DE102016216033A1 - Leistungshalbleitermodul und Verfahren zum Herstellen desselben - Google Patents

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semiconductor module
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Jeong-Min Son
Andreas Grassmann
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Infineon Technologies AG
Hyundai Motor Co
Kia Corp
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Infineon Technologies AG
Hyundai Motor Co
Kia Motors Corp
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Abstract

Es ist ein Leistungshalbleitermodul vorgesehen. Das Leistungshalbleitermodul umfasst ein unteres Substrat und eine erste elektronische Vorrichtung, die mit einer Oberfläche des unteren Substrats verbunden ist. Ein Leiterrahmen weist eine erste Seitenfläche auf, die mit einer Oberfläche der ersten elektronischen Vorrichtung durch ein erstes Haftmittel verbunden ist. Eine zweite elektronische Vorrichtung ist mit einer zweiten Seitenfläche des Leiterrahmens durch das erste Haftmittel verbunden. Ein oberes Substrat ist mit einer Oberfläche der zweiten elektronischen Vorrichtung verbunden.

Description

  • HINTERGRUND
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungsmodul und insbesondere ein Leistungsmodul, das eine elektronische Vorrichtung und eine Zuleitung direkt verbindet, und ein Verfahren zum Herstellen desselben.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • In jüngster Zeit hat der Wettbewerb zum Entwickeln eines umweltfreundlichen Fahrzeugs die Forschung und Entwicklung angestoßen, um die Leistung eines Leistungsmoduls, das eines der Kernstücke des umweltfreundlichen Fahrzeugs darstellt, zu verbessern. Insbesondere sind eine Verbesserung der Kühleffizienz/Kühlleistung eines Leistungshalbleitermoduls, das eine beträchtliche Wärmemenge erzeugt, und/oder eine Verringerung seines Volumens wesentlich, um die Leistung eines Inverters/Wechselrichters für das umweltfreundliche Fahrzeug zu verbessern. Demzufolge sind Verfahren zum Verbessern der Wärmeabstrahlungseffizienz unter Verwendung von einmaligen Kühlsystemen für das Leistungsmodul vorgeschlagen worden.
  • Beispielsweise wird für ein doppelseitiges Leistungsmodul die von einem oberen Abschnitt/Teil eines Chips erzeugte Wärme an ein oberes Metallsubstrat durch eine Elektrode, die aus Metallmaterialien wie Kupfer Cu und Kupfer-Molybdän CuMo hergestellt wird, übertragen und somit abgestrahlt. Mit anderen Worten ist das obere Metallsubstrat auf einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung von Metall oder einer mit Metall plattierten Elektrode (oder Abstandshalter/Spacer) elektrisch/thermisch verbunden. Die Elektrode ist als Wärmeabstrahlungsmaterial unzureichend, wodurch der thermische Widerstand erhöht wird. Ferner kann eine unzureichende Abstrahlung von Wärme Mikrorisse in der Zuverlässigkeit eines Hochtemperaturbetriebs verursachen. Insbesondere stellt die Elektrode einen Faktor zum Verringern der Wärmeleitfähigkeit und/oder elektrischen Leitfähigkeit dar.
  • Die obigen Informationen, die in diesem Abschnitt offenbart werden, dienen nur der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und sie können demzufolge Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der einem Durchschnittsfachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt bereit ein Leistungshalbleitermodul mit hoher Zuverlässigkeit bei einem Hochtemperaturbetrieb bei gleichzeitiger Verbesserung der Wärmeabstrahlungseigenschaften und ein Verfahren zum Herstellen desselben. In einer Ausgestaltung sind ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf ein Leistungshalbleitermodul mit einer Wärmeleitfähigkeit und/oder elektrischen Leitfähigkeit und ein Verfahren zum Herstellen desselben gerichtet. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ein Leistungshalbleitermodul durch Entfernen einer Metallelektrode (z. B. Abstandshalter/Spacer) und ein Verfahren zum Herstellen desselben volumenreduziert werden.
