DE102005040058B4 - Leistungshalbleitermodul und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents
Leistungshalbleitermodul und Verfahren zur Herstellung desselben Download PDFInfo
- Publication number
- DE102005040058B4 DE102005040058B4 DE102005040058.2A DE102005040058A DE102005040058B4 DE 102005040058 B4 DE102005040058 B4 DE 102005040058B4 DE 102005040058 A DE102005040058 A DE 102005040058A DE 102005040058 B4 DE102005040058 B4 DE 102005040058B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- circuit board
- terminal housing
- power semiconductor
- semiconductor module
- semiconductor chips
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
- H01L23/49861—Lead-frames fixed on or encapsulated in insulating substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
- H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
- H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
- H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Zuleitungsrahmen (9), deren eine Endabschnitte mit der Steuer-Leiterplatte (101) verbundene Außenzuleitungen (6) enthalten, und deren andere Endabschnitte mit einem oder mehreren Halbleiter-Chips (8) verbundene Innenzuleitungen (30) enthalten;
ein Anschlussklemmengehäuse (2), in welches die Zuleitungsrahmen (9) eingeschlossen sind, so dass deren Innenzuleitungen (30) im Anschlussklemmengehäuse (2) untergebracht sind, und das zwecks isolierender Versiegelung mit einem unter Wärme aushärtbaren Kunstharz (3) gefüllt ist, wobei das aushärtbare Kunstharz (3) ausgehärtet ist;
eine im Anschlussklemmengehäuse (2) untergebrachte isolierende Leiterplatte (7), wobei die eine Hauptoberfläche der isolierenden Leiterplatte (7) zur Seite gegenüber der Steuer-Leiterplatte (101) hin freiliegt, um eine Kühlfläche zu bilden, und wobei auf der anderen Hauptoberfläche auf der Seite gegenüber der Kühlfläche der isolierenden Leiterplatte (7) der eine oder die mehreren Halbleiter-Chips (8) angebracht ist bzw. sind;
den einen oder die mehreren Halbleiter-Chips (8), welche an die isolierende Leiterplatte (7) hartgelötet sind; und
die Zuleitungsrahmen (9), welche an den einen oder die mehreren Halbleiter-Chips (8) auf der Seite gegenüber der isolierenden Leiterplatte (7) hartgelötet sind, wobei bei dem Leistungshalbleitermodul (1):
der eine oder die mehreren Halbleiter-Chips (8) durch Löten auf der isolierenden Leiterplatte (7) oberflächenmontiert sind und die Zuleitungsrahmen (9) durch Löten auf dem einen oder den mehreren Halbleiter-Chips (8) oberflächenmontiert sind;
das Anschlussklemmengehäuse (2) ein Paar von Schraubbefestigungsplatten (4), welche sich vom Rumpf des Anschlussklemmengehäuses (2) in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, enthält, um das Eindrehen von Schrauben in eine Kühlrippe (110) zu ermöglichen, so dass die Kühlfläche der isolierenden Leiterplatte (7) in Kontakt mit der Kühlrippe (110) kommt;
die Kühlfläche der isolierenden Leiterplatte (7) um eine vorbestimmte Länge über die Kontaktflächen der Schraubbefestigungsplatten (4), über welche die Schraubbefestigungsplatten (4) mit der Kühlrippe (110) in Kontakt gebracht werden, zur Kühlrippe (110) hin hinausragt; und
das Anschlussklemmengehäuse (2) zwischen den Schraubenaufnahme-Halteenden der Schraubbefestigungsplatten (4) und dem Rumpf des Anschlussklemmengehäuses (2) gebildete Ausschnitte (24) mit U-förmigen Querschnitten enthält, so dass die unter den Ausschnitten zwischen den Schraubenaufnahme-Halteenden der Schraubbefestigungsplatten (4) und dem Rumpf des Anschlussklemmengehäuses (2) belassenen Abschnitte der Schraubbefestigungsplatten (4) dünn sind.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungshalbleitermodul, welches in seinem Innern einen oder mehrere Halbleiter-Chips enthält, auf welchen Leistungshalbleiter-Einrichtungen angebracht sind. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem das Verfahren zur Herstellung des Leistungshalbleitermoduls.
- Leistungshalbleitermodule werden für Wechselrichter, unterbrechungsfreie Stromversorgungen, Werkzeugmaschinen, Industrieroboter und derartige Vorrichtungen in Form von von diesen Industrievorrichtungen unabhängigen Gehäusen verwendet. Das Leistungshalbleitermodul beherbergt in seinem Innern einen oder mehrere Halbleiter-Chips, worauf Isolierschicht-Bipolartransistoren (im folgenden als „IGBTs“ bezeichnet) und derartige Leistungshalbleiter-Einrichtungen, die eine Stromrichtschaltung darstellen, angebracht sind. Das Leistungshalbleitermodul ist wie oben beschrieben auf einer vorbestimmten Steuer-Leiterplatte zum Steuern einer der Vorrichtungen befestigt (vgl.
JP 2002 - 50 722 A 1 und2 )). - Die
DE 195 18 753 A1 offenbart eine Leistungs-Halbleitervorrichtung, bei der ein Dummy-Kissen mit keiner elektrischen Verbindung nach außen hin vorgesehen ist. Ein Anschlussende eines Verbindungsdrahtes, der nacheinander eine freiliegende Oberfläche einer Anschlusselektrode und ein Bondierungskissen eines Halbleiterelements verbindet, wird hieran angebondet. Hierdurch ist es möglich, den Verbindungsdraht entfernt von dem Halbleiterelement abzuschneiden. - Die
DE 102 51 248 A1 offenbart eine Leistungs-Halbleitervorrichtung, die einen Anschlussrahmen verwendet, um einen Anschluss zu einer Halbleitervorrichtung herzustellen, und einen Aufbau aufweist, der am Anschlussteil des Anschlussrahmens weniger anfällig für Ermüdungsbrüche ist. Ein Formharz eines Gehäuses wird verwendet, um den Anschlussrahmen, die Halbleitervorrichtung und den Metallblock, der als Substrat für die Befestigung der Halbleitervorrichtung dient, integral zu ummanteln. - Im folgenden wird ein Leistungshalbleitermodul beschrieben, in dem eine Vielzahl von Halbleiter-Chips untergebracht sind.
- Gewöhnlich sind im Leistungshalbleitermodul die Halbleiter-Chips durch Löten auf einer isolierenden Leiterplatte befestigt. Im Leistungshalbleitermodul sind dessen mit der Steuer-Leiterplatte verbundene Außenzuleitung und dessen Halbleiter-Chips durch Drahtkontaktierung unter Verwendung von Metalldrähten verbunden. Dann wird das Leistungshalbleitermodul, welches in seinem Innern die auf der isolierenden Leiterplatte befestigten und durch Drahtkontaktierung mit den Außenzuleitungen verbundenen Halbleiter-Chips enthält, durch Vergießen in ein Kunstharzgehäuse eingeschlossen. Eine auf der Seite gegenüber der Seite des Kunstharzgehäuses, auf welcher Außenzuleitungen befestigt sind, angeordnete Kühlfläche steht in Kontakt mit einer Kühlrippe, so dass die in den Leistungshalbleiter-Einrichtungen erzeugte Wärme nach außen abgegeben werden kann.
- Da die Querschnittsfläche der Metalldrähte, welche im oben beschriebenen Leistungshalbleitermodul die Außenzuleitungen und die Halbleiter-Chips verbinden, relativ klein ist, ist der Strombelastbarkeit eines Metalldrahts eine gewisse Grenze gesetzt. Ein dicker Metalldraht kann die Strombelastbarkeit verbessern. Jedoch ist es schwierig, den dicken Metalldraht durch Ultraschall-Kontaktierung oder durch Schweißen zu kontaktieren.
- Der Herstellungsprozess zur Herstellung des Leistungshalbleitermoduls umfasst den Schritt des Lötens des Halbleiter-Chips auf die isolierende Leiterplatte und den Schritt des Verbindens der Halbleiter-Chips und der Außenzuleitungen durch Drahtkontaktierung. Die Metalldraht-Kontaktierung wird Draht für Draht durchgeführt. Da zum Herstellen des Leistungshalbleitermoduls gewöhnlich 200 bis 500 Metalldrähte verwendet werden, kostet das Kontaktieren der Metalldrähte viel Zeit.
- In Anbetracht der vorstehenden Ausführungen ist es Aufgabe der Erfindung, ein Leistungshalbleitermodul zu schaffen, welches wirtschaftlich hergestellt werden kann. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Herstellungsverfahren zu schaffen, welches die wirtschaftliche Herstellung des Leistungshalbleitermoduls ermöglicht.
- Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Patentansprüchen 1 und 12. Unteransprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
- Das Leistungshalbleitermodul gemäß der Erfindung enthält einen oder mehrere Halbleiter-Chips, worauf Leistungshalbleiter-Einrichtungen angebracht sind. Das Leistungshalbleitermodul ist auf der Steuer-Leiterplatte einer Hauptvorrichtung befestigt. Das Leistungshalbleitermodul enthält Zuleitungsrahmen, ein Anschlussklemmengehäuse und eine isolierende Leiterplatte.
- Die Zuleitungsrahmen enthalten in ihren ersten Endabschnitten mit der Steuer-Leiterplatte verbundene Außenzuleitungen und in ihren zweiten Endabschnitten mit den Halbleiter-Chips verbundene Innenzuleitungen.
- Die Zuleitungsrahmen sind in das Anschlussklemmengehäuse, welches in seinem Innern die Innenzuleitungen der Zuleitungsrahmen beherbergt, integriert.
- Die isolierende Leiterplatte ist im Anschlussklemmengehäuse so untergebracht, dass die eine Hauptoberfläche der isolierenden Leiterplatte zu der Seite hin freiliegt, welche der Seite, auf welcher das Anschlussklemmengehäuse auf der Steuer-Leiterplatte befestigt ist, gegenüberliegt, so dass eine Kühlfläche gebildet wird. Der eine oder die mehreren Halbleiter-Chips sind auf der anderen Hauptoberfläche der isolierenden Leiterplatte, welche der Kühlfläche der isolierenden Leiterplatte gegenüber liegt, befestigt.
- Der eine oder die mehreren Halbleiter-Chips sind auf die isolierende Leiterplatte hartgelötet. Die Zuleitungsrahmen sind auf den einen oder die mehreren Halbleiter-Chips auf der Seite gegenüber der Seite der isolierenden Leiterplatte hartgelötet. Obwohl verschiedene Arten des Hartlötens anwendbar sind, ist es vorzuziehen, den einen oder die mehreren Halbleiter-Chips auf der isolierenden Leiterplatte durch Löten mittels Oberflächenmontage zu befestigen und die Zuleitungsrahmen auf dem einen oder den mehreren Halbleiter-Chips durch Löten mittels Oberflächenmontage zu befestigen.
