具有散熱器的重疊模塑的基板-芯片布置的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的各實(shí)施方式總體上涉及具有散熱器的重疊模塑的基板-芯片布置。具體地，一種電子設(shè)備，包括基板、被安裝在基板上和被電連接至基板并且被配置作為用于控制連接系統(tǒng)的系統(tǒng)控制單元的至少一個電子芯片、被熱連接至該至少一個電子芯片并且被配置用于移除在電子設(shè)備的操作時由該至少一個電子芯片生成的熱量的熱量移除結(jié)構(gòu)以及被配置用于至少部分封裝至少該至少一個電子芯片和基板的重疊模塑結(jié)構(gòu)。
【專利說明】具有散熱器的重疊模塑的基板-芯片布置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電子設(shè)備、發(fā)動機(jī)控制模塊和制造電子設(shè)備的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在操作時，具有被安裝在基板上的半導(dǎo)體芯片的電子電路生成大量的熱量。通常，控制設(shè)備的具有集成半導(dǎo)體的電子電路(諸如微控制器)的熱量的移除經(jīng)由基板和連接的蓋子或外殼來執(zhí)行。冷卻功能和電連接兩者皆由基板的載體材料來執(zhí)行。在熱量傳輸與電子特性之間必須做出妥協(xié)。在這些常規(guī)的設(shè)備中的機(jī)械保護(hù)可以經(jīng)由外部蓋子或外殼來實(shí)現(xiàn)。備選地，在較小應(yīng)用的情況下，模塑(mold)系統(tǒng)是可能的。
[0003]另一種常規(guī)的系統(tǒng)包括具有連接至金屬外殼的散熱通孔的印刷電路板(PCB)。然而，這要求使用需要分別針對每個應(yīng)用開發(fā)的分離的金屬外殼。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]可能存在對在制造方面簡單的同時允許在操作期間生成的熱量的有效移除的電子設(shè)備的需要。
[0005]根據(jù)示例性實(shí)施例，提供了電子設(shè)備，其包括基板、被安裝在基板上和被電連接至基板并且被配置作為用于控制連接系統(tǒng)的系統(tǒng)控制單元的至少一個電子芯片、被熱連接至該至少一個電子芯片并且被配置用于移除在電子設(shè)備的操作時由該至少一個電子芯片生成的熱量的熱量移除結(jié)構(gòu)以及被配置用于至少部分地封裝至少該至少一個電子芯片和基板的重疊模塑(overmolding)結(jié)構(gòu)。
[0006]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，提供了制造電子設(shè)備的方法，其中該方法包括將至少一個電子芯片安裝并且電連接在基板上(其中該至少一個電子芯片被配置作為用于控制被連接或者要被連接至電子設(shè)備的系統(tǒng)的系統(tǒng)控制單元)、將熱量移除結(jié)構(gòu)熱連接至該至少一個電子芯片并且配置熱量移除結(jié)構(gòu)用于移除在電子設(shè)備的操作時由該至少一個電子芯片生成的熱量以及通過重疊模塑結(jié)構(gòu)至少部分地封裝至少該至少一個電子芯片和基板。
[0007]根據(jù)又一示例性實(shí)施例，提供了發(fā)動機(jī)控制模塊，其包括具有第一主表面和與第一主表面相對的第二主表面的至少一個半導(dǎo)體芯片(其中該至少一個半導(dǎo)體芯片被配置用于執(zhí)行發(fā)動機(jī)控制功能)、該至少一個半導(dǎo)體芯片的第一表面被安裝并且被電連接至其的印刷電路板、該至少一個半導(dǎo)體芯片的第二表面被安裝至其的并且被熱連接至該至少一個半導(dǎo)體芯片的第二表面的熱量移除結(jié)構(gòu)(其中熱量移除結(jié)構(gòu)被配置用于移除在發(fā)動機(jī)控制模塊的操作時由該至少一個半導(dǎo)體芯片生成的熱量)以及被配置用于至少部分地封裝至少該至少一個半導(dǎo)體芯片和印刷電路板的重疊模塑結(jié)構(gòu)。
[0008]示例性實(shí)施例的主旨是，用于執(zhí)行關(guān)于電連接系統(tǒng)的控制功能的系統(tǒng)控制單元的一個或多個電子芯片被機(jī)械支撐和電支撐在基板上，而同時被至少熱連接至熱量移除結(jié)構(gòu)。這樣的布置被重疊模塑，從而電子芯片或多個電子芯片的外表面的至少一部分和基板的外表面的至少一部分由模塑材料封裝。從而，模塑材料可以將各種部件彼此機(jī)械固定并且可以使得分離的外殼可有可無，同時結(jié)合重疊模塑結(jié)構(gòu)，電子耦合由基板執(zhí)行并且熱耦合由熱量移除結(jié)構(gòu)執(zhí)行。從而，提供了非常適于作為具有高集成度的系統(tǒng)控制單元使用的緊湊的、機(jī)械上堅(jiān)固的、電安全連接的和強(qiáng)散熱的電子設(shè)備。
[0009]講一步的示例件實(shí)施例的描沭
[0010]在本申請的上下文中，術(shù)語“基板”可以特別表示被配置用于用作電子芯片的安裝基座的任何物理基座結(jié)構(gòu)。例如，基板可以是印刷電路板(PCB)、陶瓷板、柔性板或者適于接收電子芯片以將其電接觸并且機(jī)械固定到基板的任何其它支撐結(jié)構(gòu)。
[0011]術(shù)語“電子芯片”可以特別表示具有有源和/或無源電路部件(尤其是集成電路部件)的任何電子構(gòu)件。特別地，這樣的電子芯片可以是半導(dǎo)體芯片。
[0012]術(shù)語“用于控制連接系統(tǒng)的系統(tǒng)控制單元”可以特別表示，電子芯片或作為整體的多個電子芯片能夠控制可以經(jīng)由電子設(shè)備的連接器被電連接和機(jī)械連接至電子設(shè)備的技術(shù)系統(tǒng)。這樣的控制可以包括由電子芯片或多個電子芯片對數(shù)據(jù)的處理，以便生成要從電子設(shè)備被發(fā)送到連接系統(tǒng)的控制命令，以由此控制后者的操作。在一個實(shí)施例中，系統(tǒng)控制單元被配置為用于控制諸如燃燒發(fā)動機(jī)或電動發(fā)動機(jī)之類的連接發(fā)動機(jī)的操作的發(fā)動機(jī)控制單元。因此，電子設(shè)備能夠在其中一個或多個發(fā)動機(jī)被實(shí)現(xiàn)的自動化應(yīng)用領(lǐng)域中被使用。例如，系統(tǒng)控制單元可以被用于諸如車輛的驅(qū)動發(fā)動機(jī)或馬達(dá)、車輛的車窗升降機(jī)馬達(dá)、車門中的集中式門鎖系統(tǒng)的驅(qū)動發(fā)動機(jī)等的控制之類的汽車應(yīng)用。在另一實(shí)施例中，具有其系統(tǒng)控制單元的電子設(shè)備可以能夠控制諸如鉆孔機(jī)、螺栓燒制工具等之類的發(fā)動機(jī)驅(qū)動的機(jī)械工具。在再一不例性實(shí)施例中，系統(tǒng)控制單兀還可以能夠控制諸如車輛防雷系統(tǒng)等之類的無發(fā)動機(jī)的系統(tǒng)。
[0013]術(shù)語“重疊模塑結(jié)構(gòu)”可以特別表示，可以以液體或顆粒形式被供應(yīng)的模具被沉積在基板——電子芯片——熱量移除結(jié)構(gòu)布置之上并且隨后被硬化或固化，從而基板表面的至少一部分和電子芯片表面的至少一部分被模具材料覆蓋。然后重疊模塑結(jié)構(gòu)可以形成得到的布置的外表面的至少一部分。模具材料可以是(如果期望或要求)具有嵌入在其中用于調(diào)整其材料特性(例如用于增加熱導(dǎo)率)的填充粒子的塑料材料。這樣的重疊模塑不僅將各種部件彼此機(jī)械緊固，而且提供了電子設(shè)備的堅(jiān)固構(gòu)造，并且還可以有助于重疊模塑結(jié)構(gòu)的熱量移除能力。
