DE102011083927A1 - Leistungsmodul und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents

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DE102011083927A
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Toshiaki Shinohara
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

Es wird ein Leistungsmodul angegeben, welches eine Verschlechterung der Zuverlässigkeit gebondeter Abschnitte von Aluminiumdrähten verhindert und einen Hochtemperaturbetrieb einer Si- oder SiC-Vorrichtung ermöglicht. Ein Leistungsmodul gemäß der Erfindung umfasst Folgendes: isolierende Substrate (5), die in einem Gehäuse (8) angeordnet sind; Leistungselemente (1), die auf die isolierenden Substrate (5) gebondet sind; Verdrahtungselemente (9) als erste Verdrahtungselemente, welche ein rechteckiges röhrenartiges Metall sind und deren erste Seitenoberflächen an Oberflächenelektroden der Leistungselemente (1) gebondet sind; Aluminiumdrähte (3) als Drähte, die mit zweiten Seitenoberflächen der Verdrahtungselemente (9) verbunden sind, welche den ersten Seitenoberflächen gegenüberliegen, und ein Dichtungsmaterial (2), das in das Gehäuse (8) eingefüllt ist, wobei es die isolierenden Substrate (5), die Leistungselemente (1), die Verdrahtungselemente (9) und die Aluminiumdrähte (3) bedeckt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Leistungsmodul und ein Verfahren zur Herstellung desselben und insbesondere betrifft sie ein Leistungsmodul, das bei hoher Temperatur betrieben wird, und ein Verfahren zum Herstellen desselben.
  • Bei einem herkömmlichen Leistungsmodul wird für gewöhnlich ein Isolationssubstrat aus Keramik wie Aluminiumnitrid (nachstehend AlN), Aluminiumoxid (Al2O3) und Siliziumnitrid (Si3N4) ausgebildet und eine Metallstruktur wie Kupfer oder Aluminium wird auf der vorderen und der rückwärtigen Oberfläche des isolierenden Substrats ausgebildet. Leistungselemente, die auf dem isolierenden Substrat angeordnet werden, werden durch Lot auf eine solche Metallstruktur des isolierenden Substrats gebondet, es wird durch Aluminiumdrähte eine Verdrahtung von Elektroden der Leistungselemente zu Anschlussabschnitten gemacht, und die Leistungsmodule werden vollständig durch ein Dichtungsmaterial abgedichtet, wie beispielsweise Silikongel. Ein Konfigurationsbeispiel dieses Leistungsmoduls ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung H06-5742 (1994) beschrieben.
  • Wenn das Leistungsmodul betrieben wird, strömt ein Strom durch Widerstandskomponenten der Leistungselemente und die Elemente erzeugen Wärme. Diese Wärme tritt durch die isolierenden Substrate, das Lot und eine Basisplatte zu einem externen Entlüfter und wird dann abgeleitet.
  • Jedoch weisen gebondete Abschnitte der Aluminiumdrähte, die an die Leistungselemente gebondet sind, das Problem auf, dass ihre Temperatur durch Aufnehmen der Wärme der Leistungselemente ansteigt, was bei den gebondeten Abschnitten zu einer Abnahme der Zuverlässigkeit führt. Darüber hinaus unterliegen in einigen Fällen die gebondeten Abschnitte dem Problem, dass aufgrund einer Differenz zwischen einem thermischen Expansionskoeffizienten (linearen Expansionskoeffizienten) der Leistungselemente und einem thermischen Expansionskoeffizienten (linearen Expansionskoeffizient) der Aluminiumdrähte wiederholt eine thermische Belastung auf sie ausgeübt wird, und es treten in der Nähe der Schnittstellen zwischen diesen Ermüdungsrisse auf, welche zu einem Bruch führen. Insbesondere steigt bei einer Vorrichtung wie beispielsweise einer SiC-Vorrichtung, welche im Hochtemperaturbetrieb arbeiten kann, die Temperatur weiter an und die Zuverlässigkeit der gebondeten Abschnitte nimmt signifikant ab.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Leistungsmodul, welches eine Verschlechterung der Zuverlässigkeit der gebondeten Abschnitte der Aluminiumdrähte verhindert und einen Hochtemperaturbetrieb der Si- oder SiC-Vorrichtung ermöglicht, und ein Verfahren zum Herstellen des Leistungsmoduls anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Leistungsmodul nach Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren nach Anspruch 9 gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Ein Leistungsmodul gemäß der Erfindung umfasst ein isolierendes Substrat, das in einem Gehäuse angeordnet ist, ein Leistungselement, das auf das isolierende Substrat gebondet ist, ein erstes Verdrahtungselement als rechteckiges röhrenartiges Metall, wobei das erste Verdrahtungselement eine erste Seitenoberfläche aufweist, die an eine Oberflächenelektrode des Leistungselements gebondet ist, einen Draht, der mit einer zweiten Seitenoberfläche des ersten Verdrahtungselements verbunden ist, wobei die zweite Seitenoberfläche der ersten Seitenoberfläche gegenüberliegt, und ein Dichtungsmaterial, das in das Gehäuse eingefüllt ist, wobei es das isolierende Substrat, das Leistungselement, das erste Verdrahtungselement und den Draht bedeckt.