- Das durch das Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung hergestellte Leistungshalbleitermodul enthält einen oder mehrere Halbleiter-Chips, worauf Leistungshalbleiter-Einrichtungen angebracht sind, und das Leistungshalbleitermodul ist auf der Steuer-Leiterplatte zum Steuern einer Hauptvorrichtung angebracht.
- Der eine oder die mehreren Halbleiter-Chips werden durch Bilden von Leistungshalbleiter-Einrichtungen auf einem oder mehreren vorbestimmten Halbleitersubstraten gebildet. Im Schritt des Bildens einer isolierenden Leiterplatte werden auf der einen Hauptoberfläche einer Isolierschicht Elektroden darstellende Elektrodenschichten gebildet und wird auf der anderen Hauptoberfläche der Isolierschicht eine eine Kühlfläche darstellende Kühlschicht gebildet. Auf den Elektroden werden erste Lotschichten gebildet. Dann wird der eine oder werden die mehreren Halbleiter-Chips auf den ersten Lotschichten befestigt und werden auf dem einen oder den mehreren Halbleiter-Chips zweite Lotschichten gebildet.
- Im parallel zu den oben beschriebenen Schritten durchgeführten Schritt des Bildens von Zuleitungsrahmen werden durch Stanzen einer vorbestimmten Metallplatte Zuleitungsrahmen, welche über Traversen verbundene Zuleitungen enthalten, gebildet. Dann wird durch Spritzgießen eines Kunstharzes unter Verwendung einer vorbestimmten Gießform ein in seinem Innern die Zuleitungsrahmen beherbergendes Anschlussklemmengehäuse gebildet.
- Dann wird eine isolierende Leiterplatte auf dem Anschlussklemmengehäuse befestigt und werden die Innenzuleitungen der Zuleitungsrahmen in Kontakt mit den jeweiligen zweiten Lotschichten gebracht. Dann werden die erste und die zweite Lotschicht zum Aufschmelzen gebracht, um die isolierende Leiterplatte mit dem einen oder den mehreren Halbleiter-Chips zu verlöten und um den einen oder die mehreren Halbleiter-Chips mit den Zuleitungsrahmen zu verlöten.
- Dann wird das Anschlussklemmengehäuse zwecks isolierender Versiegelung mit einem thermisch aushärtbaren Kunstharz gefüllt und wird das aushärtbare Kunstharz ausgehärtet. Dann werden Zuleitungen der Zuleitungsrahmen getrennt, um Außenzuleitungen an den Zuleitungsrahmen zu bilden.
- Im Leistungshalbleitermodul gemäß der Erfindung sind die Außenzuleitungen und die Innenzuleitungen einstückig an den Zuleitungsrahmen gebildet und sind die Halbleiter-Chips an die Innenzuleitungen und an die isolierende Leiterplatte hartgelötet. Da es, im Gegensatz zur herkömmlichen Drahtkontaktierung, gemäß der Erfindung nicht notwendig ist, Metalldrähte einen nach dem anderen zu kontaktieren, werden Leistungshalbleitermodule wirtschaftlich hergestellt und verringert sich die Anzahl der Bestandteile. Die Verbindung über Zuleitungsrahmen ermöglicht, eine ausreichende Strombelastbarkeit zu erzielen.
- Drahtkontaktierung kommt beim Verfahren zur Herstellung des Leistungshalbleitermoduls gemäß der Erfindung nicht zur Anwendung. Die Kontaktierung zwischen der isolierenden Leiterplatte und dem einen oder den mehreren Halbleiter-Chips und die Kontaktierung zwischen dem einen oder den mehreren Halbleiter-Chips und den Zuleitungsrahmen werden in einem einzigen Schritt des Aufschmelzlötens durchgeführt. Deshalb verkürzt sich die Montagezeit und werden Leistungshalbleitermodule wirtschaftlich hergestellt.
- Nun wird im folgenden die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen, welche die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichen, ausführlich beschrieben.
-
1 ist eine perspektivische Ansicht, welche das äußere Erscheinungsbild eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. -
2(A) ist eine Draufsicht des Leistungshalbleitermoduls. -
2(B) ist eine Vorderansicht des Leistungshalbleitermoduls. -
2(C) ist eine Unteransicht des Leistungshalbleitermoduls. -
3(A) ist eine Seitenansicht des Leistungshalbleitermoduls. -
3(B) ist eine Schnittansicht längs der Linie A-A in3(A) . -
3(C) ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs B in3(B) . -
4 ist eine Schnittansicht des auf der Steuer-Leiterplatte eines Wechselrichters befestigten Leistungshalbleitermoduls gemäß der ersten Ausführungsform. -
5 ist ein Ablaufdiagramm, welches die Herstellungsschritte gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zur Herstellung des Leistungshalbleitermoduls gemäß der ersten Ausführungsform beschreibt. -
6(A) ist eine Draufsicht eines Halbleiter-Chips. -
6(B) ist eine Schnittansicht längs der Linie C-C in6(A) . -
7(A) zeigt eine isolierende Kunstharzschicht und Kupferfolienmuster, weiche auf einer isolierenden Haupt-Leiterplatte gebildet sind. -
7(B) zeigt auf die Kupferfolienmuster in7(A) gedruckte erste Lotschichten. -
7(C) zeigt auf den ersten Lotschichten in7(B) befestigte Halbleiter-Chips. -
7(D) zeigt auf die Halbleiter-Chips und die Kupferfolienmuster aufgebrachte zweite Lotschichten. -
8(A) zeigt durch Pressformung aus einer rechteckigen Kupferplatte ausgestanzte Zuleitungsrahmen. -
8(B) ist eine Schnittansicht längs der Linie D-D in8(A) . -
9(A) ist eine Draufsicht, welche ein in seinem Innern die Zuleitungsrahmen beherbergendes Anschlussklemmengehäuse zeigt. -
9(B) ist eine Schnittansicht längs der Linie E-E in9(A) . -
10(A) ist eine Draufsicht, welche an den Zuleitungsrahmen gebildete Innenzuleitungen zeigt. -
10(B) ist eine Schnittansicht längs der Linie E-E in10(A) . -
10(C) ist ein Längsschnitt der Innenzuleitung einschließlich eines im mittleren Teil ihres Endabschnitts gebildeten kleinen Vorsprungs. -
11(A) ist eine Draufsicht, welche eine auf dem Anschlussklemmengehäuse befestigte isolierende Leiterplatte zeigt. -
11(B) ist eine Schnittansicht längs der Linie E-E in11(A) . -
11(C) ist eine Schnittansicht, welche die mit der zweiten Lotschicht in Kontakt gebrachte Innenzuleitung zeigt. -
12(A) ist eine Draufsicht, welche ein in das Anschlussklemmengehäuse gefülltes Epoxidharz zeigt. - Flg. 12(B) ist eine Schnittansicht längs der Linie E-E in
12(A) . -
12(C) ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs F in12(B) . -
13(A) ist eine Draufsicht, welche die voneinander getrennten Außenzuleitungen zeigt. -
13(B) ist eine Schnittansicht längs der Linie E-E in13(A) . -
14 ist eine Schnittansicht eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, welche eine isolierende DCB-Leiterplatte verwendet. -
15 ist eine Draufsicht, welche das mittels der im Anschlussklemmengehäuse gebildeten spitzen Ausschnitte am Anschlussklemmengehäuse eingehakte Epoxidharz zeigt. -
16(A) ist eine Schnittansicht, welche ein erhabenes erstes Schraubenaufnahme-Halteende und eine durch das erste Schraubenaufnahme-Halteende hindurch gebildete Schraubenaufnahmebohrung zum Anschrauben sowohl des Leistungshalbleitermoduls als auch der Steuer-Leiterplatte an die Kühlrippe zeigt. -
16(B) ist eine Schnittansicht, welche ein erhabenes zweites Schraubenaufnahme-Halteende und eine durch das zweite Schraubenaufnahme-Halteende hindurch gebildete Schraubenaufnahmebohrung zum Anschrauben des Leistungshalbleitermoduls und der Steuer-Leiterplatte an die Kühlrippe zeigt. -
17(A) ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche ein erhabenes drittes Schraubenaufnahme-Halteende, das aus einer Schraubbefestigungsplatte nach oben vorsteht, zeigt. -
17(B) ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche ein erhabenes viertes Schraubenaufnahme-Halteende, das aus der Schraubbefestigungsplatte nach oben vorsteht, zeigt. - Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit einem Leistungshalbleitermodul zum Steuern eines Wechselrichters beschrieben.
