DE102008047465A1 - Semiconductor module, has connection elements passing out from module housing at one of main surfaces at specific distance from one of side surfaces so that elements are partially not surrounded by plastic compound of housing - Google Patents

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Abstract

The module has a lead frame with connection elements (2) e.g. plug contacts, contacting a semiconductor chip i.e. power semiconductor chip, and a module housing (1) that is made from plastic compound. The housing has two parallel main surfaces (1.1) and side surfaces (1.3), and surrounds the semiconductor chip. The connection elements project from the module housing and passes out from the module housing at one of the main surfaces at a distance (y) from one of the side surfaces so that the connection elements are partially not surrounded by the plastic compound of the housing. An independent claim is also included for a method for manufacturing a semiconductor module.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauteilmodul, welches durch Umspritzen mindestens eines auf einem Leadframe angeordneten und damit kontaktierten Halbleiterchips oder eines auf dem Leadframe angeordneten Trägersubstrates mit einem oder mehreren Halbleiterchips gebildet ist.The The invention relates to an electronic component module, which by Encapsulating at least one arranged on a leadframe and contacted semiconductor chips or one on the leadframe arranged carrier substrate with one or more semiconductor chips is formed.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Ein Leadframe (eine mögliche Übersetzung in die deutsche Sprache lautet ”Leiterrahmen” oder ”Anschlussrahmen”) ist eine zumindest annähernd ebene Blechfläche, typischerweise aus einer Kupferlegierung, welche an von den Außenrändern entfernt liegenden Bereichen derart mit Ausstanzungen versehen ist, dass die verbleibenden Flächenbereiche Kontaktelemente, z. B. in Form von Anschlussleitungen („Leads”) zur elektrischen Kontaktierung eines Halbleiterchips, der auf dem Leadframe direkt oder indirekt befestigt ist.One Leadframe (a possible translation into German Language is "leadframe" or "leadframe") is an at least approximately flat sheet surface, typically made of a copper alloy, which from on the outer edges removed areas is provided in such a punched, that the remaining surface areas contact elements, z. B. in the form of leads ("leads") for electrically contacting a semiconductor chip which is located on the Leadframe is attached directly or indirectly.

Zur Herstellung eines beispielhaften elektronischen Halbleitermoduls wird üblicherweise ein Halbleiterchip auf bzw. an dem Leadframe in passender Ausrichtung aufgelegt. Alternativ kann der Halbleiterchip auch auf einem speziellen Substrat, beispielsweise einem DCB-Substrat, angeordnet sein, und das Substrat seinerseits auf dem Leadframe. Die erforderlichen elektrischen Verbindungen zwischen Anschlussflächen (”Pads”), die auf dem Halbleiterchip und/oder dem Substrat angeordnet sein können, und Kontaktelementen (z. B. Anschlussstifte bzw. ”Pins”) des Leadframes werden üblicherweise mittels Bonddrähten oder durch Löten hergestellt. Dann wird die so gebildete Anordnung zwischen die beiden Formhälften eines Werkzeuges einer Kunststoffspritzgussmaschine eingebracht und die Form wird geschlossen. Das Formnest, also der Hohlraum zwischen den Formhälften, erstreckt sich um den Halbleiterchip sowie um die an diesen heran ragenden Bereiche des Leadframes sowie um die Bonddrähte herum. Neben den beiden Formhälften bilden auch weiter vom Halbleiterchip entfernt liegende Bereiche des Leadframes, welcher zwischen den Formhälften eingeklemmt ist, eine Abdichtung des Formnestes.to Production of an exemplary electronic semiconductor module is usually a semiconductor chip on or on the leadframe in a suitable orientation. Alternatively, the semiconductor chip also on a special substrate, for example a DCB substrate, be arranged, and the substrate in turn on the leadframe. The required electrical connections between connection surfaces ("Pads") on the semiconductor chip and / or the substrate can be arranged, and contact elements (eg pins or "pins") of the leadframe are usually by means of bonding wires or made by soldering. Then the arrangement thus formed between the two mold halves of a tool one Plastic injection molding machine introduced and the mold is closed. The mold cavity, ie the cavity between the mold halves, extends around and around the semiconductor chip protruding areas of the leadframe and around the bonding wires around. In addition to the two mold halves also form further from the semiconductor chip remote areas of the leadframe, which between the Mold halves is trapped, a seal of the mold cavity.

Im nächsten Arbeitsgang wird der verbliebene freie Hohlraum des Formnestes durch eine Kunststoffmasse – typischerweise ein schnell aushärtendes Epoxidharz – ausgespritzt, die Form nach dem Erstarren der Masse geöffnet und das darin gebildete Zwischenprodukt entformt.in the next operation will be the remaining free cavity mold cavity by a plastic mass - typically a fast-curing epoxy resin - injected, open the mold after solidifying the mass and that demoulded intermediate formed in it.

In weiteren, miteinander kombinierbaren Arbeitsgängen werden Teile des Leadframes weggestanzt, sodass die einzelnen verbleibenden Anschlussleitungen an das Bauelementmodul nicht mehr elektrisch miteinander verbunden sind und die Anschlussleitungen werden in eine gewünschte Richtung gebogen.In other, combinable operations are Parts of the leadframe punched out, leaving each one remaining Connecting cables to the component module no longer electrically are connected together and the connecting cables are in bent a desired direction.

