DE102009042600B4 - Herstellungsverfahren für ein Leistungshalbleitermodul - Google Patents

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Yoshiko Obiraki
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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls, Folgendes umfassend: – Ausbilden eines Konstrukts durch Anbringen eines Leistungshalbleiterelements (5) und eines rohrförmigen Außenanschluss-Körpers (7) an einer Leiterplatte (4), die aus einer Metallgrundplatte (1), einer mit einer Fläche der Metallgrundplatte (1) auf einer Seite verbundenen hochwärmeleitfähigen Isolierschicht (2) und einem Verdrahtungsmuster (3) besteht, das an einer Fläche der hochwärmeleitfähigen Isolierschicht (2) auf einer Seite vorgesehen ist, die der mit der Metallgrundplatte (1) verbundenen Fläche entgegengesetzt ist, und durch Ausbilden eines Schaltkreisausbildungsabschnitts (9), der das Leistungshalbleiterelement (5) und das Verdrahtungsmuster (3) elektrisch verbindet; – Versehen der Metallgrundplatte (1) mit einer Durchgangsöffnung (10), um ein Anbringungsteil (14) anzuordnen, das eine Kühlrippe (13) an einer Fläche der Metallgrundplatte (1) auf der anderen Seite befestigt; – Verstopfen der Durchgangsöffnung (10) mit einem Pressgut (15), um eine Einstecköffnung (12, 24) für das Anbringungsteil (14) zu bilden, die mit der Durchgangsöffnung (10) in Verbindung steht und einen Durchmesser hat, der größer ist als ein Durchmesser der Durchgangsöffnung (10); und – Ausbilden eines Pressspritzharzkörpers (11) durch Einsetzen des Konstrukts, bei dem die Durchgangsöffnung (10) mit dem Pressgut (15) verstopft ist, in eine Form (16) durch Anordnen der Fläche der Metallgrundplatte (1) auf der anderen Seite anliegend an eine innere untere Fläche der Form (16) und Anordnen eines oberen Abschnitts des rohrförmigen Außenanschluss-Körpers (7) und eines oberen Abschnitts des Pressguts (15) anliegend an eine innere obere Fläche der Form (16), während ein vorbestimmter Zwischenraum zwischen Seitenflächen der Metallgrundplatte (1) und inneren Seitenflächen der Form (16) aufrechterhalten wird, und durch Verfüllen eines durch das Konstrukt und das Pressgut (15) im Inneren der Form (16) gebildeten freien Abschnitts mit Pressharz wobei das Pressgut (15) einen in die Durchgangsöffnung (10) einzuführenden Positionierungsabschnitt (15b) aufweist.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein durch Pressspritzen mit ausgezeichneter Produktivität harzverkapseltes Leistungshalbleitermodul, und insbesondere auf ein durch Pressspritzen harzverkapseltes Leistungshalbleitermodul, bei dem eine Größenverkleinerung und hohe Zuverlässigkeit erzielt ist, und auf ein Herstellungsverfahren für dieses.
  • STAND DER TECHNIK
  • Leistungshalbleitermodule der hier angesprochenen Art sind beispielsweise aus der DE 10 2006 051 454 A1 , DE 10 2006 047 989 A1 und DE 10 2008 045 615 A1 bekannt. Ein Leistungshalbleitermodul arbeitet im Allgemeinen bei starkem Strom und hoher Spannung. Es ist deshalb unbedingt erforderlich, Wärme, die in Verbindung mit dem Betrieb entsteht, effizient aus dem Leistungshalbleiterelement nach außen freizusetzen. Dazu wird das Leistungshalbleitermodul durch Verkapseln von Bauteilen mit Pressspritzharz ausgebildet, die Leistungshalbleiterelemente, ein Isoliersubstrat mit Verdrahtungsmuster, eine Metallgrundplatte und Außenanschluss-Körper bzw. Anschlusskörper für externe Anschlusseinheiten umfassen. Die Leistungserfordernisse für das wie oben dargelegte Leistungshalbleitermodul bestehen darin, den Wärmewiderstand zu senken und hohe Isoliereigenschaften sicherzustellen. Außerdem ist es entscheidend, eine Größenverkleinerung und hohe Zuverlässigkeit zu erzielen.
  • Als Mittel, um eine Größenverkleinerung des durch Pressspritzen harzverkapselten Leistungshalbleitermoduls zu erzielen, wurde vorgeschlagen, den oberen Abschnitt eines elektrisch leitfähigen rohrförmigen Außenanschluss-Körpers bzw. Anschlusskörpers für eine externe Anschlusseinheit zur Oberfläche der Oberseite des durch Pressspritzen harzverkapselten Bereichs freizulegen.
  • Ein zum Beispiel in der JP 2007-184316 A offenbartes, durch Pressspritzen harzverkapselten Leistungshalbleitermodul weist Leistungshalbleiterelemente auf, die einen Strom schalten, ein Isoliersubstrat mit Verdrahtungsmuster, an welchem die Leistungshalbleiterelemente angeklebt und an welches sie elektrisch angeschlossen sind, einen Metallsockel, an dem das Isoliersubstrat mit Verdrahtungsmuster angeklebt ist. Rohrförmige Steckbuchsen, die an den Außenanschluss angeschlossen werden sollen, liegen zur Oberfläche der Oberseite des durch Pressspritzen harzverkapselten Bereichs des Isoliersubstrats mit Verdrahtungsmuster frei. Eine Kehle ist auf der Oberfläche des Metallsockels in der Nähe des Isoliersubstrats mit Verdrahtungsmuster ausgebildet. Das Isoliersubstrat mit Verdrahtungsmuster ist zusammen mit der auf dem Metallsockel ausgebildeten Kehle durch Pressspritzen mit Harz verkapselt. Der verkapselte Bereich befindet sich auf der Innenseite des äußersten Umfangsbereichs des Metallsockels. Anders ausgedrückt ist er so ausgelegt, dass der äußere Umfangsabschnitt an der Außenseite des verkapselten Bereichs des Metallsockels frei liegt und Anbringungsöffnungen für an der Rückseite des Metallsockels angebrachte Kühlrippen im freiliegenden Abschnitt im äußeren Umfangsabschnitt des Metallsockels vorgesehen sind.
  • Das Leistungshalbleitermodul der angeführten Bezugsschrift ist so ausgelegt, dass die Oberfläche des oberen Abschnitts der rohrförmigen Steckbuchse zur Oberfläche der Oberseite des verkapselten Bereichs frei liegt. Entsprechend wird die externe Anschlusseinheit in die Steckbuchse eingesteckt. Diesem Aufbau ist zuzuschreiben, dass eine Größe des mit Pressspritzharz verkapselten Leistungshalbleitermoduls verkleinert werden kann.
  • Auch ist die Auslegung, sämtliche Außenanschluss-Körper bzw. Anschlusskörper für eine externe Anschlusseinheit zur Oberfläche der Oberseite des mit Pressspritzharz verkapselten Bereichs freizulegen, damit sie von der Oberseite her herausgezogen werden können, vorteilhaft gegenüber einem mit Pressspritzharz verkapselten Leistungshalbleitermodul mit einem seitlich vorstehenden Außenanschluss-Aufbau unter Verwendung eines typischen Anschlussrahmens insofern, als nicht nur die Größe verkleinert werden kann, sondern auch die Herstellungsschritte einfacher sein können.