  • In einer Ausgestaltung kann das Leistungshalbleitermodul ein unteres Substrat und eine erste elektronische Vorrichtung, die mit einer Fläche/Oberfläche des unteren Substrats verbunden sein kann, umfassen. Ein Leiterrahmen (Leadframe) kann aufweisen eine erste Seitenfläche, die mit einer Fläche/Oberfläche der ersten elektronischen Vorrichtung durch ein erstes Haftmittel/Klebemittel verbunden ist, und eine zweite elektronische Vorrichtung, die mit einer zweiten Seitenfläche des Leiterrahmens durch das erste Haftmittel verbunden sein kann. Ein oberes Substrat kann mit einer Fläche/Oberfläche der zweiten elektronischen Vorrichtung verbunden sein. Das obere Substrat und das untere Substrat können ein leitendes Wärmeabstrahlungs-Verarbeitungssubstrat sein, in welches ein Isolator zum Abgeben von Wärme eingesetzt werden kann. Der Leiterrahmen kann in einer Mitte bzw. einem Zentrum zwischen dem oberen Substrat und dem unteren Substrat in einer Form angeordnet sein, in der das obere Substrat und das untere Substrat zueinander benachbart angeordnet sind, um einen Wärmeabstrahlweg bereitzustellen.
  • Die erste elektronische Vorrichtung und die zweite elektronische Vorrichtung können unterschiedlich sein. Die erste elektronische Vorrichtung und die zweite elektronische Vorrichtung können eine Leistungshalbleitervorrichtung oder eine polare Halbleitervorrichtung sein. Die Leistungshalbleitervorrichtung kann eine beliebige aus einem Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode, ein bipolarer Transistor und einem Leistung-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (metal oxide silicon field effect transistor – MOSFET) sein. Die polare Halbleitervorrichtung kann eine Diode sein.
  • Der Leiterrahmen kann aufweisen eine obere Seitenfläche, die mit der zweiten elektronischen Vorrichtung versehen ist, und eine untere Seitenfläche, die zu der oberen Seitenfläche angrenzend/benachbart angeordnet ist, die mit der ersten elektronischen Vorrichtung versehen ist, um eine Mehrzahl von Seiten zu kühlen. Der Leiterrahmen kann teilweise gebrochen sein, um mit einer inneren Seitenfläche des ersten Substrats oder des zweiten Substrats verbunden und befestigt zu werden. Die erste elektronische Vorrichtung und die zweite elektronische Vorrichtung können miteinander in einer Parallelschaltung konfiguriert sein. Die erste elektronische Vorrichtung und das untere Substrat können durch ein zweites Haftmittel miteinander verbunden sein, die zweite elektronische Vorrichtung und das obere Substrat können durch das zweite Haftmittel miteinander verbunden sein und das erste Haftmittel und das zweite Haftmittel können ein Lötmittel sein.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt bereit ein Verfahren zum Herstellen eines Leistungshalbleitermoduls, das umfassen kann ein Vorbereiten/Erstellen eines unteren Substrats und eines oberen Substrats, Verbinden einer ersten elektronischen Vorrichtung mit einer Fläche/Oberfläche des unteren Substrats und Verbinden einer zweiten elektronischen Vorrichtung mit einer Fläche/Oberfläche des oberen Substrats; und Verbinden einer ersten Seitenfläche eines Leiterrahmens (Leadframe) mit der Fläche/Oberfläche der ersten elektronischen Vorrichtung durch ein erstes Haftmittel/Klebemittel und Verbinden einer zweiten Fläche/Oberfläche des Leiterrahmens mit einer Seitenfläche der zweiten elektronischen Vorrichtung durch das erste Haftmittel. Das Verbinden der Vorrichtung kann umfassen ein Verbinden der ersten elektronischen Vorrichtung mit dem unteren Substrat durch ein zweites Klebemittel/Haftmittel und Verbinden der zweiten elektronischen Vorrichtung mit dem oberen Substrat durch das zweite Haftmittel.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen klarer verständlich. In den Figuren zeigen:
  • 1 eine beispielhaftes konzeptionelle Schnittdarstellung eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine beispielhafte perspektivische Ansicht, die einen Leiterrahmen in dem in 1 dargestellten Leistungshalbleiter, der mit einem unteren Substrat zusammengefügt ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 3 ein beispielhaftes Prozessdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 4A eine beispielhafte Schnittdarstellung, die eine Struktur eines in 3 dargestellten oberen Substrats oder eines unteren Substrats gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 4B eine beispielhafte Schnittdarstellung, die ein Konzept zum Bilden einer Verbindungsschicht zum Verbinden einer elektronischen Vorrichtung mit dem in 4 dargestellten oberen Substrat oder dem unteren Substrat gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 4C eine beispielhafte Schnittdarstellung, die einen Prozess zum Verbinden der elektronischen Vorrichtung mit der in 4B dargestellten Verbindungsschicht gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 4D eine beispielhafte Schnittdarstellung, die einen Prozess zum Verbinden der Verbindungsschicht mit einer oberen Endfläche der in 4C dargestellten elektronischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; und
  • 4E eine beispielhafte Schnittdarstellung, die ein Konzept zum Verbinden eines Leiterrahmens mit der in 4 dargestellten Verbindungsschicht gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben, so dass ein Fachmann die vorliegende Erfindung leicht ausüben kann. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auf verschiedene Weise modifiziert/geändert werden und ist nicht auf die in der vorliegenden Beschreibung vorgesehenen Ausführungsbeispiele beschränkt. In den beigefügten Zeichnungen werden Teile/Abschnitte, die nicht mit der Beschreibung in Beziehung stehen, weggelassen, um die vorliegende Erfindung offensichtlich zu beschreiben, und gleiche/ähnliche Bezugszeichen werden in der gesamten vorliegenden Beschreibung verwendet, um gleiche/ähnliche Teile/Abschnitte zu beschreiben.
