DE102018219005B4

DE102018219005B4 - Unteranordnung innerhalb eines formwerkzeugs für ein herzustellendes, einen oberseitigen stift aufweisendes gekapseltes halbleiter-leistungsmodul, verfahren zur herstellung und halbleiter-leistungsmodul

Info

Publication number: DE102018219005B4
Application number: DE102018219005.4A
Authority: DE
Inventors: Lars Paulsen; Tino Filipiak-Ressel
Original assignee: Danfoss Silicon Power GmbH
Current assignee: Danfoss Silicon Power GmbH
Priority date: 2018-11-07
Filing date: 2018-11-07
Publication date: 2022-06-23
Anticipated expiration: 2038-11-08
Also published as: DE102018219005A1

Abstract

Unteranordnung in einem Formwerkzeug mit einer ersten (11) und einer zweiten Werkzeughälfte, umfassend mindestens einen Stift (3) für ein gekapseltes Halbleiter-Leistungsmodul, wobei der Stift (3) ein oberseitiger Stift ist, der einen elektrischen Kontaktteil (4), der von einer Oberfläche (6) des gekapselten Halbleiter-Leistungsmoduls vorsteht, und einen Teil (13) zum Kontaktieren eines elektrischen Substrats (2) des gekapselten Halbleiter-Leistungsmoduls hat, und wobei der Stift (3) eine Dichtungsvorrichtung (8) zwischen dem elektrischen Kontaktteil (4) und dem das Substrat kontaktierenden Teil (15) aufweist, wobei die Dichtungsvorrichtung (8) eine feste Struktur, die den Stift (3) fest in einer integralen Einsatzeinheit (14) festhält, und eine elektrisch isolierende Oberfläche (8) umfasst, und wobei die elektrisch isolierende Oberfläche (8) dazu fähig ist, mit einem Rand einer Vertiefung (7) in der ersten Werkzeughälfte (11) abdichtend zusammenzuarbeiten, und wobei der elektrische Kontaktteil (4) sich von der isolierenden Oberfläche (8) in die Vertiefung (7) der ersten Werkzeughälfte (11) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (7) der ersten Werkzeughälfte (11) mit einem kissenartigen weichen Material (17) gefüllt ist, das den entsprechenden elektrischen Kontaktteil (4) des Stifts (3) aufnimmt, wenn die erste Werkzeughälfte (11) und die zweite Werkzeughälfte zusammengesetzt und damit geschlossen sind, wobei die Menge weichen Materials (17) so ist, dass der elektrische Kontaktteil (4) des Stifts (3) vollständig von dem weichen Material (17) umgeben wird, wodurch Vergussmasse daran gehindert ist, zu dem elektrischen Kontaktteil (4) innerhalb der Vertiefung (7) zu fließen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Unteranordnung innerhalb eines Formwerkzeugs zum Kapseln eines gekapselten Halbleiter-Leistungsmoduls, das einen oberseitigen Stift hat. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Leistungsmoduls, das mindestens einen oberseitigen Stift aufweist.
Oberseitige Stifte sind Stifte, die sich von vorzugsweise oberen Seiten und unteren Seiten gekapselter Halbleiter-Leistungsmodule aus erstrecken. Diese oberseitigen Stifte sind an einer Seite mit einem elektrischen Substrat verbunden und haben elektrische Kontaktteile an der anderen Seite, die sich von der Oberfläche des gekapselten Halbleiter-Leistungsmoduls aus erstrecken. Diese vorstehenden Teile sollten während des Kapselungsprozesses nicht mit Vergussmasse verschmutzt oder bedeckt werden, da sie zum elektrischen Kontaktieren anderer elektrischer Komponenten gedacht sind. Ferner stehen die elektrischen Kontaktstifte von der Oberfläche des Leistungsmoduls vor, das bedeutet, dass oberseitige Stifte richtig ausgerichtet zu sein haben und auf die Kontakte anderer damit zu verbindender elektrischer Komponenten ausgerichtet sein müssen und während des gesamten Kapselungsprozesses ihre ausgerichtete Position aufrechterhalten müssen. Diese oberseitigen Stifte haben den Nachteil, dass es viel schwieriger ist, den Kapselungsprozess in einer Weise auszuführen, bei dem die elektrischen Kontaktteile der Stifte während des Kapselungsprozesses nicht durch Vergussmasse abgedeckt oder verschmutzt werden.