  • Ein Ausbilden der Kehle im Metallsockel sorgt ferner für eine Durchgriffwirkung für das Verkapselungsharz. Gleichzeitig können Anhafteigenschaften durch eine belastungsabschwächende Wirkung verbessert werden, die durch ein Auftragen von Polyamidharz bereitgestellt wird. Weil in der Folge eine Ablösung unterdrückt wird, ist es möglich, ein Leistungshalbleitermodul zu erhalten, bei dem die Zuverlässigkeit verstärkt sein kann.
  • Beim Leistungshalbleitermodul aus dem verwandten Stand der Technik sind die oberen Abschnitte aller Außenanschluss-Körper bzw. Anschlusskörper für eine externe Anschlusseinheit so angeordnet, dass sie zur Oberfläche der Oberseite des verkapselten Bereichs frei liegen. Diese Auslegung macht es möglich, die Außenanschlüsse so anordnen zu können, dass sie innerhalb der Oberseite des verkapselten Bereichs herausgezogen werden können, und sie ist deshalb bei der Verkleinerung der Größe von Vorteil. Weil jedoch die im Metallsockel hergestellten Anbringungsöffnungen für die Kühlrippen an der Außenseite des verkapselten Bereichs vorgesehen sind, können die Außenanschluss-Körper bzw. Anschlusskörper für eine externe Anschlusseinheit nicht in dem freiliegenden Metallsockelbereich vorgesehen werden. Von daher besteht insofern ein Problem, als es schwierig ist, wegen der Fläche des freiliegenden Metallsockels die Größe des gesamten Leistungshalbleitermoduls zu verkleinern.
  • Außerdem ist es notwendig, die Kehle im Metallsockel auszubilden, um die Ablösungsunterdrückungswirkung durch Verstärken der Anhafteigenschaften zwischen dem Metallsockel und dem Verkapselungsharz zu erzielen, und es ist auch notwendig, eine Spezialverarbeitung wie etwa ein Auftragen von Polyamidharz anzuwenden. Die Herstellungskosten sind in der Folge erhöht.
  • Darüber hinaus unterscheidet sich ein Verwindungszustand, d. h. eine elastische Verformung an einer bestimmten Stelle zwischen dem Metallsockel in dem verkapselten Bereich und dem Metallsockel, der an der Außenseite des verkapselten Bereichs frei liegt. Dies wirft insofern ein Problem auf, als es schwierig wird, eine hohe Zuverlässigkeit zu erzielen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend erörterten Probleme zu lösen, und hat es zur Aufgabe, ein Verfahren bereitzustellen, das so ausgelegt ist, dass der obere Abschnitt des rohrförmigen Außenanschluss-Körpers bzw. Anschlusskörpers für eine externe Anschlusseinheit zur Oberfläche der Oberseite des verkapselten Bereichs frei liegt, und bei dem eine Größenverkleinerung und hohe Zuverlässigkeit erzielt werden kann.
  • Ein Leistungshalbleitermodul, welches nicht Gegenstand der Erfindung ist, weist auf: eine Leiterplatte, die aus einer Metallgrundplatte, einer mit einer Fläche der Metallgrundplatte auf einer Seite verbundenen hochwärmeleitfähigen Isolierschicht und einem Verdrahtungsmuster besteht, das an einer Fläche der hochwärmeleitfähigen Isolierschicht auf einer Seite vorgesehen ist, die der mit der Metallgrundplatte verbundenen Fläche entgegengesetzt ist; ein Leistungshalbleiterelement, das mit einem Elementhalterungsabschnitt des Verdrahtungsmusters verbunden ist; einen am Verdrahtungsmuster vorgesehenen rohrförmigen Außenanschluss-Körper bzw. Anschlusskörper für eine externe Anschlusseinheit, an den eine externe Anschlusseinheit durch Einstecken angeschlossen wird; und einen Pressspritzharzkörper, der derart verkapselt ist, dass eine Fläche der Metallgrundplatte auf der anderen Seite und ein oberer Abschnitt des rohrförmigen Außenanschluss-Körpers frei liegen, und die eine Seite und Seitenflächen der Metallgrundplatte, das Leistungshalbleiterelement und der rohrförmige Außenanschluss-Körper bedeckt sind. Die Metallgrundplatte ist mit einer Durchgangsöffnung versehen, die dazu verwendet wird, ein Anbringungsteil anzubringen, das eine Kühlrippe an der Fläche der Metallgrundplatte auf der anderen Seite befestigt. Der Pressspritzharzkörper ist mit einer Einstecköffnung für das Anbringungsteil versehen, die mit der Durchgangsöffnung in Verbindung steht und einen Durchmesser hat, der größer ist als ein Durchmesser der Durchgangsöffnung.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls gemäß der Erfindung umfasst: Ausbilden eines Konstrukts durch Anbringen eines Leistungshalbleiterelements und eines rohrförmigen Außenanschluss-Körpers an einer Leiterplatte, die aus einer Metallgrundplatte, einer mit einer Fläche der Metallgrundplatte auf einer Seite verbundenen hochwärmeleitfähigen Isolierschicht und einem Verdrahtungsmuster besteht, das an einer Fläche der hochwärmeleitfähigen Isolierschicht auf einer Seite vorgesehen ist, die der mit der Metallgrundplatte verbundenen Fläche entgegengesetzt ist, und durch Ausbilden eines Schaltkreisausbildungsabschnitts, der das Leistungshalbleiterelement und das Verdrahtungsmuster elektrisch verbindet; Versehen der Metallgrundplatte mit einer Durchgangsöffnung, um ein Anbringungsteil anzuordnen, das eine Kühlrippe an einer Fläche der Metallgrundplatte auf der anderen Seite befestigt; Verstopfen der Durchgangsöffnung mit einem Pressgut, um eine Einstecköffnung für das Anbringungsteil zu bilden, die mit der Durchgangsöffnung in Verbindung steht und einen Durchmesser hat, der größer ist als ein Durchmesser der Durchgangsöffnung; und Ausbilden eines Pressspritzharzkörpers durch Einsetzen des Konstrukts, bei dem die Durchgangsöffnung mit dem Pressgut verstopft ist, in eine Form durch Anordnen der Fläche der Metallgrundplatte auf der anderen Seite anliegend an eine innere untere Fläche der Form und Anordnen eines oberen Abschnitts des rohrförmigen Außenanschluss-Körpers und eines oberen Abschnitts des Pressguts anliegend an eine innere obere Fläche der Form, während ein vorbestimmter Zwischenraum zwischen Seitenflächen der Metallgrundplatte und inneren Seitenflächen der Form aufrechterhalten wird, und durch Verfüllen eines durch das Konstrukt und das Pressgut im Inneren der Form gebildeten freien Abschnitts mit Pressharz, wobei das Pressgut einen in die Durchgangsöffnung einzuführenden Positionierungsabschnitt aufweist.