Da man das Formnest üblicherweise annähernd symmetrisch beidseits des Leadframes anordnet und da das gegossene Gehäuses eine Entformungsschräge aufweisen soll, ist die typische äußere Form des durch die Vergussmasse gebildeten Gehäuses die eines Plättchens welches parallel zum Leadframe ausgerichtet liegt und bei welchem die Seitenflächen (Stirnflächen) etwas nach außen geknickt sind. An den Stellen größter Ausknickung der Stirnflächen treten die Anschlussleitungen an das Bauteilmodul durch die Vergussmasse nach außen.There usually the mold cavity is approximately symmetrical arranges on both sides of the leadframe and there the cast housing is to have a Entformungsschräge is the typical outer Shape of the housing formed by the potting compound the a tile which is aligned parallel to the leadframe lies and at which the side surfaces (faces) something outwardly kinked. In the places greatest Bending of the end surfaces occur the connection lines to the component module through the potting compound to the outside.

Die Anschlussleitungen an das Bauteilmodul treten damit in einer einzigen Ebene des etwa plättchenförmigen, durch die Vergussmasse gebildeten Gehäuses aus der Vergussmasse und sie sind von den beiden großen Hauptflächen dieses Gehäuses weniger als dessen Dicke (Höhe) des Bauteilmoduls entfernt. Mit „Hauptflächen” sind im Sinne dieser Beschreibung jene beiden Flächen eines plättchen- oder plattenförmigen Gehäuses gemeint, welche die beiden größten, ebenen, zueinander parallelen Begrenzungsflächen dieses Gehäuses bilden.The Connecting cables to the component module thus come in a single Level of the approximately platelike, through the potting compound formed housing from the potting compound and they are of the two major major surfaces of this housing less as the thickness (height) of the component module removed. With "main surfaces" are in the sense of this description those two surfaces of a platelet or plate-shaped housing meant which the two largest, even, to each other parallel boundary surfaces of this housing form.

Bei Bauteilmodulen mit großer Nennspannung und kleinen Abmessungen oder vielen Anschlussleitungen kann es schwierig sein, die erforderliche Mindestlänge von Luft- und Kriechstromstrecken zwischen einzelnen Anschlussleitungen untereinander bzw. zwischen Anschlussleitungen und Kühlkörper – welcher üblicherweise an einer der beiden Hauptflächen angeordnet ist – einzuhalten. Beispielsweise ist bei einer Nennspannung von 1700 V, einem CTI (”Comparative Tracking Index”, Maß für die Kriechstromfestigkeit) von 600 und bei einem Verschmutzungsgrad von 2 eine Mindestkriechstrecke von 6.3 mm erforderlich (vgl. IEC 60664-1 )In the case of component modules with a high rated voltage and small dimensions or many connection lines, it may be difficult to maintain the required minimum length of air and leakage paths between individual connection lines or between connection lines and heat sinks, which are usually arranged on one of the two main surfaces. For example, with a nominal voltage of 1700 V, a CTI ("Comparative Tracking Index", measure of creep resistance) of 600 and with a degree of pollution of 2, a minimum creepage distance of 6.3 mm is required (cf. IEC 60664-1 )

Es besteht daher der Wunsch danach, elektronische Bauteilmodule, welche durch Umspritzen eines auf einem Leadframe angeordneten und damit kontaktierten elektronische Bauteils zu bilden sind, gegenüber dem Stand der Technik dahingehend geändert auszuführen, dass bei Anwendungen mit hohen Nennspannungen, ohne Vergrößerung der Gesamtabmessungen, längere Abstands- und Kriechstrecken zwischen Anschlussleitungen und Kühlkörper möglich sind.It There is therefore a desire for electronic component modules, which by encapsulating a arranged on a leadframe and thus contacted electronic component to form, compared to the state to change the technique so that that in applications with high nominal voltages, without magnification the overall dimensions, longer distance and creepage distances between connecting cables and heat sink possible are.

ÜBERSICHTOVERVIEW

Ein Beispiel der Erfindung betrifft ein Halbleitermodul, das Folgendes aufweist: zumindest einen Halbleiterchip; einen Leadframe mit Anschlusselementen Kontaktierung des Halbleiterchips; und ein zwei parallele Hauptflächen und Seitenflächen aufweisendes Modulgehäuse aus Kunststoffmasse, das den Halbleiterchip umschließt, wobei die Anschlusselemente des Leadframes aus dem Modulgehäuse herausragen und an einer der Hauptflächen in einem ersten Abstand von einer der Seitenflächen aus diesem austreten, sodass die Anschlusselemente zumindest teilweise nicht mehr von der Kunststoffmasse des Gehäuses umgeben sind.An example of the invention relates to a semiconductor module comprising: at least one semiconductor chip; a leadframe with connection elements contacting the semiconductor chip; and a two parallel main surfaces and side surfaces exhibiting module housing made of plastic material, which surrounds the semiconductor chip, wherein the connection elements of the leadframe protrude from the module housing and emerge at one of the main surfaces at a first distance from one of the side surfaces of this, so that the connection elements at least partially no longer from the Plastic compound of the housing are surrounded.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die folgenden Figuren und die weitere Beschreibung soll helfen, die Erfindung besser zu verstehen. Die Elemente in den Figuren sind nicht unbedingt als Einschränkung zu verstehen, vielmehr wird Wert darauf gelegt, das Prinzip der Erfindung darzustellen. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen korrespondierende Teile.The following figures and the further description should help, the To understand the invention better. The elements in the figures are not necessarily as a limitation, rather it is important to illustrate the principle of the invention. In the figures, like reference numerals designate corresponding ones Parts.

1 zeigt in perspektivischer Ansicht ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Bauteilmodul in welchem mehrere Varianten von Anschlussleitungen dargestellt sind. 1 shows a perspective view of an exemplary inventive component module in which several variants of connecting lines are shown.

2 zeigt in einer vertikalen Teilschnittansicht ein Detail eines Beispiels der Erfindung. 2 shows in a partial vertical sectional view a detail of an example of the invention.

3 zeigt in vertikaler Schnittansicht ein weiteres Detail eines Beispiels der Erfindung. 3 shows in vertical sectional view a further detail of an example of the invention.