JP 2009-059812 A offenbart ein Leistungsmodul, das externe Anschlussterminals aufweist. Flanschteile sind vorgesehen, um eine Leckage von Versiegelungsharz in Richtung der nach außen vorstehenden Anschlüsse zu verhindern, wenn das Leistungsmodul in einer Form angeordnet wird. Dafür bilden sie Grenzflächen aus, die die nach außen vorstehenden Anschlüsse abdichten.
US 2009/0197439 A1 bezieht sich auf einen elektrischen Einpresskontakt, zum Übertragen von elektrischem Strom oder elektrischen Signalen. Des Weiteren offenbart diese Druckschrift ein Elektronikmodul oder eine Platine mit einem solchen Einpresskontakt. Der Kontakt weist einen Einpressabschnitt und einen Montageabschnitt auf, die miteinander über einen Entlastungsabschnitt verbunden sind.
US 2016/0368177 A1 zeigt einen Formtrennfilm sowie ein Verfahren zum Herstellen des Formtrennfilms und zum Herstellen einer Halbleiterbaugruppe unter Verwendung des Formtrennfilms. Der Formtrennfilm wird auf einer Oberfläche einer Form aufgebracht, die in Kontakt mit einem aushärtbaren Harz gebracht wird.
US 2016/0262268 A1 offenbart ein Verfahren zum Ausbilden einer mikroelektronischen Vorrichtung, bei dem ein Substrat in einer Pressform angeordnet wird. Das Substrat weist zwei Flächen auf, von denen eine zweite Fläche auf einer inneren unteren Fläche der Pressform angeordnet wird. Von der ersten Fläche des Substrats stehen Anschlussdrähte vor, die derart durch einen Formfilm hindurchragen, dass sie nach unten gedrückt werden können. So können die Spitzen der Anschlussdrähte umgebogen werden.
US 2018/0269181 A1 offenbart eine Halbleitervorrichtung mit einem Substrat, das ein Loch aufweist. Auf dem Substrat sind mehrere elektronische Bauteile angeordnet. Das Substrat kann in einer Form angeordnet werden, die mit dem Substrat in einem Bereich zwischen den elektronischen Bauteilen in Kontakt steht, sodass ein Verkapselungsstoff nur in bestimmte Zonen der Form fließen kann.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Unteranordnung innerhalb eines Formwerkzeugs vorzusehen, einerseits um mindestens einen oberseitigen Stift in einer definierten Position zu halten und um vorzusehen, dass ein elektrischer Kontaktteil des Stifts frei von Vergussmasse gehalten wird, die zum Herstellen eines gekapselten Halbleiter-Leistungsmoduls verwendet wird. Das Kapseln des Substrats muss so ausgeführt werden, dass der elektrische Kontaktteil mindestens eines Stifts nicht mit während des Kapselns verwendeter Vergussmasse abgedeckt oder verschmutzt wird, die zum Einkapseln der elektronischen Komponente verwendet wird, die mindestens aus dem Substrat und dem elektrischen Kontaktstift besteht.
Es ist eine weitere Aufgabe, ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Unteranordnung vorzusehen, die in einem Kapselungsprozess zum Herstellen eines gekapselten Halbleiter-Leistungsmoduls zu verwenden ist.
Diese Aufgabe wird für eine Unteranordnung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und für ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10 gelöst.