[0014]示例性實(shí)施例的主旨是，在系統(tǒng)操作期間一個或多個電子芯片關(guān)于環(huán)境的非常良好的熱耦合可以被實(shí)現(xiàn)，這轉(zhuǎn)而導(dǎo)致適當(dāng)?shù)纳帷＠?，在電子芯片的一個主側(cè)面上，電子芯片可以被電耦合到基板。在另一個主側(cè)面處，電子芯片可以被熱連接至諸如冷卻板(或任何其它適當(dāng)?shù)睦鋮s結(jié)構(gòu))之類的熱量移除結(jié)構(gòu)。從而，電子芯片與基板之間的電氣路徑可以相對電子芯片與熱量移除結(jié)構(gòu)之間的熱路徑被定位。基板、電子芯片和冷卻板的整個系統(tǒng)可以被重疊模塑，以便將它們彼此機(jī)械固定，并且經(jīng)由導(dǎo)熱模具材料進(jìn)一步促進(jìn)散熱。熱量移除結(jié)構(gòu)(尤其是以冷卻板形式的)可以用于容納用于安裝的載體或支架。插頭連接器可以被連接至基板(諸如電子電路板)。熱量移除結(jié)構(gòu)至電氣系統(tǒng)的電連接(例如接地連接和/或用于電屏蔽)是可能的。
[0015]通過這樣的實(shí)施例，在設(shè)計(jì)具有重疊模塑模塊的系統(tǒng)控制單元的時候，分離電氣路徑與熱路徑是可能的。這允許用戶(諸如系統(tǒng)集成者)在保持制造成本低的同時進(jìn)行非常有效的熱處理。鑒于通過重疊模塑的封裝，分離的電子設(shè)備外殼是可有可無的。
[0016]在示例性實(shí)施例中，通過實(shí)現(xiàn)重疊模塑的印刷電路板，可以防止功率部件(例如M0SFET)的過熱。通過提供散熱器(heat sink)，可以改善功率部件的冷卻性能。在實(shí)施例中，針對環(huán)境影響的保護(hù)(其通常通過成本密集的、專門適配的和取決于應(yīng)用的金屬外殼來實(shí)現(xiàn))可以通過重疊模塑來實(shí)現(xiàn)。通過簡單的、普通的重疊模塑過程，僅僅在小的特定于應(yīng)用的修改的情況下可以容納不同的電子控制單元/印刷電路板設(shè)計(jì)。為了加強(qiáng)電子芯片形式的功率構(gòu)件的熱冷卻，一個或多個附加散熱器結(jié)構(gòu)可以被模塑在電子設(shè)備上或其內(nèi)或者在重疊模塑之后被安裝到電子設(shè)備上，示例性實(shí)施例以這樣的方式應(yīng)用重疊模塑。一個選項(xiàng)是通過重疊模塑集成的、具有散熱器的重疊模塑的印刷電路板。另一個選項(xiàng)是具有后來(即在重疊模塑之后)安裝的散熱器的重疊模塑的印刷電路板，其中安裝可以例如通過螺絲接合、夾緊、鉚接、粘附等來實(shí)現(xiàn)。再一個選項(xiàng)是重疊模塑的印刷電路板，其中電子芯片的上主表面延伸成被暴露在環(huán)境中并且被直接或間接連接至在重疊模塑之后安裝的熱量移除結(jié)構(gòu)。
[0017]在下文中，將說明電子設(shè)備、發(fā)動機(jī)控制模塊和方法的進(jìn)一步示例性實(shí)施例。
[0018]在實(shí)施例中，基板具有第一主表面和與第一主表面相對的第二主表面，其中至少一個電子芯片被安裝在第一表面上并且熱量移除結(jié)構(gòu)被安裝在第二表面上(例如見圖20)。在這樣的實(shí)施例中，熱量移除結(jié)構(gòu)和至少一個電子芯片被安裝在基板的相對主表面上。主表面可以是被特別配置用于在其上安裝電子構(gòu)件的例如板狀基板的表面。主表面可以具有比基板的其余表面顯著更大的表面積。為了實(shí)現(xiàn)熱量移除結(jié)構(gòu)與一個或多個電子芯片之間的適當(dāng)熱耦合，導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)可以被提供成沿著基板從第一主表面延伸至第二主表面，和/或可以例如以導(dǎo)熱材料的一個或多個通孔的形式延伸通過基板。
[0019]在另一實(shí)施例中，至少一個電子芯片具有第一主表面和與第一主表面相對的第二主表面，其中至少一個電子芯片通過其第一表面被安裝(直接地(即通過直接的物理接觸)或者間接地(即通過在其間的至少一個構(gòu)件))在基板上并且通過其第二表面被安裝(直接地(即通過直接的物理接觸)或者間接地(即通過在其間的至少一個構(gòu)件))在熱量移除結(jié)構(gòu)上(例如見圖3)。在這樣的實(shí)施例中，一個或多個電子芯片在一側(cè)上用作熱量移除結(jié)構(gòu)的安裝基座并且可以在另一側(cè)上被電連接和機(jī)械連接至基板。通過這樣的配置，從電子芯片或多個電子芯片朝向熱量移除結(jié)構(gòu)的熱路徑可以清楚地與從電子芯片或多個電子芯片至基板的電路徑分離。通過將電子芯片或多個電子芯片夾在熱量移除板與板狀基板之間，基板和熱量移除板兩者還提供對電子芯片或多個電子芯片的機(jī)械保護(hù)，并且可以圍成可以填充有重疊模塑結(jié)構(gòu)的中空空間以進(jìn)一步加強(qiáng)機(jī)械堅(jiān)固性。
[0020]在實(shí)施例中，至少一個電子芯片具有第一主表面和與第一主表面相對的第二主表面，其中至少一個電子芯片通過其第一表面被安裝在基板上，并且熱量移除結(jié)構(gòu)具有變化高度地被安裝在至少一個電子芯片的第二主表面上。為了這個目的，至少部分柔性的(尤其是彈性可變形的)或延性的(尤其是塑性可變形的)熱量移除結(jié)構(gòu)可以被實(shí)現(xiàn)在設(shè)備中。例如，可以形成完全重疊模塑的連接，例如焊接至電纜，或者使用例如楔形連接器。
[0021]在實(shí)施例中，設(shè)備包括與基板電耦合的電連接器(其甚至可以與基板一體形成)，其僅被重疊模塑結(jié)構(gòu)部分覆蓋并且延伸超出重疊模塑結(jié)構(gòu)以便被暴露給環(huán)境，并且其被配置用于將設(shè)備電連接至連接裝置(其可以是連接系統(tǒng)，或者其可以至少形成連接系統(tǒng)的一部分，或者其可以被布置在電子設(shè)備與連接系統(tǒng)之間)。電連接器可以用于提供從電子設(shè)備向要由系統(tǒng)控制單元控制的連接系統(tǒng)的電連接。連接器可以與基板一體形成或者可以是被安裝至基板的分離部件。通過用重疊模塑材料部分地覆蓋連接器，尤其是至基板的連接可以在機(jī)械上被加強(qiáng)。另外，重疊模塑可以同時形成電連接器與基板之間的導(dǎo)電連接的電氣絕緣。從而，重疊模塑可以協(xié)同地起到針對用戶的電氣安全特征的作用。
[0022]在實(shí)施例中，電連接器包括由電纜組成的組和插頭連接器中的至少一個。在電連接器被配置為插頭連接器的時候，其插頭可以被插到例如車輛的電纜樹(cable tree)的連接裝置(諸如要由系統(tǒng)控制單元控制的連接的或可連接的系統(tǒng))的相對部分中。各自傳輸分離的電信號的一個或通常多個電連接元件可以在插頭連接器處被提供。在備選實(shí)施例中，電連接器被配置為電纜(其可以具有導(dǎo)電芯和包圍的電氣絕緣材料)，從而插頭連接器可以被省略并且基板可以經(jīng)由簡單的電纜被直接電耦合至連接系統(tǒng)。從而，可以提供輕質(zhì)的、針對故障穩(wěn)健的和緊湊的系統(tǒng)，其中可以避開用于插頭連接器的成本。
[0023]在實(shí)施例中，設(shè)備包括與基板電耦合并且被重疊模塑結(jié)構(gòu)完全覆蓋的電連接器，其中設(shè)備包括從電連接器延伸超出重疊模塑結(jié)構(gòu)并且被配置用于將設(shè)備電連接至連接裝置的一個或多個有線互連。從而，整個電連接器可以被塑造結(jié)構(gòu)保護(hù)。電信號可以通過簡單的導(dǎo)線連接被傳輸出重疊模塑的體積之外。
