PROCEDIMIENTO PARA LA FABRICACION SELECTIVA DE LAMINADOS DE HOJA PARA EMPAQUETAR Y PARA AISLAR COMPONENTES ELECTRONICOS Y ESTRUCTURAS FUNCIONALES SIN CARCASA.

Procedimiento para recubrir con láminas, a las que se han asignado diversas funciones,

zonas de la superficie (2) de estructuras funcionales (5) dispuestas sobre un substrato (4) y/o zonas de la superficie (2) de componentes electrónicos (6) dispuestos sobre el substrato (4), con las etapas - fijación mediante un vacío de en cada caso una lámina (3, 3a, 3b) de material aislante de plástico sobre en cada caso una zona de la superficie (2) de una estructura funcional (5) o de un componente electrónico (6), - corte mediante un láser de las láminas (3, 3a, 3b) con la forma de la correspondiente zona de la superficie (2), fijando adicionalmente a la vez las láminas (3, 3a, 3b) sobre las zonas de la superficie (2) mediante fusión de las láminas (3, 3a, 3b) con las zonas de la superficie (2) a lo largo de las lineas de corte, - laminado de las hojas (3, 3a, 3b) sobre las correspondientes zonas de la superficie (2). - utilizándose para cada zona de la superficie (2) una lámina (3, 3a, 3b) cuyas características del material de plástico están adaptadas a la función de la lámina (3, 3a, 3b)

Procedimiento para la fabricación selectiva de laminados de hojas para empaquetar y para aislar componentes electrónicos y estructuras funcionales sin carcasa.

La invención se refiere a un procedimiento para recubrir zonas de la superficie de estructuras funcionales dispuestas sobre un substrato y/o zonas de la superficie de componentes electrónicos dispuestos sobre el substrato. Los recubrimientos tienen asignadas diversas funciones, que pueden ser por ejemplo aislamientos eléctricos o térmicos o también una protección mecánica. A continuación se citan como ejemplos de componentes electrónicos chips de semiconductores. Chips de semiconductores son todos los componentes semiconductores tradicionales. Estructuras funcionales son todas las estructuras que tienen asignada una determinada finalidad y que están dispuestas sobre un substrato.

Según los procedimientos tradicionales, se realiza un recubrimiento en el que en el correspondiente nivel funcional solamente se genera una capa aislante sobre un substrato o bien sobre chips de semiconductores tal que las propiedades del aislamiento se adaptan a distintas estructuras funcionales o bien chips de semiconductores. Una adaptación de una capa aislante a distintas estructuras funcionales o bien chips de semiconductores se realiza sólo aproximadamente. Si por ejemplo una capa aislante tiene que considerar en cuanto a sus propiedades de aislamiento eléctrico distintos niveles de tensión de componentes individuales, entonces debe estar adaptado el espesor de la única capa aislante al nivel de tensión más alto. Una adaptación de las propiedades eléctricas, térmicas y termomecánicas para el módulo completo sólo es posible por lo tanto con limitaciones. Es decir, por ejemplo para los distintos componentes de los niveles de tensión inferiores son suficientes espesores más delgados de una capa de aislamiento. La única capa de aislamiento está adaptada de la manera tradicional a las exigencias más extremas, por ejemplo a la resistencia a descargas disruptivas. Este inconveniente se da igualmente en la única capa de aislamiento para aislamientos térmicos de distintos componentes individuales. También en este caso deben estar adaptadas las características térmicas de aislamiento de la única capa de aislamiento al componente individual más extremo. Esto vale igualmente para las exigencias termomecánicas a las características de la única capa de aislamiento. La única capa de aislamiento puede también estar adaptada tal que se elija un valor medio de las características, por ejemplo en cuanto a las exigencias dieléctricas a la única capa aislante. En la forma tradicional, está adaptada la única capa de aislamiento insuficientemente a las exigencias que resultan de la estructura funcional y/o del chip de semiconductores. La correspondiente adaptación de la única capa de aislamiento puede ser demasiado extrema o insuficiente. De forma tradicional se utiliza un material aislante que simplemente se aproxima a las distintas exigencias de componentes individuales. Un recubrimiento tradicional mediante un único material aislante se realiza por ejemplo por medio de un barnizado por pulverización, mediante Physical Vapour Deposition (PVD), deposición física de vapor, o procedimiento de inmersión, mediante laminado o como impresión de pasta, que se endurece mediante el calor (glob-top). Debido a las exigencias especificas de las estructuras funcionales y/o chips de semiconductores, es un inconveniente utilizar solamente un material aislante en un plano funcional.

El documento DE 200 11 590 U1 da a conocer un módulo de chips de semiconductores en el que sobre un substrato está fijado al menos un chip de semiconductores y se encuentra en contacto eléctrico con el mismo. El módulo del chip de semiconductores se caracteriza porque sobre la superficie del chip de semiconductores opuesta al substrato se ha aplicado una lámina protectora formada por una capa adhesiva y una capa de elastómero con la capa adhesiva delante y esta lámina protectora sobresale por todos lados más allá de la superficie del chip de semiconductores.

El documento US 6 492 194 B1 da a conocer un procedimiento para empaquetar componentes electrónicos, inclusive la fijación de al menos un componente electrónico por su lado activo sobre una base, incluyendo la base contactos eléctricos sobre una cara externa y superficies de unión sobre una cara opuesta a la cara externa e incluyendo una primera serie de agujeros de paso, que incluye los contactos eléctricos y las pequeñas superficies de unión y una segunda serie de agujeros para utilizarlos para la aspiración de aire.