  • Gemäß dem Leistungsmodul der Erfindung wird eine Distanz zwischen der Oberfläche des Leistungselements und dem gebondeten Abschnitt des Drahtes erhöht, der Durchtritt von Wärme direkt zwischen diesen kann niedergehalten werden, und die Verschlechterung der Zuverlässigkeit der gebondeten Abschnitte kann verhindert werden. Darüber hinaus wird die thermische Belastung aufgrund der Differenz zwischen dem thermischen Expansionskoeffizienten der Leistungselemente und demjenigen des Drahtes gering gehalten und die Möglichkeit eines Bruchs einer solchen Bondingstelle kann gering gehalten werden.
  • Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung gehen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen hervor.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Querschnittsansicht eines Leistungsmoduls gemäß Ausführungsform 1;
  • 2 und 3 sind Querschnittsansichten eines Verdrahtungselements gemäß Ausführungsform 1;
  • 4 ist eine Querschnittsansicht eines Leistungsmoduls gemäß Ausführungsform 2;
  • 5 ist eine Querschnittsansicht eines Leistungsmoduls gemäß Ausführungsform 3; und
  • 6 ist eine Querschnittsansicht eines Leistungsmoduls gemäß der zugrunde liegenden Technologie.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Zunächst wird nachstehend ein Leistungsmodul gemäß der der Erfindung zugrunde liegenden Technologie beschrieben.
  • Wie in 6 gezeigt ist, umfasst in einem Gehäuse 8 das Leistungsmodul eine Basisplatte 7, isolierende Substrate 5, die auf der Basisplatte 7 angeordnet sind, wobei ein Lot 6 dazwischengesetzt ist, Leistungselemente 1, die auf den isolierenden Substraten 5 angeordnet sind, wobei das Lot 6 dazwischengesetzt ist, Anschlüsse 4, welche mit Oberflächenelektroden der Leistungselemente 1 verbunden sind, wobei Aluminiumdrähte 3 dazwischengesetzt sind, und ein Dichtungsmaterial 2, das in das Gehäuse 8 eingefüllt ist, wobei es die isolierenden Substrate 5, die Leistungselemente 1 und die Aluminiumdrähte 3 bedeckt.
  • Wenn das Leistungsmodul betrieben wird, strömt ein Strom durch Widerstandskomponenten der Halbleiterelemente 1 und die Leistungselemente 1 erzeugen Wärme. Diese Wärme tritt durch die isolierenden Substrate 5, das Lot 6 und die Basisplatte 7 zu einem externen Lüfter (nicht gezeigt) und wird dann von diesem abgeleitet.
  • Jedoch weisen gebondete Abschnitte der Aluminiumdrähte 3, die an die Leistungselemente 1 gebondet sind, das Problem auf, dass die Temperatur derselben durch Aufnahme der Wärme der Leistungselemente 1 ansteigt, was zu einer Abnahme der Zuverlässigkeit der Bondstellen derselben führt. Darüber hinaus weisen die gebondeten Abschnitte in einigen Fällen das Problem auf, dass eine thermische Belastung aufgrund der Differenz des thermischen Expansionskoeffizienten (linearen Expansionskoeffizienten) der Leistungselemente 1 und demjenigen der Aluminiumdrähte 3 wiederholt auf sie ausgeübt wird, und es treten in der Nähe der Schnittstellen zwischen diesen Ermüdungsrisse auf, welche zu einem Bruch führen. Insbesondere steigt bei einer Vorrichtug, wie beispielsweise einer SiC-Vorrichtung, die im Hochtemperaturbetrieb arbeiten kann, eine Betriebstemperatur weiter an und die Zuverlässigkeit der gebondeten Abschnitte nimmt signifikant ab.
  • In den folgenden Ausführungsformen wird ein Leistungsmodul beschrieben, das solche Probleme löst.