Weitere Ausführungsformen sind in den entsprechenden unabhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß der Erfindung ist eine Unteranordnung innerhalb eines Formwerkzeugs angeordnet, das eine erste und eine zweite Werkzeughälfte bzw. eine obere Werkzeughälfte und eine untere Werkzeughälfte hat und mindestens einen elektrischen Kontaktstift für ein gekapseltes Halbleiter-Leistungsmodul aufweist. Dies bedeutet, dass die Unteranordnung ein entscheidendes Element der Kombination eines Formwerkzeugs, in dem die Unteranordnung angeordnet ist, für den Kapselungsprozess eines gekapselten Halbleiter-Leistungsmoduls, das mit einer Vergussmasse einzukapseln ist, darstellt. Gemäß der Erfindung bildet der elektrische Kontaktstift einen oberseitigen Kontaktstift, der sich von der Oberfläche des gekapselten Halbleiter-Leistungsmoduls entweder von der oberen Oberfläche oder von der unteren Oberfläche oder von Seitenflächen des Moduls oder selbst von all diesen Seiten aus erstreckt. Der Stift hat auch einen Teil zum Kontaktieren eines elektrischen Substrats des gekapselten Halbleiter-Leistungsmoduls, das nach der Kapselung in der Vergussmasse nach dem Kapselungsprozess eingekapselt sein wird. Gemäß der Erfindung umfasst der Stift auch eine Dichtungsvorrichtung zwischen dem elektrischen Kontaktteil und dem das Substrat kontaktierenden Teil des Stifts. Die Dichtungsvorrichtung umfasst eine feste Struktur, die den Stift in einer integralen Einsatzeinheit festhält und umfasst eine elektrisch isolierende Oberfläche. Vorzugsweise kann die integrale Einsatzeinheit auch vollständig aus einem isolierenden Werkstoff hergestellt werden. Die elektrisch isolierende Oberfläche ist gemäß der Erfindung dazu fähig, mit einem Rand einer Vertiefung zusammenzuarbeiten, der in der ersten Werkzeughälfte ausgebildet ist, sodass, wenn der Randteil der Vertiefung auf die elektrisch isolierende Oberfläche gedrückt wird, eine Dichtungsvorrichtung ausgebildet wird, wenn die erste Werkzeughälfte gegen die zweite Werkzeughälfte oder gegen eine Basisplatte gedrückt wird, und die elektrischen Kontaktteile der Stifte innerhalb der Vertiefung der ersten Werkzeughälfte aufgenommen werden, sodass die Vergussmasse, die in eine Formhöhlung zwischen der zweiten Werkzeughälfte und der ersten Werkzeughälfte zu füllen ist, abgedichtet wird, sodass diese Vergussmasse daran gehindert wird, in die Vertiefung zu fließen, und daher daran gehindert wird, zu den elektrischen Kontaktteilen zu fließen, die sich von der isolierenden Oberfläche in die Vertiefung der ersten Werkzeughälfte erstrecken.
Vorzugsweise umfasst die Unteranordnung eine vormontierte Struktur für den Stift oder die Stifte, wobei der Stift oder die Stifte und die integrale Einsatzeinheit vormontiert sind. Mit Einsatzeinheit ist gemeint, dass der Einsatz durch den Kapselungsprozess gekapselt wird, indem diese vormontierte integrale Einsatzeinheit innerhalb des Formwerkzeugs angeordnet wird und das Kapseln nachfolgend ausgeführt wird. Die erste Werkzeughälfte umfasst die Vertiefung zum Aufnehmen des elektrischen Kontaktteils des Stifts, der von der Oberfläche des zu kapselnden Moduls absteht und nicht in irgendeiner Weise während des Kapselungsprozesses mit Vergussmasse zu bedecken ist, und kann auch, zumindest zu einem bestimmten Grad, einen Teil der zur Kapselung der elektrischen Komponente mit Vergussmasse zu füllenden Formhöhlung aufweisen. Vorzugsweise ist die Formhöhlung teilweise innerhalb der ersten Werkzeughälfte und teilweise innerhalb der zweiten Werkzeughälfte ausgebildet. Es ist auch möglich, dass die Formhöhlung vollständig innerhalb der zweiten Werkzeughälfte ausgebildet ist, während die erste Werkzeughälfte nur die Vertiefung umfasst.
Durch Vormontieren des Stifts in der integralen Einsatzeinheit wird garantiert, dass der Stift in der gewünschten Richtung angeordnet ist, und im Fall mehrerer Stifte diese in dem gewünschten Abstand jeweils voneinander hinsichtlich der elektrisch isolierenden Oberfläche angeordnet sind. Vorzugsweise erstreckt sich der Stift senkrecht zu dieser elektrisch isolierenden Oberfläche.
Für eine Unteranordnung, die mindestens einen vormontierten Stift umfasst, ist die elektrisch isolierende Oberfläche, soweit ihre Erstreckung betroffen ist, größer als die Öffnung der Vertiefung, sodass bei einem Pressen der ersten Werkzeughälfte gegen diese elektrisch isolierende Oberfläche und gegen die zweite Werkzeughälfte oder die Basisplatte die elektrisch isolierende Oberfläche an den Randteilen der Vertiefung eine Dichtungsvorrichtung vorsieht. Der Druck, mit dem die erste Werkzeughälfte gegen die elektrisch isolierende Oberfläche gedrückt wird, und die Größe der elektrisch isolierenden Oberfläche sind wesentliche Parameter zum richtigen Abdichten der Vertiefung, um zu verhindern, dass Vergussmasse dort hinein fließt.