  • In den Zeichnungen sind die Dicken/Stärken von Schichten und Bereichen zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Elemente überall in der Beschreibung. Es versteht sich, dass, wenn ein Element wie eine Schicht, ein Film, ein Bereich oder ein Substrat als ”auf” einem weiteren Element angeordnet bezeichnet wird, sie/er/es auf dem anderen Element direkt angeordnet sein kann oder dazwischenliegende Elemente ebenfalls vorhanden sein können.
  • Die hierin verwendete Terminologie ist zum Zwecke der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen vorgesehen und ist nicht dazu bestimmt, die Erfindung einzuschränken. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen ”ein”, ”eine/einer” und ”der/die/das” dazu vorgesehen, dass sie ebenso die Pluralformen umfassen, wenn aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Es versteht sich ferner, dass die Ausdrücke ”aufweisen” und/oder ”aufweisend”, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Anwesenheit der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten beschreiben, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einen oder mehreren Merkmalen, Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck ”und/oder” jede und sämtliche Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgeführten Elemente.
  • Im Gegensatz dazu, wenn ein Element als ”direkt auf” einem anderen/weiteren Element angeordnet bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden. Ferner bedeutet ein ”vollständiges/ganzes” Bilden/Formen eines beliebigen Elements auf einem anderen/weiteren Element, dass das beliebige Element auf der gesamten Fläche/Oberfläche (oder Vorderfläche) des anderen/weiteren Elements gebildet ist und dass das beliebige Element nicht auf einem Teil/Abschnitt der Ränder gebildet ist.
  • Es versteht sich, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, wasserstoffgetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird). Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, wie zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
  • Nachfolgend wird ein Leistungshalbleitermodul und ein Verfahren zum Herstellen desselben gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
  • 1 zeigt eine beispielhafte konzeptionelle Schnittdarstellung eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf 1 kann ein Leistungshalbleitermodul 100 umfassen ein unteres Substrat 120-1, eine erste elektronische Vorrichtung 140, die mit einer Oberfläche des unteren Substrats 120-1 verbunden sein kann, ein oberes Substrat 120-2, eine zweite elektronische Vorrichtung 160, die mit einer Oberfläche des oberen Substrats 120-2 verbunden sein kann, und einen Leiterrahmen (Leadframe) 110, der mit den Oberflächen der ersten elektronischen Vorrichtung 140 und der zweiten elektronischen Vorrichtung 160 usw. verbunden sein kann.
  • Insbesondere kann/können das obere Substrat 120-2 und/oder das untere Substrat 120-1 ein leitendes Wärmeabstrahlungs-Verarbeitungssubstrat umfassen, in welches ein Isolator zum Abgeben von Wärme eingesetzt werden kann. Die oberen und unteren Substrate 120-1 und 120-2 können umfassen eine Isolierschicht 121 und eine untere Kupferplatte 121-1 und eine obere Kupferplatte 121-2, die an beiden Oberflächen der Keramik 121 kupfervergossen sind. Mit anderen Worten kann die Isolierschicht 121 aus einem keramischen Material mit einem Aluminiumoxid Al2O3 von etwa 96% hergestellt sein. Die Kupferplatten 121-1 und 121-2, die eine Kupferschicht sind, können auf eine Dicke/Stärke von ungefähr 300 μm eingestellt werden.