[0024]在實(shí)施例中，重疊模塑結(jié)構(gòu)和熱量移除結(jié)構(gòu)被配置用于完全封裝至少該至少一個電子芯片和基板，從而該至少一個電子芯片和基板兩者皆由重疊模塑結(jié)構(gòu)和熱量移除結(jié)構(gòu)完全周向包圍。例如，電子芯片和/或基板的表面的一部分可以與熱量移除結(jié)構(gòu)直接接觸，并且電子芯片和/或基板的剩余表面可以由塑造材料完全覆蓋。換句話說，重疊模塑結(jié)構(gòu)連同熱量移除結(jié)構(gòu)可以被配置用于完全封裝該至少一個電子芯片和基板。于是，沒有電子芯片和基板的表面保持暴露于外部環(huán)境。因?yàn)闆]有至少一個電子芯片和基板的自由表面保持在重疊模塑結(jié)構(gòu)的外部，所以這樣的實(shí)施例是有利的。從而，可以實(shí)現(xiàn)對電子芯片以及基板的機(jī)械保護(hù)和電保護(hù)。
[0025]在實(shí)施例中，設(shè)備包括被配置用于電耦合基板與熱量移除結(jié)構(gòu)的電耦合結(jié)構(gòu)(諸如布線連接或者通過通孔延伸通過基板的電連接)。因此，其有利地可以由導(dǎo)電金屬(諸如銅或鋁)制成的熱量移除結(jié)構(gòu)可以同時用于提供電功能，例如用于提供整體(mass)連接或接地連接。另外地或備選地，熱量移除結(jié)構(gòu)還可以有助于屏蔽電子芯片不受外部電磁輻射。在存在電磁雜散輻射的情況下，電子芯片的功能可能退化。
[0026]在實(shí)施例中，熱量移除結(jié)構(gòu)的外表面保持未被重疊模塑結(jié)構(gòu)覆蓋。通過使熱量移除結(jié)構(gòu)保持至少部分未被覆蓋和直接關(guān)于環(huán)境被暴露，從電子芯片向熱量移除結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)的熱量可以通過將其供應(yīng)至存在于環(huán)境中的冷卻介質(zhì)而從電子設(shè)備被有效地傳輸?shù)簟＿@樣的冷卻介質(zhì)可以是諸如氣體(例如空氣)或液體(例如水)之類的冷卻流體。
[0027]在實(shí)施例中，重疊模塑結(jié)構(gòu)和熱量移除結(jié)構(gòu)形成設(shè)備的外表面的至少一部分。在這樣的實(shí)施例中，分離的外部外殼是可有可無的，這使得電子設(shè)備緊湊、重量輕和制造便宜。與此相比，重疊模塑結(jié)構(gòu)的外表面結(jié)合熱量移除結(jié)構(gòu)的外表面可以在功能上替換這樣的外殼。從而，根據(jù)不例性實(shí)施例的電子設(shè)備可以沒有外部外殼。
[0028]在實(shí)施例中，熱量移除結(jié)構(gòu)包括金屬或者由金屬組成。諸如銅或鋁之類的金屬材料在熱導(dǎo)率方面表現(xiàn)出適當(dāng)?shù)男阅?，并且因此尤其適合作為用于熱量移除結(jié)構(gòu)的材料。同時，這些金屬材料可以有助于電子設(shè)備的電子功能并且可以另外起到屏蔽來自環(huán)境的電磁輻射的作用。
[0029]在實(shí)施例中，熱量移除結(jié)構(gòu)被配置為導(dǎo)熱板。這樣的導(dǎo)熱板可以用作用于在其上安裝電子芯片的安裝平臺，并且還可以用作重疊模塑材料可以以液體或粘性形式(即在硬化或固化之前)被應(yīng)用到其上的基座或支撐物。
[0030]在實(shí)施例中，重疊模塑結(jié)構(gòu)由塑料材料制成。適于通過模塑來封裝電子構(gòu)件的任何模具材料可以被用于重疊模塑結(jié)構(gòu)。用于改善重疊模塑材料的某些物理性質(zhì)的諸如導(dǎo)電和/或?qū)崽畛淞Ｗ又惖奶畛洳牧峡梢员磺度朐谒芰喜牧现小?br> [0031]在實(shí)施例中，基板是印刷電路板(PCB)。PCB可以被用于使用從被層疊到非傳導(dǎo)薄片上的金屬(尤其是銅)層蝕刻的傳導(dǎo)通路、軌道或信號軌跡來機(jī)械支撐和電連接電子芯片。作為PCB的備選，還可能使用柔性板、陶瓷板或者被配置用于在其上安裝電子芯片并且用于在它們之間實(shí)現(xiàn)電耦合的任何其它基座結(jié)構(gòu)。
[0032]在實(shí)施例中，設(shè)備包括被安裝和電連接在基板上并且由重疊模塑結(jié)構(gòu)封裝的微控制器。這樣的微控制器可以是在包含處理器內(nèi)核、存儲器和可編程輸入/輸出外圍設(shè)備的單個集成電路上的小型計(jì)算機(jī)。微控制器可以有助于電子芯片或多個電子芯片的系統(tǒng)控制功能。
[0033]在實(shí)施例中，系統(tǒng)控制單元被配置用于汽車應(yīng)用，尤其是用于汽車系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)控制。這些汽車應(yīng)用可以涉及發(fā)動機(jī)驅(qū)動的兩輪車輛或四輪車輛。這些汽車應(yīng)用可以具體涉及車輛的各種部分，諸如燃燒發(fā)動機(jī)和/或電動機(jī)控制、車窗升降電動機(jī)的控制、車輛防雷系統(tǒng)的控制等。在這些系統(tǒng)中，系統(tǒng)控制單元必須執(zhí)行大量的處理任務(wù)并且可能必須處理高電流值。從而，在這些系統(tǒng)中散熱是至關(guān)重要的。被配置用于汽車系統(tǒng)控制的電子設(shè)備可以被插到車輛的電纜樹。
[0034]在實(shí)施例中，熱連接在封裝之前被執(zhí)行。在這一過程順序中，封裝還可以實(shí)現(xiàn)熱量移除結(jié)構(gòu)至電子芯片和/或至基板的機(jī)械緊固。在這樣的實(shí)施例中，該方法因此可以包括通過封裝將熱量移除結(jié)構(gòu)連接至基板。
[0035]在備選實(shí)施例中，熱連接在封裝之后被執(zhí)行。在這樣的過程順序中，熱連接可以在使封裝材料硬化之后來完成。在這樣的實(shí)施例中，該方法可以包括通過至少一個附加的機(jī)械連接過程(尤其是通過螺絲接合、夾緊、鉚接和/或粘附)將熱量移除結(jié)構(gòu)連接至基板。從而，一個或多個螺釘、一個或多個夾子、一個或多個鉚釘和/或粘性材料可以被用于執(zhí)行緊固。
[0036]在實(shí)施例中，該方法包括將熱量移除結(jié)構(gòu)安裝在基板上并且形成通過基板熱連接熱量移除結(jié)構(gòu)與至少一個電子芯片的熱連接結(jié)構(gòu)。在這樣的情景中，至少一個電子芯片可以被布置在與熱量移除結(jié)構(gòu)被安裝在其處的基板的另一主表面相比的基板的相對主表面上。在這樣的實(shí)施例中，熱量移除結(jié)構(gòu)和電子芯片或多個電子芯片可以被安裝在基板的相對側(cè)上。
[0037]仍然參照先前描述的實(shí)施例，該方法可以進(jìn)一步包括通過延伸通過基板的至少一個通孔形成熱連接結(jié)構(gòu)，以由此熱連接被安裝在基板的第一主表面上的至少一個電子芯片與被安裝在基板的與第一主表面相對的第二主表面上的熱量移除結(jié)構(gòu)。延伸通過基板并且填充有導(dǎo)熱材料的一個或多個通孔因此可以被用作熱連接結(jié)構(gòu)。這樣的通孔可以填充有諸如銅或鋁之類的導(dǎo)熱材料。
[0038]在實(shí)施例中，熱量移除結(jié)構(gòu)具有被配置用于將設(shè)備機(jī)械緊固到連接系統(tǒng)的安裝基座的機(jī)械緊固供應(yīng)物(provis1n)。這樣的機(jī)械緊固供應(yīng)物可以包括一個或多個螺釘、鉚釘、螺栓、夾子等。