-
1 ist eine perspektivische Ansicht, welche das äußere Erscheinungsbild eines Leistungshalbleitermoduls gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. In den folgenden Beschreibungen werden die vertikalen Lagebeziehungen bisweilen bezüglich der Ausrichtung des in1 gezeigten Leistungshalbleitermoduls beschrieben. - Wie in
1 gezeigt, enthält ein Leistungshalbleitermodul1 ein eine später beschriebene isolierende Leiterplatte beherbergendes Kunstharz-Anschlussklemmengehäuse2 und auf der isolierenden Leiterplatte befestigte Halbleiter-Chips. Da das Anschlussklemmengehäuse2 mit einem Epoxidharz (aushärtbaren Kunstharz) 3 gefüllt und versiegelt ist, sind die isolierende Leiterplatte und die Halbleiter-Chips in1 nicht dargestellt. - Schraubbefestigungsplatten
4 zum Kontaktieren des Leistungshalbleitermoduls1 an eine später beschriebene Kühlrippe mittels Schrauben gehen von einem Seitenflächen-Paar am Rumpf des Anschlussklemmengehäuses2 aus. Ein Vorsprung5 zum Positionieren des Leistungshalbleitermoduls1 beim Befestigen des Leistungshalbleitermoduls1 auf der nicht gezeigten Steuer-Leiterplatte eines Wechselrichters ist auf der Oberseite der Schraubbefestigungsplatte4 angeordnet. - Eine Vielzahl von Außenzuleitungen
6 , welche mit der oben beschriebenen Steuer-Leiterplatte verbunden werden, erstrecken sich vom anderen Seitenflächen-Paar des Anschlussklemmengehäuses2 nach außen. -
2(A) ist eine Draufsicht des Leistungshalbleitermoduls.2(B) ist eine Vorderansicht des Leistungshalbleitermoduls.2(C) ist eine Unteransicht des Leistungshalbleitermoduls.3(A) ist eine Seitenansicht des Leistungshalbleitermoduls.3(B) ist eine Schnittansicht längs der Linie A-A in3(A) .3(C) ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs B in3(B) . - Wie in diesen Figuren (insbesondere in
3(B) ) gezeigt, enthält das Leistungshalbleitermodul1 das Anschlussklemmengehäuse2 , welches in seinem Innern eine isolierende Leiterplatte7 , auf der isolierenden Leiterplatte7 befestigte Halbleiter-Chips8 und die Halbleiter-Chips8 mit der Steuer-Leiterplatte verbindende Zuleitungsrahmen9 beherbergt. Das Anschlussklemmengehäuse2 ist mit einem Epoxidharz3 gefüllt und versiegelt. Die Außenzuleitungen6 sind aus den Endabschnitten der Zuleitungsrahmen9 gebildet. - Wie in den
2(A) bis2(C) gezeigt, enthält das Anschlussklemmengehäuse2 einen mit einem rechteckigen Rahmen geformten Rumpf11 . Wie in3(C) deutlich gezeigt, ist in der oberen Öffnung des Rumpfs11 längs des Innenumfangs von dessen rechteckigem Rahmen ein Absatz12 gebildet. Der Absatz12 ermöglicht das Verstärken der Adhäsion des Epoxidharzes3 am Anschlussklemmengehäuse2 und das Halten des ausgehärteten Epoxidharzes3 . Die untere Öffnung des Rumpfs11 ist so aufgeweitet, dass ein Absatz13 zum Einfügen der isolierenden Leiterplatte7 gebildet wird. Der Absatz13 ist einwärts nach oben abgeschrägt. Zur isolierenden Leiterplatte7 hin vorstehende Vorsprünge14 sind in der Nähe der vier Ecken des Absatzes13 angeordnet. Die Funktionen der Vorsprünge14 werden später beschrieben. - Wie in
3(B) deutlich gezeigt, ist die Rahmenbreite des Rumpfs11 zum Halten des eingefüllten Epoxidharzes3 ein wenig größer als dessen Rahmenbreite zum Einfügen der isolierenden Leiterplatte7 und ist die Innenfläche des rahmenförmigen Rumpfs11 in dessen Höhenrichtung gestuft. Wie in den2(A) bis2(C) gezeigt, ist ein Paar von Flanschen15 an beiden Endabschnitten jeder langen Seitenfläche des mit dem Epoxidharz3 gefüllten Abschnitts im Rumpf11 angeordnet. Die Flansche15 auf der einen Seitenfläche stehen entgegengesetzt zu den Flanschen15 auf der anderen Seitenfläche und senkrecht zur Längsrichtung des Rumpfs11 vor. Die wie oben beschrieben angeordneten Flansche15 verbessern die Steifigkeit des mit dem Epoxidharz3 gefüllten Abschnitts im Rumpf11 . Demgegenüber sind feine Rinnen16 , welche die Unterseite des Rumpfs11 wesentlich dünner machen, in diesem gebildet, so dass die Steifigkeit des Abschnitts im Rumpf11 zum Einfügen der isolierenden Leiterplatte7 verringert wird. Die oben beschriebenen Schraubbefestigungsplatten4 erstrecken sich von den Endflächen über die Breite des Abschnitts im Rumpf11 zum Einfügen der isolierenden Leiterplatte7 nach außen. - Ein Schraubenaufnahme-Halteende
21 zum Einführen einer später beschriebenen Schraube ist an einer vom Rumpf11 des Anschlussklemmengehäuses2 beabstandeten Stelle der Schraubbefestigungsplatte4 angeordnet. Eine Schraubenaufnahmebohrung22 ist senkrecht in den mittleren Teil des Schraubenaufnahme-Halteendes21 gebohrt. Ein ringförmiger Vorsprung23 ist an der Unterseite der Schraubbefestigungsplatte4 so angeordnet, dass der ringförmige Vorsprung23 aus der Unterseite der Schraubbefestigungsplatte4 hervorsteht. Die Schraubenaufnahmebohrung22 ist durch den Mittelpunkt des hervorstehenden ringförmigen Vorsprungs23 gebildet. Die ferne Endfläche des ringförmigen Vorsprungs23 dient als eine Kontaktfläche, welche mit einer später beschriebenen Kühlrippe Kontakt hat. Ein Ausschnitt24 mit U-förmigem Querschnitt ist zwischen dem Schraubenaufnahme-Halteende21 und dem Rumpf11 des Anschlussklemmengehäuses2 so gebildet, dass der unter dem Ausschnitt24 zwischen dem Schraubenaufnahme-Halteende21 und dem Rumpf11 des Anschlussklemmengehäuses2 belassene Abschnitt der Schraubbefestigungsplatte4 (im folgenden als der „Boden des Ausschnitts 24“ bezeichnet) dünn ist. Ein sich in Querrichtung des Anschlussklemmengehäuses2 erstreckender langer Schlitz25 ist im mittleren Teil des Bodens des Ausschnitts24 gebildet, um dessen Biegsamkeit zu erhöhen. - Die isolierende Leiterplatte
7 ist als eine zum unteren Innenumfang des Rumpfs11 des Anschlussklemmengehäuses2 passende rechteckige Platte geformt, wie in den2(B) und2(C) gezeigt. Wie in3(C) deutlich gezeigt, enthält die isolierende Leiterplatte7 ein Hauptsubstrat26 aus Aluminium oder Kupfer, eine isolierende Kunstharzschicht27 aus einem Epoxidharz, das einen eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Füllstoff (wie Aluminiumnitrid-Pulver und Kieselsäureanhydrid-Pulver) enthält, und auf die isolierende Kunstharzschicht27 gedruckte Kupferfolienmuster28 . Der Halbleiter-Chip8 ist über eine Lotschicht29 auf der Kupferfolie oberflächenmontiert. Ein enger Spalt ist zwischen der isolierenden Leiterplatte7 und dem Rumpf11 des Anschlussklemmengehäuses2 gebildet, so dass die isolierende Leiterplatte7 sicher innerhalb des Rumpfs11 gehalten werden kann, wobei das Epoxidharz3 den Spalt ausfüllt. Wie in3(A) deutlich gezeigt, liegt die Unterseite der isolierenden Leiterplatte7 unter dem Anschlussklemmengehäuse2 frei, so dass eine Kühlfläche gebildet wird. Die Kühlfläche der isolierenden Leiterplatte7 ragt um eine bestimmte Länge nach unten über die fernen Endflächen der ringförmigen Vorsprünge23 hinaus. - Der Zuleitungsrahmen
9 ist eine lange Kupferplatte, die so mit dem Rumpf11 des Anschlussklemmengehäuses2 vergossen ist, dass der Zuleitungsrahmen9 sich parallel zum Rumpf11 des Anschlussklemmengehäuses2 erstreckt. Das eine Ende des Zuleitungsrahmens9 erstreckt sich so vom Rumpf11 nach außen, dass eine Außenzuleitung6 mit L-förmigem Längsquerschnitt gebildet wird, und das andere Ende des Zuleitungsrahmens9 erstreckt sich so in den Rumpf11 hinein, dass eine Innenzuleitung30 mit L-förmigem Längsquerschnitt gebildet wird. Der Endabschnitt der Außenzuleitung6 liegt fast in derselben Ebene wie die Oberseite des Rumpfs11 und erstreckt sich parallel zur Oberseite des Rumpfs11 . Der Endabschnitt der Außenzuleitung6 ist durch Löten an die Steuer-Leiterplatte eines später beschriebenen Wechselrichters kontaktiert. Der Endabschnitt der Innenzuleitung30 erstreckt sich parallel zur Oberseite des Halbleiter-Chips8 und ist über eine Lotschicht31 mit der Elektrode des Halbleiter-Chips8 verbunden. - Das wie oben beschrieben konfigurierte Leistungshalbleitermodul
1 ist auf der Steuer-Leiterplatte eines Wechselrichters montiert, und am Leistungshalbleitermodul1 ist eine Kühlrippe angebracht.4 ist eine Schnittansicht des auf der Steuer-Leiterplatte eines Wechselrichters befestigten Leistungshalbleitermoduls gemäß der ersten Ausführungsform. Der Vereinfachung wegen zeigt4 eine TeilSchnittansicht. - Beim Befestigen des Leistungshalbleitermoduls
1 auf einer Steuer-Leiterplatte101 wird das Leistungshalbleitermodul1 durch Einführen der Positioniervorsprünge5 am Leistungshalbleitermodul1 in durch die Steuer-Leiterplatte101 hindurch gebildete Positionierlöcher102 an eine vorbestimmte Stelle der Steuer-Leiterplatte101 gesetzt. Lotschichten103 sind an den Stellen, welche den Außenzuleitungen6 des Leistungshalbleitermoduls1 entsprechen, im voraus durch Siebdruck gebildet. Beim Aufsetzen des Leistungshalbleitermoduls1 werden die Außenzuleitungen6 auf den Lotschichten103 angebracht. Die Schraubenaufnahmebohrungen22 des Leistungshalbleitermoduls1 werden an den Stellen, welche durch die Steuer-Leiterplatte101 hindurch im voraus gebildeten Aufnahmebohrungen104 entsprechen, angebracht. - In diesem Zustand wird Aufschmelzlöten durchgeführt, um das Leistungshalbleitermodul
1 an die Steuer-Leiterplatte101 zu kontaktieren. Da in der Nähe der vier Ecken auf der Oberseite des Rumpfs11 des Anschlussklemmengehäuses2 kleine Vorsprünge17 gebildet sind, ist zu dem Zeitpunkt, wenn die Lotschichten zum Aufschmelzen gebracht werden, eine gewisse Lotschichtdicke sichergestellt. - Die Einheit, in welcher das Leistungshalbleitermodul
1 und die Steuer-Leiterplatte101 kombiniert sind, ist auf einer Kühlrippe110 , deren Oberseite eben ist, befestigt. Eine Gewindebohrung111 ist an der Stelle der Kühlrippe110 , welche der Schraubenaufnahmebohrung22 des Leistungshalbleitermoduls1 entspricht, gebildet. Die Einheit, in welcher das Leistungshalbleitermodul1 und die Steuer-Leiterplatte101 kombiniert sind, wird durch Einführen einer Schraube120 von der Seite der Steuer-Leiterplatte101 in die Schraubenaufnahmebohrungen104 und22 und durch Eindrehen der Schraube120 in die Gewindebohrung111 an der Kühlrippe110 befestigt. Da die Kühlfläche der isolierenden Leiterplatte7 wie vorher beschrieben um eine bestimmte Länge nach unten über die fernen Endflächen der ringförmigen Vorsprünge23 hinausragt, werden die Böden der Ausschnitte24 wegen der Höhendifferenz durch das Anschrauben verbogen. Da die Kühlfläche der isolierenden Leiterplatte7 fest an die Kühlrippe110 gedrückt wird, wird ein hervorragender Wärmeübergang zwischen der isolierenden Leiterplatte7 und der Kühlrippe110 erzielt, und deshalb wird eine ausreichende Wärmeabstrahlwirkung erzielt. - Nachfolgend wird das Verfahren zur Herstellung des Leistungshalbleitermoduls ausführlich beschrieben.