Dies ist sogar noch vorteilhafter in Fällen, in denen mehrere Stifte durch die integrale Einsatzeinheit der Dichtungsvorrichtung zusammengehalten und vormontiert sind. Für einen solchen Fall können durch die Verwendung der Vormontage die verschiedenen oberseitigen Stifte nebeneinander in einer vorbestimmten Richtung und in einem vorbestimmten Abstand nebeneinander angeordnet werden, was mit großer Präzision geschehen kann. Dies trägt auch zu einer Vereinfachung des Kapselungsprozesses zum Einkapseln des Moduls bei, weil die Stifte, nachdem sie vormontiert sind, ihren Abstand oder ihre Richtung während des Kapselungsprozesses normalerweise nicht mehr ändern können.
Das allgemeine Ziel der Unteranordnung mit dem wesentlichen Element der integralen Einsatzeinheit sieht eine Dichtungsvorrichtung vor, die den Stift an einer gewünschten Position hält und führt, und mittels einer entsprechenden Auslegung der Größe der elektrisch isolierenden Oberfläche eine Vergussmasse-dichte Abdichtung während des Kapselns zwischen der mit der Vergussmasse gefüllten Formhöhlung oder dort eingespritzter Vergussmasse und der Vertiefung bildet, die den elektrischen Kontaktteil des Stifts aufnimmt, sodass der elektrische Kontaktteil nicht mit Vergussmasse verschmutzt wird, sodass ein sonst nötiger Reinigungsschritt zum Vorsehen elektrisch reiner Kontakte der Stifte nicht länger nötig ist.
Aufgrund der Tatsache, dass eine Kraft an die erste Werkzeughälfte angelegt wird, die gegen die elektrisch isolierende Oberfläche drückt, um die Dichtungsvorrichtung auszubilden, und auch gegen die zweite Werkzeughälfte drückt, um die Formhöhlung gegenüber der Umweit vollständig abzuschließen, um zu verhindern, dass Vergussmasse aus dem Formwerkzeug herausfließt, umfasst der Stift einen elastisch verformbaren Teil nach Art eines Entlastungsteils, der aus einem Werkstoff besteht, der mindestens in dem Bereich des Substratkontaktbereichs selbst ausreichend elastisch verformbar ist, das bedeutet in dem das Substrat kontaktierenden Teil des Stifts elastisch verformbar ist. Diese elastische Verformung ist zu dem Grad möglich, um Kräfte aufzunehmen, die auf die erste und die zweite Werkzeughälfte wirken, wenn die beiden Werkzeughälften zusammengesetzt und damit geschlossen werden. Vorzugsweise kann der Entlastungsteil im Fußbereich des Stifts oder dem Bereich der Füße der Stifte oder innerhalb eines Bereichs zwischen dem tatsächlichen Kontaktbereich, in dem die Füße der Stifte mit dem elektrischen Substrat verbunden sind, oder können innerhalb eines Bereichs oberhalb der Füße der Stifte angeordnet werden, die mit dem elektrischen Substrat zu verbinden sind, und der Bodenseite der integralen Einsatzeinheit angeordnet werden. Dieser Entlastungsteil ermöglicht es, dass die Stifte die Druckkräfte aufnehmen, die auf die elektrisch isolierende Oberfläche und daher auf die Stifte wirken. Dies deshalb, weil die Stifte innerhalb der integralen Einsatzeinheit festgehalten werden, was sonst nötig ist, damit eine ausreichende Druckkraft auf die elektrisch isolierende Oberfläche durch den Randbereich der Vertiefung innerhalb der ersten Werkzeughälfte wirkt, um die Vertiefung in der ersten Werkzeughälfte, gegenüber der zwischen der ersten Werkzeughälfte und der zweiten Werkzeughälfte ausgebildeten Formhöhlung entsprechend abzudichten. Die Formhöhlung nimmt die Vergussmasse für den Kapselungsprozess auf, um das eingekapselte Halbleiter-Leistungsmodul auszubilden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Vertiefung innerhalb der ersten Werkzeughälfte vorzugsweise mit einem kissenartigen weichen Material einer bestimmten Viskosität und/oder Elastizität gefüllt, um den entsprechenden elektrischen Kontaktteil des Stifts oder die elektrischen