[0039]在實(shí)施例中，系統(tǒng)控制單元由具有不同高度并且被安裝在基板上和被電連接至基板的多個電子芯片形成，其中熱量移除結(jié)構(gòu)和基板中的至少一個具有面向多個電子芯片并且具有至少部分補(bǔ)償多個電子芯片的不同高度的高度剖面(profile)的安裝表面。例如，基板可以是其上安裝具有不同高度的電子芯片的平面板。為了在保持設(shè)備簡單的外部形狀的同時通過電子芯片與熱量移除結(jié)構(gòu)之間的大接觸表面來促進(jìn)適當(dāng)?shù)纳?，熱量移除結(jié)構(gòu)的芯片接觸表面可以配備有用作電子芯片與熱量移除結(jié)構(gòu)之間的熱互連和結(jié)構(gòu)互連的高度平衡化元件。另外地或備選地，這些熱量橋接墊片還可以被布置在基板上用于補(bǔ)償電子芯片的不同高度值。
[0040]在實(shí)施例中，熱量移除結(jié)構(gòu)被配置為具有至少部分填充有重疊模塑結(jié)構(gòu)的材料的凹處(諸如例如以矩陣狀圖案被布置的通孔)的導(dǎo)熱柵格(例如金屬柵格)。當(dāng)重疊模塑結(jié)構(gòu)的材料在電子設(shè)備的制造期間仍然是液體的或粘性的時，這些模具材料還將流進(jìn)或者甚至可以被壓進(jìn)柵格狀熱量移除結(jié)構(gòu)的凹處中，并且可以在此硬化。這促進(jìn)了熱量移除結(jié)構(gòu)與重疊模塑結(jié)構(gòu)之間的機(jī)械連接并且還改善了設(shè)備的各部件之間的熱耦合。
[0041]在實(shí)施例中，熱量移除結(jié)構(gòu)至少部分由彈性可變形或塑性可變形材料制成，從而在設(shè)備的裝配期間，熱量移除結(jié)構(gòu)的高度剖面是可適于補(bǔ)償水平偏差的。熱量移除結(jié)構(gòu)可以是延性的或柔性的，以補(bǔ)償由不同電子芯片的制造公差和/或高度尺寸和/或其它影響造成的不同高度水平。熱量移除結(jié)構(gòu)可以包括在制造電子設(shè)備期間被彈性或塑性變形的柔性或延性材料，以用于補(bǔ)償高度差(比較圖23與圖31)。
[0042]在實(shí)施例中，熱量移除結(jié)構(gòu)包括剛性構(gòu)件并且包括被連接至剛性構(gòu)件的彈性或塑性可變形構(gòu)件。剛性構(gòu)件(諸如梁的陣列或多邊形框架)可以提供機(jī)械穩(wěn)定性并且可以支撐可變形構(gòu)件。可變形構(gòu)件(諸如可彎曲的板或柵格或長絲網(wǎng))可以允許熱量移除設(shè)備對電子設(shè)備的不同部件的幾何適配(例如高度平衡化)。剛性構(gòu)件和可變形構(gòu)件兩者皆可以由諸如銅之類的導(dǎo)熱材料制成。
[0043]重疊模塑復(fù)合物(或封裝結(jié)構(gòu))封裝、包裝或容納上面提到的電子設(shè)備的部件，尤其是基板、熱量移除結(jié)構(gòu)和(多個)電子芯片。它也可以包裝諸如熱互連結(jié)構(gòu)、附加的有源或無源電子部件(諸如電容器、電阻器等)之類的進(jìn)一步的部件。模塑復(fù)合物可以由一種或幾種材料制成，并且可以例如由塑料材料或陶瓷材料制成。
[0044]在實(shí)施例中，至少一個電子芯片可以是包括由處理器、功率芯片、開關(guān)(諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等)、二極管、半橋(即具有兩個開關(guān)和對應(yīng)二極管的逆變器臂)和逆變器(例如六個開關(guān)和對應(yīng)二極管)組成的組中的至少一個集成電路部件的至少一個半導(dǎo)體芯片。這些和其它電子構(gòu)件中的多個可以被集成在相同的半導(dǎo)體芯片中，或者包括這些和/或其它集成電路部件的多個半導(dǎo)體芯片可以形成電子設(shè)備的一部分。
[0045]作為用于在被配置為半導(dǎo)體芯片時的電子芯片的基板或晶片，可以使用半導(dǎo)體基板(優(yōu)選地，硅基板)。備選地，可以提供氧化硅或另外的絕緣體基板。還可能實(shí)現(xiàn)鍺基板或II1-V族半導(dǎo)體材料。例如，示例性實(shí)施例可以用GaN或SiC技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。對于包裝、模塑或封裝，可以使用塑料材料或陶瓷材料。此外，示例性實(shí)施例可以利用標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體加工技術(shù)，諸如適當(dāng)?shù)奈g刻技術(shù)(包括各向同性和各向異性蝕刻技術(shù)，尤其是等離子體蝕刻、干蝕刻、濕蝕刻)、圖案化技術(shù)(其可以包含光刻掩模)、沉積技術(shù)(諸如化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、原子層沉積(ALD)、濺射等)。
[0046]根據(jù)以下描述和所附權(quán)利要求，結(jié)合附圖(其中相同的部件或要素由相同的附圖標(biāo)記來表示)，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)勢將變得明顯。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0047]被包括以提供對本發(fā)明的示例性實(shí)施例的進(jìn)一步理解并且構(gòu)成說明書的一部分的附圖圖示了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
[0048]在圖中:
[0049]圖1至圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的在制造電子設(shè)備的方法期間獲得的不同布置的剖視圖，其中制造的電子設(shè)備被示出在圖3中。
[0050]圖4示出了通過螺絲接合被安裝在專用基座上并且被電連接至連接系統(tǒng)的圖3的電子設(shè)備的剖視圖。
[0051]圖5圖示了根據(jù)通過連接器元件的配置而不同于圖4的實(shí)施例的另一示例性實(shí)施例的電子設(shè)備的剖視圖，并且圖6圖示了其俯視圖。
[0052]圖7示出了根據(jù)通過連接器元件的配置而不同于圖5和圖6的實(shí)施例的另一示例性實(shí)施例的電子設(shè)備的剖視圖，并且圖8示出了其俯視圖。
[0053]圖9示出了根據(jù)關(guān)于用于將電子設(shè)備安裝在裝置上的供應(yīng)物(provis1n)而不同于圖5和圖6的實(shí)施例的另一示例性實(shí)施例的電子設(shè)備的剖視圖，并且圖10示出了其俯視圖。
[0054]圖11示出了根據(jù)關(guān)于用于將電子設(shè)備安裝在裝置上的供應(yīng)物而不同于圖9和圖10的實(shí)施例的另一示例性實(shí)施例的電子設(shè)備的剖視圖，并且圖12示出了其俯視圖。
[0055]圖13示出了根據(jù)關(guān)于用于將電子設(shè)備安裝在裝置上的供應(yīng)物而不同于圖5和圖6的又一示例性實(shí)施例的電子設(shè)備的剖視圖，并且圖14示出了其俯視圖。
[0056]圖15示出了根據(jù)關(guān)于其在裝置上的安裝而不同于圖5和圖6的另一示例性實(shí)施例的電子設(shè)備的剖視圖，并且圖16示出了其俯視圖。
[0057]圖17示出了根據(jù)具有用于安裝在裝置上的供應(yīng)物的示例性實(shí)施例的電子設(shè)備的俯視圖。
[0058]圖18示出了根據(jù)通過熱量移除結(jié)構(gòu)的附加芯片高度平衡化剖面而不同于圖4的示例性實(shí)施例的電子設(shè)備的剖視圖，并且圖19示出了其俯視圖。
[0059]圖20示出了根據(jù)具有帶有在重疊模塑期間被集成的散熱器的重疊模塑的印刷電路板的示例性實(shí)施例的電子設(shè)備的剖視圖。