El documento US 2001/0039071 A1 da a conocer una placa sobre una carcasa de chips con un substrato aislante con un circuito sobre el mismo y una abertura a través del mismo. Un sello que presenta material semiconductor se pega sobre el substrato y se conecta eléctricamente al circuito, con múltiples uniones eléctricas, que se extienden a través de la abertura. Una lámina metálica está en contacto físico con al menos una zona del sello.

Es tarea de la presente invención mejorar un aislamiento sobre un substrato con estructuras funcionales y/o componentes semiconductores de manera efectiva tal que el mismo esté mejor adaptado en cuanto a sus propiedades a las distintas exigencias de estructuras funcionales y/o chips de semiconductores.

La tarea se resuelve mediante un procedimiento según la reivindicación principal.

En la técnica de estructuras y conexiones de módulos tridimensionales, se utilizan materiales aislantes adaptados individualmente en un nivel funcional. Esto es en particular ventajoso para una técnica de conexión sobre la base de tomas de contacto eléctricas planares, para el empaquetamiento de láminas, para chips sin carcasa, así como para una integración de componentes activos y pasivos. Dado que para cada zona de la superficie de estructuras funcionales y/o componentes electrónicos o bien de chips de semiconductores se utiliza en cada caso una lámina individual, cuyas características del material de plástico están adaptadas a la función de la lámina o a las exigencias debidas a la estructura funcional y/o al chip de semiconductores, puede adaptarse el aislamiento en cuanto por ejemplo a las exigencias eléctricas, térmicas y termomecánicas a los componentes individuales o bien estructuras funcionales. Las láminas pueden ser láminas de plástico. Ejemplos de materiales de láminas de una lámina de plástico son poliimidas, en las que puede realizarse un laminado mediante adhesivos acrílicos. En poliimidas existe un gran surtido de substratos, láminas de cubierta y compuestas. Los puntos de fusión se encuentran en aprox. 260ºC. Otros plásticos adecuados son los llamados polímeros LC (Liquid Crystal, de cristal líquido), que presentan elevadas temperaturas de fusión y que absorben solamente pequeñas cantidades de agua del entorno. Otros plásticos adecuados son materiales con refuerzo de aramida. Tales materiales son por ejemplo Duramide o Arlon 65 GT.

Las funciones de una lámina pueden ser por ejemplo el aislamiento eléctrico o térmico de módulos de alta tensión o módulos de baja tensión, la generación de dieléctricos o la protección mecánica por ejemplo frente al ensuciamiento o cargas mecánicas. La invención es especialmente ventajosa en el encapsulado de transistores de efecto de campo Insulated Gate (de puerta aislada) (IGFET), transistores de efecto de campo de semiconductores de óxidos metálicos (MOSFET), circuitos integrados a base de silicio (Si-IC), inductividades o capacidades o IGBTs, sobre la base del llamado High Termal Dielectric Encapsulation (encapsulado dieléctrico térmicamente resistente). Un Insulated Gate Bipolar Transistor (transistor bipolar de puerta aislada) (IGBT) es un componente semiconductor que se utiliza cada vez más, ya que reúne las ventajas del transistor bipolar (favorable comportamiento en conducción, elevada tensión de bloqueo) y las ventajas de un transistor de efecto de campo (control casi sin potencia). También es ventajosa una cierta robustez frente a cortocircuitos, ya que el IGBT limita la corriente de carga. Los IGBT se utilizan entre otros en la gama de altas potencias, ya que poseen una elevada tensión de bloqueo (actualmente hasta 6,6 kV) y pueden utilizarse para elevadas intensidades de corriente (hasta unos 3 kA).

En un nivel se alojan varios materiales aislantes adaptados a la funcionalidad en forma de zonas de laminado o bien islas de laminado. La fabricación de los laminados de hoja aplicados selectivamente se realiza mediante una etapa combinada láser-laminador. Al respecto...

1. Procedimiento para recubrir con láminas, a las que se han asignado diversas funciones, zonas de la superficie (2) de estructuras funcionales (5) dispuestas sobre un substrato (4) y/o zonas de la superficie (2) de componentes electrónicos (6) dispuestos sobre el substrato (4), con las etapas

- fijación mediante un vacío de en cada caso una lámina (3, 3a, 3b) de material aislante de plástico sobre en cada caso una zona de la superficie (2) de una estructura funcional (5) o de un componente electrónico (6),

- corte mediante un láser de las láminas (3, 3a, 3b) con la forma de la correspondiente zona de la superficie (2), fijando adicionalmente a la vez las láminas (3, 3a, 3b) sobre las zonas de la superficie (2) mediante fusión de las láminas (3, 3a, 3b) con las zonas de la superficie (2) a lo largo de las lineas de corte,

- laminado de las hojas (3, 3a, 3b) sobre las correspondientes zonas de la superficie (2).

- utilizándose para cada zona de la superficie (2) una lámina (3, 3a, 3b) cuyas características del material de plástico están adaptadas a la función de la lámina (3, 3a, 3b).

2. Procedimiento según la reivindicación 1,

caracterizado porque las estructuras funcionales (5) son vías conductoras, resistencias y/o condensadores.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,

caracterizado porque los componentes electrónicos (6) son transistores, circuitos integrados, inductividades, resistencias y/o capacidades.

4. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 3,

caracterizado porque las propiedades son dieléctricas, térmicas y/o termomecánicas.

5. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 4,

caracterizado porque las láminas (3, 3a, 3b) generan una carcasa y/o aislamientos para estructuras funcionales (5) y/o componentes electrónicos (6).

6. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 5,

caracterizado porque las láminas (3, 3a, 3b) generan en un nivel zonas de la superficie laminadas.

7. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 6,

caracterizado por la eliminación que se realiza tras el corte de los restos de lámina que exceden de la forma de las zonas de la superficie (2), por ejemplo mediante un chorro de gas.