Kontaktteile der Stifte aufzunehmen, wenn die erste Werkzeughälfte und die zweite Werkzeughälfte zusammengesetzt und damit geschlossen werden. Das bedeutet, dass die Dichtungsvorrichtung aus zwei Elementen besteht. Ein Element ist die elektrisch isolierende Oberfläche, die auf den Randbereich der Vertiefung der ersten Werkzeughälfte zu drücken ist, und das andere Element der Dichtungsvorrichtung ist das kissenartige weiche Material innerhalb der Vertiefung der ersten Werkzeughälfte. Dieses weiche Material ist dazu fähig, die elektrischen Kontaktteile der Stifte aufzunehmen und diese Teile, nachdem die Stifte eingeführt wurden, durch Schließen der zwei Werkzeughälften zum Ausbilden des Formwerkzeugs vollständig zu bedecken, sodass für den Fall, dass das erste Element der Dichtungsvorrichtung die Vertiefung nicht vollständig gegen die Formhöhlung abdichtet, selbst unter diesen nachteiligen Umständen verhindert wird, dass Vergussmasse mindestens den Bereich der elektrischen Kontaktteile des Stifts erreicht. Dies wird dadurch erreicht, dass die Menge an weichem Material innerhalb der Vertiefung so ist, dass der elektrische Kontaktteil des Stifts vollständig von diesem weichen Material umgeben wird. Der zweite Teil oder das zweite Element der Dichtungsvorrichtung zusammen mit dem ersten Teil oder Element der Dichtungsvorrichtung garantieren einen viel höheren Grad der Zuverlässigkeit zum vollständigen Abdichten der elektrischen Kontaktteile der Stifte dagegen, dass sie durch die Vergussmasse verschmutzt oder abgedeckt werden.
Vorzugsweise ist das kissenartige weiche Material wärmebeständig bis mindestens 160 bis 220°C und druckbeständig bis mindestens 10 MPa auf der anderen Seite, und ferner hat es eine Viskosität, die verdrängbar ist, wenn der elektrische Kontaktstift des oberseitigen Stifts in es hinein gedrückt wird. Das kissenartige weiche Material kann ein natürliches Material, wie zum Beispiel Kautschuk, oder ein synthetisches Material, wie zum Beispiel ein Silikon oder ein auf Polytetrafluorethylen (PTFE) basierendes Material sein. Welche Materialien auch immer verwendet werden, sollte das Material dazu fähig sein, die Temperaturen und Drücke auszuhalten, die im Kapselungsprozess verwendet werden. Zum Beispiel sollten vorzugsweise ein Temperaturbereich von 160° bis 220°C oder sogar höher und Drücke von mindestens 10 MPa von dem weichen Material mit Leichtigkeit ausgehalten werden. Das weiche Material sollte vorzugsweise dazu fähig sein, mehrere 1000 Produktionszyklen zu überstehen, bevor es ersetzt werden muss.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform kann das weiche Material innerhalb der Vertiefung an der Grenzfläche zur Formhöhlung hin mittels eines elastischen Schutzfilms zum Abdecken des elektrischen Kontaktteils der Stifte abgedeckt sein, wenn diese Stifte in die Vertiefung und daher in das weiche Material eingeführt werden. Dieser Schutzfilm schützt ferner die elektrischen Kontaktteile gegen das weiche Material und garantiert, dass das weiche Material nicht zufälligerweise auf der Oberfläche der elektrischen Kontaktteile kleben bleibt, wenn sich das Formwerkzeug öffnet und das gekapselte Modul aus dem Formwerkzeug entnommen wird. Durch Einführen der Stifte mit ihren elektrischen Kontaktteilen in das weiche Material wird der Schutzfilm auf die Oberfläche des elektrischen Kontaktteils gedrückt, sodass ein weiterer Schutz vorgesehen ist. Dieser Schutzfilm hat keine Klebefähigkeit auf der Oberfläche des elektrischen Kontaktteils der Stifte.
Der Schutzfilm kann Polytetrafluorethylen (PTFE) umfassen, oder alternativ kann der Schutzfilm Perfluoralkoxy (PFA) umfassen. Die Dicke des Schutzfilms kann im Bereich von 1 bis 500 µm, vorzugsweise 50 bis 500 µm liegen.