[0060]圖21示出了根據(jù)具有重疊模塑的印刷電路板以及在重疊模塑之后被安裝至重疊模塑結(jié)構(gòu)和印刷電路板的散熱器的另一示例性實(shí)施例的電子設(shè)備的剖視圖。
[0061]圖22示出了根據(jù)具有帶有在重疊模塑之后被安裝的散熱器的重疊模塑的印刷電路板的又一示例性實(shí)施例的電子設(shè)備的剖視圖。
[0062]圖23圖示了根據(jù)包括由剛性熱量移除管布置和附加的延性散熱器形成的熱量移除結(jié)構(gòu)的另一示例性實(shí)施例的電子設(shè)備的剖視圖，并且圖24圖示了其俯視圖。
[0063]圖25圖示了根據(jù)與圖23和圖24的實(shí)施例相似但是具有附加的彈性柔性散熱器的另一示例性實(shí)施例的電子設(shè)備的剖視圖，并且圖26圖示了其俯視圖。
[0064]圖27圖示了根據(jù)包括由熱量移除框架和附加的延性散熱器形成的熱量移除結(jié)構(gòu)的另一示例性實(shí)施例的電子設(shè)備的剖視圖，并且圖28圖示了其俯視圖。
[0065]圖29示出了根據(jù)其中熱量移除結(jié)構(gòu)包括熱管的示例性實(shí)施例的電子設(shè)備的剖視圖。
[0066]圖30示出了根據(jù)其中熱量移除結(jié)構(gòu)包括熱管和導(dǎo)電材料的可變形箔或網(wǎng)眼(mesh)的示例性實(shí)施例的電子設(shè)備的剖視圖。
[0067]圖31示出了根據(jù)其中熱量移除結(jié)構(gòu)包括短的熱管和導(dǎo)電材料的可變形箔或網(wǎng)眼的示例性實(shí)施例的電子設(shè)備的剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0068]圖中的圖示是示意性的并且不是按比例的。
[0069]在將參照圖更詳細(xì)地描述示例性實(shí)施例之前，將概述基于其示例性實(shí)施例已被開發(fā)的一些一般考慮。
[0070]示例性實(shí)施例提供了具有用于控制連接系統(tǒng)(諸如汽車系統(tǒng))的基于芯片的系統(tǒng)控制單元的電子設(shè)備的部件的電集成、熱集成、機(jī)械集成和系統(tǒng)集成的非常有利的組合。關(guān)于電集成，部件(諸如電子芯片)和連接器可以被底側(cè)焊接至基板(諸如印刷電路板)。關(guān)于熱集成，(多個)發(fā)熱組件可以用頂側(cè)連接(例如通過膠或焊料)至冷卻板。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械集成，裝配的系統(tǒng)板(例如印刷電路板加上部件和冷卻板)可以被重疊模塑。系統(tǒng)集成可以由基于被放置在冷卻板上的固定裝置的機(jī)械裝配來實(shí)現(xiàn)。電互連可以通過被安裝在基板上的一個連接器或多個連接器來形成。通過重疊模塑整個電子控制單元，通常使用的外殼可以被代替。
[0071]對應(yīng)示例性實(shí)施例的主旨是，電集成、機(jī)械集成和/或系統(tǒng)集成可以在不同層次上來完成，并且對于相關(guān)制造公差不是關(guān)鍵的。特別地，可以執(zhí)行電子控制單元的熱互連與電互連的分離。
[0072]在下文中，參照圖1至圖3，將說明根據(jù)示例性實(shí)施例的制造電子設(shè)備300的方法。
[0073]圖1示出了在這種情況下被體現(xiàn)為半導(dǎo)體芯片的三個電子芯片102被安裝在其上的被體現(xiàn)為印刷電路板的基板100的剖視圖。電子芯片102經(jīng)由諸如焊線(wire bond)之類的電連接元件120被電連接至基板100。如可以從圖1中獲取的，電子芯片102的第一主表面106被機(jī)械連接至基板100。此外，諸如電容、歐姆電阻器等之類的多個無源電氣元件122可以被電連接至各種電子芯片102并且被電連接在基板100上。針對無源部件122的另外的示例是線圈或者電感。
[0074]同時，電子芯片102形成用于控制連接系統(tǒng)的系統(tǒng)控制單元。例如，這樣的系統(tǒng)可以經(jīng)由連接器插頭104被電連接，連接器插頭104轉(zhuǎn)而被電連接至基板100。連接系統(tǒng)可以是可以經(jīng)由電纜樹等被連接至設(shè)備300的汽車系統(tǒng)。例如，具有協(xié)同操作電子芯片102的形式的系統(tǒng)控制單元可以控制諸如車輛的燃燒發(fā)動機(jī)或電動發(fā)動機(jī)之類的汽車發(fā)動機(jī)或者其部件(例如用于控制門模塊)。然而，被控制的連接系統(tǒng)還可以是諸如鉆孔機(jī)、鉚釘機(jī)、鑿巖錘等之類的機(jī)械工具。另一種連接系統(tǒng)可以是電池加載系統(tǒng)。系統(tǒng)控制單元還可以控制電動車窗升降機(jī)或者集中式門鎖系統(tǒng)。然而還可能的是，系統(tǒng)控制單元控制作為連接系統(tǒng)的汽車防雷系統(tǒng)、車輛的信息娛樂系統(tǒng)或者駕駛員輔助系統(tǒng)。在實(shí)施例中，電子芯片102中的一個電子芯片是微控制器，其中電子芯片102中的其它電子芯片可以是功率管理芯片(諸如功率開關(guān)，例如具有電路部件的離散或集成布置)。
[0075]如可以從圖2中獲取的，電子芯片102的第二主表面108被機(jī)械連接和熱連接至熱量移除結(jié)構(gòu)200。在此被體現(xiàn)為平面金屬板(例如由銅或鋁制成)的熱量移除結(jié)構(gòu)200用于移除在電子設(shè)備300的操作時由電子芯片102生成的熱量。換句話說，當(dāng)電子設(shè)備300通過由電子芯片102形成的系統(tǒng)控制單元來控制連接系統(tǒng)的時候，生成的歐姆損耗等可以通過起冷卻板作用的熱量移除結(jié)構(gòu)200從電子芯片102被消散。
[0076]通過粘附、焊接、熔接或者通過可硬化的模具，電子芯片102和熱量移除板200可以彼此連接。
[0077]可選地，當(dāng)通過在熱量移除結(jié)構(gòu)200被壓在電子芯片102上的時候施加的壓力來安裝時，突出在面向電子芯片102的第二主表面108的熱量移除結(jié)構(gòu)200的表面之上的翅片或葉片(未示出)可以被塑性變形。因此，突出在基板100之上、達(dá)到不同高度水平的不同電子芯片102之間的高度差可以通過塑性可變形結(jié)構(gòu)(諸如翅片或葉片)被平衡化，其因此有助于機(jī)械連接并且還可以用于改善電子芯片102與熱量移除結(jié)構(gòu)200之間的熱耦八口 ο
[0078]雖然在圖中未示出，但是熱量移除結(jié)構(gòu)200還可以被配置為可以在將這樣的熱量移除結(jié)構(gòu)200與電子芯片102壓在一起時用于高度平衡化或補(bǔ)償?shù)?例如金屬的)柵格(其可以從板被沖孔或者其可以被長絲纏繞)。將熱量移除結(jié)構(gòu)200體現(xiàn)為具有通孔陣列的柵格還允許進(jìn)一步促進(jìn)與模塑材料(其可以被壓在通孔之間和被壓到通孔中以用于連接區(qū)域的增加)的剛性機(jī)械連接，見圖3。當(dāng)例如被體現(xiàn)為冷卻板的熱量移除結(jié)構(gòu)200被形成為圖案柵格的時候，提供三維剖面(例如微翅片的網(wǎng)眼)是可能的，這還可以平衡化不同電子芯片102之間的高度差。熱集成和機(jī)械集成不需要被單獨(dú)執(zhí)行，而是它們可以被加入在一個過程步驟中。在這種情況下，三維剖面可以是非常有效的。
[0079]如還可以從圖2中獲取的，熱量移除結(jié)構(gòu)200還具有安裝元件202，其在該實(shí)施例中具有用于將電子設(shè)備300連接至連接系統(tǒng)的安裝基座400(見圖4)的螺紋盲孔(未示出)。
