602。所述壳体602具有疏水性外表面604。所述壳体602包括例如涂敷有单层氧化石墨烯的聚乳酸。所述添加剂可以包括粘附增强材料或由粘附增强材料构成。

[0094] 正如从图示A可以获知的，囊状物500在未固化的模塑化合物颗粒550中良好地分散。换句话说，密封(特别是模塑)的开始点可以是在参见参考标号110的密封材料的基体(例如模塑化合物材料)中包括囊状物500的模塑化合物颗粒550。多个囊状物500可以在模塑流动中被埋置在密封材料110中。

[0095] 正如从图示B中可获知的，所述方法进一步包括将电子芯片108安装在载体102的安装表面104上，形成键合接线114，并且通过包括囊状物500的密封材料110部分地密封载体102以及完全地密封电子芯片108和键合接线114。如从图示B中进一步获知的，所述方法进一步包括围绕密封材料110、电子芯片108、载体102、键合接线114以及粘附结构112(未在图5中示出)之间的材料界面聚集或局部汇聚囊状物500。这可以通过配置囊状物500使其具有疏水性外表面604来完成。图示B还示出了囊状物500在密封材料110内部的分布为不均匀的。聚集的结果是，形式为密封材料110的内部中的囊状物500的粘附增强材料的容积部分或密度(就每容积的密封材料110中囊状物500的数目或容积而言)在/接近一方面密封材料110与另一方面载体102和电子芯片108之间的界面处较之密封材料110内的其他区域而言更高。同样在密封材料110的暴露表面部分处，囊状物500的容积部分局部地增加。

[0096] 在转移模塑期间，具有其疏水性表面的囊状物500将被推到载体102的表面，更确切地是引线框表面。由于疏水性和亲水性特性之间的差异，其将同样被推向电子芯片108的表面即裸片表面以及密封材料110的表面即模塑表面。换句话说，由于囊状物500的外表面604的疏水性特性，囊状物500或至少多于其成比例的(或不成比例的)部分自给地朝着所提到的目标界面(特别是传统上存在剥离风险的界面处)移动。在模塑之后，囊状物500的很大一部分被局限在引线框表面、裸片表面以及模塑化合物表面处。

[0097] 如同从图示C可以获知的，所述方法进一步包括通过施加热能和/或超声波来使囊状物500破裂。囊状物500，更确切说是其壳体602，被配置为通过施加热能和/或超声波而可以破裂。迫使囊状物500破裂使得其核心600中的添加剂与并置的密封材料110、载体102以及电子芯片108直接相互作用。这样，可以执行超声波激活从而摧毁囊状物500的壁并且可以施加热来将添加剂扩散到界面位置。结果是，粘附增强材料被释放并且局限在模塑化合物表面以及所描述的界面处。

[0098] 从图示C结合图示B可以获知，在密封材料110中的囊状物500局部地增加的容积部分或密度有利地转化成密封材料110中的岛状物106的局部增加的容积部分或密度。

[0099] 图6示出了根据示例性实施例用于增强电子器件100内部的粘附的物质的囊状物500的横截面视图。图6因此示出了已经参照图5描述过的囊状物500的详细结构。

[0100] 囊状物壁或壳体602可以用涂敷有氧化石墨烯或热塑性聚合物的PLA来制备并且因此被配置使得其可以由超声波能量和/或热摧毁。

[0101] 疏水性表面604促进了囊状物500朝向其所希望的目的地、即机械薄弱点处的自发运动。

[0102] 用于密封材料的添加剂，例如涂敷有硅石填充剂的粘附增强剂(或附加地或备选地例如热塑性树脂、催化剂和/或硬化剂)，由核心600提供。可以由核心600提供的其他的适合添加剂为橡胶材料、应力缓解系统或物质、具有疏水性属性的物质等。

[0103] 例如，整个囊状物500的厚度d可以在100nm到200μm之间的范围内，特别地在5μm到20μm的范围内。壳体602的厚度l(包括疏水性外表面604)可以例如在30nm到4μm之间的范围内，特别地在0.5μm到1μm之间的范围内。构成壳体602的疏水性外表面604的层的厚度s可以在埃到纳米的数量级上。例如，其可以为单层，即单一原子层或分子层。

[0104] 图7示出了根据示例性实施例的在施加超声波之前(左手侧)和之后(右手侧)的包括有在一方面的模塑化合物类型密封体110和另一方面的引线框类型载体102或电子芯片108/裸片之间的界面处的囊状物500的电子器件100的横截面视图。参考标号700指代空气间隙或潜在的剥离区域，这里被配置为空层。

[0105] 通过激活超声波源(未示出)来使囊状物500破裂，如箭头720所指示的，空气间隙700填充有由囊状物500的核心600的材料所形成的膜116。壳体602的材料可以在别处聚集，例如在密封材料110的表面上聚集，正如可以从参考标号740获知的。

[0106] 图8示出了根据示例性实施例的在施加超声波之前(左手侧)和之后(右手侧)的包括有在混合有填充剂760的模塑化合物类型密封体110内的囊状物500的电子器件100的横截面视图。

[0107] 参考标号700再次指代空气间隙或潜在的剥离区域，这里配置为空岛状物。

[0108] 通过使囊状物500破裂，如箭头820所指示的，空气间隙700填充有囊状物500的核心600的材料，因此形成填充的岛状物106。

[0109] 图9示出了根据示例性实施例将囊状物500发放到电子器件100的层叠类型密封体110内的机制。为了简明起见，对图9的图示A、图示B、图示C仅做简要描述，并且分别对图5的相对应图示A、图示B、图示C进行附加的参考。

[0110] 如同从图示A所获知的，所描述的制造电子器件100的方法包括将多个囊状物500(其可以根据图6来配置)埋置在密封材料110中。图示A示出了囊状物600良好地分散在未固化的层叠900或箔材料中。

[0111] 在接下来的层压过程期间，囊状物500具有疏水性外表面的事实强迫使囊状物500被推到诸如引线框表面的载体102的表面。

[0112] 如同可以从图示B所获知的，囊状物500在层叠之后主要地局限在载体102的表面处、电子芯片108的表面处以及层叠900或箔的外表面处。这是由于囊状物500的外表面的疏水属性而发生的，或者换句话说鉴于图示B中所示的各种材料的疏水性和亲水性特性的差别。

[0113] 接着，超声波激活将会摧毁微囊状物壁(即，囊状物500的壳体602)，并且可以添加热。这同样促进了囊状物500的核心600的添加剂材料向图9所示的电子器件100的各种材料界面的扩散。

[0114] 如从图示C可以获知的，囊状物500的核心600的添加剂(优选地被配置为粘附增强剂)被释放并且形成主要局限在层叠类型密封材料110的表面和界面处的粘附增强岛状物106，从而特别地改善在这些传统上关键的区域中的粘附。

[0115] 作为电互连系统，根据图9的电子器件100利用了垂直延伸的导电柱902而不是键合接线114。所述导电柱902连接到电子芯片108和载体102。

[0116] 应当注意到，术语“包括”并不排除其他元素或特征并且“一”、“一个”并不排除复数。同样，相关联于不同实施例所描述的元素可以被合并。还应当注意到，参考符号不应当被解释为限制权利要求的范围。此外，本申请的范围并不意在于限于说明书中所描述的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法以及步骤的特定实施例。相应地，所附权利要求意在于将这种工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤包括在其范围内。