4a zeigt ein einen vergrößerten Ausschnitt einer frontalen Ansicht (Ansicht von oben) auf jene Hauptfläche des durch die Verbundmasse gebildeten Gehäuses, aus welcher die Anschlussleitungen heraustreten. 4a shows an enlarged section of a frontal view (view from above) on that major surface of the housing formed by the composite, from which the connecting leads emerge.

4b zeigt zwei Ansichten eines gesamten Moduls entsprechend dem in 4a dargestellten Beispiel der Erfindung. 4b shows two views of an entire module according to the in 4a illustrated example of the invention.

5 zeigt in einer vertikalen Teilschnittansicht ein Detail eines weiteren Beispiels der Erfindung. 5 shows in a partial vertical sectional view a detail of another example of the invention.

6 in einer vertikalen Teilschnittansicht ein Detail eines weiteren Beispiels der Erfindung. 6 in a partial vertical sectional view, a detail of another example of the invention.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Entsprechend der Erfindung treten die aus einem Leadframe hervorgegangenen Anschlusselemente 2 (z. B. Anschlussleitungen, Anschlusspins, Schraub-, Steck-, Press- oder Federkontakte) in einem Abstand y zu den Seitenflächen des durch die Vergussmasse gebildeten, etwa plättchenförmigen Modulgehäuses an einer der beiden Hauptflächen (Ober- oder Unterseite) dieses Gehäuses aus der Vergussmasse. Indem der Kühlkörper an der gegenüberliegenden Hauptfläche des Bauteilmoduls befestigt wird, beträgt der Abstand zwischen Anschlusselemente und Kühlkörper damit mindestens die gesamte Höhe des Bauteilmoduls.According to the invention, the connection elements emerging from a leadframe occur 2 (For example, leads, connection pins, screw, plug, press or spring contacts) at a distance y to the side surfaces of the formed by the potting compound, such as platelet-shaped module housing on one of the two main surfaces (top or bottom) of this case the potting compound. By the heat sink is attached to the opposite major surface of the component module, the distance between the connection elements and the heat sink is thus at least the entire height of the component module.

In einem Beispiel der Erfindung sind die Anschlusselemente mit ihrem ersten Längenbereich mit welchem sie außerhalb der Oberfläche des durch die Vergussmasse gebildeten Gehäuses liegen parallel zu einer Hauptebene des durch die Vergussmasse gebildeten Gehäuses ausgerichtet und die Vergussmasse erstreckt sich in diesem Längenbereich nicht zwischen die Anschlusselemente. Bei dieser Bauweise kommt man mit sehr wenig Vergussmasse aus.In an example of the invention are the connecting elements with their first length range with which they outside the surface of the housing formed by the potting compound lie parallel to a main plane of the formed by the potting compound Housing aligned and the potting compound extends in this length range, not between the connection elements. In this construction, one comes with very little potting compound.

In einem Beispiel der Erfindung sind die Anschlusselemente mit ihrem ersten Längenbereich mit welchem sie außerhalb der Oberfläche des durch die Vergussmasse gebildeten Gehäuses liegen parallel zu einer Hauptebene des durch die Vergussmasse gebildeten Gehäuses ausgerichtet und die Vergussmasse erstreckt sich in diesem Längenbereich schon zwischen die Anschlusselemente. Für diese Bauweise kann eine der beiden Formhälften der Spritzgussform sehr einfach ausgeführt sein.In an example of the invention are the connecting elements with their first length range with which they outside the surface of the housing formed by the potting compound lie parallel to a main plane of the formed by the potting compound Housing aligned and the potting compound extends in this length range already between the connection elements. For this construction, one of the two mold halves the injection mold be very simple.

In einem Beispiel der Erfindung sind die Anschlusselemente mit ihrem ersten Längenbereich, mit welchem sie außerhalb der Oberfläche des durch die Vergussmasse gebildeten Gehäuses liegen parallel zu einer Hauptebene des durch die Vergussmasse gebildeten Gehäuses ausgerichtet und bevor sie eine Stirnfläche erreichen normal zur Hauptebene von dieser weg gebogen. An den Oberflächenbereichen der Anschlusselemente, welche bei dem Biegevorgang vom Kontakt mit der Verbundmasse getrennt werden, sind diese Anschlusselemente mit einem schon vor dem Vergießen aufgebrachten Trennmittel versehen, welches Haftung an der Vergussmasse zumindest stark vermindert.In an example of the invention are the connecting elements with their first length range with which they are outside the surface of the housing formed by the potting compound lie parallel to a main plane of the formed by the potting compound Housing aligned and before she has a face reach normal to the main plane bent away from this. At the surface areas the connection elements, which in the bending process from contact with the composite mass are separated, these connection elements with an applied before pouring release agent provided which adhesion to the potting compound at least greatly reduced.

Durch das Hochbiegen wird die Kriechstrecke zum Kühlkörper um die Entfernung zur nächsten Stirnseite verlängert. Indem die Anschlusselemente nicht direkt an der Austrittsstelle aus dem durch die Vergussmasse gebildeten Gehäuses gebogen werden sondern erst in einem Abstand dazu, wird die Gefahr von Delamination im Bereich der Austrittsstelle vermindert. Dieser Vorteil ist dann besonders wesentlich, wenn die Anschlusselemente bestimmungsgemäß mit erheblichen Kräften beaufschlagt werden, beispielsweise dann, wenn sie zwecks elektrischer Kontaktierung als Presskontakt ausgeführt sind oder wenn sie durch elastische Vorspannung einen Einlegeteil in einer Mulde des durch Vergussmasse gebildeten Gehäuses halten sollen.By the bending up becomes the creepage distance to the heat sink extended by the distance to the next front. By not connecting the connection elements directly at the exit point bent from the housing formed by the potting compound But only at a distance, the risk of delamination reduced in the region of the exit point. This advantage is then particularly important if the connection elements as intended with considerable forces are applied, for example then if they are for the purpose of electrical contacting as a press contact are executed or if they are by elastic preload an insert in a trough of the potting compound formed by Housing should hold.