5 ist ein Ablaufdiagramm, welches die Herstellungsschritte gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zur Herstellung des Leistungshalbleitermoduls gemäß der ersten Ausführungsform beschreibt. Die6(A) bis14 sind Zeichnungen zur Beschreibung der Schritte zur Herstellung des Leistungshalbleitermoduls. Im folgenden wird der Herstellungsprozess entsprechend der Reihenfolge der in5 beschriebenen Schrittnummern (S11 bisS37 ) beschrieben. - Zuerst werden Halbleiter-Chips
8 gebildet (SchrittS11 ).6(A) ist eine Draufsicht des Halbleiter-Chips8 .6(B) ist eine Schnittansicht längs der Linie C-C in6(A) . - Im einzelnen werden IGBTs, Freilaufdioden (FWDs) und derartige Leistungshalbleiter-Einrichtungen auf einem vorbestimmten Halbleitersubstrat gebildet. Polyimidschichten
42 werden auf den Oberflächen der Leistungshalbleiter-Einrichtungen außer auf deren Elektrodenoberflächen gebildet. Vernickelungsschichten43 werden durch stromloses Niederschlagen auf den jeweiligen Elektroden der Leistungshalbleiter-Einrichtungen gebildet. Vergoldungsschichten44 werden durch stromloses Niederschlagen auf den Vernickelungsschichten43 gebildet. Dann wird das Halbleitersubstrat in Chips41 zerschnitten. Die oben beschriebenen Niederschlagsbehandlungen werden durchgeführt, um das Fließvermögen des Lots zu verbessern, da die Elektroden der Leistungshalbleiter-Einrichtungen Aluminiumschichten sind. Die Niederschlagsbehandlungen bewirken, dass die Oberflächen der Polyimidschichten42 das Lot abstoßen und dass das Lot genau an den Elektroden anhaftet, soweit die Menge des später aufgebrachten Lots angemessen ist. - Gleichzeitig mit dem Bilden der Halbleiter-Chips
8 wird eine isolierende Leiterplatte7 gebildet (SchrittS12 ). Wie in3(C) gezeigt, ist auf einem Hauptsubstrat26 aus Aluminium oder Kupfer eine isolierende Kunstharzschicht27 aus einem Epoxidharz, das einen eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Füllstoff (wie Aluminiumnitrid-Pulver und Kieselsäureanhydrid-Pulver) enthält, gebildet. Dann werden auf der isolierenden Kunstharzschicht27 Kupferfolienmuster28 , welche die Elektroden darstellen, gebildet, wie in7(A) gezeigt. - Dann werden durch Siebdruck Lotschichten
29 (erste Lotschichten) an den vorbestimmten Stellen auf die Muster28 gedruckt, wie in7(B) gezeigt (SchrittS13 ). Dann werden die Halbleiter-Chips8 auf den jeweiligen Lotschichten29 befestigt, wie in7(C) gezeigt (SchrittS14 ). Außerdem wird gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ein Thermistor45 zur Temperaturerfassung auf der Lotschicht befestigt. Dann werden mit einem Spender Lotschichten31 (zweite Lotschichten) an den vorbestimmten Stellen auf die Halbleiter-Chips8 und an den vorbestimmten Stellen auf die Muster28 aufgebracht, wie in7(D) gezeigt (SchrittS15 ). - Unabhängig von den oben beschriebenen Schritten werden das Anschlussklemmengehäuse
2 und derartige Teile gebildet. - Im einzelnen werden die in
8(A) gezeigten Zuleitungsrahmen9 durch Stanzen einer vorbestimmten rechteckigen Kupferplatte durch Pressformerei gebildet (SchrittS21 ). In den Zuleitungsrahmen9 sind Zuleitungen51 durch Traversen verbunden, so dass die Zuleitungsrahmen9 eben sind, wie in8(B) , welche eine Schnittansicht längs der Linie D-D in8(A) ist, gezeigt. Die benachbarten Zuleitungen sind durch Traversen52 auf ihrer Innenzuleitungs-Seite und durch Traversen53 auf ihrer Außenzuleitungs-Seite so verbunden, dass die benachbarten Zuleitungen kurzgeschlossen sind. - Dann werden die Zuleitungsrahmen
9 in eine vorbestimmte Gießform gesetzt und wird das in seinem Innern, wie in9(A) gezeigt, die Zuleitungsrahmen9 beherbergende Anschlussklemmengehäuse2 durch Spritzgießen eines Polyphenylensulfid-Kunstharzes (im folgenden als ein „PPS-Kunstharz“ bezeichnet) gebildet (SchrittS22 ). Vorsprünge14 und der Absatz12 , wie in3(C) gezeigt, werden durch Spritzgießen am Anschlussklemmengehäuse2 gebildet. Auch Schraubbefestigungsplatten4 werden durch Spritzgießen so gebildet, dass die Schraubbefestigungsplatten4 In das Anschlussklemmengehäuse integriert sind. In diesem Zustand sind die Zuleitungsrahmen9 noch eben, wie in9(B) , welche eine Schnittansicht längs der Linie E-E in9(A) ist, gezeigt. Zur Verbesserung der Haftfähigkeit des PPS-Kunstharzes am Epoxidharz kann dem PPS-Kunstharz eine vorbestimmte Menge eines Polyhydroxyetherharzes oder eines Esters beigemischt werden. - Dann werden die Traversen
52 auf der Innenzuleitungs-Seite des Zuleitungsrahmens9 abgeschnitten und werden, wie in10(A) und10(B) gezeigt, die Innenzuleitungen30 gebildet, indem die Innenzuleitungs-Seite des Zuleitungsrahmens9 senkrecht zu dessen Ebene gepresst wird (SchrittS23 ). Gleichzeitig wird durch die auf die Innenzuleitung30 angewendete Prägeformung im mittleren Teil des Endabschnitts der Innenzuleitung30 ein nach unten vorstehender Vorsprung61 gebildet, wie in10(C) gezeigt. - Dann wird die isolierende Leiterplatte
7 auf dem Anschlussklemmengehäuse2 befestigt, wie In11(A) und11(B) gezeigt, und werden die Innenzuleitungen30 der Zuleitungen51 in Kontakt mit der Lotschicht31 gebracht, wie in11(C) gezeigt (SchrittS31 ). In dieser Phase ragt die Kühlfläche der isolierenden Leiterplatte7 um eine bestimmte Länge nach unten über die fernen Endflächen der ringförmigen Vorsprünge23 der Schraubbefestigungsplatten4 hinaus, wie oben beschrieben. - Dann wird in diesem Zustand Aufschmelzlöten durchgeführt (Schritt
S32 ). Im einzelnen werden die erste Lotschicht29 und die zweite Lotschicht31 gleichzeitig zum Aufschmelzen gebracht und werden die Halbleiter-Chips8 gleichzeitig an die isolierende Leiterplatte7 und an die Innenzuleitungen30 gelötet. Die von den Polyimidschichten abgestoßenen Lotschichten bewegen sich durch Selbstausrichtung an die Stellen zwischen den Innenzuleitungen30 und den Elektroden der Halbleiter-Chips8 . Infolgedessen bewegen sich auch die Halbleiter-Chips8 auf eine selbstausrichtende Art und Weise und werden an den jeweiligen richtigen Stellen kontaktiert. Da durch die Vorsprünge61 auf den Innenzuleitungen30 , wie in11(C) gezeigt, eine erforderliche Lotdicke zwischen den Innenzuleitungen30 und den Halbleiter-Chips8 sichergestellt ist, wird eine ausreichende Lötkontaktierungsfestigkeit erzielt. - Dann wird Vorwärmen durchgeführt (Schritt
S33 ) und wird schmelzflüssiges Epoxidharz3 in das Anschlussklemmengehäuse2 gefüllt, wie in den12(A) und12(B) gezeigt (SchrittS34 ). Wie in12(C) , welche die vergrößerte Ansicht des Bereichs F in12(B) darstellt, gezeigt, wird das Epoxidharz3 durch den durch die Vorsprünge14 zwischen dem Anschlussklemmengehäuse2 und der isolierenden Leiterplatte7 gebildeten Spalt eingefüllt. Das das Anschlussklemmengehäuse2 ausfüllende Epoxidharz3 wird in einem Aushärteofen ausgehärtet (SchrittS35 ). Das Epoxidharz3 wird vom Absatz12 des Anschlussklemmengehäuses2 sicher gehalten. Um zu verhindern, dass sich das Epoxidharz3 von den Halbleiter-Chips8 oder vom Zuleitungsrahmen9 ablöst, ist vorzugsweise ein Epoxidharz auszuwählen, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, welcher mit denjenigen der Halbleiter-Chips8 und der Zuleitungsrahmen9 nahezu übereinstimmt. - In diesem Zustand werden durch Einspeisen eines Stroms in ein Paar von Traversen
53 Isolationsprüfungen durchgeführt (SchrittS36 ). Dann werden, wie in den13(A) und13(B) gezeigt, die Außenzuleitungen6 gebildet, indem die außenzuleitungsseitigen Abschnitte der Zuleitungen51 , welche die Isolationsprüfungen bestanden haben, senkrecht zur Ebene der Zuleitungen51 gepresst werden, um die Traversen53 abzuschneiden, so dass die Zuleitungen51 voneinander getrennt werden (SchrittS37 ). Obwohl die Erfindung bis jetzt im Zusammenhang mit dem DIP-Anschlussklemmengehäuse2 , bei welchem die Außenzuleitungen6 von beiden Seitenflächen des Gehäuses ausgehen, beschrieben wurde, kann das Anschlussklemmengehäuse auch ein SIP-Gehäuse, bei welchem die Außenzuleitungen von einer Seitenfläche des Gehäuses ausgehen, oder ein QFP-Gehäuse, bei welchem die Außenzuleitungen von der Gehäuseoberseite ausgehen, sein. - Wie oben beschrieben, umfassen die Zuleitungsrahmen
9 im Leistungshalbleitermodul1 gemäß der ersten Ausführungsform die Innenzuleitungen30 und die Außenzuleitungen6 . Die Außenzuleitungen6 werden durch Löten gleichzeitig an die Halbleiter-Chips8 kontaktiert. Im Vergleich zur Kontaktierung der Außenzuleitungen und der Halbleiter-Chips über Kontaktierungsdrähte verringert sich deshalb die Anzahl der Bestandteile. Da es nicht erforderlich ist, die Außenzuleitungen eine nach der anderen an den Halbleiter-Chip zu kontaktieren, wird das Leistungshalbleitermodul1 wirtschaftlich hergestellt. Da Außenzuleitungen und Halbleiter-Chips nicht über Kontaktierungsdrähte verbunden werden, ist eine ausreichende Strombelastbarkeit sichergestellt. - Bei der Herstellung des Leistungshalbleitermoduls
1 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung kommt keine Drahtkontaktierung zur Anwendung. Die Kontaktierung zwischen der isolierenden Leiterplatte7 und den Halbleiter-Chips8 und die Kontaktierung zwischen den Halbleiter-Chips8 und den Zuleitungsrahmen9 werden in einem einzigen Schritt des Aufschmelzlötens gleichzeitig durchgeführt. Deshalb verkürzt sich die Montagezeit extrem und wird ein Leistungshalbleitermodul sehr wirtschaftlich hergestellt. - Obwohl die Erfindung bis jetzt im Zusammenhang mit ihrer ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben wurde, sind für den Durchschnittsfachmann Änderungen und Abwandlungen offensichtlich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen.