  • A. Ausführungsform 1
  • A-1. Konfiguration
  • Ein Leistungsmodul nach Ausführungsform 1 der Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst das Leistungsmodul gemäß der Erfindung in einem Gehäuse 8 eine Basisplatte 7, isolierende Substrate 5, die individuell auf der Basisplatte 7 angeordnet sind, wobei ein Lot 6 dazwischengesetzt ist, Leistungselemente 1, die auf den isolierenden Substraten 5 angeordnet sind, wobei das Lot 6 dazwischengesetzt ist, Verdrahtungselemente 9 als erste Verdrahtungselemente, die an Oberflächenelektroden der Leistungselemente 1 gebondet sind, während ein Bondmaterial 10 dazwischengesetzt ist, Anschlüsse 4, welche mit den Verdrahtungselementen 9 verbunden sind, wobei Aluminiumdrähte 3 als Drähte dazwischengesetzt sind, und ein Dichtungsmaterial 2, das in das Gehäuse 8 eingefüllt ist, wobei es die isolierenden Substrate 5, die Leistungselemente 1, die Verdrahtungselemente 9 und die Aluminiumdrähte 3 bedeckt. SiC oder dergleichen, welches einen Halbleiter mit großem Bandabstand darstellt, wird für die Leistungselemente 1 verwendet, wodurch eine Vorrichtung verwirklicht werden kann, die bei Hochtemperaturbetrieb arbeiten kann.
  • Die Verdrahtungselemente 9 sind beispielsweise aus einem Kupfermaterial oder einem Kupferlegierungsmaterial hergestellt, welches eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist, und die Form derselben ist eine rechteckige Röhrenform. Eine Hauptoberfläche (erste Seitenoberfläche) jedes der Verdrahtungselemente 9 ist an einen Oberflächenelektrodenabschnitt jedes der Leistungselemente 1 durch das Bondmaterial 10 gebondet, das beispielsweise ein bei Niedertemperatur sinterndes Material wie Lot bzw. Lötzinn, Silber oder Kupfer ist. Der Aluminiumdraht 3 ist an eine Hauptoberfläche (zweite Seitenoberfläche) jedes der Verdrahtungselemente 9 gebondet, welche der einen Hauptoberfläche gegenüber liegt. Als Material der Verdrahtungselemente 9 wird ein Material ausgewählt, das einen größeren thermischen Expansionskoeffizienten (linearen Expansionskoeffizienten) aufweist als der thermische Expansionskoeffizient (linearer Expansionskoeffizient) der Leistungselemente 1. Das Verdrahtungselement 9 weist den Effekt auf, die Wärme zu absorbieren, die in den Leistungselementen 1 erzeugt wird, obwohl es nicht erforderlich ist, eine solche Isolationsstruktur anzunehmen, wie sie für eine Kühlmediumelektrode erforderlich ist, welche es einem Kühlmedium ermöglicht, durch eine Röhre eingeführt zu werden.
  • Der Aluminiumdraht 3 kann auch ein bahnförmiges Aluminiumband oder Kupferdraht oder ein Kupferbanddraht sein.
  • In Ausführungsform 1 wird die thermische Leitfähigkeit des Dichtungsmaterials 2 erhöht, wodurch die Eigenschaften der Wärmeabstrahlung von den Verdrahtungselementen 9 verbessert werden können und die Temperatur der gebondeten Abschnitte der Aluminiumdrähte 3 weiter verringert werden kann. Als Verfahren zum Verbessern der thermischen Leitfähigkeit des Dichtungsmaterials 2 ist es möglich, Pulver aus Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Bornitrid oder dergleichen dem Dichtungsmaterial 2 beizumischen.
  • 2 zeigt eine Struktur jedes der Verdrahtungselemente 9, die auf den Leistungselementen 1 der Ausführungsform 1 angebracht sind. Ein Metallmaterial 102, welches das rechteckige Verdrahtungselement 9 bildet, ist aus Kupfer oder einer Kupferlegierung aufgebaut, welche eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist, und eine Seitenoberfläche (erste Seitenoberfläche) desselben, die an das Leistungselement 1 gebondet ist, ist aufgebaut, indem mit dieser ein schwach expansives Material 103 kombiniert wird, welches einen linearen Expansionskoeffizienten aufweist, der nahe dem linearen Expansionskoeffizienten (6,6 × 10–6/K) von SiC als das Material des Leistungselements 1 ist. Auf diese Weise wird eine thermische Belastung des Bondmaterials 10, welche aufgrund der Differenz zwischen dem thermischen Expansionskoeffizienten des Leistungselements 1 und demjenigen des Verdrahtungselements 9 auftritt, reduziert und die Lebensdauer des Bondmaterials 10 bis zur Ermüdung kann verlängert werden.
  • Als das schwach expansive Material 103, wie es vorstehend beschrieben wurde, ist ein Material mit einem linearen Expansionskoeffizienten wünschenswert, der etwa in dem Bereich von 4 × 10–6/K bis 10 × 10–6/K liegt, und es ist beispielsweise ein Hüllmaterial (linearer Expansionskoeffizient: 7 × 10–6/K), das durch Bonden von Kupfer mit einem Dickenverhältnis von 1 auf beide Seiten von Invar mit einem Dickenverhältnis von 3 ausgebildet wird, einsetzbar. In dem Hüllmaterial, das vorstehend beschrieben wurde, wird das Dickenverhältnis von Invar und Kupfer eingestellt, wodurch ein gewünschter thermischer Expansionskoeffizient (linearer Expansionskoeffizient) erhalten werden kann. Hartlöten, Schweißen und dergleichen sind zum Bonden des schwach expansiven Materials 103 und des Verdrahtungselements 9 aneinander einsetzbar.