In einem Beispiel der Erfindung sind die Flankenflächen der Anschlusselemente – das sind die beim Stanzen des Leadframes aus einem Blech gebildeten Schnittflächen –, nach Art einer Entformungsschräge schräg ausgebildet. Das erleichtert in jenen Längenbereichen der Anschlusselemente in denen diese beim Vergießen mit Vergussmasse in Kontakt gebracht werden und in einem späteren Arbeitsvorgang wieder davon weg gebogen werden, das zerstörungsfreie Lösen von der Vergussmasse.In one example of the invention, the flank surfaces of the connecting elements - these are the cut surfaces formed when punching the leadframe from a metal sheet - are in the manner of an Entfor mung slope formed obliquely. This facilitates in those length ranges of the connection elements in which they are brought into contact with potting compound during casting and are bent away from it in a later operation, the non-destructive release of the potting compound.

In einem Beispiel der Erfindung können an den Austrittsstellen der Anschlusselemente aus dem durch die Vergussmasse gebildeten Gehäuses dünnwandige, aus der betreffenden Hauptfläche emporragende Vorsprünge aus Vergussmasse zwischen benachbarten Anschlusselementen ausgebildet sein. Diese Vorsprünge bilde ”Wälle”, die die Anschlusselemente zumindest teilweise umgeben, um die Kriechstromstrecken zwischen benachbarten Anschlusselementen zu verlängern.In An example of the invention may be at the exit points the connection elements from the formed by the potting compound Housing thin-walled, from the main area concerned protruding projections of potting compound between adjacent Be formed connecting elements. These projections form "ramparts", which at least partially surround the connection elements around the leakage current paths extend between adjacent connection elements.

In einem Beispiel der Erfindung können besagte Vorsprünge mit vorstehenden Fortsätzen versehen sein an denen umgebogene Anschlusselemente in einer bestimmten, definierten Stellung anliegen und gehalten werden.In An example of the invention may be said projections be provided with protruding projections on which bent Abutment elements in a specific, defined position and kept.

In 1 sind drei beispielhafte erfindungsgemäße Varianten davon dargestellt, wie Anschlusselemente 2 aus einer Hauptfläche 1.1 des aus Vergussmasse gebildeten Gehäuses 1 heraustreten können.In 1 three exemplary variants according to the invention are shown, such as connecting elements 2 from a main area 1.1 the housing formed from potting compound 1 can emerge.

Alle Anschlusselemente 2 treten aus der Hauptfläche 1.1 des etwa plättchenförmigen Gehäuses 1 in einem Abstand zu den Flankenflächen dieses Gehäuses heraus und verlaufen dann parallel zur Hauptfläche auf einen Rand der Hauptfläche zu. Die Anschlusselemente 2 am linken Rand liegen mit ihrer Querschnittsfläche über der Hauptfläche 1.1 des Gehäuses 1. Die Anschlusselemente 2 am rechten Rand liegen nach ihrem Austritt aus dem Gehäuse 1 mit ihrer Querschnittsfläche noch in einer Nut 1.2 des Gehäuses 1. Lediglich eine Seite ihrer Mantelfläche liegt frei. An dem rechten hinteren Anschlusselement ist gezeigt, dass sie noch vor dem Rand der Hauptfläche 1.1 von dieser empor gebogen sein können. Gegenüber einer ungebogenen Ausführung vergrößert sich dadurch die Kriechstrecke um den Abstand x zur Stirnfläche zu einem auf der gegenüberliegenden (unten) anzubringen Kühlkörper.All connection elements 2 step out of the main area 1.1 of the approximately platelike housing 1 at a distance to the flank surfaces of this housing and then extend parallel to the main surface to an edge of the main surface. The connection elements 2 on the left edge lie with their cross-sectional area above the main surface 1.1 of the housing 1 , The connection elements 2 on the right edge are after their exit from the housing 1 with its cross-sectional area still in a groove 1.2 of the housing 1 , Only one side of its lateral surface is exposed. The right rear connection element is shown to be in front of the edge of the main surface 1.1 can be bent from this up. Compared to an unbent design thereby increases the creepage distance by the distance x to the end face to a on the opposite (below) to install heat sink.

In 2 ist die Ausführungsform dieser empor gebogenen Anschlusselemente etwas detaillierter in einer Teilschnittansicht gezeigt. Da das Emporbiegen erst nach dem Vergießen stattfindet, ist wichtig, dass in den Bereichen, in denen Anschlusselemente und Vergussmasse voneinander gelöst werden, möglichst geringe oder gar keine Haftung zwischen den beiden Materialien besteht. Dazu ist das Anschlusselement im betref fenden Bereich schon vor dem Vergießen mit einer Schicht eines Trennmittels 3 versehen. Dieses kann ein Polymer, beispielsweise ein Poyimid, aber auch ein Metall sein, das mit den Haftvermittlern der Vergussmasse schlecht oder gar nicht interagiert.In 2 the embodiment of these upturned connection elements is shown in somewhat more detail in a partial sectional view. Since the upward bending takes place only after the casting, it is important that in the areas in which connection elements and potting compound are detached from each other, there is the least or no adhesion between the two materials. For this purpose, the connection element in the Subject fenden area before pouring with a layer of a release agent 3 Mistake. This may be a polymer, for example a polyimide, but also a metal that interacts poorly or not at all with the adhesion promoters of the potting compound.