  • Das Leistungshalbleitermodul weist eine Leiterplatte auf, die aus einer Metallgrundplatte, einer mit einer Fläche der Metallgrundplatte auf einer Seite verbundenen hochwärmeleitfähigen Isolierschicht und einem Verdrahtungsmuster besteht, das an einer Fläche der hochwärmeleitfähigen Isolierschicht auf einer Seite vorgesehen ist, die der mit der Metallgrundplatte verbundenen Fläche entgegengesetzt ist; ein Leistungshalbleiterelement, das mit einem Elementhalterungsabschnitt des Verdrahtungsmusters verbunden ist; einen am Verdrahtungsmuster vorgesehenen rohrförmigen Außenanschluss-Körper bzw. Anschlusskörper für eine externe Anschlusseinheit, an den eine externe Anschlusseinheit durch Einstecken angeschlossen wird; und einen Pressspritzharzkörper, der derart verkapselt ist, dass eine Fläche der Metallgrundplatte auf der anderen Seite und eine oberer Abschnitt des rohrförmigen Außenanschluss-Körpers frei liegen, und die eine Seite und Seitenflächen der Metallgrundplatte, das Leistungshalbleiterelement und der rohrförmige Außenanschluss-Körper bedeckt sind. Die Metallgrundplatte ist mit einer Durchgangsöffnung versehen, die dazu verwendet wird, ein Anbringungsteil anzubringen, das eine Kühlrippe an der Fläche der Metallgrundplatte auf der anderen Seite befestigt. Der Pressspritzharzkörper ist mit einer Einstecköffnung für das Anbringungsteil versehen, die mit der Durchgangsöffnung in Verbindung steht und einen Durchmesser hat, der größer ist als ein Durchmesser der Durchgangsöffnung. Dementsprechend können die mit der Durchgangsöffnung versehenen Seitenabschnitte der Metallgrundplatte innerhalb des verkapselten Bereichs des Pressspritzharzkörpers angeordnet werden. Somit wird es möglich, ein Leistungshalbleitermodul zu erzielen, bei dem eine Größenverkleinerung und hohe Zuverlässigkeit erzielt werden kann.
  • Die vorstehende Aufgabe und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen deutlicher aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Zusammenschau mit den begleitenden Zeichnungen hervor.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Querschnitt entlang der Linie X-X von 2 und zeigt ein Leistungshalbleitermodul nach einer ersten Ausführungsform, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde;
  • 2 ist eine Draufsicht, die das Leistungshalbleitermodul nach der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 3 ist eine Draufsicht, die ein anderes Beispiel des Leistungshalbleitermoduls nach der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 4 ist ein Querschnitt, der einen Zustand zeigt, in dem Kühlrippen im Leistungshalbleitermodul nach der ersten Ausführungsform der Erfindung angefügt werden;
  • 5 ist ein Querschnitt, der ein Herstellungsverfahren für ein Leistungshalbleitermodul zeigt;
  • 6A und 6B sind Querschnitte, die Presserzeugnisse des Leistungshalbleitermoduls zeigen, wobei nur 6B ein Presserzeugnis entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren ist;
  • 7 ist ein Querschnitt, der ein Leistungshalbleitermodul nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 8 ist ein Querschnitt, der ein Leistungshalbleitermodul nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 9 ist eine Draufsicht, die das Leistungshalbleitermodul nach der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 10 ist ein Querschnitt, der einen Zustand zeigt, in dem Kühlrippen im Leistungshalbleitermodul nach der dritten Ausführungsform der Erfindung angefügt sind;
  • 11 ist ein Querschnitt, der ein nicht erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren für ein Leistungshalbleitermodul zeigt; und
  • 12 ist ein Querschnitt, der ein Herstellungsverfahren, das Presserzeugnisse des Leistungshalbleitermoduls des vorherigen Beispiels zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Erste Ausführungsform
  • Nachstehend wird ein Leistungshalbleitermodul nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben. 1 ist ein Querschnitt entlang der Linie X-X von 2, und 2 ist eine Draufsicht.
  • Mit Bezug auf diese Figuren bezeichnet Bezugszahl 1 eine Metallgrundplatte, bei der es sich um einen Metallradiator handelt, Bezugszahl 2 bezeichnet eine Harzisolierschicht, bei der es sich um eine hochwärmeleitfähige Isolierschicht handelt, die an einer Fläche 1a der Metallgrundplatte 1 auf einer Seite angebracht ist, und Bezugszahl 3 bezeichnet ein Verdrahtungsmuster, zum Beispiel aus einer Metallfolie, das auf der Fläche der Harzisolierschicht 2, bei des es sich um eine hochwärmeleitfähige Isolierschicht handelt, auf der entgegengesetzten Seite der Fläche vorgesehen ist, die an der Metallgrundplatte 1 angebracht ist. Eine Leiterplatte 4 besteht aus der Metallgrundplatte 1, der Harzisolierschicht 2 und dem Verdrahtungsmuster 3. Bezugszahl 5 bezeichnet ein Leistungshalbleiterelement, das an einem Elementhalterungsabschnitt des Verdrahtungsmusters 3 der Leiterplatte 4 unter Verwendung eines Lötmetalls 6 angebracht ist, Bezugszahl 7 bezeichnet einen im Wesentlichen vertikal auf das Verdrahtungsmuster 3 gesetzten rohrförmigen Außenanschluss-Körpers, der unter Verwendung eines Lötmetalls 8 elektrisch an das Leistungshalbleiterelement 5 angeschlossen ist, und an den eine nicht dargestellte externe Anschlusseinheit durch Einstecken angeschlossen wird, Bezugszahl 9 bezeichnet Drahtkontaktierungen, bei denen es sich um Schaltkreisausbildungsabschnitte handelt, die ein Verdrahtungsmuster 3 mit einem anderen Verdrahtungsmuster 3, ein Leistungshalbleiterelement 5 mit einem anderen Leistungshalbleiterelement 5 und das Verdrahtungsmuster 3 mit dem Leistungshalbleiterelement 5 elektrisch verbinden.
  • Bezugszahl 10 bezeichnet eine Durchgangsöffnung, die in der Metallgrundplatte 1 hergestellt ist und dazu verwendet wird, ein weiter unten beschriebenes Anbringungsteil einzusetzen, das weiter unten beschriebene Kühlrippen befestigt, indem bewirkt wird, dass die Kühlrippen an der Fläche 1b der Metallgrundplatte 1 auf der anderen Seite anliegen. Auch lässt man den Kopfabschnitt des Anbringungsteils mit der Metalloberfläche der Metallgrundplatte 1 am äußeren Randabschnitt der Durchgangsöffnung 10 in Kontakt kommen.
  • Bezugszahl 11 bezeichnet einen Pressspritzharzkörper, der derart verkapselt ist, dass die Fläche 1b der Metallgrundplatte 1 auf der anderen Seite und die oberen Abschnitte der rohrförmigen Außenanschluss-Körper 7 frei liegen und eine Seite und die Seitenflächen der Metallgrundplatte 1, die Leistungshalbleiterelemente 5 und die rohrförmigen Außenanschluss-Körper 7 bedeckt sind. Der Pressspritzharzkörper 11 ist mit Einstecköffnungen 12 für die Anbringungsteile versehen, welche Einstecköffnungen mit den Durchgangsöffnungen 10 in Verbindung stehen und einen Durchmesser haben, der größer ist als der Durchmesser der Durchgangsöffnungen 10. Der Pressspritzharzkörper 11 auf der Metallgrundplatte 1 ist derart ausgebildet, dass er höher wird als die Kopfabschnitte der in die Einstecköffnungen 12 eingesteckten Anbringungsteile.