  • Insbesondere kann als das leitfähige Wärmeabstrahlungssubstrat ein Direct-Copper-Bond-(DCB)Substrat usw. verwendet werden. Das DCB-Substrat weist exzellente Wärmeabstrahlungseigenschaften auf. Ferner können die unteren und oberen Kupferplatten 121-1 und 121-2 zusätzlich zu Kupfer aus leitfähigem Aluminium usw. hergestellt sein. Der Leiterrahmen 110 kann im Wesentlichen in einer Mitte bzw. einem Zentrum in einer Form des oberen Substrats 120-2 und des unteren Substrats 120-1 benachbart zueinander angeordnet sein, um einen Wärmeabstrahlungsweg zu bilden. Demzufolge kann ein Weg zwischen dem oberen Substrat 120-2 und dem unteren Substrat 120-1 gebildet werden. Der Weg kann als eine Elektrode und/oder als Wärmeabstrahlungsweg verwendet werden.
  • Insbesondere kann eine obere Endfläche des Leiterrahmens 110 mit der zweiten elektronischen Vorrichtung 160 durch ein Haftmittel verbunden werden und eine untere Endfläche desselben kann mit der ersten elektronischen Vorrichtung 140 verbunden werden. Mit anderen Worten können die ersten und zweiten elektronischen Vorrichtungen 140 und 160 mit dem Leiterrahmen 110 durch erste und zweite Verbindungsschichten 151-1 und 151-2 verbunden werden. Ferner können die erste elektronische Vorrichtung 140 und das untere Substrat 120-1 im Voraus durch eine erste Vorrichtungsverbindungsschicht 130-1 miteinander verbunden werden. Ferner können die zweite elektronische Vorrichtung 160 und das obere Substrat 120-2 durch eine zweite Vorrichtungsverbindungsschicht 130-2 miteinander verbunden werden. Die Rahmenverbindungsschichten 151-1 und 151-2 und/oder die Vorrichtungsverbindungsschichten 130-1 und 130-2 können das gleiche Haftmittel oder unterschiedliche Haftmittel verwenden. Das Haftmittel/Klebemittel kann ein Lötmittel sein und kann aus Materialien mit unterschiedlichen Schmelzpunkten bestehen.
  • Ferner kann der Leiterrahmen 110 zum Teil gebrochen sein, um mit einer inneren Seitenfläche des ersten Substrats 120-1 verbunden und befestigt zu werden. Ferner, wie in 1 dargestellt, kann der Leiterrahmen 110 mit der inneren Seitenfläche des ersten Substrats 120-1 verbunden werden, aber kann auch mit einer inneren Seitenfläche des zweiten Substrats 120-2 verbunden und befestigt werden. Zum Beispiel können die erste elektronische Vorrichtung 140 und die zweite elektronische Vorrichtung 160 unterschiedliche elektronische Vorrichtungen umfassen. Mit anderen Worten sind die erste elektronische Vorrichtung 140 und die zweite elektronische Vorrichtung 160 an/auf einem Elektrodensubstrat angeordnet sein und können an dem oberen und unteren Abschnitt getrennt angeordnet sein, wodurch eine Größe des Leistungshalbleitermoduls 100 verringert wird.
  • Unter Bezugnahme auf 1 kann die erste elektronische Vorrichtung eine Leistungshalbleitervorrichtung sein und die zweite elektronische Vorrichtung kann eine polare Halbleitervorrichtung sein. Die Leistungshalbleitervorrichtung kann umfassen einen Transistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT), einen bipolaren Transistor und einen Leistungs-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET). Insbesondere kann der Leistungs-MOSFET einen Hochspannungs-, Hochstrom-Betrieb durchführen und kann im Gegensatz zu einem gewöhnlichen MOSFET eine doppelt diffundierte (double-diffused) Metall-Oxid-Halbleiter-(DMOS)Struktur aufweisen. Ferner kann die polare Halbleitervorrichtung eine Diode sein. Die Diode kann einer Zenerdiode, eine Tunneldiode, eine Schottky-Diode usw. umfassen. Die erste elektronische Vorrichtung 140 und die zweite elektronische Vorrichtung 160 können miteinander in einer Parallelschaltung ausgebildet sein, wodurch ein Raum des Leistungshalbleitermoduls 100 minimiert wird. Mit anderen Worten können die ersten und zweiten elektronischen Vorrichtungen 140 und 160 unter Verwendung eine minimalen Raumes angeordnet werden. Ferner kann/können die erste elektronische Vorrichtung 140 und/oder die zweite elektronische Vorrichtung 160 eine Chipform aufweisen.