- Eine das Aluminium-Hauptsubstrat
26 und die auf dem Aluminium Hauptsubstrat26 gebildete isolierende Kunstharzschicht27 umfassende Aluminium-Isolierplatte, wie in den3(A) bis3(C) gezeigt, dient in der ersten und in der zweiten Ausführungsform als die isolierende Leiterplatte7 . Alternativ kann problemlos eine DCB-Isolierplatte (DCB: Direct Copper Bond = Direkt-Kupfer-Kontaktierung) als Ersatz für die Aluminium-Isolierplatte verwendet werden. -
14 ist eine Schnittansicht eines Leistungshalbleitermoduls201 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung, welches eine DCB-Isolierplatte verwendet.14 zeigt den Querschnittsaufbau, welcher dem in3(B) gezeigten Querschnittsaufbau ähnelt. Zur Vereinfachung werden die gleichen Bezugszeichen wie in3(B) verwendet, um gleiche oder ähnliche Bestandteile zu benennen, und wird auf erneute Beschreibungen derselben verzichtet. - Wie aus
14 ersichtlich, sind auf dem Leistungshalbleitermodul201 eine isolierende Leiterplatte207 , welche ein isolierendes Keramiksubstrat211 aus Aluminiumoxid (Al2O3), Aluminiumnitrid (AIN), Siliziumnitrid (SiN) und derartiger Keramik umfasst; eine auf der Unterseite des isolierenden Keramiksubstrats211 durch Auflaminieren von Kupferfolien gebildete Kühlfläche212 ; und auf der Oberseite des isolierenden Keramiksubstrats211 gebildete Kupferfolienmuster213 angebracht. Halbleiter-Chips8 sind über die Lotschichten29 auf den Kupferfolienmustern213 oberflächenmontiert. Die Vorsprünge14 auf dem Anschlussklemmengehäuse2 kommen mit dem Keramiksubstrat211 in Kontakt. - Die Vernickelungsschichten
43 und die Vergoldungsschichten44 werden durch stromloses Niederschlagen auf den Elektroden der Leistungshalbleiter-Chips8 gebildet, um das Fließvermögen des Lots gemäß der zweiten Ausführungsform, wie anhand der6(A) und6(B) beschrieben, zu verbessern. Alternativ können die Nickelschichten und die Goldschichten durch andere Verfahren gebildet werden. Zum Beispiel können Plasma-CVD-, Bedampfungs-, Zerstäubungs- und derartige Verfahren zum Niederschlagen dünner Schichten als Ersatz für das stromlose Niederschlagen verwendet werden. Als Ersatz für die Nickelschichten können Zinnschichten niedergeschlagen werden. - Der Absatz
12 ist, gemäß der ersten Ausführungsform, am oberen Teil im Anschlussklemmengehäuse2 gebildet, wie in den3(B) und3(C) gezeigt, um die Adhäsion des Epoxidharzes3 am Anschlussklemmengehäuse2 zu verstärken. Alternativ kann eine Struktur, welche das Einhaken des Epoxidharzes3 ermöglicht, zur Anwendung kommen. Das Epoxidharz3 kann zum Beispiel durch in den oberen Teilen am Innenumfang des Anschlussklemmengehäuses2 gebildete spitze Ausschnitte302 , wie in15 gezeigt, fest am Anschlussklemmengehäuse2 verankert sein. - Das Leistungshalbleitermodul
1 ist, gemäß der ersten Ausführungsform, auf der Steuer-Leiterplatte101 befestigt wie in4 gezeigt. Alternativ kann das Leistungshalbleitermodul1 auf die abgewandelte Art und Weise, wie in den16(A) bis17(B) gezeigt, auf der Steuer-Leiterplatte101 befestigt sein. In den16(A) bis17(B) werden die gleichen Bezugszeichen wie in4 verwendet, um gleiche Bestandteile zu benennen, und auf erneute Beschreibungen derselben wird verzichtet. - Ein erhabenes Schraubenaufnahme-Halteende
405 , wie in16(A) gezeigt, kann zum Positionieren des Leistungshalbleitermoduls auf der Steuer-Leiterplatte101 vorgesehen sein. Das Schraubenaufnahme-Halteende405 ist auf einer Schraubbefestigungsplatte404 des Leistungshalbleitermoduls so angebracht, dass das Schraubenaufnahme-Halteende405 nach oben übersteht. Das Leistungshalbleitermodul wird durch Einführen des Schraubenaufnahme-Halteendes405 in eine in der Steuer-Leiterplatte gebildete Aufnahmebohrung114 auf der Steuer-Leiterplatte positioniert. Eine Schraubenaufnahmebohrung406 zum Anschrauben des Leistungshalbleitermoduls und der Steuer-Leiterplatte101 an die Kühlrippe110 ist durch das Schraubenaufnahme-Halteende405 hindurch gebildet. Die Schraubenaufnahmebohrung406 geht auch für die vorher beschriebene Schraubenaufnahmebohrung22 . Das Leistungshalbleitermodul1 und die Steuer-Leiterplatte101 werden durch Eindrehen der Schraube120 durch die Aufnahmebohrung406 in die Gewindebohrung111 der Kühlrippe110 an der Kühlrippe110 befestigt. - Alternativ ist ein aus einer Schraubbefestigungsplatte
424 vorstehendes erhabenes Schraubenaufnahme-Halteende425 mit einem Absatz427 versehen, wie in16(B) gezeigt, so dass das Schraubenaufnahme-Halteende425 auf der Höhe, auf welcher der Absatz427 gebildet ist, mit der Steuer-Leiterplatte101 zusammengefügt und an dieser befestigt ist. Durch Festlegen der Höhe des Absatzes427 wird die Lagebeziehung zwischen den Außenzuleitungen6 und der Steuer-Leiterplatte101 bestimmt und wird außerdem beim Aufschmelzen der Lotschichten103 eine gewisse Lotdicke sichergestellt. - Alternativ ist ein aus einer Schraubbefestigungsplatte
434 nach oben vorstehendes erhabenes Schraubenaufnahme-Halteende435 , wie in einer vergrößerten Schnittansicht in17(A) gezeigt, so angeordnet, dass das ferne Ende des Schraubenaufnahme-Halteendes435 mit der Steuer-Leiterplatte101 zusammengefügt und an dieser befestigt ist. Durch Festlegen der Höhe des Schraubenaufnahme-Halteendes435 wird die Lagebeziehung zwischen den Außenzuleitungen6 und der Steuer-Leiterplatte101 bestimmt und wird außerdem beim Aufschmelzen der Lotschichten103 eine gewisse Lotdicke sichergestellt. Eine Schraubenaufnahmebohrung436 zum Anschrauben des Leistungshalbleitermoduls und der Steuer-Leiterplatte101 an die Kühlrippe110 ist durch das Schraubenaufnahme-Halteende435 hindurch gebildet. Die Schraubenaufnahmebohrung436 ist auch für die vorher beschriebene Schraubenaufnahmebohrung22 nutzbar. Das Leistungshalbleitermodul1 und die Steuer-Leiterplatte101 werden durch Eindrehen der Schraube120 durch die Aufnahmebohrung436 in die Gewindebohrung111 der Kühlrippe110 an der Kühlrippe110 befestigt. - Alternativ ist ein zu seinem fernen Ende hin konisch zulaufendes und aus einer Schraubbefestigungsplatte
444 nach oben vorstehendes erhabenes Schraubenaufnahme-Halteende445 , wie in einer vergrößerten Schnittansicht in17(B) gezeigt, so angeordnet, dass das Schraubenaufnahme-Halteende445 an einer vorbestimmten Stelle seines Konus mit der Aufnahmebohrung114 der Steuer-Leiterplatte101 zusammengefügt und an dieser befestigt ist. Durch angemessenes Festlegen der Höhe und der Konizität des Schraubenaufnahme-Halteendes445 wird die Lagebeziehung zwischen den Außenzuleitungen6 und der Steuer-Leiterplatte101 bestimmt und wird außerdem beim Aufschmelzen der Lotschichten103 eine gewisse Lotdicke sichergestellt. Eine Schraubenaufnahmebohrung436 zum Anschrauben des Leistungshalbleitermoduls1 und der Steuer-Leiterplatte101 an die Kühlrippe110 ist durch das Schraubenaufnahme-Halteende445 hindurch gebildet. Die Schraubenaufnahmebohrung436 ist auch für die vorher beschriebene Schraubenaufnahmebohrung22 nutzbar. Das Leistungshalbleitermodul1 und die Steuer-Leiterplatte101 werden durch Eindrehen der Schraube120 durch die Aufnahmebohrung436 in die Gewindebohrung111 der Kühlrippe110 an der Kühlrippe110 befestigt. - Gemäß den Ausführungsformen der Erfindung sind die Halbleiter-Chips
8 auf der isolierenden Leiterplatte7 oberflächenmontiert und sind die Zuleitungsrahmen9 auf den Halbleiter-Chips8 oberflächenmontiert. Alternativ kann die sogenannte Steckmontage zur Anwendung kommen und können die Halbleiter-Chips8 durch Löten an die Isolierende Leiterplatte7 und an den Zuleitungsrahmen9 kontaktiert werden. Alternativ können Hartlöten unter Verwendung eines Hartlot-Füllmaterials einschließlich Silberpaste und ein elektrisch leitfähiger, von Lot verschiedener Klebstoff zur Anwendung kommen. - Gemäß den Ausführungsformen der Erfindung wird das Epoxidharz als isolierende Versiegelungsmasse verwendet. Alternativ kann problemlos Silikon-Gel und derartiges Gel-Füllmaterial in das Anschlussklemmengehäuse
2 gespritzt und darin ausgehärtet werden. Jedoch ist noch immer das Epoxidharz vorzuziehen, da das Epoxidharz sich durch hervorragenden Wärmeübergang, hervorragende Wärmebeständigkeit und hohe Steifigkeit auszeichnet. Bei Verwendung eines Gel-Füllmaterials ist es erforderlich, mit einer Kunstharzplatte Druck auf dessen Oberseite auszuüben und derartige Vorkehrungen zu treffen. - Obwohl im Zusammenhang mit den obigen Ausführungsformen nicht speziell beschrieben, ist es vorzuziehen, die Dicke der auf der isolierenden Leiterplatte
7 befestigten Halbleiter-Chips8 gleichzumachen. Durch Gleichmachen der Dicke der Halbleiter-Chips8 können die Biegelängen der Zuleitungsrahmen9 auf der Seite der Innenzuleitungen30 standardisiert werden. Infolgedessen ist die zum Bilden der Biegung durch Pressen verwendete Pressform einfach herzustellen. - Obwohl im Zusammenhang mit den obigen Ausführungsformen nicht speziell beschrieben, können Kupferkern-Kugeln oder Nickelkern-Kugeln mit einem gewissen Durchmesser (z.B. von einigen zehn bis zu einigen hundert µm Durchmesser) in der Lötpaste dispergiert sein, um beim Aufschmelzen der Lotschichten eine gewisse Lotschichtdicke sicherzustellen.