Die Vertiefung der ersten Werkzeughälfte als Teil der Unteranordnung ist in dem Boden der ersten Werkzeughälfte gebohrt oder sonst wie geschnitten, und hat eine Größe, die groß genug ist, um den vollständigen elektrischen Kontaktteil des Stifts aufzunehmen, und die gerade so breit ist, dass sie mit den Rändern der Vertiefung mit der elektrisch isolierenden Oberfläche zusammenarbeitet und dabei die Dichtungsvorrichtung ausbildet, wenn die erste Werkzeughälfte und die zweite Werkzeughälfte zusammengedrückt werden und gleichzeitig die erste Werkzeughälfte mit dem Randteil der Vertiefung innerhalb der ersten Werkzeughälfte auf die elektrisch isolierende Oberfläche drückt.
Vorzugsweise ist die Form der Vertiefung so, dass sie von der zu der Formhöhlung hin weisenden unteren Oberfläche zur oberen Seite der ersten Werkzeughälfte hin breiter wird. Mittels dieser vorzuziehenden Schwalbenschwanzkonstruktion wird genügend weiches Material zum Aufnehmen und vollständigen Abdecken der Oberfläche des elektrischen Kontaktteils des Stifts in der Vertiefung festgehalten.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform ist die Vertiefung vorzugsweise mit einem Durchgang in einer Wand kombiniert, sodass das Innenvolumen der Vertiefung mit einer druckbeaufschlagenden Quelle durch diesen druckbeaufschlagenden Durchgang an das weiche Material in der Vertiefung angelegt werden kann, sodass die Steuerung der Eigenschaft zum Aufnehmen der elektrischen Kontaktteile des Stifts innerhalb des weichen Materials innerhalb der Vertiefung zumindest zu einem gewissen Grad gewährleistet werden kann.
Vorzugsweise umfasst die Unteranordnung Stifte, die mit einem kragenartigen Abschnitt für die Dichtungsvorrichtung konstruiert sind, sodass der kragenartige Abschnitt in der Art einer Schulter als ein Kolben zum Beaufschlagen des weichen Materials mit Druck fungiert, wenn die erste und die zweite Werkzeughälfte zusammengesetzt und damit geschlossen werden, sodass der elektrische Kontaktteil des Stifts in das weiche Material eindringt. Je stärker die erste Werkzeughälfte gegen die zweite Werkzeughälfte und daher gegen den kragenartigen Teil des Stifts gedrückt wird, desto dichter ist die Dichtungsfunktion der Dichtungsvorrichtung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Leistungsmoduls vorgesehen, das die folgenden Schritte aufweist:

erstens wird eine Unteranordnung bereitgestellt, die eine erste Werkzeughälfte, die eine Vertiefung hat, die zu einer Formhöhlung hin zeigt, die um das zu kapselnde Substrat angeordnet ist, umfasst, wobei die erste und eine zweite Werkzeughälfte ein Formwerkzeug bilden;
zweitens wird das Substrat und einer oder mehrere Stifte, die durch eine Unteranordnung in der Form einer integralen Einsatzeinheit festgehalten werden, welche die Dichtungsvorrichtung repräsentieren, die die Vertiefung gegen die Formhöhlung hin abdichtet, in die Formhöhlung auf das Substrat gelegt, das zwischen der ersten und der zweiten Werkzeughälfte angeordnet ist;
drittens werden die erste und die zweite Werkzeughälfte zusammengesetzt und damit geschlossen, sodass der elektrische Kontaktteil des Stifts oder der Stifte in die Vertiefung eingeführt wird; und
viertens wird Vergussmasse in die Formhöhlung des Formwerkzeugs eingebracht, um das Modul einzukapseln.

Die Unteranordnung besteht aus vormontierten Stiften, wobei die Stifte durch eine integrale Einsatzeinheit vormontiert sind, die in die Formhöhlung eingeführt wird, die mit einem Substrat ausgestattet ist, wobei die vormontierte Stiftstruktur so darauf zu legen ist, dass die Kapselung durchgeführt werden kann, nachdem die erste Werkzeughälfte entsprechend auf die zweite Werkzeughälfte gedrückt wird, wobei die Ränder der Vertiefung der ersten Werkzeughälfte fest auf die elektrisch isolierende Oberfläche gedrückt werden, die Teil der Vormontage ist, d.h. der integralen Einsatzeinheit ist, welche die Stifte in vorbestimmten Positionen und in vorbestimmten Abständen zueinander festhält.