  • 2 zeigt eine beispielhafte perspektivische Ansicht, die einen Leiterrahmen in dem in 1 dargestellten Leistungshalbleiter, der mit einem unteren Substrat zusammengefügt ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. 3 zeigt ein beispielhaftes Prozessdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Ferner zeigt 4A eine beispielhafte Schnittdarstellung, die eine Struktur des in 3 dargestellten oberen Substrats 120-2 oder eines unteren Substrats 120-1 darstellt. 4B zeigt eine beispielhafte Schnittdarstellung, die ein Bilden/Formen der Verbindungsschicht 130-1 oder 130-2 zum Verbinden einer elektronischen Vorrichtung mit dem in 4 dargestellten oberen Substrat 120-2 oder dem unteren Substrat 120-1 darstellt. Ferner zeigt 4C eine beispielhafte Schnittdarstellung, die einen Prozess zum Verbinden/Formen der elektronischen Vorrichtung 140 oder 160 mit der in 4B dargestellten Verbindungsschicht 130-1 oder 130-2 darstellt. 4D zeigt eine beispielhafte Schnittdarstellung, die einen Prozess zum Verbinden/Formen der Verbindungsschicht 151-1 oder 151-2 mit der oberen Endfläche der in 4C dargestellten elektronischen Vorrichtung 140 oder 160 darstellt. Ferner zeigt 4E eine beispielhafte Schnittdarstellung, die ein Konzept zum Verbinden eines Leiterrahmens 110 mit der in 4 dargestellten Verbindungsschicht 151-1 oder 151-2 darstellt.
  • Unter Bezugnahme auf die 3 und 4A bis 4E können das untere Substrat 120-1 und das obere Substrat 120-2, wie in 4A gezeigt, in S310 vorbereitet werden. Die ersten und zweiten Vorrichtungsverbindungsschichten 130-1 und 130-2 können jeweils an/auf dem unteren Substrat 120-1 und dem oberen Substrat 120-2, wie in 4B dargestellt, in S320 gebildet werden. Die ersten und zweiten elektronischen Vorrichtungen 140 und 160 können mit den Vorrichtungsverbindungsschichten 130-1 und 130-2, wie in 4C gezeigt, verbunden werden. Ferner können die ersten und zweiten Rahmenverbindungsschichten 151-1 und 151-2 jeweils mit den Oberflächen der ersten und zweiten elektronischen Vorrichtungen 140 und 160 in S340 verbunden werden. Schließlich kann der Leiterrahmen 110 mit den ersten und zweiten Rahmenverbindungsschichten 151-1 und 151-2 in S350 verbunden werden.
  • 4E stellt repräsentativ dar, dass der Leiterrahmen 110 mit den ersten und zweiten Rahmenverbindungsschichten 151-1 und 151-2 verbunden werden kann. Zusätzlich kann der Leiterrahmen 110 mit der Verbindungsschicht der benachbarten (z. B. gegenüberliegenden) Seite, wie in 1 gezeigt, verbunden werden. Das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschreibt, dass die erste Rahmenverbindungsschicht 151-1 und die zweite Rahmenverbindungsschichten 151-2 mit dem Leiterrahmen 110 verbunden werden können, allerdings können die erste Rahmenverbindungsschicht 151-1 und die zweite Rahmenverbindungsschicht 151-2 mit dem Leiterrahmen 110 mit einem Zeitunterschied verbunden werden können. Ferner können andere/weitere Prozesse/Verfahren gleichzeitig durchgeführt werden oder können zu verschiedenen Zeitpunkten durchgeführt werden.
  • Gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können Kosteneinsparungen, Erhöhen der Ausbeute und/oder Stabilisieren der Montage durch Entfernender Elektrode (z. B. Abstandshalter/Spacer) erreicht werden und können die Verringerung der Ausbeute und/oder die Erhöhung des Preises reduziert werden. Ferner kann die Größe des Leistungshalbleitermoduls durch separates Anordnen des Leistungshalbleiters und der Diode, die typischerweise auf einem einzelnen Elektrodensubstart angeordnet sind, an den oberen und unteren Abschnitten reduziert werden. Die Prozessvereinfachung und/oder die Kostenersparnis kann erreicht werden durch Entfernen des Prozesses zum Drahtbonden zwischen dem Leadframe und dem Substrat. Ferner kann der Wärmewiderstand durch Entfernen der Elektrode reduziert werden und kann die Wärmeabstrahlungsleistung verbessern, indem der Wärmeabstrahlungsweg durch den Leadframe zusätzlich erzeugt wird. Die Delaminierung zwischen der Elektrode (z. B. Spacer) und dem Elektrodensubstrat und das relevante Zuverlässigkeitsproblem können verhindert werden.