Claims (23)
- Leistungshalbleitermodul (1) mit Leistungshalbleiter-Einrichtungen, wobei das Leistungshalbleitermodul (1) auf einer Steuer-Leiterplatte (101) einer Hauptvorrichtung befestigt ist, und wobei das Leistungshalbleitermodul (1) enthält: Zuleitungsrahmen (9), deren eine Endabschnitte mit der Steuer-Leiterplatte (101) verbundene Außenzuleitungen (6) enthalten, und deren andere Endabschnitte mit einem oder mehreren Halbleiter-Chips (8) verbundene Innenzuleitungen (30) enthalten; ein Anschlussklemmengehäuse (2), in welches die Zuleitungsrahmen (9) eingeschlossen sind, so dass deren Innenzuleitungen (30) im Anschlussklemmengehäuse (2) untergebracht sind, und das zwecks isolierender Versiegelung mit einem unter Wärme aushärtbaren Kunstharz (3) gefüllt ist, wobei das aushärtbare Kunstharz (3) ausgehärtet ist; eine im Anschlussklemmengehäuse (2) untergebrachte isolierende Leiterplatte (7), wobei die eine Hauptoberfläche der isolierenden Leiterplatte (7) zur Seite gegenüber der Steuer-Leiterplatte (101) hin freiliegt, um eine Kühlfläche zu bilden, und wobei auf der anderen Hauptoberfläche auf der Seite gegenüber der Kühlfläche der isolierenden Leiterplatte (7) der eine oder die mehreren Halbleiter-Chips (8) angebracht ist bzw. sind; den einen oder die mehreren Halbleiter-Chips (8), welche an die isolierende Leiterplatte (7) hartgelötet sind; und die Zuleitungsrahmen (9), welche an den einen oder die mehreren Halbleiter-Chips (8) auf der Seite gegenüber der isolierenden Leiterplatte (7) hartgelötet sind, wobei bei dem Leistungshalbleitermodul (1): der eine oder die mehreren Halbleiter-Chips (8) durch Löten auf der isolierenden Leiterplatte (7) oberflächenmontiert sind und die Zuleitungsrahmen (9) durch Löten auf dem einen oder den mehreren Halbleiter-Chips (8) oberflächenmontiert sind; das Anschlussklemmengehäuse (2) ein Paar von Schraubbefestigungsplatten (4), welche sich vom Rumpf des Anschlussklemmengehäuses (2) in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, enthält, um das Eindrehen von Schrauben in eine Kühlrippe (110) zu ermöglichen, so dass die Kühlfläche der isolierenden Leiterplatte (7) in Kontakt mit der Kühlrippe (110) kommt; die Kühlfläche der isolierenden Leiterplatte (7) um eine vorbestimmte Länge über die Kontaktflächen der Schraubbefestigungsplatten (4), über welche die Schraubbefestigungsplatten (4) mit der Kühlrippe (110) in Kontakt gebracht werden, zur Kühlrippe (110) hin hinausragt; und das Anschlussklemmengehäuse (2) zwischen den Schraubenaufnahme-Halteenden der Schraubbefestigungsplatten (4) und dem Rumpf des Anschlussklemmengehäuses (2) gebildete Ausschnitte (24) mit U-förmigen Querschnitten enthält, so dass die unter den Ausschnitten zwischen den Schraubenaufnahme-Halteenden der Schraubbefestigungsplatten (4) und dem Rumpf des Anschlussklemmengehäuses (2) belassenen Abschnitte der Schraubbefestigungsplatten (4) dünn sind.
- Leistungshalbleitermodul nach
Anspruch 1 , bei welchem in den jeweiligen Abschnitten der Schraubbefestigungsplatten (4) unter den Ausschnitten (24) zwischen den Schraubenaufnahme-Halteenden der Schraubbefestigungsplatten (4) und dem Rumpf des Anschlussklemmengehäuses (2) Schlitze (25) angeordnet sind. - Leistungshalbleitermodul (1) nach
Anspruch 1 , bei welchem die Kontaktfläche an jeder der Schraubbefestigungsplatten (4) die ferne Endfläche eines aus jeder der Schraubbefestigungsplatten (4) zur Kühlrippe (110) hin vorstehenden Vorsprungs (23) enthält. - Leistungshalbleitermodul (1) nach
Anspruch 1 , bei welchem das Anschlussklemmengehäuse (2) in den Kontaktierungsbereichen zwischen dem Anschlussklemmengehäuse (2) und der isolierenden Leiterplatte (7) einen oder mehrere zur isolierenden Leiterplatte (7) hin vorstehende Vorsprünge (14) enthält, um das aushärtbare Kunstharz (3) um den einen oder die mehreren Vorsprünge (14) herum in den Spalt zwischen dem Anschlussklemmengehäuse (2) und der isolierenden Leiterplatte (7) fließen zu lassen. - Leistungshalbleitermodul (1) nach
Anspruch 1 , bei welchem das Anschlussklemmengehäuse (2) eine adhäsionsverstärkende Struktur enthält, welche die Adhäsion des aushärtbaren Kunstharzes verstärkt. - Leistungshalbleitermodul (1) nach
Anspruch 1 , bei welchem die Außenzuleitungen (6) der Zuleitungsrahmen (9) so gebildet sind, dass die Außenzuleitungen (6) auf der Seite gegenüber der Kühlflächenseite des Anschlussklemmengehäuses (2) auf der Steuer-Leiterplatte (101) durch Löten oberflächenmontiert sind; und mindestens einer oder mehrere Vorsprünge (17) auf der zur Steuer-Leiterplatte (101) weisenden Oberfläche des Anschlussklemmengehäuses (2) und der Schraubbefestigungsplatten (4) gebildet sind, um eine gewisse Lotdicke zum Löten der Außenzuleitungen (6) an die Steuer-Leiterplatte (101) sicherzustellen. - Leistungshalbleitermodul (1) nach
Anspruch 1 , bei welchem die Außenzuleitungen (6) der Zuleitungsrahmen (9) so gebildet sind, dass die Außenzuleitungen (6) auf der Seite gegenüber der Kühlflächenseite des Anschlussklemmengehäuses (2) auf der Steuer-Leiterplatte (101) durch Löten oberflächenmontiert sind; und jede der Schraubbefestigungsplatten (4) eine Schraubenaufnahmebohrung enthält, durch welche eine Schraube eingeführt wird, um das Leistungshalbleitermodul (1) und die Steuer-Leiterplatte (101) an die Kühlrippe (110) anzuschrauben. - Leistungshalbleitermodul (1) nach
Anspruch 6 , bei welchem jede der Schraubbefestigungsplatten (4) ein erhabenes Schraubenaufnahme-Halteende (21) enthält, welches die durch das erhabene Schraubenaufnahme-Halteende hindurch gebildete Schraubenaufnahmebohrung (22) aufweist, wobei das erhabene Schraubenaufnahme-Halteende in eine in der Steuer-Leiterplatte (101) gebildete Aufnahmebohrung eingeführt wird, um das Leistungshalbleitermodul (1) auf der Steuer-Leiterplatte (101) zu positionieren. - Leistungshalbleitermodul (1) nach
Anspruch 1 , bei welchem zwei oder mehr Halbleiter-Chips (8) auf der isolierenden Leiterplatte (7) befestigt sind und die zwei oder mehr Halbleiter-Chips (8) in der Dicke gleich sind. - Leistungshalbleitermodul (1) nach
Anspruch 1 , bei welchem die zu verlötenden Abschnitte der Zuleitungsrahmen (9) teilweise mit jeweiligen zum Lot hin vorstehenden Vorsprüngen (61) versehen sind. - Leistungshalbleitermodul (1) nach
Anspruch 1 , bei welchem auf der Zuleitungsrahmen (9)-Seite des einen oder der mehreren Halbleiter-Chips (8), außer auf deren Elektroden, Polyimidschichten (42) gebildet sind. - Verfahren zum Herstellen eines Leistungshalbleitermoduls (1), das Leistungshalbleiter-Einrichtungen enthält, wobei das Leistungshalbleitermodul (1) auf einer Steuer-Leiterplatte (101) einer Hauptvorrichtung befestigt ist, und wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält: (a) Bilden von Leistungshalbleiter-Einrichtungen auf einem oder mehreren vorbestimmten Halbleitersubstraten, um einen oder mehrere Halbleiter-Chips (8) zu bilden; (b) Bilden einer isolierenden Leiterplatte (7), welche eine Isolierschicht, Elektroden darstellende Elektrodenschichten auf der einen Hauptoberfläche der Isolierschicht und eine Kühlfläche darstellende Kühlschicht auf der anderen Hauptoberfläche der Isolierschicht enthält; (c) Bilden erster Lotschichten auf den jeweiligen Elektroden; (d) Befestigen des einen oder der mehreren Halbleiter-Chips (8) auf den ersten Lotschichten; (e) Bilden zweiter Lotschichten auf dem einen oder den mehreren Halbleiter-Chips (8); (f) Stanzen einer vorbestimmten Metallplatte, um Zuleitungsrahmen (9) zu bilden, wobei deren Zuleitungen über Traversen miteinander verbunden sind; (g) Bilden eines Anschlussklemmengehäuses (2) durch Spritzgießen eines Kunstharzes unter Verwendung einer vorbestimmten Gießform, um die Zuleitungsrahmen (9) in das Anschlussklemmengehäuse (2) zu integrieren; (h) Bilden eines in den Rumpf des Anschlussklemmengehäuses (2) so integrierten Paars von Schraubbefestigungsplatten (4), dass die Schraubbefestigungsplatten (4) sich vom Rumpf des Anschlussklemmengehäuses (2) in entgegengesetzte Richtungen erstrecken; und (i) Eindrehen von Schrauben durch die Schraubbefestigungsplatten (4) in eine Kühlrippe (110), um die Kühlfläche der isolierenden Leiterplatte (7) in Kontakt mit der Kühlrippe (110) zu bringen; und (j) Bilden von Ausschnitten (24) mit U-förmigen Querschnitten zwischen den Schraubenaufnahme-Halteenden der Schraubbefestigungsplatten (4) und dem Rumpf des Anschlussklemmengehäuses (2), so dass die unter den Ausschnitten (24) zwischen den Schraubenaufnahme-Halteenden der Schraubbefestigungsplatten (4) und dem Rumpf des Anschlussklemmengehäuses (2) belassenen Abschnitte der Schraubbefestigungsplatten (4) dünn sind; (k) Befestigen der isolierenden Leiterplatte (7) auf dem Anschlussklemmengehäuse (2), um die Innenzuleitungen (30) der Zuleitungsrahmen (9) mit den jeweiligen zweiten Lotschichten in Kontakt zu bringen; (l) Aufschmelzenlassen der ersten und zweiten Lotschichten, um die isolierende Leiterplatte (7) und den einen oder die mehreren Halbleiter-Chips (8) miteinander zu verlöten und den einen oder die mehreren Halbleiter-Chips (8) und die Zuleitungsrahmen (9) miteinander zu verlöten; (m) Füllen des Anschlussklemmengehäuses (2) mit einem unter Wärme aushärtbaren Kunstharz (3) zwecks isolierender Versiegelung und das Aushärten des aushärtbaren Kunstharzes; und (n) Trennen der Zuleitungen der Zuleitungsrahmen (9), um Außenzuleitungen (6) an den Zuleitungsrahmen (9) zu bilden.