[0080]為了獲得在圖3中示出的電子設(shè)備300，液體或粘性模塑材料被沉積在使用熱量移除結(jié)構(gòu)200作為支撐物的圖2的布置上。通過沉積模塑材料并且通過隨后使相同的模塑材料硬化，通過重疊模塑結(jié)構(gòu)302重疊模塑和完全封裝電子芯片102和基板100以及無源部件122和電連接120是可能的。形成重疊模塑結(jié)構(gòu)302的液體或粘性材料還填充所描述的部件與熱量移除結(jié)構(gòu)200之間的間隙，由此還有助于電子設(shè)備300的所有部件的機(jī)械連接。而且，電連接器104被部分嵌入在重疊模塑結(jié)構(gòu)302內(nèi)，然而，電連接器104的導(dǎo)電連接部分延伸出重疊模塑結(jié)構(gòu)302。如可以從圖3中獲取的，電子設(shè)備300的整個外表面由重疊模塑結(jié)構(gòu)302、熱量移除結(jié)構(gòu)200和電連接器104構(gòu)成。不需要分離的外殼。若需要用填充粒子填充，作為用于重疊模塑結(jié)構(gòu)302的材料，環(huán)氧樹脂、熱塑性塑料、塑料材料可以被使用。重疊模塑結(jié)構(gòu)302的形成可以通過注射模塑、嵌入模塑或者將模塑材料濺射到圖2的布置上來執(zhí)行。
[0081]圖4示出了在電氣連接和機(jī)械連接至汽車系統(tǒng)之后的電子設(shè)備300。
[0082]如可以從圖4中獲取的，電連接器104已經(jīng)經(jīng)由電氣接口 402和電纜404被連接至由電子設(shè)備300的電子芯片102控制的連接系統(tǒng)(未示出)。
[0083]此外，在此被體現(xiàn)為螺釘?shù)臋C(jī)械固定裝置406可以被擰緊以用于提供汽車系統(tǒng)的安裝基座400、熱量移除結(jié)構(gòu)200和安裝元件202之間的機(jī)械連接，由此提供電子設(shè)備300與連接系統(tǒng)之間的螺釘連接。為了這個目的，通孔被形成在安裝基座400和熱量移除結(jié)構(gòu)200中。熱能沿其從電子芯片102向環(huán)境消散的熱路徑用圖4中的附圖標(biāo)記410表示。
[0084]此外應(yīng)當(dāng)說明的是，連接器104可以與基板100或熱量移除結(jié)構(gòu)200 —體形成，或者可以如在圖4中示出的被提供為在這種情況下被連接至基板100的分離部件。此外，可能的是，連接器104特別適于與連接系統(tǒng)的諸如車輛的電纜樹之類的插頭連接。備選地，可能的是，利用以直接連接基板100與連接系統(tǒng)的電纜404的形式的直接電纜連接，電纜404被直接連接至基板100以提供輕質(zhì)的和結(jié)構(gòu)簡單的電子設(shè)備300。安裝基座400例如可以是(例如車輛的)機(jī)架部件或者車身覆蓋件。
[0085]圖5示出了根據(jù)具有連接器104(其在這種情況下既不包括電子接口 402也不包括電纜404)的示例性實(shí)施例的電子設(shè)備300的剖視圖。圖6是對應(yīng)的俯視圖。
[0086]圖7示出了根據(jù)其中連接器插頭104被直接電纜連接404替換的又一示例性實(shí)施例的電子設(shè)備300的剖視圖，并且圖8示出了其對應(yīng)俯視圖。換句話說，電纜404通過焊接結(jié)構(gòu)700已經(jīng)被直接連接至基板100，并且然后已經(jīng)被部分重疊模塑。備選地，板連接可以利用像IDC插座那樣的簡單連接器來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槠淇梢员荒Ｋ軓?fù)合物灌封，所以這樣的連接器可以是甚至更簡單的。因此，代替直接的焊接連接，可以使用簡單的連接器。這種接觸可以是只連接一次的(例如楔型)或者可釋放的(例如引腳型連接器)。這種連接器可以被用于在重疊模塑的過程之前對連接器和電氣部件的集成測試。
[0087]在圖9和圖10中示出的電子設(shè)備300的實(shí)施例中，提供了雙重機(jī)械連接以進(jìn)一步增加穩(wěn)定性。因此，兩個(而不是一個)機(jī)械連接元件202被提供在熱量移除結(jié)構(gòu)200處。從而，熱量移除結(jié)構(gòu)200在此具有兩個安裝元件202，電子設(shè)備300具有兩個機(jī)械固定裝置406，并且兩個通孔被形成在連接系統(tǒng)的安裝基座400中。
[0088]與此相比，圖11和圖12的實(shí)施例僅僅具有一個機(jī)械連接，即僅僅一個機(jī)械連接元件202和一個機(jī)械固定裝置406。
[0089]在圖13和圖14的實(shí)施例中，機(jī)械連接元件202——其在此被提供在電子設(shè)備300的兩個相對側(cè)上一被定位在重疊模塑結(jié)構(gòu)302的外部，以便增加電子設(shè)備300的外表面面積以另外增加熱量移除的效率。
[0090]在圖15和圖16的實(shí)施例中，夾緊元件1600被提供在電子設(shè)備300的相對端上，以用于將電子設(shè)備300夾緊至諸如底盤之類的安裝基座400。
[0091]在圖17的實(shí)施例中，示出了(例如車輛的)載體1700，其中電子設(shè)備300在三個螺絲接合點(diǎn)處被連接至該載體1700，從而在該實(shí)施例中，三個機(jī)械連接元件202被形成在電子設(shè)備300處。
[0092]在圖18和圖19的實(shí)施例中，熱量移除結(jié)構(gòu)200不被配置為完全平面的板，而是具有高度剖面，該高度剖面在面向電子芯片102中的一個電子芯片的熱量移除結(jié)構(gòu)200的中心部分中具有局部突起1800。通過熱量移除結(jié)構(gòu)200的該局部突起1800和高度剖面，針對不同部件高度制造電子設(shè)備300是可能的。在示出的實(shí)施例中，與在左手側(cè)上和在右手側(cè)上的電子芯片102相比，中心電子設(shè)備102的較小高度可以由熱量移除結(jié)構(gòu)200的高度剖面來補(bǔ)償。
[0093]在圖1至圖19的實(shí)施例中，電子芯片102的兩個相對的主表面106、108都已經(jīng)在一側(cè)上用基板100覆蓋并且在另一側(cè)上用熱量移除結(jié)構(gòu)200覆蓋。
[0094]與此相比，圖20的實(shí)施例示出了這樣的架構(gòu)，其中基板100具有第一主表面2004和相對的第二主表面2006，其中電子芯片102被安裝在基板100的第一主表面2004上，并且熱量移除結(jié)構(gòu)200被安裝在基板100的第二主表面2006上。被安裝在主表面2006(熱量移除結(jié)構(gòu)200也被安裝在其上)上的微控制器2002被示出為圖20的實(shí)施例的僅有的電子芯片。填充有諸如銅之類的導(dǎo)電和導(dǎo)熱材料的通孔2000熱連接電子芯片102與熱量移除結(jié)構(gòu)200。
[0095]從而，提供了以附加散熱器(以熱量移除結(jié)構(gòu)200的形式)的形式具有適當(dāng)?shù)臒嵝阅?、以基?00的形式的模塑PCB。在圖20的實(shí)施例中，散熱器被集成在熱量移除結(jié)構(gòu)200被連接至的模體(S卩，重疊模塑結(jié)構(gòu)302)中。模塑PCB和散熱器使功率部件(S卩，電子芯片102和微控制器2002)冷卻。
[0096]與圖20相比，圖21的實(shí)施例示出了其中提供了以熱量移除板200的形式的外部裝配的散熱器的電子設(shè)備300。螺釘、鉚釘或其它機(jī)械固定裝置406被用于連接熱量移除結(jié)構(gòu)200與基板100 (并且可選地與重疊模塑結(jié)構(gòu)302)。模塑PCB和散熱器因此被用于使功率部件冷卻。另外，在圖21的實(shí)施例中提供了可選的薄模塑復(fù)合物或熱界面材料2100。