  • In der ersten Ausführungsform kann die Metallgrundplatte 1 aus einem Metall mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit, zum Beispiel Kupfer oder Kupferlegierung, Aluminium oder Aluminiumlegierung, Eisen oder Eisenlegierung oder Verbundstoffen wie etwa Kupfer/Eisen-Nickellegierung/Kupfer und Aluminium/Eisen-Nickellegierung/Aluminium bestehen. Insbesondere, wenn ein Leistungshalbleiterelement 5 mit einer starken Stromkapazität verwendet wird, ist es vorzuziehen, Kupfer, das über ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit verfügt, zu verwenden, weil eine hohe Wärmeleitfähigkeit erforderlich ist. Außerdem werden die Dicke, Länge und Breite der Metallgrundplatte 1 durch eine Stromkapazität des Leistungshalbleiterelements 5 angemessen bestimmt. Wenn im Spezielleren eine Stromkapazität des Leistungshalbleiterelements 5 größer wird, wird die Metallgrundplatte 1 dicker, länger und breiter. Wenn geringere Kosten und ein leichteres Gewicht erforderlich sind, ist es vorzuziehen, Aluminium oder Aluminiumlegierung zu verwenden. In der ersten Ausführungsform können für die Harzisolierschicht 2, bei der es sich um eine hochwärmeleitfähige Isolierschicht handelt, zum Beispiel eine Harzisolierschicht, die verschiedene Arten von anorganischem Pulver enthält, und eine Glasfasern enthaltende Harzisolierschicht verwendet werden. Das anorganische Pulver, das in der Harzisolierschicht 2 enthalten ist, umfasst Aluminiumoxid, Berylliumoxid, Bornitrid, Magnesiumoxid, Siliciumoxid, Siliciumnitrid und Aluminiumnitrid. Die Dicke der Harzisolierschicht 2 beträgt zum Beispiel 20 bis 400 μm.
  • Auch wird zum Beispiel in der ersten Ausführungsform Kupferfolie für das Verdrahtungsmuster 3 verwendet, und ein Aluminiumdraht wird für die Drahtkontaktierungen 9 verwendet. Die Dicke der für das Verdrahtungsmuster 3 verwendeten Kupferfolie und der Drahtdurchmesser des für die Drahtkontaktierungen 9 verwendeten Aluminiumdrahts werden auch durch die Stromkapazität des Leistungshalbleiterelements 5 geeignet bestimmt.
  • Auch wird in der ersten Ausführungsform zum Beispiel ein Metallrohr für die rohrförmigen Außenanschluss-Körper 7 verwendet, und bei einem Material für diese handelt es sich vorzugsweise um Metalle mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit und elektrischer Leitfähigkeit, die unter Verwendung des Lötmetalls 8 am Verdrahtungsmuster 3 angebracht werden können, zum Beispiel kaschierte Produkte aus Kupfer und Kupferlegierung, Aluminium und Aluminiumlegierung. Es reicht aus, wenn die rohrförmigen Außenanschluss-Körper 7 eine Dicke haben, die dick genug ist, um durch einen Pressdruck während des Verkapselns mit Pressspritzharz nicht zu Bruch zu gehen. Es reicht auch aus, wenn die rohrförmigen Außenanschluss-Körper 7 eine Höhe haben, die hoch genug für die externe Anschlusseinheit ist, die später durch Einstecken angeschlossen wird, um auf eine zufriedenstellende Weise angeschlossen zu sein. Der kleinere Durchmesser der rohrförmigen Außenanschluss-Körper 7 wird durch den größeren Durchmesser des Einsteckabschnitts der externen Anschlusseinheit bestimmt, die später durch Einstecken angeschlossen wird, und es reicht ein kleinerer Durchmesser aus, der zumindest groß genug ist, um die externe Anschlusseinheit zu befestigen.
  • Auch wird in der ersten Ausführungsform zum Beispiel mit Siliciumoxidpulver befülltes Epoxidharz als Füllstoff für den Pressspritzharzkörper 11 verwendet. Was den Prozentanteil des Siliciumoxidpulvers anbelangt, mit dem der Pressspritzharzkörper 11 befüllt werden soll, so wird eine optimale Menge unter Berücksichtigung eines Wärmedehnungskoeffizienten eines Teils ausgewählt, das im Leistungshalbleitermodul verwendet wird. Zum Beispiel in einem Fall, bei dem Kupfer für das Verdrahtungsmuster 3 und die Metallgrundplatte 1 verwendet wird, wird die Füllmenge des Siliciumoxidpulvers im Epoxidharz so angesetzt, dass der Wärmedehnungskoeffizient des Pressspritzharzkörpers 11 mit dem Wärmedehnungskoeffizienten von Kupfer, 16 ppm/°C, übereinstimmt. In der Folge kann ein Leistungshalbleitermodul erhalten werden, bei dem keine Verwindung verursacht wird. Zusätzlich ist es in einem Fall, bei dem die Wärmeableitung des Pressspritzharzkörpers 11 erhöht ist, vorzuziehen, Aluminiumoxidpulver als Füllstoff anstelle von Siliciumoxidpulver zu verwenden.
  • 2 ist eine Draufsicht des Leistungshalbleitermoduls. Wie aus der Zeichnung ersichtlich wird, sind die Durchgangsöffnungen 10 und die Einstecköffnungen 12 links und rechts im Leistungshalbleitermodul hergestellt. 3 zeigt einen Fall, in dem die Durchgangsöffnungen 10 und die Einstecköffnungen 12 an den vier Ecken des Leistungshalbleitermoduls hergestellt sind. Sowohl 2 als auch 3 zeigen, dass die oberen Abschnitte der elektrisch leitfähigen rohrförmigen Außenanschluss-Körper 7 und die Durchgangsöffnungen 10 und die Einstecköffnungen 12, die zur Befestigung der Kühlrippen mit Anbringungsteilen an der Fläche 1b der Metallgrundplatte 1 auf der anderen Seite verwendet werden, zur Verkapselungsfläche des Pressspritzharzkörpers 11 frei liegen. Die rohrförmigen Außenanschluss-Körper 7 sind an verschiedenen Stellen vorgesehen, und die Anzahl und die Größen sind auf verschiedene Weisen so gewählt, dass sie zum Gebrauch des Leistungshalbleitermoduls passen. Der Pressspritzharzkörper 11 ist derart verkapselt, dass die Fläche 1b der Metallplatte 1 auf der anderen Seite und die oberen Abschnitte der rohrförmigen Außenanschluss-Körper 7 frei liegen, und die Einstecköffnungen 12 für die Anbringungsteile, welche Einstecköffnungen mit den Durchgangsöffnungen 10 in Verbindung stehen und einen Durchmesser haben, der größer ist als der Durchmesser der Durchgangsöffnungen 10, ausgebildet werden, während die eine Seite und die Seitenflächen der Metallgrundplatte 1 und des Leistungshalbleiterelements 5 bedeckt sind. Es ist deshalb möglich, eine ausreichende Kriechstrecke zwischen der Metallgrundplatte 1 und den elektrisch leitfähigen rohrförmigen Außenanschluss-Körper 7 sicherzustellen, an welche die externen Anschlusseinheiten durch Einstecken angeschlossen werden. In der Folge wird es möglich, die rohrförmigen Außenanschluss-Körper 7 in der unmittelbaren Nähe der Durchgangsöffnungen 10 und der Einstecköffnungen 12 vorzusehen, was eine Größenverkleinerung des Leistungshalbleitermoduls ermöglicht.