  • Ein Verdrahtungselement 9 von 3 ist ähnlich dem Verdrahtungselement 9, das in 2 gezeigt ist, wobei jedoch eine Seitenoberfläche (erste Seitenoberfläche) desselben, die an das Leistungselement 1 gebondet ist, nur aus dem schwach expansiven Material 103 hergestellt ist, und das Verdrahtungselement 9 von 3 wird durch Bonden eines Metallmaterials 4, wie beispielsweise Kupfer, mit einem thermischen Expansionskoeffizienten, welcher näherungsweise demjenigen von Aluminium entspricht, an das schwach expansive Material 103 ausgebildet, so dass von Endabschnitten der ersten Seitenoberfläche eine rechteckige Röhrenform ausgebildet werden kann. Bei einer solchen Konfiguration wird es möglich, die Zuverlässigkeit des Bondmaterials 10 weiter zu erhöhen.
  • A-2. Effekt
  • Gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung umfasst das Leistungsmodul die isolierenden Substrate 5, die in dem Gehäuse 8 angeordnet sind, die Leistungselemente 1, die an die isolierenden Substrate 5 gebondet sind, die Verdrahtungselemente 9 als die ersten Verdrahtungselemente, welche das rechteckige röhrenartige Metall sind, wobei die ersten Seitenoberflächen an die Oberflächenelektroden der Leistungselemente 1 gebondet sind, die Aluminiumdrähte 3 als die Drähte, welche mit den zweiten Seitenoberflächen der Verdrahtungselemente 9 verbunden sind, die gegenüber den ersten Seitenoberflächen liegen, und das Dichtungsmaterial 2, das in das Gehäuse 8 eingefüllt ist, wobei es die isolierenden Substrate 5, die Leistungselemente 1, die Verdrahtungselemente 9 und die Aluminiumdrähte 3 bedeckt. Auf diese Weise wird die Distanz zwischen den Oberflächen der Leistungselemente 1 und den gebondeten Abschnitten der Aluminiumdrähte 3 vergrößert, das direkte Hindurchtreten von Wärme zwischen diesen kann niedergehalten werden und eine Verschlechterung der Zuverlässigkeit solcher gebondeten Abschnitte kann verhindert werden. Darüber hinaus wird die thermische Belastung aufgrund der Differenz zwischen dem thermischen Expansionskoeffizienten der Leistungselemente 1 und dem thermischen Expansionskoeffizienten der Aluminiumdrähte 3 verringert und die Möglichkeit eines Bruchs der Bondstelle kann verringert werden.
  • Darüber hinaus ist beim Leistungsmodul gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung der thermische Expansionskoeffizient des Verdrahtungselements 9 als der ersten Verdrahtungselemente größer als der thermische Expansionskoeffizient der Leistungselemente 1. Auf diese Weise wird die thermische Beanspruchung aufgrund der Differenz zwischen dem thermischen Expansionskoeffizienten der Leistungselemente 1 und dem thermischen Expansionskoeffizienten der Aluminiumdrähte 3 niedergehalten und die Möglichkeit eines Bruchs der Bondstelle kann verringert werden.
  • Darüber hinaus ist gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung im Leistungsmodul bei den Verdrahtungselementen 9 als erste Verdrahtungselemente das schwach expansive Material 103 als Elemente entsprechend den ersten Seitenoberflächen derselben ein Element, das einen niedrigeren thermischen Expansionskoeffizienten aufweist als die Metallmaterialien 102 und 104 als Elemente entsprechend den anderen Seitenoberflächen. Auf diese Weise wird eine Beanspruchung des Bondmaterials 10, welche aufgrund der Differenz zwischen dem thermischen Expansionskoeffizienten der Leistungselemente 1 und demjenigen der Verdrahtungselementen 9 auftritt, verringert und die Lebensdauer des Bondmaterials 10 bis zur Ermüdung kann verlängert werden.
  • Darüber hinaus sind gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung beim Leistungsmodul die Leistungselemente 1 Halbleiterelemente mit großem Bandabstand, wodurch es ermöglicht wird, eine Vorrichtung zu verwirklichen, die bei höheren Temperaturen betreibbar ist.
  • B. Ausführungsform 2
  • B-1. Konfiguration
  • 4 zeigt ein Leistungsmodul gemäß Ausführungsform 2. Wie in 4 gezeigt ist, umfasst zusätzlich zu der Konfiguration des Leistungsmoduls, das in Ausführungsform 1 gezeigt ist, das Leistungsmodul gemäß Ausführungsform 2 Verdrahtungselemente 91 als zweite Verdrahtungselemente, welche rechteckiges röhrenartiges Metall sind und deren erste Seitenoberflächen an Oberflächenstrukturen der isolierenden Substrate 5 gebondet sind. Bei dem Leistungsmodul sind die Verdrahtungselemente 91 und die Anschlüsse 4 miteinander verbunden, während die Aluminiumdrähte 3 zwischen sie gesetzt sind.