- Verfahren nach
Anspruch 12 , ferner enthaltend den Schritt des Bildens von Innenzuleitungen (30) an den Zuleitungsrahmen (9) nach dem Schritt (g). - Verfahren nach
Anspruch 12 , ferner enthaltend den Schritt des Durchführens von Isolationsprüfungen an den Zuleitungsrahmen (9) vor dem Schritt (n), wobei der Schritt (n) an den Zuleitungsrahmen (9), welche die Isolationsprüfungen bestanden haben, durchgeführt wird. - Verfahren nach
Anspruch 12 , bei welchem Schritt (h) enthält: das Befestigen der isolierenden Leiterplatte (7) auf dem Anschlussklemmengehäuse (2), so dass die Kühlfläche der isolierenden Leiterplatte (7) um eine vorbestimmte Länge über die Kontaktflächen der Schraubbefestigungsplatten (4), über welche die Schraubbefestigungsplatten (4) mit der Kühlrippe (110) in Kontakt gebracht werden, zur Kühlrippe (110) hin hinausragt. - Verfahren nach
Anspruch 12 , bei welchem Schritt (g) das einstückige Bilden eines oder mehrerer aus dem Anschlussklemmengehäuse (2) zur isolierenden Leiterplatte (7) hin vorstehender Vorsprünge in den Kontaktierungsbereichen zwischen dem Anschlussklemmengehäuse (2) und der isolierenden Leiterplatte (7) am Anschlussklemmengehäuse (2) enthält und Schritt (m) das Fließenlassen des aushärtbaren Kunstharzes um den einen oder die mehreren Vorsprünge herum in den Spalt zwischen dem Anschlussklemmengehäuse (2) und der isolierenden Leiterplatte (7) enthält. - Verfahren nach
Anspruch 12 , bei welchem Schritt (g) das einstückige Bilden einer adhäsionsverstärkenden Struktur im Anschlussklemmengehäuse (2), wobei die adhäsionsverstärkende Struktur die Adhäsion des aushärtbaren Kunstharzes verstärkt, enthält und Schritt (m) das Bewirken des Haltens des aushärtbaren Kunstharzes durch die adhäsionsverstärkende Struktur enthält. - Verfahren nach
Anspruch 12 , bei welchem Schritt (d) das Befestigen zweier oder mehrerer Halbleiter-Chips (8) auf der isolierenden Leiterplatte (7) enthält, und Schritt (a) das Gleichmachen der Dicke der zwei oder mehreren Halbleiter-Chips (8) enthält. - Verfahren nach
Anspruch 13 , bei welchem der Schritt des Bildens von Innenzuleitungen (30) an den Zuleitungsrahmen (9) das Anwenden einer Prägeformung enthält, um die zu verlötenden Abschnitte der Zuleitungsrahmen (9) teilweise mit jeweiligen zum Lot hin vorstehenden Vorsprüngen zu versehen. - Verfahren nach
Anspruch 12 , bei welchem Schritt (a) das Bilden von Polyimidschichten (42) auf der Zuleitungsrahmen (9)-Seite des einen oder der mehreren Halbleiter-Chips (8), außer auf deren Elektroden, und das Bilden von Niederschlagsschichten auf den Elektrodenoberflächen enthält und Schritt (k) das Ausrichten des einen oder der mehreren Halbleiter-Chips (8) auf eine selbstausrichtende Art und Weise enthält. - Verfahren nach
Anspruch 13 , bei welchem Schritt (f) das Bilden ebener Zuleitungsrahmen (9) und das Integrieren der ebenen Zuleitungsrahmen (9) in das Anschlussklemmengehäuse (2) enthält; und die Bildung der Innenzuleitungen (30) und die Bildung der Außenzuleitungen (6) durch Pressformung erfolgen. - Verfahren nach
Anspruch 12 , bei welchem das im Schritt (m) verwendete aushärtbare Kunstharz (3) ein Epoxidharz umfasst. - Verfahren nach
Anspruch 12 , bei welchem der Schritt (c) oder der Schritt (e) das Dispergieren von Kernkugeln mit einem vorbestimmten Durchmesser in den ersten Lotschichten oder den zweiten Lotschichten enthält oder der Schritt (c) und der Schritt (e) das Dispergieren von Kernkugeln mit einem vorbestimmten Durchmesser in den ersten Lotschichten und den zweiten Lotschichten enthalten.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004274427A JP4453498B2 (ja) | 2004-09-22 | 2004-09-22 | パワー半導体モジュールおよびその製造方法 |
JP2004/274427 | 2004-09-22 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102005040058A1 DE102005040058A1 (de) | 2006-03-23 |
DE102005040058B4 true DE102005040058B4 (de) | 2019-02-21 |
Family
ID=36001786
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102005040058.2A Active DE102005040058B4 (de) | 2004-09-22 | 2005-08-24 | Leistungshalbleitermodul und Verfahren zur Herstellung desselben |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US7723846B2 (de) |
JP (1) | JP4453498B2 (de) |
CN (2) | CN101609826B (de) |
DE (1) | DE102005040058B4 (de) |
Families Citing this family (58)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4640089B2 (ja) * | 2005-10-03 | 2011-03-02 | 日産自動車株式会社 | 電力変換装置 |
JP4690861B2 (ja) | 2005-11-04 | 2011-06-01 | 新光電気工業株式会社 | 半導体モジュール及び半導体モジュール用放熱板 |
WO2007147137A2 (en) | 2006-06-15 | 2007-12-21 | Sitime Corporation | Stacked die package for mems resonator system |
US20080006937A1 (en) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Texas Instruments Incorporated | Solderability Improvement Method for Leaded Semiconductor Package |
JP4760585B2 (ja) * | 2006-07-18 | 2011-08-31 | 三菱電機株式会社 | 電力用半導体装置 |
CN101542723A (zh) | 2006-10-06 | 2009-09-23 | 美高森美公司 | 高温、高压SiC无空隙电子封装 |
JP5076440B2 (ja) * | 2006-10-16 | 2012-11-21 | 富士電機株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
JP4909712B2 (ja) * | 2006-11-13 | 2012-04-04 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電力変換装置 |
JP4967701B2 (ja) * | 2007-02-19 | 2012-07-04 | 三菱電機株式会社 | 電力半導体装置 |
DE102007014789B3 (de) * | 2007-03-28 | 2008-11-06 | Ixys Ch Gmbh | Anordnung mindestens eines Leistungshalbleitermoduls und einer Leiterplatte und Leistungshalbleitermodul |
JP5160201B2 (ja) * | 2007-11-20 | 2013-03-13 | 株式会社豊田中央研究所 | はんだ材料及びその製造方法、接合体及びその製造方法、並びにパワー半導体モジュール及びその製造方法 |
JP4973488B2 (ja) * | 2007-12-26 | 2012-07-11 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
KR101073286B1 (ko) * | 2008-12-03 | 2011-10-12 | 엘에스산전 주식회사 | 전력용 반도체 모듈 |
US8698287B2 (en) | 2009-06-25 | 2014-04-15 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
JP4766162B2 (ja) * | 2009-08-06 | 2011-09-07 | オムロン株式会社 | パワーモジュール |
US8907477B2 (en) | 2010-01-05 | 2014-12-09 | Fuji Electric Co., Ltd. | Unit for semiconductor device and semiconductor device |
DE102010022562A1 (de) * | 2010-06-02 | 2011-12-08 | Vincotech Holdings S.à.r.l. | Elektrisches Leistungsmodul und Verfahren zum Verbinden eines elektrischen Leistungsmoduls mit einer Leiterplatte und einer Wärmesenke |
CN102271459B (zh) * | 2010-06-03 | 2014-09-24 | 矢崎总业株式会社 | 布线基板及其制造方法 |
CN101890605B (zh) * | 2010-07-08 | 2014-01-08 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 一种功率半导体芯片焊接装置 |
JP5383621B2 (ja) * | 2010-10-20 | 2014-01-08 | 三菱電機株式会社 | パワー半導体装置 |
JP5170208B2 (ja) * | 2010-10-22 | 2013-03-27 | 富士電機株式会社 | パワー半導体デバイスの電流検出回路 |
JP5720175B2 (ja) * | 2010-10-28 | 2015-05-20 | 株式会社明電舎 | インバータ装置 |
GB2487185B (en) * | 2011-01-05 | 2015-06-03 | Penny & Giles Controls Ltd | Power Switching Circuitry |
CN103370788B (zh) | 2011-04-01 | 2016-10-12 | 富士电机株式会社 | 半导体装置及其制造方法 |
US8405206B1 (en) * | 2011-09-30 | 2013-03-26 | Infineon Technologies Ag | Low-inductive semiconductor module |
CN104067502B (zh) * | 2012-03-21 | 2016-08-24 | 富士电机株式会社 | 功率转换装置 |
JP5859906B2 (ja) * | 2012-04-20 | 2016-02-16 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
CN202799522U (zh) * | 2012-07-28 | 2013-03-13 | 中山大洋电机制造有限公司 | 一种电机控制器结构 |
US9407251B1 (en) * | 2012-12-07 | 2016-08-02 | Cree Fayetteville, Inc. | Method for reworkable packaging of high speed, low electrical parasitic power electronics modules through gate drive integration |
WO2015001648A1 (ja) | 2013-07-04 | 2015-01-08 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の製造方法、半導体装置 |
CN104283403A (zh) * | 2013-07-12 | 2015-01-14 | Tdk株式会社 | 电源装置 |
JP6304974B2 (ja) * | 2013-08-27 | 2018-04-04 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
JP6323325B2 (ja) * | 2014-04-21 | 2018-05-16 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置、半導体装置の製造方法 |
JP2015223021A (ja) * | 2014-05-22 | 2015-12-10 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置 |
JP6362770B2 (ja) * | 2015-04-27 | 2018-07-25 | 三菱電機株式会社 | 制御装置 |
TW201700208A (zh) * | 2015-06-18 | 2017-01-01 | Dtech Precision Industries Co Ltd | 焊接扣件及其焊接在電路板的結構及方法 |
WO2017082122A1 (ja) * | 2015-11-12 | 2017-05-18 | 三菱電機株式会社 | パワーモジュール |
DE112016006367B4 (de) * | 2016-02-04 | 2020-11-19 | Mitsubishi Electric Corporation | Halbleitervorrichtung |
EP3217774B1 (de) * | 2016-03-08 | 2018-06-13 | ABB Schweiz AG | Halbleitermodul |
US10825974B2 (en) | 2016-06-07 | 2020-11-03 | Plessey Semiconductors Limited | Light-emitting diode package and method of manufacture |
JP6515886B2 (ja) * | 2016-07-08 | 2019-05-22 | 株式会社豊田自動織機 | 半導体モジュール |
DE102016217007A1 (de) * | 2016-09-07 | 2018-03-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Leistungsmodul |
JP6790684B2 (ja) | 2016-09-30 | 2020-11-25 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