  • Ein Zustand, in dem die Kühlrippen an der Fläche der Metallgrundplatte 1 auf der anderen Seite des vorstehend mit Bezug auf 1 beschriebenen Leistungshalbleitermoduls angebracht sind, wird nun mit Bezug auf 4 beschrieben.
  • In 4 bezeichnen die Bezugszahlen 1 bis 12 dieselben Bauteile wie diejenigen in der Auslegung von 1. Bezugszahl 13 bezeichnet Kühlrippen, die so angebracht sind, dass sie an der Fläche 1b der Metallgrundplatte 1 auf der anderen Seite anliegen. Bezugszahl 14 bezeichnet Anbringungsteile (im Nachstehenden als Schraubenbolzen bezeichnet), die zum Beispiel aus Durchsteckschrauben bestehen, die von den offenen oberen Abschnitten der Einstecköffnungen 12, die vom Pressspritzharzkörper 11 gebildet sind, in die in der Metallgrundplatte 1 hergestellten Einstecköffnungen 12 und Durchgangsöffnungen 10 eingesteckt werden, um die Kühlrippen 13 an der Metallgrundplatte 1 anzubringen und zu befestigen. Indem ein Gewindeabschnitt 14a des Schraubenbolzens 14 in die Kühlrippen 13 eingedreht wird, werden die Kühlrippen 13 an der Fläche 1b der Metallgrundplatte 1 auf der anderen Seite angebracht und befestigt. Beispielsweise wird Fett o. dgl. zwischen den Kühlrippen 13 und der Fläche 1b der Metallgrundplatte 1 auf der anderen Seite aufgetragen, um eine gegenseitigen Anhaftung aufrechtzuerhalten. Es ist notwendig, die Metallgrundplatte 1 und die Kühlrippen 13 auf demselben Potential zu halten, wohingegen das verwendete Fett isolierende Eigenschaften hat. Dementsprechend werden die Kühlrippen 13 an der Metallgrundplatte 1 befestigt, indem sie an der Letztgenannten mit den Schraubenbolzen 14 befestigt werde, während die Kopfabschnitte 14b der Schraubenbolzen 14 mit der frei liegenden Metalloberfläche der Metallgrundplatte 1 in den äußeren Randabschnitten der Durchgangsöffnungen 10 in Kontakt kommen. Weil die Kopfabschnitte 14b der Schraubenbolzen 14 auf diese Weise mit der frei liegenden Metalloberfläche der Metallgrundplatte 1 in Kontakt kommen, können die Metallgrundplatte 1 und die Kühlrippen 13 auf demselben Potential gehalten werden, und zeitweilig inaktiv gehaltene elektrische Bauteile können abgeschafft werden. Somit wird es möglich, die höhere Zuverlässigkeit zu erzielen.
  • Weil es auch möglich ist, eine ausreichende Kriechstrecke zwischen den Schraubenbolzen 14 und den rohrförmigen Außenanschluss-Körper 7 sicherzustellen, können die rohrförmigen Außenanschluss-Körper 7 in unmittelbarer Nähe der Schraubenbolzen 14 vorgesehen werden, was eine Größenverkleinerung des Leistungshalbleitermoduls ermöglicht.
  • Indem die Kopfabschnitte der Schraubenbolzen 14 an Stellen vorgesehen sind, die tiefer liegen als die Verkapselungsfläche der Pressspritzharzkörper 11, wird auch die Kriechstrecke länger. Darüber hinaus können die elektrisch leitfähigen rohrförmigen Außenanschluss-Körper 7 in unmittelbarer Nähe der Durchgangsöffnungen 10 und der Einstecköffnungen 12 angebracht werden. Indem die Höhe des Pressspritzharzkörpers 11 auf der Metallgrundplatte 1 erhöht wird, wird die Kriechstrecke ebenfalls länger, und die rohrförmigen Außenanschluss-Körper 7 können in noch größerer Nähe zu den Durchgangsöffnungen 10 und den Einstecköffnungen 12 angebracht werden, was eine weitere Größenverkleinerung des Leistungshalbleitermoduls ermöglicht.
  • Vorstehend wurde ein Fall beschrieben, bei dem Schraubenbolzen als Anbringungsteile 14 verwendet werden. Es sollte jedoch klar sein, dass sich derselbe Vorteil erzielen lässt, indem aus Schrauben bestehende Anbringungsteile 14 verwendet werden.
  • In der angeführten Bezugsschrift wird die Zuverlässigkeit erhöht, indem die Metallgrundplatte ausgekehlt und Polyamidharz in einer gleichmäßigen Dicke aufgetragen wird. Allerdings ist nicht nur eine spezielle Auskehlungsbearbeitung erforderlich, sondern auch die Kosten sind erhöht. Weil darüber hinaus ein spezieller Schritt zum Auftragen von Polyamidharz erforderlich ist, sind die Gesamtkosten erhöht.
  • Hingegen ist der Pressspritzharzkörper 11 in der ersten Ausführungsform der Erfindung so aufgebaut, dass die Fläche 1b der Metallgrundplatte 1 auf der anderen Seite und die oberen Abschnitte der rohrförmigen Außenanschluss-Körper 7 frei liegen und die Einstecköffnungen 12 für die Anbringungsteile, welche Einstecköffnungen 12 mit den Durchgangsöffnungen 10 in Verbindung stehen und einen Durchmesser haben, der größer ist als der Durchmesser der Durchgangsöffnungen 10, ausgebildet werden, während eine Seite und die Seitenflächen der Metallgrundplatte 1 und die Leistungshalbleiterelemente 5 bedeckt sind. Jedoch wirkt im Vergleich zu dem Modulaufbau, bei dem das Verbundsubstrat wie in der angeführten Bezugsschrift mit dem Verkapselungsharz nur in der Ebene verkapselt ist, ein Zug gegen ein Ablösen auf den Modulendabschnitt anstatt der Scherkraft, die das Ablösen verursacht. Somit kann eine ausreichende Adhäsionsfestigkeit erzielt werden. Entsprechend kann ein Ablösungsunterdrückungseffekt auch erzielt werden, ohne dass die Metallgrundplatte 1 einer Auskehlungsbearbeitung unterzogen und der Schritt zum Auftragen von Polyamidharz durchgeführt wird. Von daher können nicht nur die Kosten gesenkt werden, sondern es kann auch eine hohe Zuverlässigkeit erzielt werden.