  • Hier ist es auf ähnliche Weise wie bei der Ausführungsform 1 möglich, das Dichtungsmaterial 2 in das Gehäuse 8 zu füllen. Jedoch ist bei dieser Ausführungsform 2 das Gehäuse 8 mit einem Dichtungsmaterial 100 gefüllt (erstes Dichtungsmaterial), wie beispielsweise Epoxidharz, so dass mindestens die Seitenoberflächen (zweite Seitenoberflächen), an denen die Aluminiumdrähte 3 an die Verdrahtungselemente 9 und die Verdrahtungselemente 91 gebondet sind, freiliegen können, gefolgt von einem Härten des Dichtungsmaterials 100, und danach werden die Aluminiumdrähte 3 an die freigelegten Oberflächen der Verdrahtungselemente 9 und der Verdrahtungselemente 91 gebondet. Danach wird ein Dichtungsmaterial 101 (zweites Dichtungsmaterial) zum Gewährleisten der Isoliereigenschaften in einen freiliegenden Abschnitt als Aufnahme gefüllt. Es ist anzumerken, dass die Füllhöhe des Dichtungsmaterials 100 einstellbar ist, indem die Stärke festgesetzt wird, was später beschrieben wird, usw.
  • Durch Annehmen einer solchen Konfiguration wird eine Struktur verwirklicht, welche eine Last und Ultraschallwellen aushalten kann, welche zum Zeitpunkt des Bondens der Aluminiumdrähte 3 angelegt werden, so dass stabilere Bondeigenschaften erhalten werden und die Qualität verbessert wird. Darüber hinaus können die Verdrahtungselemente 9 und die Verdrahtungselemente 91 durch das Dichtungsmaterial 100 fixiert werden, und dementsprechend kann die Höhe der Verdrahtungselemente 9 und der Verdrahtungselemente 91 groß gehalten werden, wodurch die Temperatur der gebondeten Abschnitte der Aluminiumdrähte 3 verringert werden kann.
  • Ein solches Verfahren des Einfülls des Dichtungsmaterials 100 und des Dichtungsmaterials 101 ist selbst in dem Fall einer Struktur einsetzbar, bei der die Verdrahtungselemente 91 nicht auf den isolierenden Substraten 5 vorhanden sind (d. h. die Struktur der Ausführungsform 1).
  • B-2. Effekt
  • Gemäß Ausführungsform der Erfindung umfasst das Dichtungsmaterial 2 folgendes: das Dichtungsmaterial 100 als das erste Dichtungsmaterial, das in das Gehäuse 8 eingefüllt wird, wobei es die isolierenden Substrate 5, die Leistungselemente 1 und die Verdrahtungselemente 9 bedeckt, so dass mindestens die zweiten Seitenoberflächen der Verdrahtungselemente 9 als erste Verdrahtungselemente freiliegen können, und das Dichtungsmaterial 101 als das zweite Dichtungsmaterial wird darüber hinaus auf das Dichtungsmaterial 100 gefüllt, wobei es mindestens die zweiten Seitenoberflächen der Verdrahtungselemente 9 und die Aluminiumdrähte 3 als die Drähte bedeckt. Auf diese Weise wird die Struktur verwirklicht, welche die Belastung und die Ultraschallwellen aushalten kann, welche zum Zeitpunkt des Bondens der Aluminiumdrähte 3 angelegt werden, so dass stabilere Bondeigenschaften erhalten werden und die Qualität verbessert wird. Darüber hinaus können die Verdrahtungselemente 9 und die Verdrahtungselemente 91 durch das Dichtungsmaterial 100 fixiert werden und dementsprechend kann die Höhe der Verdrahtungselemente 9 und der Verdrahtungselemente 91 groß gehalten werden, so dass die Temperatur der gebondeten Abschnitte der Aluminiumdrähte 3 abgesenkt werden kann.