[0097]圖22示出了又一示例性實(shí)施例，其中以與圖1至圖19中相似的方式，基板100被安裝在電子芯片102的第一主表面106上，而熱量移除結(jié)構(gòu)200被安裝在電子芯片102的相對的第二主表面108上。熱互連墊片2200補(bǔ)償電子芯片102之間的高度距離，并且分隔電子芯片102中的一些電子芯片的第二主表面108與以導(dǎo)電和導(dǎo)熱金屬板的形式的平面熱量移除結(jié)構(gòu)200之間的間隙。
[0098]應(yīng)當(dāng)說明的是，所有圖僅是草擬的示例，其中在所有方向上的尺寸可以大幅變化。設(shè)備尺寸參數(shù)的改變是可能的。可以使用不同的設(shè)備固定裝置。連接器(一個或多個連接器是可能的)的類型、位置和方向也可以是不同的。工藝流程也可以是不同的，以進(jìn)一步改善可制造性。例如，可以在工藝流程的兩個程序中或者在工藝流程的另一點(diǎn)處執(zhí)行連接器的裝配。
[0099]圖23圖示了根據(jù)包括由熱量移除管布置2300和附加的(柔性或者在此)延性散熱器2302形成的雙部件熱量移除結(jié)構(gòu)200的另一示例性實(shí)施例的電子設(shè)備300的剖視圖，并且圖24圖示了其俯視圖。熱量移除管布置2300和散熱器2302兩者部分被定位在重疊模塑結(jié)構(gòu)302的內(nèi)部并且部分被定位在重疊模塑結(jié)構(gòu)302的外部。鑒于其可變形性，散熱器2302被夾在在一面上的電子芯片102與在另一面上的熱量移除管布置2300之間以平衡化不同電子芯片102的高度差。在重疊模塑結(jié)構(gòu)302的外部，散熱器2302和熱量移除管布置2300彼此連接，并且經(jīng)由構(gòu)成可選的分離機(jī)械固定裝置的諸如螺釘之類的緊固元件2306被連接至導(dǎo)熱體2304。如可以從圖24特別獲得的，由于散熱器2302的延性特性，后者可以被塑性變形，從而可以使散熱器2302的一個主表面與電子芯片102的第二安裝表面108直接物理接觸(見圖24中的接觸區(qū)域2400)，由此促進(jìn)熱傳導(dǎo)和熱量移除功能?？梢灾辽俨糠值厥股崞?302的相對的其它主表面與熱量移除管布置2300直接物理接觸，以便進(jìn)一步促進(jìn)熱量移除。該熱量可以朝用作外部散熱器的導(dǎo)熱體2304被傳輸出重疊模塑結(jié)構(gòu)302。由于散熱器2302的柔性或延性特性，其通過(彈性或在此)塑性變形可以從平面默認(rèn)配置轉(zhuǎn)換成任意期望的特定于用戶的三維形狀來接觸發(fā)熱構(gòu)件的熱表面，以通過有效的熱傳導(dǎo)實(shí)現(xiàn)其熱量移除的功能。
[0100]散熱器2302例如可以由具有金屬粉末(諸如銅粉末)的箔制成，或者由金屬網(wǎng)或網(wǎng)眼(諸如銅網(wǎng)眼)制成。在圖23和圖24的實(shí)施例中，熱量移除管布置2300由諸如銅之類的金屬材料的兩個平行梁形成。熱量移除管布置2300可以提供穩(wěn)定性，散熱器2302 (其可以通過熱量移除管布置2300被安裝和支撐)可以使得熱量移除結(jié)構(gòu)200可調(diào)整到不同的幾何邊界條件。
[0101]圖25圖示了根據(jù)與圖23和圖24的實(shí)施例相似的另一示例性實(shí)施例的電子設(shè)備300的剖視圖，并且圖26圖示了其俯視圖。然而，根據(jù)該實(shí)施例，散熱器2302被配置成柔性的和彈性可變形的(例如作為諸如銅線之類的導(dǎo)熱長絲的編織網(wǎng))，并且根據(jù)圖25不垂直突出在熱量移除管布置2300之上。
[0102]圖27圖示了根據(jù)包括由熱量移除框架2700和附加的(柔性或在此)延性散熱器2302形成的熱量移除結(jié)構(gòu)200的另一示例性實(shí)施例的電子設(shè)備300的剖視圖，并且圖28圖示了其俯視圖。在圖27和圖28的實(shí)施例中，熱量移除框架2700由圍繞和支撐柔性或延性散熱器2302的剛性環(huán)形框架形成。在散熱器2302的裝配期間，熱量移除框架2700可以形成用于金屬網(wǎng)眼(其可以構(gòu)成散熱器2302)的固定裝置。
[0103]圖29不出了根據(jù)其中熱量移除結(jié)構(gòu)200包括熱量移除管布置2300的不例性實(shí)施例的電子設(shè)備300的剖視圖。根據(jù)該實(shí)施例，柔性或延性散熱器2302可以被省略，或者可以以柔性形式被提供，但是不垂直突出在熱量移除管布置2300之上。備選地，熱量移除管布置2300可以被導(dǎo)熱材料的剛性或(塑性或彈性)可變形柵格(諸如銅柵格)替換。
[0104]圖30不出了根據(jù)其中熱量移除結(jié)構(gòu)200包括熱量移除管布置2300和構(gòu)成柔性或延性散熱器2302的導(dǎo)電材料的柔性箔或網(wǎng)眼的示例性實(shí)施例的電子設(shè)備300的剖視圖。根據(jù)該實(shí)施例，柔性或延性散熱器2302不延伸超出重疊模塑結(jié)構(gòu)302，而是被以其完全封裝。
[0105]圖31示出了根據(jù)其中熱量移除結(jié)構(gòu)200包括熱量移除管布置2300和構(gòu)成柔性或延性散熱器2302的導(dǎo)電材料的柔性箔或網(wǎng)眼的示例性實(shí)施例的電子設(shè)備300的剖視圖。根據(jù)該實(shí)施例，柔性或延性散熱器2302不延伸超出重疊模塑結(jié)構(gòu)302，而是被以其完全封裝。柔性或延性散熱器2302僅僅沿著小的重疊部分被熱耦合和機(jī)械耦合到熱量移除管布置2300，其中熱量移除管布置2300的大部分被布置在重疊模塑結(jié)構(gòu)302的外部。
[0106]應(yīng)當(dāng)注意的是，術(shù)語“包括”不排除其它元件或特征并且“一 (a) ”或“一 (an) ”不排除復(fù)數(shù)。還有，可以組合與不同實(shí)施例關(guān)聯(lián)進(jìn)行描述的元件。還應(yīng)當(dāng)注意的是，附圖標(biāo)記不應(yīng)該被理解為限制權(quán)利要求的范圍。而且，本申請的范圍不旨在被限于說明書中描述的過程、機(jī)器、制造、物質(zhì)的組成、裝置、方法和步驟的特定實(shí)施例。因此，所附權(quán)利要求旨在將這些過程、機(jī)器、制造、物質(zhì)的組成、裝置、方法或步驟包括在它們的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電子設(shè)備，包括: #基板； -至少一個電子芯片，被安裝在所述基板上并且被電連接至所述基板，并且被配置作為用于控制連接系統(tǒng)的系統(tǒng)控制單元； ，熱量移除結(jié)構(gòu)，被熱連接至所述至少一個電子芯片并且被配置用于移除在所述電子設(shè)備的操作時由所述至少一個電子芯片生成的熱量；以及 -重疊模塑結(jié)構(gòu)，被配置用于至少部分封裝所述至少一個電子芯片和所述基板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述基板具有第一主表面和與所述第一主表面相對的第二主表面，其中所述至少一個電子芯片被安裝在所述第一表面上，并且所述熱量移除結(jié)構(gòu)被安裝在所述第二表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述至少一個電子芯片具有第一主表面和與所述第一主表面相對的第二主表面，其中所述至少一個電子芯片用其第一表面安裝在所述基板上并且用其第二表面安裝在所述熱量移除結(jié)構(gòu)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述至少一個電子芯片具有第一主表面和與所述第一主表面相對的第二主表面，其中所述至少一個電子芯片用其第一表面安裝在所述基板上，并且所述熱量移除結(jié)構(gòu)具有變化高度地被安裝在所述至少一個電子芯片的所述第二主表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括與所述基板電耦合的電連接器，其被所述重疊模塑結(jié)構(gòu)部分地覆蓋但是延伸超出所述重疊模塑結(jié)構(gòu)，并且被配置用于將所述設(shè)備電連接至連接裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述電連接器包括由電纜組成的組和插頭連接器中的至少一個。