  • Die vorstehenden Ausführungsbeispiele stellen lediglich Beispiele dar, um es einem Fachmann auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Erfindung gehört, zu ermöglichen, die vorliegende Erfindung auf einfache Weise auszuführen. Demzufolge ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorhergehenden Ausführungsbeispiele und die beigefügten Zeichnungen beschränkt, und daher ist ein Schutzbereich/Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Demzufolge ist es für einen Fachmann offensichtlich, dass Ersetzungen, Modifikationen/Änderungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne von der Lehre und dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie dies durch die beigefügten Ansprüche festgelegt ist und ebenfalls zu dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung gehören kann.

Claims (10)

  1. Leistungshalbleitermodul, aufweisend: ein unteres Substrat; eine erste elektronische Vorrichtung, die mit einer Oberfläche des unteren Substrats verbunden ist; einen Leiterrahmen mit einer ersten Seitenfläche, die mit einer Oberfläche der ersten elektronischen Vorrichtung durch ein erstes Haftmittel verbunden ist; eine zweite elektronische Vorrichtung, die mit einer zweiten Seitenfläche des Leiterrahmen durch das erste Haftmittel verbunden ist; und ein oberes Substrat, das mit einer Oberfläche der zweiten elektronischen Vorrichtung verbunden ist.
  2. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, wobei das obere Substrat und das untere Substrat jeweils ein leitendes Wärmeabstrahlungs-Verarbeitungssubstrat mit einem darin angeordneten Isolator zum Abgeben von Wärme sind.
  3. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, wobei der Leiterrahmen in einer Mitte zwischen dem oberen Substrat und dem unteren Substrat angeordnet ist, wobei das obere Substrat und das untere Substrat zueinander benachbart angeordnet sind, um einen Wärmeabstrahlweg bereitzustellen.
  4. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, wobei die erste elektronische Vorrichtung und die zweite elektronische Vorrichtung verschieden sind.
  5. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 4, wobei die erste elektronische Vorrichtung und die zweite elektronische Vorrichtung jeweils eine Leistungshalbleitervorrichtung oder eine polare Halbleitervorrichtung sind und die Leistungshalbleitervorrichtung ausgewählt wird aus einer Gruppe, bestehend aus einem Transistor mit isolierter Gate-Elektrode (insulate gate transistor – IGBT), ein bipolarer Transistor und ein Leistungs-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (metal oxide silicon field effect transistor – MOSFET) und die polare Halbleitervorrichtung eine Diode ist.
  6. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, wobei der Leiterrahmen aufweist eine obere Seitenfläche, die mit der zweiten elektronischen Vorrichtung versehen ist, und eine untere Seitenfläche, die benachbart zu der oberen Seitenfläche angeordnet ist, die mit der ersten elektronischen Vorrichtung versehen ist, um eine Mehrzahl von Seiten zu kühlen.
  7. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, wobei der Leiterrahmen teilweise gebrochen ist, um mit einer inneren Seitenfläche des ersten Substrats oder des zweiten Substrats verbunden und befestigt zu werden.
  8. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, wobei die erste elektronische Vorrichtung und die zweite elektronische Vorrichtung zueinander parallel geschaltet sind.
  9. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, wobei die erste elektronische Vorrichtung und das untere Substrat durch ein zweites Haftmittel miteinander verbunden sind, die zweite elektronische Vorrichtung und das obere Substrat durch das zweite Haftmittel miteinander verbunden sind und das erste Haftmittel und das zweite Haftmittel ein Lötmittel sind.
  10. Verfahren zum Herstellen eines Leistungshalbleitermoduls, aufweisend: Vorbereiten eines unteren Substrats und eines oberen Substrats; Verbinden einer ersten elektronischen Vorrichtung mit einer Oberfläche des unteren Substrats und Verbinden einer zweiten elektronischen Vorrichtung mit einer Oberfläche des oberen Substrats; und Verbinden einer ersten Seitenfläche eines Leiterrahmens mit der Oberfläche der ersten elektronischen Vorrichtung durch ein erstes Haftmittel und Verbinden einer zweiten Oberfläche des Leiterrahmens mit einer Seitenfläche der zweiten elektronischen Vorrichtung durch das erste Haftmittel.
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