  • Darüber hinaus umfasst gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung das Leistungsmodul die Verdrahtungselemente 91 als die zweiten Verdrahtungselemente, welche das rechteckige röhrenartige Metall sind und welche die ersten Seitenoberflächen aufweisen, die auf die Oberflächenstruktur der isolierenden Substrate 5 gebondet sind. Bei dem Leistungsmodul wird das Dichtungsmaterial 100 als das erste Dichtungselement eingefüllt, wobei es die Verdrahtungselemente 91 so bedeckt, dass mindestens die zweiten Seitenoberflächen der Verdrahtungselemente 91 als zweite Verdrahtungselemente, welche gegenüber den ersten Seitenoberflächen gelegen sind, freiliegen können, und das Dichtungsmaterial 101 als das zweite Dichtungsmaterial wird eingefüllt, wobei es zumindest die zweiten Seitenoberflächen der Verdrahtungselemente 91 bedeckt. Auf diese Weise wird der Abstand zwischen den Leistungselementen 1 und den gebondeten Abschnitten der Aluminiumdrähte 3 vergrößert, wodurch ein Wärmeabstrahlungseffekt verbessert wird, und die Zuverlässigkeit der gebondeten Abschnitte kann verbessert werden. Darüber hinaus wird die Struktur verwirklicht, welche die Belastung und die Ultraschallwellen aushalten kann, die zum Zeitpunkt des Bondens der Aluminiumdrähte 3 angelegt werden, so dass stabilere Bondeigenschaften erhalten werden und die Qualität verbessert wird.
  • Darüber hinaus ist gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung beim Leistungsmodul das Dichtungsmaterial 2 das Epoxidharz, wodurch die thermische Leitfähigkeit des Dichtungsmaterials verbessert wird, wodurch der Wärmeabstrahlungseffekt verstärkt werden kann.
  • Darüber hinaus umfasst gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen des Leistungsmoduls (a) das Einfüllen des Dichtungsmaterials 100 als das erste Dichtungsmaterial in das Gehäuse 8, wobei es die isolierenden Substrate 5, die Leistungselemente 1 und die Verdrahtungselemente 9 bedeckt, so dass zumindest die zweiten Seitenoberflächen der Verdrahtungselemente 9 als die ersten Verdrahtungselemente freiliegen können, (b) Verbinden der Aluminiumdrähte 3 als die Drähte mit den zweiten Seitenoberflächen der Verdrahtungselemente 9, welche freiliegen, nachdem das Gehäuse 8 mit dem Dichtungsmaterial 100 gefüllt wurde, und (c) weiter Füllen des Dichtungsmaterials 101 als das zweite Dichtungsmaterial auf das Dichtungsmaterial 100, wobei es mindesten die zweiten Seitenoberflächen der Verdrahtungselemente 9 und die Aluminiumdrähte 3 bedeckt. Auf diese Weise wird eine Struktur verwirklicht, welche die Belastung und die Ultraschallwellen aushalten kann, die zum Zeitpunkt des Bondens der Aluminiumdrähte 3 angelegt werden, so dass stabilere Bondeigenschaften erhalten werden und die Qualität verbessert wird.
  • C. Ausführungsform 3
  • C-1. Konfiguration
  • 5 zeigt ein Leistungsmodul gemäß Ausführungsform 3 im Fall des Einsatzes einer Mehrzahl der Leistungselemente in Parallelschaltung. Wie in 5 gezeigt ist, umfasst das Leistungsmodul gemäß dieser Ausführungsform 3 zusätzlich zur Konfiguration des Leistungsmoduls, das in Ausführungsform 2 gezeigt ist, Verdrahtungselemente 90, welche dafür vorhanden sind, den jeweiligen Leistungselementen 1 zu entsprechen, wobei die Verdrahtungselemente 90 auf der zweiten Oberflächenseite aneinander gebondet sind.
  • Die Verdrahtungselemente 90 weisen eine integrale Struktur auf, welche rittlings über der Mehrzahl an Leistungselementen 1 liegt. Mit einer solchen Konfiguration wird die Stärke bzw. Festigkeit zum Aushalten der Last und der Ultraschallwellen, welche zum Zeitpunkt des Bondens der Aluminiumdrähte 3 angelegt werden, stärker erhöht als im Fall der Ausführungsform 2 und darüber hinaus wird ein Bereich einer Oberfläche, von der die Wärme abgestrahlt wird, ebenfalls erhöht, da die Verbindungsabschnitte ausgebildet sind, und dementsprechend kann ein weiterer Wärmeabstrahlungseffekt erwartet werden.
  • C-2. Effekt
  • Gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung ist beim Leistungsmodul die Mehrzahl an Halbleiterelementen 1 auf dem isolierenden Substrat 5 angeordnet, wobei die Verdrahtungselemente 90 als die ersten Verdrahtungselemente so vorhanden sind, dass sie der Mehrzahl der Leistungselemente 1 entsprechen, wobei die jeweiligen ersten Seitenoberflächen der Verdrahtungselemente 90 entsprechend an die jeweiligen Oberflächenelektroden der Mehrzahl an Leistungselementen gebondet sind, und die jeweiligen zweiten Oberflächen der jeweiligen Verdrahtungselemente 90 aneinander gebondet sind. Auf diese Weise wird die Festigkeit zum Aushalten der Belastung und der Ultraschallwellen, welche zum Zeitpunkt des Bondens der Aluminiumdrähte 3 angelegt werden, weiter erhöht, und darüber hinaus wird auch der Bereich der Oberfläche, von dem die Wärme abgestrahlt wird, vergrößert, da die Verbindungsabschnitte ausgebildet sind, und dementsprechend kann der weitere Wärmeabstrahlungseffekt erwartet werden.