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括與所述基板電耦合并且被所述重疊模塑結(jié)構(gòu)完全覆蓋的電連接器，其中所述設(shè)備包括從所述電連接器延伸超出所述重疊模塑結(jié)構(gòu)并且被配置用于將所述設(shè)備電連接至連接裝置的一個或多個有線互連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述重疊模塑結(jié)構(gòu)和所述熱量移除結(jié)構(gòu)被配置用于完全封裝至少所述至少一個電子芯片和所述基板，從而所述至少一個電子芯片和所述基板兩者被所述重疊模塑結(jié)構(gòu)和所述熱量移除結(jié)構(gòu)完全周向包圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括被配置用于電耦合所述基板與所述熱量移除結(jié)構(gòu)的電耦合結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述熱量移除結(jié)構(gòu)的外表面至少保持從所述重疊模塑結(jié)構(gòu)被部分揭開。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述重疊模塑結(jié)構(gòu)和所述熱量移除結(jié)構(gòu)形成所述設(shè)備的外表面的至少一部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述系統(tǒng)控制單元被配置用于汽車應(yīng)用，尤其是用于發(fā)動機(jī)控制。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述熱量移除結(jié)構(gòu)具有被配置用于將所述設(shè)備機(jī)械緊固到所述連接系統(tǒng)的安裝基座的機(jī)械緊固供應(yīng)物。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述系統(tǒng)控制單元由具有不同高度并且被安裝在所述基板上和被電連接至所述基板的多個電子芯片形成，其中所述熱量移除結(jié)構(gòu)和所述基板中的至少一個具有面向所述多個電子芯片的安裝表面并且具有補(bǔ)償所述多個電子芯片的所述不同高度的高度剖面。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述熱量移除結(jié)構(gòu)被配置作為具有至少部分填充有所述重疊模塑結(jié)構(gòu)的材料的凹處的導(dǎo)熱柵格。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述熱量移除結(jié)構(gòu)至少部分由彈性可變形或塑性可變形材料制成，從而在所述設(shè)備的裝配期間，所述熱量移除結(jié)構(gòu)的高度剖面是可適于補(bǔ)償水平偏差的。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述熱量移除結(jié)構(gòu)是延性的或柔性的，以補(bǔ)償由不同電子芯片的制造公差和高度尺寸造成的不同高度。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述熱量移除結(jié)構(gòu)包括剛性構(gòu)件并且包括被連接至所述剛性構(gòu)件的彈性或塑性可變形構(gòu)件。
19.一種發(fā)動機(jī)控制模塊，包括: -至少一個半導(dǎo)體芯片，具有第一主表面和與所述第一主表面相對的第二主表面，其中所述至少一個半導(dǎo)體芯片被配置用于執(zhí)行發(fā)動機(jī)控制功能； -印刷電路板，所述至少一個半導(dǎo)體芯片的所述第一表面被安裝并且被電連接至所述印刷電路板； ，熱量移除結(jié)構(gòu)，所述至少一個半導(dǎo)體芯片的所述第二表面被安裝至所述熱量移除結(jié)構(gòu)并且所述熱量移除結(jié)構(gòu)被熱連接至所述至少一個半導(dǎo)體芯片的所述第二表面，其中所述熱量移除結(jié)構(gòu)被配置用于移除在所述發(fā)動機(jī)控制模塊的操作時由所述至少一個半導(dǎo)體芯片生成的熱量；以及 -重疊模塑結(jié)構(gòu)，被配置用于至少部分封裝至少所述至少一個半導(dǎo)體芯片和所述印刷電路板。
20.一種制造電子設(shè)備的方法，所述方法包括: -將至少一個電子芯片安裝并且電連接在基板上，其中所述至少一個電子芯片被配置作為用于控制要被連接至所述電子設(shè)備的系統(tǒng)的系統(tǒng)控制單元； -將熱量移除結(jié)構(gòu)熱連接至所述至少一個電子芯片，并且配置所述熱量移除結(jié)構(gòu)用于移除在所述電子設(shè)備的操作時由所述至少一個電子芯片生成的熱量；以及 -通過重疊模塑結(jié)構(gòu)至少部分封裝至少所述至少一個電子芯片和所述基板。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述方法包括在所述封裝之前執(zhí)行所述熱連接。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述熱量移除結(jié)構(gòu)包括在制造所述電子設(shè)備期間被彈性或塑性變形的柔性或延性材料，以用于補(bǔ)償高度差。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述方法包括在一個制造過程內(nèi)連同所述封裝將所述熱量移除結(jié)構(gòu)連接至所述基板。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述方法包括在所述封裝之后執(zhí)行所述熱連接。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述方法包括通過至少一個附加機(jī)械連接過程，尤其是通過由螺絲接合、夾緊、鉚接和粘附組成的組中的至少一項(xiàng)將所述熱量移除結(jié)構(gòu)連接至所述基板。
26.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述方法包括將所述熱量移除結(jié)構(gòu)安裝在所述基板上，并且形成熱連接所述熱量移除結(jié)構(gòu)與所述至少一個電子芯片的熱連接結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H01L23/367GK104425435SQ201410429670
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】P·奧斯米茨, J·舍費(fèi)爾, 陳柳, M·丁克爾, S·馬切納 申請人:英飛凌科技股份有限公司