Das Hochbiegen eines Anschlusselements 2 aus einer Nut 1.2 in dem aus Vergussmasse gebildeten Gehäuse 1 entspricht einem Entformvorgang. Dafür ist es vorteilhaft, wenn die Querschnittsfläche des Anschlusselements 2 in der in 3 (– etwas übertrieben –) dargestellten Weise mit schrägen Flankenflächen 2.1 ausgebildet ist, sodass die Breite der Querschnittsfläche des Anschlusselements mit dem Abstand zum Nutgrund im Gehäuse 1 zunimmt. Der Querschnitt des Anschlusselements und der Nut ist also trapezförmig. Die Flankenflächen 2.1 sind Schnittflächen, welche durch Stanzen des Leadframes aus einem ebenen Blech gebildet wurden. Es ist für diesbezüglich erfahrene Personen ein Leichtes, ein Stanzwerkzeug so auszulegen, dass zumindest eine leichte derartige Schräge entsteht.The bending up of a connecting element 2 from a groove 1.2 in the housing formed from potting compound 1 corresponds to a demoulding process. For this it is advantageous if the cross-sectional area of the connection element 2 in the in 3 (- somewhat exaggerated -) way shown with sloping flank surfaces 2.1 is formed so that the width of the cross-sectional area of the connection element with the distance to the groove bottom in the housing 1 increases. The cross section of the connecting element and the groove is thus trapezoidal. The flank surfaces 2.1 are cut surfaces, which were formed by punching the leadframe from a flat sheet metal. It is easy for people experienced in this regard, interpret a punching tool so that at least a slight such bevel arises.

Bei einem standardmäßigen Stanzvorgang entsteht zwangsweise an einer Seite der Schnittfläche ein etwas empor stehender Stanzgrat 2.1.1 und an der anderen Seite der Schnittfläche eine Rundung 2.1.2. Idealerweise ist der Stanzgrad 2.1.1 an die beim Bewegen aus der Vergussmasse vorne liegende Seitenkante der Flankenflächen 1.2 gelegt und die Rundung 2.1.2 an die hinten liegenden Seitenkante.In a standard punching inevitably arises on one side of the cut surface a slightly upstanding burr 2.1.1 and on the other side of the cut surface a rounding 2.1.2 , Ideally, the punching degree 2.1.1 to the side edge of the flank surfaces located at the front when moving out of the potting compound 1.2 laid and the rounding 2.1.2 to the rear side edge.

In 4a ist eine Ausführung des aus Vergussmasse gebildeten Gehäuses 1 gezeigt, bei der um die aus der Hauptfläche 1.1 empor gebogenen Anschlusselemente 2 herum, Vorsprünge 1.4 angeordnet sind, die sich von der Hauptfläche 1.1 empor erstrecken. Da sich diese Vorsprünge zwischen benachbarten Anschlusselementen 2 erstrecken, wird durch sie die Kriechstromstrecke zwischen diesen Anschlusselementen verlängert.In 4a is an embodiment of the housing formed from potting compound 1 shown at the out of the main area 1.1 upwardly curved connection elements 2 around, tabs 1.4 are arranged, extending from the main surface 1.1 extend upwards. Because these projections between adjacent connection elements 2 extend, the leakage current path between these connection elements is extended by them.

Besonders vorteilhaft ist es, die Vorsprünge 1.4 mit als Rasthaken wirkenden Fortsätzen 1.5 zu versehen, an denen ein umgebogenes Anschlusselement einrasten kann und somit unter elastischer Vorspannung anliegt und in einer definierten Stellung gehalten wird. Sowohl die Vorsprünge 1.4 als auch deren Fortsätze können sehr einfach gebildet werden, indem in einer Hälfte der Gussform die entsprechenden gegengleichen Ausnehmungen angebracht werden.It is particularly advantageous, the projections 1.4 with extensions acting as latching hooks 1.5 to provide, where a bent connection element can engage and thus rests under elastic bias and is held in a defined position. Both the projections 1.4 as well as their extensions can be easily formed by the corresponding counter-recesses are mounted in one half of the mold.

In 4b ist ein gesamtes Halbleitermodul, das so aufgebaut ist, wie anhand des Beispiels aus 4a erläutert. Die Vorsprünge 1.4 erhöhen die Kriechstrecke zwischen den einzelnen Anschlusselementen 2. In dem gezeigten Beispiel sind die Anschlusselemente zusätzlich versetzt angeordnet, was die Kriechstromstrecke dazwischen noch weiter erhöht. Das heißt, benachbarte Anschluss-Elemente 2 sind jeweils in einem unterschiedlichen Normalabstand x = x1 und x = x2 (gemessen von der Seitenfläche 1.3) von der Hauptflächefläche 1.1 weg gebogen bzw. die benachbarte Anschlusselemente treten in unterschiedlichen Normalabständen y = y1 und y = y2 von der korrespondierenden Seitenfläche 1.3 aus der Hauptfläche 1.1 aus (zu den Abständen x und y vgl. auch 1). Dadurch wird die Modulfläche (Hauptfläche 1.1) besser ausgenützt, wodurch bei einer gegebenen Anzahl von Anschlusselementen 2 die gesamte Baugröße verringert werden kann. Die Rasthaken 1.5 wurden in dieser Darstellung nur der Übersichtlichkeit weggelassen.In 4b is an entire semiconductor module constructed as shown in the example 4a explained. The projections 1.4 increase the creepage distance between the individual connection elements 2 , In the example shown, the connection elements are additionally offset, which further increases the leakage current path therebetween. That is, adjacent connection elements 2 are each in a different Normalab x = x 1 and x = x 2 (measured from the side surface 1.3 ) from the main surface area 1.1 bent away or the adjacent connection elements occur at different normal distances y = y 1 and y = y 2 of the corresponding side surface 1.3 from the main area 1.1 from (to the distances x and y see also 1 ). This will change the module area (main area 1.1 ), whereby for a given number of connection elements 2 the entire size can be reduced. The locking hooks 1.5 have been omitted in this illustration for the sake of clarity.