  • In den Ausführungsformen der Erfindung sind auch Materialien der jeweiligen Bauelemente, Strukturbedingungen und dergleichen beschrieben. Jedoch sind diese Veranschaulichungen und die Materialien und dergleichen der Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen beschränkt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 06-5742 [0002]

Claims (9)

  1. Leistungsmodul, aufweisend: ein isolierendes Substrat (5), das in einem Gehäuse (8) angeordnet ist; ein Leistungselement (1), das auf das isolierende Substrat (5) gebondet ist; ein erstes Verdrahtungselement (9) als rechteckiges röhrenartiges Metall, wobei das erste Verdrahtungselement (9) eine erste Seitenoberfläche aufweist, die an eine Oberflächenelektrode des Leistungselements (1) gebondet ist; einen Draht (3), der mit einer zweiten Seitenoberfläche des ersten Verdrahtungselements (9) verbunden ist, wobei die zweite Seitenoberfläche gegenüber der ersten Seitenoberfläche liegt; und ein Dichtungsmaterial (2), das in das Gehäuse (8) eingefüllt ist, wobei es das isolierende Substrat (5), das Leistungselement (1), das erste Verdrahtungselement (9) und den Draht (3) bedeckt.
  2. Leistungsmodul nach Anspruch 1, wobei ein thermischer Expansionskoeffizient des ersten Verdrahtungselements (9) größer ist als ein thermischer Expansionskoeffizient des Leistungselements (1).
  3. Leistungsmodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei dem ersten Verdrahtungselement (9) ein Element (103), das der ersten Seitenoberfläche entspricht, ein Element ist, das einen thermischen Expansionskoeffizienten hat, der niedriger ist als der thermischer Expansionskoeffizient der Elemente (102, 104), die den anderen Seitenoberflächen entsprechen.
  4. Leistungsmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Dichtungsmaterial (2) folgendes umfasst: ein erstes Dichtungsmaterial (100), das in das Gehäuse (8) gefüllt ist, wobei es das isolierende Substrat (5), das Leistungselement (1) und das erste Verdrahtungselement (9) so bedeckt, dass zumindest die zweite Seitenoberfläche des ersten Verdrahtungselements (9) freiliegen kann; und ein zweites Dichtungsmaterial (101), das weiter auf das erste Dichtungsmaterial (100) gefüllt ist, wobei es zumindest die zweite Seitenoberfläche des ersten Verdrahtungselements (9) und den Draht (3) bedeckt.
  5. Leistungsmodul nach Anspruch 4, weiter aufweisend: ein zweites Verdrahtungselement (91) als rechteckiges röhrenartiges Metall, wobei das zweite Verdrahtungselement (91) eine erste Seitenoberfläche aufweist, die auf eine Oberflächenstruktur des isolierenden Substrats (5) gebondet ist; wobei das erste Dichtungsmaterial (100) so eingefüllt ist, dass es das zweite Verdrahtungselement (91) so bedeckt, dass zumindest eine zweite Seitenoberfläche des zweiten Verdrahtungselements (91) freiliegen kann, wobei die zweite Seitenoberfläche gegenüber der ersten Seitenoberfläche liegt, und das zweite Dichtungsmaterial (101) so eingefüllt ist, dass es zumindest die zweite Seitenoberfläche des zweiten Verdrahtungselements (91) bedeckt.
  6. Leistungsmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Dichtungsmaterial (2) Epoxidharz ist.
  7. Leistungsmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl der Halbleiterelemente (1) auf dem isolierenden Substrat (5) angeordnet ist, wobei das erste Verdrahtungselement (90) so vorhanden ist, dass es der Mehrzahl an Leistungselementen (1) entspricht, und jeweilige Teile der ersten Seitenoberflächen an jeweilige Teile der Oberflächenelektroden der Mehrzahl an Leistungselementen (1) auf entsprechende Weise gebondet sind, und jeweilige Teile der zweiten Seitenoberflächen des ersten Verdrahtungselements (90) aneinander gebondet sind.
  8. Leistungsmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Leistungselement (1) ein Halbleiterelement mit breitem Bandabstand ist.