JP6719585B2 (ja) * | 2016-11-29 | 2020-07-08 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置、制御装置および半導体装置の製造方法 |
JP6763607B2 (ja) * | 2017-01-12 | 2020-09-30 | 大口マテリアル株式会社 | リードフレーム及びその製造方法 |
JP2019087636A (ja) * | 2017-11-07 | 2019-06-06 | 富士電機株式会社 | 半導体パッケージ |
WO2019155388A2 (en) * | 2018-02-08 | 2019-08-15 | Rjr Technologies, Inc. | Electronic component package with improved mounting and assembly |
JPWO2019234912A1 (ja) * | 2018-06-08 | 2020-08-27 | 新電元工業株式会社 | 半導体モジュール |
US11462974B2 (en) | 2018-06-08 | 2022-10-04 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor module |
US11101204B2 (en) | 2018-06-08 | 2021-08-24 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor module |
JP7035920B2 (ja) * | 2018-09-06 | 2022-03-15 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置および電力変換装置 |
US10720379B2 (en) * | 2018-12-19 | 2020-07-21 | Cree, Inc. | Robust integrated circuit package |
JP6928129B2 (ja) * | 2020-01-17 | 2021-09-01 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
CN114730744A (zh) * | 2020-06-29 | 2022-07-08 | 富士电机株式会社 | 半导体模块的壳体和半导体模块的壳体的制造方法 |
CN112864112A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-05-28 | 安徽安晶半导体有限公司 | 一种绝缘型大功率半导体模块 |
CN112864113A (zh) * | 2021-02-10 | 2021-05-28 | 华为技术有限公司 | 功率器件、功率器件组件与相关装置 |
CN113759238B (zh) * | 2021-10-12 | 2024-01-30 | 云南保利天同水下装备科技有限公司 | 一种用于高低温湿热试验的电路板防护装置及其加工方法 |
CN116072646B (zh) * | 2023-02-24 | 2024-02-13 | 海信家电集团股份有限公司 | 载具及功率模块的制作方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19518753A1 (de) | 1994-05-31 | 1995-12-07 | Mitsubishi Electric Corp | Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
DE10036619A1 (de) * | 1999-08-06 | 2001-02-08 | Fuji Electric Co Ltd | Halbleiterbauteil |
JP2002050722A (ja) | 2000-08-01 | 2002-02-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体パッケージおよびその応用装置 |
JP2003031764A (ja) * | 2001-07-11 | 2003-01-31 | Mitsubishi Electric Corp | 電力用半導体装置 |
DE10251248A1 (de) | 2002-03-08 | 2003-10-02 | Mitsubishi Electric Corp | Leistungshalbleitervorrichtung |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR970011649B1 (ko) * | 1988-03-10 | 1997-07-12 | 가부시끼가이샤 히다찌세이사꾸쇼 | 반도체 장치의 제조방법 |
JPH0781840B2 (ja) * | 1988-06-29 | 1995-09-06 | 富士写真フイルム株式会社 | 光学式膜厚測定装置 |
DE3837974A1 (de) * | 1988-11-09 | 1990-05-10 | Telefunken Electronic Gmbh | Elektronisches steuergeraet |
JP3180863B2 (ja) * | 1993-07-27 | 2001-06-25 | 富士電機株式会社 | 加圧接触形半導体装置およびその組立方法 |
JP2569400B2 (ja) * | 1994-06-23 | 1997-01-08 | 九州日本電気株式会社 | 樹脂封止型半導体装置の製造方法 |
DE69535775D1 (de) * | 1994-10-07 | 2008-08-07 | Hitachi Ltd | Halbleiteranordnung mit einer Mehrzahl von Halbleiterelementen |
JP3225457B2 (ja) * | 1995-02-28 | 2001-11-05 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置 |
JP3126297B2 (ja) | 1995-08-02 | 2001-01-22 | 松下電子工業株式会社 | 樹脂封止型半導体装置 |
JP3387282B2 (ja) * | 1995-08-03 | 2003-03-17 | 日産自動車株式会社 | 半導体装置の構造及びその製造方法 |
JP3624622B2 (ja) | 1997-05-07 | 2005-03-02 | 富士電機機器制御株式会社 | 電力変換器の製造方法 |
US6147869A (en) * | 1997-11-24 | 2000-11-14 | International Rectifier Corp. | Adaptable planar module |
US6253992B1 (en) * | 1998-03-18 | 2001-07-03 | Tessera, Inc. | Solder ball placement fixtures and methods |
JPH11307707A (ja) * | 1998-04-21 | 1999-11-05 | Matsushita Electron Corp | リードフレームの製造方法及び樹脂封止型半導体装置 |
WO2000022676A1 (fr) * | 1998-10-14 | 2000-04-20 | Hitachi, Ltd. | Dispositif a semi-conducteur et procede de fabrication dudit dispositif |
JP2000188366A (ja) * | 1998-12-24 | 2000-07-04 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
JP2001053222A (ja) | 1999-08-09 | 2001-02-23 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置 |
JP3797040B2 (ja) | 1999-10-08 | 2006-07-12 | 日産自動車株式会社 | 半導体装置 |
JP3469840B2 (ja) | 2000-02-22 | 2003-11-25 | 株式会社三社電機製作所 | 半導体装置 |
JP2002289768A (ja) * | 2000-07-17 | 2002-10-04 | Rohm Co Ltd | 半導体装置およびその製法 |
DE10232566B4 (de) * | 2001-07-23 | 2015-11-12 | Fuji Electric Co., Ltd. | Halbleiterbauteil |
-
2004
- 2004-09-22 JP JP2004274427A patent/JP4453498B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2005
- 2005-08-24 DE DE102005040058.2A patent/DE102005040058B4/de active Active
- 2005-09-09 CN CN200910140303.2A patent/CN101609826B/zh active Active
- 2005-09-09 CN CN200510102711.0A patent/CN1753177A/zh active Pending
- 2005-09-12 US US11/224,720 patent/US7723846B2/en active Active
-
2009
- 2009-10-09 US US12/576,742 patent/US8158458B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19518753A1 (de) | 1994-05-31 | 1995-12-07 | Mitsubishi Electric Corp | Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
DE10036619A1 (de) * | 1999-08-06 | 2001-02-08 | Fuji Electric Co Ltd | Halbleiterbauteil |
JP2002050722A (ja) | 2000-08-01 | 2002-02-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体パッケージおよびその応用装置 |
JP2003031764A (ja) * | 2001-07-11 | 2003-01-31 | Mitsubishi Electric Corp | 電力用半導体装置 |
DE10251248A1 (de) | 2002-03-08 | 2003-10-02 | Mitsubishi Electric Corp | Leistungshalbleitervorrichtung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101609826B (zh) | 2012-05-09 |
DE102005040058A1 (de) | 2006-03-23 |
JP2006093255A (ja) | 2006-04-06 |
CN1753177A (zh) | 2006-03-29 |
US7723846B2 (en) | 2010-05-25 |
JP4453498B2 (ja) | 2010-04-21 |
US20100055845A1 (en) | 2010-03-04 |
CN101609826A (zh) | 2009-12-23 |
US8158458B2 (en) | 2012-04-17 |
US20060060982A1 (en) | 2006-03-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102005040058B4 (de) | Leistungshalbleitermodul und Verfahren zur Herstellung desselben | |
DE112018000108B4 (de) | Halbleiterverpackung mit einer doppelseitigen Wärmeableitungsstruktur und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE102014115847B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls | |
DE69525697T2 (de) | Halbleiteranordnung vom Filmträgertyp mit Anschlusshöcher | |
EP0162149B1 (de) | Elektrischer Kondensator als Chip-Bauelement | |
DE69329501T2 (de) | Verpackung für elektronische Komponenten | |
DE102007025950B4 (de) | Halbleitervorrichtung und ihr Herstellungsverfahren | |
DE102011084803B4 (de) | Leistungshalbleitervorrichtung | |
DE102013219833B4 (de) | Halbleitermodul mit leiterplatte und vefahren zur hertellung eines halbleitermoduls mit einer leiterplatte | |
DE102012215705B4 (de) | Gehäuse für ein optisches bauelement, baugruppe, verfahren zum herstellen eines gehäuses und verfahren zum herstellen einer baugruppe | |
EP0920055B1 (de) | Kühlvorrichtung für ein auf einer Leiterplatte angeordnetes, wärmeerzeugendes Bauelement | |
EP0934687B1 (de) | Anordnung, umfassend ein trägersubstrat für leistungsbauelemente und einen kühlkörper sowie verfahren zur herstellung derselben | |
DE102007049481B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleiterbauelementes | |
DE69132685T2 (de) | Halbleiteranordnung bestehend aus einem TAB-Band und deren Herstellungsverfahren | |
DE102006037118B3 (de) | Halbleiterschaltmodul für Bordnetze mit mehreren Halbleiterchips, Verwendung eines solchen Halbleiterschaltmoduls und Verfahren zur Herstellung desselben | |
DE112016005794B4 (de) | Schaltungsanordnung und elektrischer Anschlusskasten | |
DE102008035911B4 (de) | Verfahren zum Herstellen eines integrierten Schaltungsmoduls | |
DE102011113269A1 (de) | Halbleitermodul und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE19940633A1 (de) | IC-Gehäuse | |
EP0292848B1 (de) | Leistungshalbleitermodul und Verfahren zur Herstellung des Moduls | |
EP3794641B1 (de) | Entwärmungsanordnung für ein halbleiterleistungsmodul | |
EP3399546A1 (de) | Elektronische baugruppe mit einem zwischen zwei substraten eingebauten bauelement und verfahren zu dessen herstellung | |
DE8816922U1 (de) | Gehäuse für eine Halbleiteranordnung | |
DE19509441A1 (de) | Hybrid-integrierte Leistungsschaltungsvorrichtung | |
DE19720432A1 (de) | Elektronisches Teil und Verfahren zur Herstellung desselben |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: FUJI ELECTRIC SYSTEMS CO., LTD., TOKYO/TOKIO, JP |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: MERH-IP MATIAS ERNY REICHL HOFFMANN, DE Representative=s name: MERH-IP MATIAS ERNY REICHL HOFFMANN, 80336 MUENCHE |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: FUJI ELECTRIC CO., LTD., KAWASAKI-SHI, JP Free format text: FORMER OWNER: FUJI ELECTRIC SYSTEMS CO., LTD., TOKYO/TOKIO, JP Effective date: 20110927 |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: MERH-IP MATIAS ERNY REICHL HOFFMANN, DE Effective date: 20110927 Representative=s name: MERH-IP MATIAS ERNY REICHL HOFFMANN PATENTANWA, DE Effective date: 20110927 |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R084 | Declaration of willingness to licence | ||
R020 | Patent grant now final |