  • In der ersten Ausführungsform der Erfindung sind die Seitenteile der Metallgrundplatte 1 mit Ausnahme der Fläche auf der anderen Seite der Metallgrundplatte 1 integral mit dem Pressspritzharzkörper 11 ausgeformt. Von daher kann im Vergleich mit der Modulstruktur, bei der die Grundplatte wie in der angeführten Bezugsschrift zur Außenseite des mit dem Verkapselungsharz verkapselten Bereichs hin frei liegt, eine Verwindung der Modulstruktur mühelos reduziert werden, indem der Wärmedehnungskoeffizient des Pressspritzharzkörpers 11 optimiert wird. Somit wird es möglich, eine höhere Zuverlässigkeit zu erzielen. Mit anderen Worten wird der Wärmedehnungskoeffizient des Pressspritzharzkörpers 11 so gewählt, dass er mit dem Wärmedehnungskoeffizienten der Metallgrundplatte 1 übereinstimmt. Zum Beispiel wird in einem Fall, bei dem die Metallgrundplatte 1 aus Kupfer besteht, weil der Wärmedehnungskoeffizient von Kupfer 16 ppm/°C beträgt, der Pressspritzharzkörper 11 so gewählt, dass der Wärmedehnungskoeffizient des Pressspritzharzkörpers 11 15 bis 18 ppm/°C beträgt.
  • Indem, wie beschrieben wurde, das Leistungshalbleitermodul der ersten Ausführungsform verwendet wird, wird es möglich, die durch den verwandten Stand der Technik nicht erreichten Vorteile zu erzielen, das heißt, das Modul kann nicht nur von der Größe her kleiner ausgelegt werden, sondern es kann auch die Zuverlässigkeit, wie etwa eine Ablösungsunterdrückung und eine Verwindungsreduktion der Modulstruktur deutlich gesteigert werden.
  • Nicht erfindungsgemäßes Beispiel
  • Es wird ein nicht erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung des in 1 gezeigten Leistungshalbleitermoduls mit Bezug auf 5 beschrieben. 5 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls, bei dem die folgenden Schritte durchgeführt werden: Ausbilden eines Konstrukts durch Anbringen von Leistungshalbleiterelementen 5 und rohrförmigen Außenanschluss-Körpern 7 an einer Leiterplatte 4, die aus einer Metallgrundplatte 1, einer mit einer Fläche 1a der Metallgrundplatte 1 auf einer Seite verbundenen Isolierschicht 2, bei der es sich um eine hochwärmeleitfähige Isolierschicht handelt, und einem Verdrahtungsmuster 3 besteht, das an einer Fläche der Harzisolierschicht 2 auf einer Seite vorgesehen ist, die der mit der Metallgrundplatte 1 verbundenen Fläche entgegengesetzt ist, und durch Ausbilden von Schaltkreisausbildungsabschnitten 9, welche die jeweiligen Leistungshalbleiterelemente 5 und das Verdrahtungsmuster 3 elektrisch verbinden; Versehen der Metallgrundplatte 1 mit Durchgangsöffnungen 10, um Schraubenbolzen 14 anzuordnen, die Kühlrippen 13 an einer Fläche 1b der Metallgrundplatte 1 auf der anderen Seite befestigen; Verstopfen der Durchgangsöffnungen 10 mit Presserzeugnissen 15, um Einstecköffnungen 12 für die Schraubenbolzen 14 zu bilden, welche Einstecköffnungen 12 mit den in der Metallgrundplatte 1 hergestellten Durchgangsöffnungen 10 in Verbindung stehen und einen Durchmesser haben, der größer ist als der Durchmesser der Durchgangsöffnungen 10; und Ausbilden eines Pressspritzharzkörpers 11 durch Einsetzen des Konstrukts, bei dem die Durchgangsöffnungen 10 mit den Presserzeugnissen 15 verstopft sind, in eine Form 16 durch Anordnen der Fläche 1b der Metallgrundplatte 1 auf der anderen Seite anliegend an eine innere untere Fläche der Form 16 und Anordnen der oberen Abschnitte der rohrförmigen Außenanschluss-Körper 7 und des oberen Abschnitts der Presserzeugnisse 15 anliegend an eine innere obere Fläche der Form 16, während ein vorbestimmter Zwischenraum zwischen Seitenflächen der Metallgrundplatte 1 und inneren Seitenflächen der Form 16 aufrechterhalten wird, und durch Verfüllen eines durch das Konstrukt und die Presserzeugnisse 15 im Inneren der Form 16 gebildeten freien Abschnitts mit Pressharz.
  • Das Herstellungsverfahren, das die jeweiligen, wie oben beschriebenen Schritte umfasst, wird nun im Detail beschrieben. Es ist normal, dass zuerst die Durchgangsöffnungen 10 in der Metallgrundplatte 1 der Leiterplatte 4 ausgebildet werden. Das Konstrukt wird dadurch gebildet, dass die Leistungshalbleiterelemente 5 und die rohrförmigen Außenanschluss-Abschnitte 7 auf der Leiterplatte 4 angebracht werden. Um die Einstecköffnungen 12 für die Bolzenschrauben 14 auszubilden, die mit den Durchgangsöffnungen 10 in Verbindung stehen und einen Durchmesser haben, der größer ist als der Durchmesser der Durchgangsöffnungen 10, werden die Durchgangsöffnungen 10 mit Presserzeugnissen 15 verstopft. Das Konstrukt, bei dem die Durchgangsöffnungen 10 mit den Presserzeugnissen 15 verstopft sind, wird im Inneren der Form 16 positioniert, Indem die Fläche 1b der Metallplatte 1 auf der anderen Seite anliegend an die innere untere Fläche der Form 16 angeordnet wird, und die oberen Abschnitte der rohrförmigen Außenanschluss-Körper 7 und die oberen Abschnitte der Presserzeugnisse 15 anlegend an die innere obere Fläche der Form 16 angeordnet werden, während ein vorbestimmter Zwischenraum zwischen den Seitenflächen und der Metallgrundplatte 1 und den inneren Seitenflächen der Form 16 aufrechterhalten wird. Nach der Positionierung wird ein durch das Konstrukt und die Presserzeugnisse 15 im Inneren der Form 16 gebildeter freier Abschnitt mit Pressharz, zum Beispiel Epoxidharz, das mit Siliciumoxidpulver als Füllstoff gefüllt ist, verfüllt. Somit ist der Pressspritzharzkörper 11 gebildet. Danach wird die Form 16 vom Pressspritzharzkörper 11 gelöst, woraufhin ein Aushärten erfolgt. Die Einstecköffnungen für die Schraubenbolzen 14, welche Einstecköffnungen mit den Durchgangsöffnungen 10 in Verbindung stehen und einen Durchmesser haben, der größer ist als der Durchmesser der Durchgangsöffnungen 10, werden durch Entfernen der Presserzeugnisse 15 ausgebildet. Somit ist die Herstellung des vorstehend mit Bezug auf 1 beschriebenen Leistungshalbleitermoduls abgeschlossen.
  • Die in 5 gezeigten Presserzeugnisse 15 werden zum Beispiel, wie in 6A gezeigt, in Form einer einfachen kreisrunden Säule ausgebildet. Weil die Presserzeugnisse 15 von einfacher Form sind, kann es in diesem Fall notwendig sein, die Presserzeugnisse 15 so zu positionieren, dass sie die Durchgangsöffnungen 10 verstopfen.