Bei bekannten Modulen werden üblicherweise die Anschlusselemente immer an den Seitenflächen 1.3 herausgeführt. Damit bleibt die ganze Fläche 1.1 für Kontakte ungenutzt. Dieser Einschränkung kann man mit z. B. mit sogenannten BGA-Gehäusen (BGA: ”ball grid array”) begegnen, bei denen auf der ganzen Fläche 1.1 Kontakte in Form von kleinen Lotkugeln verteilt sind. Darüber kann man allerdings wegen des geringen Querschnittes nur geringe Ströme leiten. Mit der Erfindung ist es nun möglich an verschiedenen Stellen auf der Fläche 1.1 Kontakte anzubringen. Dies ist besonders bei Leistungshalblei tern sinnvoll, da hier große Kriechstrecken zwischen den Anschlüssen eingehalten werden müssen. Mit dem bei der Herstellung gleichen Abstand der Anschlüsse, wie bei herkömmlichen Bauelementen, kann mit der Erfindung durch geschickte Anordnung der Austrittsstellen, eine größere Anzahl von Anschlüssen auf dem Bauelement untergebracht werden, als bei herkömmlicher Technik.In known modules usually the connection elements are always on the side surfaces 1.3 led out. This leaves the whole area 1.1 for contacts unused. This restriction can be with z. B. with so-called BGA housings (BGA: "ball grid array") meet, where on the whole surface 1.1 Contacts are distributed in the form of small solder balls. However, it is possible to conduct only small currents because of the small cross-section. With the invention, it is now possible at different locations on the surface 1.1 To attach contacts. This is especially useful for power semi-conductors, since large creepage distances must be maintained between the terminals. With the same in the manufacture distance of the terminals, as in conventional components, with the invention by skillful arrangement of the exit points, a larger number of terminals can be accommodated on the component, as in conventional technology.

In 5 ist gezeigt, wie ein Anschlusselement 2 zu einem als Biegefeder federnden Kontakt 2.2 gebogen sein kann. Natürlich sollte dazu das Anschlusselement aus einem gut elastischen Kontaktmaterial gebildet sein, beispielsweise aus CuSn4, CuSn6 oder CuFe2P.In 5 is shown as a connection element 2 to a resilient as a bending spring contact 2.2 can be bent. Of course, for this purpose, the connection element should be formed from a good elastic contact material, for example, CuSn4, CuSn6 or CuFe2P.

Gemäß 6 ist ein Anschlusselement 2 zu einem Halter 2.3 umgebogen. Dieser erstreckt sich an der Hauptfläche 1.1 des aus Vergussmasse gebildeten Gehäuses 1 über eine Vertiefung in welche – als Beispiel – eine Mutter 4 eingelegt ist. Damit können Teile an dem Bauteilmodul befestigt werden, indem sie nach dem Gießen der Vergussmasse aber vor dem Biegen des Anschlusselements an dieses gegeben werden. Durch die Art des Austretens des Anschlusselements 2 aus dem Gehäuse 1 kann diese Leitung problemlos um bis zu 180° gebogen werden, womit diese Haltefunktion für eine große Vielfalt von Teilen gut hergestellt werden kann.According to 6 is a connection element 2 to a holder 2.3 bent. This extends to the main surface 1.1 the housing formed from potting compound 1 about a deepening in which - as an example - a mother 4 is inserted. Thus, parts can be attached to the component module by being given after casting the potting compound but before bending the connection element to this. By the nature of the leakage of the connection element 2 out of the case 1 This cable can easily be bent by up to 180 °, so that this holding function can be produced well for a wide variety of parts.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung des oben beschriebenen Halbleitermoduls. ein derartiges Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:

  • – Bereitstellen eines Anschlusselemente aufweisenden Leadframes mit zumindest einem elektrisch damit kontaktiertem Halbleiterchip, und
  • – Formen eines den Halbleiterchip umgebendes plättchenförmigen Gehäuses 1 mit zwei parallelen Hauptflächen und Seitenflächen durch Umspritzen oder Gießen mit einer Kunststoffmasse (Vergussmasse). Dieses Umspritzen wird auch oft als ”injection molding” bezeichnet. Das Gehäuse 1 wird durch eine entsprechende Wahl der Form (z. B. Gussform, Spritzgussform) so geformt, dass die Anschlusselemente 2 des Leadframes aus dem Modulgehäuse 1 herausragen und an einer Hauptfläche 1.1 in einem ersten Abstand y von einer Seitenfläche 1.3 aus diesem austreten.
Another aspect of the invention relates to a method of manufacturing the semiconductor module described above. such a method comprises at least the following steps:
  • - Providing a connection elements having lead frames with at least one electrically contacted so semiconductor chip, and
  • - Forming of the semiconductor chip surrounding platelet-shaped housing 1 with two parallel major surfaces and side surfaces by molding or casting with a plastic compound (potting compound). This overmolding is also often referred to as "injection molding". The housing 1 is formed by an appropriate choice of the form (eg., Mold, injection mold) so that the connection elements 2 of the leadframe from the module housing 1 sticking out and on a main surface 1.1 at a first distance y from a side surface 1.3 exit from this.