Vorzugsweise ist der elektrische Kontaktteil des Stifts bzw. der Stifte so abgedichtet, dass Vergussmasse daran gehindert wird, mit dem elektrischen Kontaktteil in Kontakt zu kommen, wobei eine elektrisch isolierende Oberfläche im Wesentlichen senkrecht zur Richtung der Bewegung der ersten Werkzeughälfte und der zweiten Werkzeughälfte zum Schließen des Formwerkzeugs angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt zum Füllen der Vertiefung mindestens teilweise mit einem kissenartigen weichen Material, wobei die elektrischen Kontaktteile der Stifte aufgenommen und abgedichtet werden können, sodass Vergussmasse die elektrischen Kontaktteile der Stifte während des Kapselungsprozesses nicht erreichen kann.
Weitere Einzelheiten und Gebiete der Anmeldung und ihre Verwendung können ferner im Einzelnen anhand der folgenden Zeichnung weiter definiert werden. In der Zeichnung zeigt:

1 eine Seitenansicht einer Unteranordnung mehrerer Stifte, die in einer integralen Einsatzeinheit kombiniert sind, die auf einem Substrat angeordnet ist, das auf einer Basisplatte fixiert ist;
2 eine dreidimensionale Ansicht einer Anordnung gemäß 1;
3 eine dreidimensionale Ansicht einer Anordnung gemäß 1 oder 2 nach der Einkapselung durch ein gekapseltes Gehäuse, das auf der Basisplatte angeordnet ist, wobei elektrische Kontaktteile der Stifte sich von dem gekapselten Gehäuse aus erstrecken;
4a eine Unteranordnung gemäß 1 mit einer ersten Werkzeughälfte oben auf der Anordnung, die jedoch noch nicht für einen Kapselungsprozess abgesenkt wurde,
4b die Anordnung gemäß 4a, wobei jedoch die erste Werkzeughälfte abgesenkt wurde, wobei die Ränder ihrer Vertiefung die Vertiefung gegen eine Formhöhlung hin abdichten, in die Vergussmasse eingespritzt oder eingebracht werden soll;
5 den Fußbereich eines Stifts, der einen Entlastungsabschnitt umfasst und auf einem Substrat angebracht ist;
6 eine Darstellung eines Stifts, der auf einem Substrat angebracht ist und kurz davor ist, in eine Vertiefung in einer ersten Werkzeughälfte eingeführt zu werden, die mit einem kissenartigen weichen Material gefüllt ist;
7 eine perspektivische Darstellung des elektrischen Kontaktteils eines Stifts in der Form eines einzupressenden Stifts,
8 ein Fließdiagramm der wesentlichen Verfahrensschritte zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Halbleiter-Leistungsmoduls; und
9 eine Teilschnittdarstellung der ersten Werkzeughälfte mit der Vertiefung in Form eines Schwalbenschwanzes und einen Schutzfilm sowie einen mit der Vertiefung verbundenen druckbeaufschlagenden Durchgang.

1 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Unteranordnung, die mehrere Stifte umfasst, die innerhalb einer integralen Einsatzeinheit festgehalten werden, mittels der alle Stifte entsprechend gehalten und ausgerichtet werden, sodass während des Kapselungsprozesses ihre Position fest bleibt, so wie sie in der integralen Einsatzeinheit und innerhalb der Formhöhlung gehalten werden. Die integrale Einsatzeinheit umfasst jeweils einen kragenartigen Teil, von dem aus sich ein elektrischer Kontaktteil des Stifts erstreckt, von dem der vorderste Teil, der für den elektrischen Kontakt gedacht ist, als ein einzupressender Kontaktteil des Stifts 3 ausgebildet ist. Der elektrische Kontaktteil 4, der als ein einzupressender elektrischer Kontaktteil 20 geformt ist, erstreckt sich von einem Haltekörper der integralen Einsatzeinheit 14, die einstückig mit einer elektrisch isolierenden Oberfläche verbunden ist, die als eine Dichtungsvorrichtung 8 fungiert. Der untere Teil des Stifts erstreckt sich von unterhalb der elektrisch isolierenden Oberfläche der integralen Einsatzeinheit 14 mit seinen Füßen zu einem Substrat 2, mit dem die Füße der Stifte elektrisch verbunden sind. Die Füße der Stifte umfassen einen Entlastungsteil, der dazu fähig ist, Kräfte aufzunehmen, die dadurch aufgebracht werden, dass die erste Werkzeughälfte, das bedeutet die obere Werkzeughälfte 11, auf die elektrisch isolierende Oberfläche 8 gedrückt wird, um eine Dichtungsvorrichtung auszubilden und um eine (in 1 nicht gezeigte) Vertiefung innerhalb der ersten Werkzeughälfte 11 abzudichten, auch wenn dies in der vorliegenden Figur nicht dargestellt ist. Die Füße des Stifts selbst können auch durch die gewöhnliche Stiftform elastisch genug sein, um einen Entlastungsteil 5 zu bilden. Das Substrat 2 selbst ist auf eine Basisplatte 12 montiert, sodass die Unteranordnung gemäß 1, die auf dem Substrat 2 angeordnet ist, das seinerseits auf der Basisplatte 12 fixiert ist, für den Kapselungsprozess bereit ist, um ein gekapseltes Halbleiter-Leistungsmodul herzustellen.