  • Erfindungsgemäß sind die Presserzeugnisse 15 wie in 6B gezeigt ausgebildet. Dieses Pressgut oder -erzeugnis 15 besitzt einen kreisrunden Säulenabschnitt 15a, um die Durchgangsöffnungen 10 zu verstopfen, und einen Positionierungsabschnitt 15b, der nahezu konzentrisch mit dem kreisrunden Säulenabschnitt 15a vorgesehen ist und in die Durchgangsöffnung 10 eingesteckt wird. In diesem Fall kann durch einfaches Einstecken des Positionierungsabschnitts 15b des Pressguts 15 in die Durchgangsöffnung 10, der kreisrunde Säulenabschnitt 15a des Pressguts 15 zum Verstopfen der Durchgangsöffnung 10 positioniert werden. Entsprechend können die Einstecköffnungen 12 präzise ausgebildet werden, ohne irgendeine Positionsverschiebung der Einstecköffnungen 12 zu verursachen. Von daher kann insofern ein Vorteil erzielt werden, als die Zuverlässigkeit und die Bearbeitbarkeit im Vergleich zu den in 6A gezeigten Presserzeugnissen 15 verbessert werden kann.
  • Was die Form der Presserzeugnisse 15 betrifft, ist es vorzuziehen, um den Pressspritzharzkörper 11 nach seiner Ausbildung mühelos zu entfernen, die Presserzeugnisse 15 in dem Ausmaß konisch zulaufend vorzusehen, dass beim Anbringen und Entfernen der Schraubenbolzen 14 kein Problem entsteht. Um das Entfernen zu erleichtern, ist es auch vorzuziehen, dass die Presserzeugnisse 15 aus einem Material hergestellt sind, das sich nicht an den Pressspritzharzkörper 11 bindet. Ein Beispiel ist ein Pressgut aus Teflon (eingetragenes Warenzeichen) oder ein Pressgut, das durch Beschichten der Metalloberfläche mit Teflon (eingetragenes Warenzeichen) erhalten wird. Was die Maßgenauigkeit und Dauerhaftigkeit anbelangt, so übertrifft das durch Beschichten der Metalloberfläche mit Teflon (eingetragenes Warenzeichen) erhaltene Pressgut 15 das andere. Was allerdings den Ungleichmäßigkeitsausgleich in der Dicke der Metallgrundplatte 1 angeht, ist es vorzuziehen, ein Pressgut aus Teflon (eingetragenes Warenzeichen) als Pressgut 15 zu verwenden. Weil im Spezielleren ein Material aus Teflon (eingetragenes Warenzeichen) eine elastische Verformung erfährt, wird eine Toleranz, auch wenn die Dicke der Metallgrundplatte 1 variiert, ausgeglichen. Somit wird es möglich, zu verhindern, dass Pressharz auf die Durchgangsöffnungen 10 läuft, die in der Metallgrundplatte 1 hergestellt sind und dazu verwendet werden, die Kühlrippen 13 anzubringen.
  • Zweite Ausführungsform
  • Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird mit Bezug auf 7 beschrieben. Die zweite Ausführungsform zeigt ein anderes Konstrukt in der Leiterplatte 4 der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform. Im Spezielleren ist eine Keramikplatte 21, bei der es sich um eine hochwärmeleitfähige Isolierschicht handelt, anstelle der Harzisolierschicht 2 vorgesehen. Eine Metallfolie 22, bei der es sich um einen Metallradiator handelt, ist an der Fläche der Keramikplatte 21 auf der Seite der Metallgrundplatte 1 vorgesehen. Die Fläche der Keramikplatte 21 ist auf der Seite, die der Seite entgegengesetzt ist, auf der die Metallfolie 22 vorgesehen ist, mit einem Verdrahtungsmuster 3 versehen. Die Metallfolie 22 auf der Keramikplatte 21 ist durch ein Lötmetall 23 mit der Metallgrundplatte 1 verbunden. Die anderen Auslegungen sind dieselben wie diejenigen der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform. Auch in der dritten Ausführungsform können dieselben Vorteile erzielt werden wie in der ersten Ausführungsform. Die Keramikplatte 21 besteht aus Materialien wie Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid und Siliciumnitrid.
  • Dritte Ausführungsform
  • Eine dritte Ausführungsform der Erfindung wird mit Bezug auf 8 bis 10 beschrieben. 8 ist ein Querschnitt, 9 ist eine Draufsicht und 10 ist ein Querschnitt, der einen Zustand zeigt, in dem die Kühlrippen angebracht sind. In diesen Zeichnungen bezeichnen die Bezugszahlen 1 bis 11, 13 und 14 dieselben Bauteile wie in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform. Ein Unterschied der dritten Ausführungsform zur vorstehenden ersten Ausführungsform ist die Form der Einstecköffnungen für die Schraubenbolzen 14, welche Einstecköffnungen mit den Durchgangsöffnungen 10 in Verbindung stehen und einen Durchmesser haben, der größer ist als der Durchmesser der Durchgangsöffnungen 10. Im Gegensatz zu den Einstecköffnungen 12 der vorstehenden ersten Ausführungsform, die eine kreisrunde Form haben, sind die Einstecköffnungen 24 der vierten Ausführungsform so ausgebildet, dass sie sich auch zu den Seitenflächen des Pressspritzharzkörpers 11 öffnen. Kurz ausgedrückt öffnen sich die Einstecköffnungen 24 nicht nur in Richtung auf die Oberseite, sondern auch in Richtung auf die Seitenfläche.
  • Nach der dritten Ausführungsform werden die Kühlrippen 13 in einem Fall, bei dem die Kühlrippen 13 an der Metallgrundplatte 1 angebracht und befestigt werden, nicht durch Einstecken der Schraubenbolzen 14 von den offenen oberen Abschnitten der Einstecköffnungen 12 her in die Einstecköffnungen 12 und die Durchgangsöffnungen 10 an der Metallgrundplatte 1 angebracht und befestigt, wie in der vorstehenden ersten Ausführungsform, sondern können durch Einstecken der Schraubenbolzen 14 durch die Einstecköffnungen 24 und die Durchgangsöffnungen 10 von den Seitenflächen der Einstecköffnungen 24 her an der Metallgrundplatte 1 angebracht und befestigt werden. Somit kann die Bearbeitbarkeit beim Anbringen der Schraubenbolzen 14 verbessert werden.
  • Nicht erfindungsgemäßes Beispiel
  • Beispielhaft wird ein nicht erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren für das in 8 gezeigte Leistungshalbleitermodul mit Bezug auf 11 beschrieben. Ein Unterschied dieses Beispiels zum vorstehend beschriebenen Beispiel besteht in einem Ausbildungsverfahren von Einstecköffnungen für die Schraubenbolzen 14, welche Einstecköffnungen mit den Durchgangsöffnungen 10 in Verbindung stehen und einen Durchmesser haben, der größer ist als der Durchmesser der Durchgangsöffnungen 10. Im Gegensatz zu den Einstecköffnungen 12 der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform, die durch die Presserzeugnisse 25 in Form einer kreisrunden Säule in einer kreisrunden Form ausgebildet sind, werden die Einstecköffnungen 24 in diesem Beispiel dadurch erhalten, dass Presserzeugnisse 25 integral mit einer Form 26 auch zu den Seitenflächen des Pressspritzharzkörpers 11 offen ausgeformt werden. Kurz ausgedrückt werden Einstecköffnungen 24 ausgebildet, die sich nicht nur in der Richtung zur Oberseite, sondern auch in der Richtung zu den Seitenflächen öffnen. 12 zeigt die Form der integral mit der Form 26 ausgeformten Presserzeugnisse 25.