In einem weiteren Schritt können die Anschlusselemente von der Hauptfläche weg gebogen werden, wobei die Stelle der Biegung in einem zweiten Abstand x zu der Seitenfläche liegt, der kleiner ist als der erste Abstand y. Die Differenz y – x zwischen erstem und zweiten Abstand ist jene Länge, die das Anschlusselement 2 parallel zur Hauptfläche 1.1 verläuft.In a further step, the connection elements can be bent away from the main surface, the point of the bend lying at a second distance x from the side surface which is smaller than the first distance y. The difference y - x between the first and second distances is the length that the connecting element 2 parallel to the main surface 1.1 runs.

Damit sich der vom Gehäuse 1 weg zu biegende Teil der Anschlusselemente 2 nach dem Aushärten der Kunststoffmasse, aus dem das Gehäuse geformt ist, leichter von der Kunststoffmasse lösen, können die Anschlusselemente 2 mit einer Anti-Haftbeschichtung 3 oder zumindest einer die Haftung reduzierenden Beschichtung überzogen sein. Diese Schicht kann z. B. ein Polymer (z. B. ein Polyimid) aber auch ein Metall (z. B. Nickel, Gold, Palladium, oder Silber) sein. In dem Fall, dass das Gehäuse die oben beschriebenen Vorsprünge 1.4 mit Fortsätzen 1.5 aufweist, werden die Anschlusselemente so weit gebogen bis sie in die Fortsätze 1.5 einrasten und von diesen in einem Winkel von ca. 90° zur Hauptfläche 1.1 des Gehäuses 1 gehalten werden.So that of the housing 1 away to be bent part of the connection elements 2 after curing of the plastic material from which the housing is formed, easier to solve from the plastic compound, the connection elements 2 with an anti-adhesion coating 3 or at least one adhesion reducing coating. This layer can, for. A polymer (eg, a polyimide) but also a metal (eg, nickel, gold, palladium, or silver). In the case that the housing has the projections described above 1.4 with extensions 1.5 has, the connecting elements are bent so far until they in the extensions 1.5 snap in and of these at an angle of about 90 ° to the main surface 1.1 of the housing 1 being held.

Um Toleranzen des Leadframes auszugleichen, die gegebenenfalls zum Übermolden des Leadframes führen, sollte auf der der der Hauptfläche 1.1 des Moduls zugewandten Seite der Gussform in den Hohlraum der betreffenden Gussformhälfte der Mold-Einrichtung eine Folie eingelegt werden.To compensate for tolerances of the leadframe, which may lead to overmolding of the leadframe, should be on that of the main surface 1.1 of the module facing side of the mold in the cavity of the mold half of the molding device concerned a film are inserted.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - IEC 60664-1 [0008] - IEC 60664-1 [0008]

Claims (20)