  9. Verfahren zum Herstellen eines Leistungsmoduls, aufweisend ein isolierendes Substrat (5), das in einem Gehäuse (8) angeordnet ist, ein Leistungselement (1), das auf das isolierende Substrat (5) gebondet ist, ein erstes Verdrahtungselement (9) als rechteckiges röhrenartiges Metall, wobei das erste Verdrahtungselement (9) eine erste Seitenoberfläche aufweist, die an eine Oberflächenelektrode des Leistungselements (1) gebondet ist, einen Draht (3), der mit einer zweiten Seitenoberfläche des ersten Verdrahtungselements (9) verbunden ist, wobei die zweite Seitenoberfläche der ersten Seitenoberfläche gegenüber liegt, und ein Dichtungsmaterial (2), das in das Gehäuse (8) eingefüllt ist, wobei es das isolierende Substrat (5), das Leistungselement (1), das erste Verdrahtungselement (9) und den Draht (3) bedeckt, wobei das Dichtungsmaterial (2) ein erstes Dichtungsmaterial (100) umfasst, das in das Gehäuse (8) eingefüllt ist, wobei es das isolierende Substrat (5), das Leistungselement (1) und das erste Verdrahtungselement (9) so bedeckt, dass zumindest die zweite Seitenoberfläche des ersten Verdrahtungselements (9) freiliegen kann, und ein zweites Dichtungsmaterial (101), das weiter auf das erste Dichtungsmaterial (100) gefüllt ist, wobei es zumindest die zweite Seitenoberfläche des Verdrahtungselements (9) und den Draht (3) bedeckt, wobei das Verfahren folgendes aufweist: (a) Einfüllen des ersten Dichtungsmaterials (100) in das Gehäuse (8), wobei es das isolierende Substrat (5), das Leistungselement (1) und das erste Verdrahtungselement (9) so bedeckt, dass zumindest die zweite Seitenoberfläche des ersten Verdrahtungselements (9) freiliegen kann; (b) Verbinden des Drahtes (3) mit der zweiten Seitenoberfläche des ersten Verdrahtungselements (9), wobei die zweite Seitenoberfläche freiliegt, nachdem das Gehäuse (8) mit dem ersten Dichtungsmaterial (100) gefüllt wurde; und (c) weiter Einfüllen des zweiten Dichtungsmaterials (101) auf das erste Dichtungsmaterial (100), wobei zumindest die zweite Seitenoberfläche des ersten Verdrahtungselements (9) und der Draht (3) bedeckt werden.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5656907B2 (ja) * 2012-04-11 2015-01-21 三菱電機株式会社 パワーモジュール
US9087833B2 (en) 2012-11-30 2015-07-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Power semiconductor devices
CN105633039B (zh) 2014-11-26 2018-10-12 意法半导体股份有限公司 具有引线键合和烧结区域的半导体器件及其制造工艺
JP6320331B2 (ja) * 2015-03-16 2018-05-09 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
JP6362560B2 (ja) * 2015-03-24 2018-07-25 三菱電機株式会社 半導体モジュール、電力変換装置および半導体モジュールの製造方法
CN104867897A (zh) * 2015-05-06 2015-08-26 嘉兴斯达微电子有限公司 一种二极管功率模块
JP6540324B2 (ja) * 2015-07-23 2019-07-10 富士電機株式会社 半導体モジュール及び半導体モジュールの製造方法
CN105655306A (zh) * 2016-03-10 2016-06-08 嘉兴斯达半导体股份有限公司 一种集成在散热基板上的双面焊接单面散热功率模块
US10833474B2 (en) * 2017-08-02 2020-11-10 Nlight, Inc. CTE-matched silicon-carbide submount with high thermal conductivity contacts
JP7005373B2 (ja) * 2018-02-09 2022-01-21 三菱電機株式会社 パワーモジュールおよび電力変換装置
JP7280789B2 (ja) * 2019-09-24 2023-05-24 株式会社東芝 パワーモジュール
JP7209615B2 (ja) * 2019-11-13 2023-01-20 三菱電機株式会社 半導体装置
JP7390995B2 (ja) 2020-08-28 2023-12-04 信越化学工業株式会社 パワーモジュールの製造方法
JP2022125612A (ja) * 2021-02-17 2022-08-29 株式会社東芝 パワーモジュール
CN116053254B (zh) * 2023-01-31 2024-04-19 海信家电集团股份有限公司 功率模块和具有其的电子设备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH065742A (ja) 1992-06-22 1994-01-14 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置、その封止に用いられる樹脂および半導体装置の製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3653460B2 (ja) * 2000-10-26 2005-05-25 三洋電機株式会社 半導体モジュールおよびその製造方法
US6744071B2 (en) * 2002-01-28 2004-06-01 Nichia Corporation Nitride semiconductor element with a supporting substrate
JP4103796B2 (ja) * 2003-12-25 2008-06-18 沖電気工業株式会社 半導体チップパッケージ及びマルチチップパッケージ
CN100576553C (zh) * 2005-03-25 2009-12-30 住友化学株式会社 固体摄像装置及其制造方法
JP4969388B2 (ja) * 2007-09-27 2012-07-04 オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド 回路モジュール

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH065742A (ja) 1992-06-22 1994-01-14 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置、その封止に用いられる樹脂および半導体装置の製造方法

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