  • Das Herstellungsverfahren für das Leistungshalbleitermodul dieses Beispiels wird nun beschrieben. Es ist normal, dass zuerst die Durchgangsöffnungen 10 in der Metallgrundplatte 1 der Leiterplatte 4 ausgebildet werden. Ein Konstrukt wird dadurch gebildet, dass die Leistungshalbleiterelemente 5 und die rohrförmigen Außenanschluss-Abschnitte 7 auf der Leiterplatte 4 angebracht und Schaltkreisausbildungsabschnitte vorgesehen werden, die aus Drahtkontaktierungen 9 bestehen, welche die jeweiligen Leistungshalbleiterelemente 5 und das Verdrahtungsmuster 3 elektrisch verbinden. Das Konstrukt wird im Inneren der Form 26 positioniert, indem die Fläche 1b der Metallgrundplatte 1 auf der anderen Seite anliegend an die innere untere Fläche der Form 26 angeordnet wird, die Durchgangsöffnungen 10 mit den an der Form 26 anhaftenden Presserzeugnissen 25 so verstopft werden, dass die Einstecköffnungen 24 für die Schraubenbolzen 14, welche Einstecköffnungen mit den Durchgangsöffnungen 10 in Verbindung stehen und einen Durchmesser haben, der größer ist als der Durchmesser der Durchgangsöffnungen 10, sich auch zu den Seitenflächen des Pressspritzharzkörpers 11 öffnen, und die oberen Abschnitte der rohrförmigen Außenanschluss-Körper 7 und die oberen Abschnitte der Presserzeugnisse 25 anliegend an die innere obere Fläche der Form 26 angeordnet werden, während ein vorbestimmter Zwischenraum zwischen den Seitenflächen und der Metallgrundplatte 1 und den inneren Seitenflächen der Form 26 aufrechterhalten wird. Nach der Positionierung wird ein durch das Konstrukt und die Presserzeugnisse 25 im Inneren der Form 26 gebildeter freier Abschnitt mit Pressharz, zum Beispiel Epoxidharz, das mit Siliciumoxidpulver als Füllstoff gefüllt ist, verfüllt. Somit ist der Pressspritzharzkörper 11 gebildet. Danach werden die Einstecköffnungen 24 für die Schraubenbolzen 14, welche Einstecköffnungen mit den Durchgangsöffnungen 10 in Verbindung stehen und einen Durchmesser haben, der größer ist als der Durchmesser der Durchgangsöffnungen 10, sich auch zu den Seitenflächen des Pressspritzharzkörpers 11 öffnend ausgebildet, indem der Pressspritzharzkörper 11 aus der Form 26 gelöst wird. Somit ist die beispielhafte Herstellung des vorstehend mit Bezug auf 8 beschriebenen Leistungshalbleitermoduls abgeschlossen.
  • Weil nach diesem Beispiel die Presserzeugnisse 25 integral mit der Form 26 ausgeformt werden, kann der wie im vorstehenden Beispiel beschriebene Positionierungsschritt entfallen. Von daher können die Herstellungskosten gesenkt werden.
  • Die Presserzeugnisse 25 dieses Beispiels werden integral mit der Form 26 ausgeformt. Wenn jedoch einer Veränderlichkeit in der Dicke der Metallgrundplatte 1 Aufmerksamkeit geschenkt wird, indem die Auslegung derart gestaltet wird, dass die Presserzeugnisse 25 beweglich und einstellbar an der Form 26 anhaften, wird es möglich, zu verhindern, dass Pressharz fließt, während der Pressspritzharzkörper 11 ausgebildet wird. Folglich kann der Pressspritzharzkörper 11 auf eine stabile Weise ausgebildet werden.
  • Es sollte klar sein, dass die Presserzeugnisse 15 auf Grundlage desselben Gedankens wie in diesem Beispiel auch in dem anderen Beispiel an der Form 16 anhaften können.

Claims (2)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls, Folgendes umfassend: – Ausbilden eines Konstrukts durch Anbringen eines Leistungshalbleiterelements (5) und eines rohrförmigen Außenanschluss-Körpers (7) an einer Leiterplatte (4), die aus einer Metallgrundplatte (1), einer mit einer Fläche der Metallgrundplatte (1) auf einer Seite verbundenen hochwärmeleitfähigen Isolierschicht (2) und einem Verdrahtungsmuster (3) besteht, das an einer Fläche der hochwärmeleitfähigen Isolierschicht (2) auf einer Seite vorgesehen ist, die der mit der Metallgrundplatte (1) verbundenen Fläche entgegengesetzt ist, und durch Ausbilden eines Schaltkreisausbildungsabschnitts (9), der das Leistungshalbleiterelement (5) und das Verdrahtungsmuster (3) elektrisch verbindet; – Versehen der Metallgrundplatte (1) mit einer Durchgangsöffnung (10), um ein Anbringungsteil (14) anzuordnen, das eine Kühlrippe (13) an einer Fläche der Metallgrundplatte (1) auf der anderen Seite befestigt; – Verstopfen der Durchgangsöffnung (10) mit einem Pressgut (15), um eine Einstecköffnung (12, 24) für das Anbringungsteil (14) zu bilden, die mit der Durchgangsöffnung (10) in Verbindung steht und einen Durchmesser hat, der größer ist als ein Durchmesser der Durchgangsöffnung (10); und – Ausbilden eines Pressspritzharzkörpers (11) durch Einsetzen des Konstrukts, bei dem die Durchgangsöffnung (10) mit dem Pressgut (15) verstopft ist, in eine Form (16) durch Anordnen der Fläche der Metallgrundplatte (1) auf der anderen Seite anliegend an eine innere untere Fläche der Form (16) und Anordnen eines oberen Abschnitts des rohrförmigen Außenanschluss-Körpers (7) und eines oberen Abschnitts des Pressguts (15) anliegend an eine innere obere Fläche der Form (16), während ein vorbestimmter Zwischenraum zwischen Seitenflächen der Metallgrundplatte (1) und inneren Seitenflächen der Form (16) aufrechterhalten wird, und durch Verfüllen eines durch das Konstrukt und das Pressgut (15) im Inneren der Form (16) gebildeten freien Abschnitts mit Pressharz wobei das Pressgut (15) einen in die Durchgangsöffnung (10) einzuführenden Positionierungsabschnitt (15b) aufweist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls, wobei das Pressgut (15) integral mit der Form (16) ausgeformt wird.
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DE102014110967B4 (de) * 2014-08-01 2021-06-24 Infineon Technologies Ag Verkapselte elektronische Chipvorrichtung mit Befestigungseinrichtung und von außen zugänglicher elektrischer Verbindungsstruktur sowie Verfahren zu deren Herstellung

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