Ein Halbleitermodul, das aufweist: zumindest einen Halbleiterchip; einen Leadframe mit Anschlusselementen (2) zur Kontaktierung des Halbleiterchips; und ein zwei parallele Hauptflächen und Seitenflächen aufweisendes Modulgehäuse (1) aus Kunststoffmasse, das den Halbleiterchip umschließt, wobei die Anschlusselemente (2) des Leadframes aus dem Modulgehäuse (1) herausragen und an einer der Hauptflächen (1.1) in einem ersten Abstand (y) von einer der Seitenflächen (1.3) aus diesem austreten, sodass die Anschlusselemente (2) zumindest teilweise nicht mehr von der Kunststoffmasse des Modulgehäuses (1) umgeben sind.A semiconductor module comprising: at least one semiconductor chip; a leadframe with connection elements ( 2 ) for contacting the semiconductor chip; and a module housing having two parallel major surfaces and side surfaces ( 1 ) of plastic material which encloses the semiconductor chip, wherein the connection elements ( 2 ) of the leadframe from the module housing ( 1 protrude) and on one of the main surfaces ( 1.1 ) at a first distance (y) from one of the side surfaces ( 1.3 ) emerge from this, so that the connecting elements ( 2 ) at least partially no longer of the plastic mass of the module housing ( 1 ) are surrounded. Das Halbleitermodul nach Anspruch 1, das zusätzlich einen Kühlkörper aufweist, welcher an der den Anschlusselementen (2) gegenüberliegenden Hauptfläche des Gehäuses anliegt.The semiconductor module according to claim 1, which additionally has a heat sink which is connected to the connection elements ( 2 ) abuts opposite major surface of the housing. Das Halbleitermodul nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Anschlusselemente nach ihrem Austritt aus dem Gehäuse eine Strecke (L) parallel zu der Hauptfläche (1.1) und parallel zueinander verlaufen und in einem zweiten Abstand (x) von der Seitenfläche (1.3) von der Hauptfläche weg gebogen sind.The semiconductor module according to claim 1 or 2, in which the connection elements, after their exit from the housing, extend a distance (L) parallel to the main surface (FIG. 1.1 ) and parallel to each other and at a second distance (x) from the side surface ( 1.3 ) are bent away from the main surface. Das Halbleitermodul nach Anspruch 3, bei dem die Strecke (L) in einem Bereich von ein bis 30 Millimeter liegt.The semiconductor module according to claim 3, wherein the Distance (L) is in a range of one to 30 millimeters. Das Halbleitermodul nach Anspruch 3, bei dem die Strecke (L) mindestens so Lang ist wie eine Dicke des Leadframes.The semiconductor module according to claim 3, wherein the Distance (L) is at least as long as a thickness of the leadframe. Das Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, bei dem die Anschlusselemente (2) parallel zu der Hauptfläche (1.1) in einer Nut (1.2) verlaufen.The semiconductor module according to one of claims 3, 4 or 5, wherein the connection elements ( 2 ) parallel to the main surface ( 1.1 ) in a groove ( 1.2 ). Das Halbleitermodul nach Anspruch 6, bei dem die Nut und die Anschlusselemente einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.The semiconductor module according to claim 6, wherein the Groove and the connecting elements a trapezoidal cross-section exhibit. Das Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Anschlüsse auf einer der Hauptfläche (1.1) des Gehäuses abgewandten Seite einen Stanzgrat aufweisen.The semiconductor module according to one of claims 1 to 7, wherein the terminals on one of the main surface ( 1.1 ) facing away from the housing side have a burr. Das Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Anschlusselemente (2) als Steck-, Feder- oder Presskontakte ausgebildet sind.The semiconductor module according to one of claims 1 to 8, wherein the connection elements ( 2 ) are designed as plug, spring or press contacts. Das Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem ein am Halbleitermodul zu haltender Teil (4) zwischen einem Längenbereich (2.3) eines Anschlusselements (2) und einem strukturierten Bereich an der Hauptfläche (1.1) des Gehäuses (1) eingeklemmt ist.The semiconductor module according to any one of claims 1 to 8, wherein a part to be held on the semiconductor module ( 4 ) between a length range ( 2.3 ) of a connection element ( 2 ) and a structured area on the main surface ( 1.1 ) of the housing ( 1 ) is trapped. Das Halbleitermodul nach Anspruch 10, bei dem die Anschlusselemente um 180 Grad gebogen sind.The semiconductor module according to claim 10, wherein the Connection elements are bent by 180 degrees. Das Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die Anschlusselemente nach ihrem Austritt aus dem Gehäuse eine Strecke (L) parallel zu der Hauptfläche (1.1) und parallel zueinander verlaufen; die Austrittsstelle an der Hauptfläche (1.1) zumindest teilweise von einem Vorsprung aus demselben Material wie das Gehäuse (1) umgeben ist; und die Anschlusselemente (2) in einem zweiten Abstand (x) von der Seitenfläche (1.3) von der Hauptfläche (1.1) weg gebogen sind, wobei der Vorsprung (1.4) einen Abstand zur Seitenfläche aufweist, der kleiner ist als der zweite Abstand.The semiconductor module according to one of claims 1 to 11, in which the connection elements, after their exit from the housing, extend a distance (L) parallel to the main surface ( 1.1 ) and parallel to each other; the exit point on the main surface ( 1.1 ) at least partially by a projection of the same material as the housing ( 1 ) is surrounded; and the connection elements ( 2 ) at a second distance (x) from the side surface ( 1.3 ) from the main surface ( 1.1 ) are bent away, the projection ( 1.4 ) has a distance to the side surface which is smaller than the second distance. Das Halbleitermodul nach Anspruch 12, bei dem die Vorsprünge (1.4) Fortsätze (1.5) aufweisen, an denen die von der Hauptfläche weg gebogenen Teile der Anschlusselemente (2) unter elastischer Vorspannung anliegen oder einrasten.The semiconductor module of claim 12, wherein the protrusions ( 1.4 ) Extensions ( 1.5 ), on which the parts of the connection elements bent away from the main surface (FIG. 2 ) lie under elastic prestress or engage. Das Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem der Halbleiterchip ein Leistungshalbleiterchip ist.The semiconductor module according to any one of claims 1 to 13, in which the semiconductor chip is a power semiconductor chip is. Das Halbleitermodul nach Anspruch 12 oder 13, bei dem der zweite Abstand (x) für benachbarte Anschlusselemente (2) jeweils unterschiedlich ist.The semiconductor module according to claim 12 or 13, wherein the second distance (x) for adjacent connection elements ( 2 ) is different in each case. Das Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 15 bei dem der erste Abstand (y) für benachbarte Anschlusselemente (2) jeweils unterschiedlich ist.The semiconductor module according to one of claims 1 to 15, wherein the first distance (y) for adjacent connection elements ( 2 ) is different in each case. Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitermoduls (1) umfassend folgende Schritte: Bereitstellen eines Anschlusselemente aufweisenden Leadframes mit zumindest einem elektrisch damit kontaktiertem Halbleiterchip; Formen eines den Halbleiterchip umgebendes Gehäuse mit zwei parallelen Hauptflächen und Seitenflächen durch Umspritzen oder Gießen mit einer Kunststoffmasse, so dass die Anschlusselemente (2) des Leadframes aus dem Modulgehäuse (1) herausragen und an einer der Hauptflächen (1.1) in einem ersten Abstand (y) von einer der Seitenflächen (1.3) aus diesem austreten.A method for producing a semiconductor module ( 1 ) comprising the following steps: providing a leadframe having terminal elements with at least one semiconductor chip electrically contacted therewith; Forming a housing surrounding the semiconductor chip with two parallel main surfaces and side surfaces by encapsulation or casting with a plastic compound, so that the connection elements ( 2 ) of the leadframe from the module housing ( 1 protrude) and on one of the main surfaces ( 1.1 ) at a first distance (y) from one of the side surfaces ( 1.3 ) emerge from this. Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 17 mit folgendem weiteren Schritt: Aufbringen einer nicht haftenden Schicht auf Teile der Anschlusselemente.The manufacturing method according to claim 17, comprising further step: Apply a non-stick layer on parts of the connection elements. Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 17 oder 18 mit folgendem weiteren Schritt: Biegen der Anschlusselemente weg von der Hauptfläche, wobei die Stelle der Biegung in einem zweiten Abstand (x) zu der Seitenfläche liegt, der kleiner ist als der erste Abstand (y).The manufacturing method according to claim 17 or 18, comprising the following further step: Bending the terminal members away from the main surface, the location of the bend being at a second distance (x) from the side surface that is less than the first distance (y). Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 17, 18 oder 19, bei dem beim Formen des Gehäuses zum Ausgleich von Toleranzen eine Folie in eine Gehäuseformhälfte eingelegt wird.The manufacturing method according to claim 17, 18 or 19, in which when shaping the housing to compensate for Tolerances a film in a housing half is inserted.
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