2 zeigt die Anordnung von 1, jedoch in einer perspektivischen Darstellung. Die integrale Einsatzeinheit 14 hält acht elektrische Kontaktstifte 3 an der gewünschten Position und in der gewünschten Richtung. Der elektrische Kontaktteil 4, 20 der Stifte erstreckt sich von der integralen Einsatzeinheit 14 nach oben. Die Füße der Stifte 3, die in dieser Darstellung nicht zu sehen sind, ruhen auf einem Substrat 2, das Leiterbahnen auf einer gedruckten Leiterplatte umfasst. Dieses Substrat 2 ist mit einer Basisplatte 12 verbunden, die die zu kapselnde elektrische Komponentenstruktur bildet.
3 stellt eine gekapselte Halbleiter-Leistungsmodulstruktur dar, bei der die Unteranordnung in der Form der integralen Einsatzeinheit 14, die zusammen mit den Füßen der Stifte sowie dem Substrat 2 in ein gekapseltes Gehäuse eingekapselt ist. Diese gesamte Komponente ist fest auf der Basisplatte 12 montiert.
4 zeigt zwei Zustände der Unteranordnung zusammen mit der ersten Werkzeughälfte in einem ersten Zustand, in dem die erste Werkzeughälfte unmittelbar über der Unteranordnung und kurz davor ist, nach unten auf die Unteranordnung bewegt zu werden (4a), und in einem zweiten Zustand, in dem die erste Werkzeughälfte 11 auf die integrale Einsatzeinheit 14 mit dem Randbereich einer Vertiefung 7, die in der ersten Werkzeughälfte 11 ausgebildet ist (4b), herab bewegt wurde. Wie aus 4a zu ersehen ist, umfasst die erste Werkzeughälfte 11 die Vertiefung 7, die die elektrischen Kontaktteile 4 der elektrischen Kontaktstifte 3 aufnehmen soll, die sich von der integralen Einsatzeinheit 14 nach oben erstrecken. Die erste Werkzeughälfte 11 umfasst ferner eine Formhöhlung 16, die zum Aufnehmen von Vergussmasse zum Einkapseln der elektrischen Komponente in ein (hier nicht dargestelltes) gekapseltes Gehäuse gedacht ist. Die erste Werkzeughälfte 11 wird in der Richtung 23 der Bewegung dieser ersten Werkzeughälfte bewegt. Die Höhe, um die die erste Werkzeughälfte 11 zur Unteranordnung zu bewegen ist, ist so groß, dass sie dadurch von ihrer offenen Position 9 zu ihrer geschlossenen Position 10 gelangt. Wenn die geschlossene Position 10 erreicht ist, wird die erste Werkzeughälfte 11 mit den Rändern der Vertiefung 7 auf die elektrisch isolierende Oberfläche 8 gedrückt, um so eine Dichtungsvorrichtung auszubilden. Diese Dichtungsvorrichtung verhindert, dass Vergussmasse, die zum Kapseln der integralen Einsatzeinheit 14 in das gekapselte Gehäuse eingespritzt oder eingebracht wird, um ein (hier nicht dargestelltes) gekapseltes Halbleiter-Leistungsmodul auszubilden, die elektrischen Kontaktteile 4 der Stifte 3 erreicht. Mit einer Kraft, die in ausreichender Höhe von der ersten Werkzeughälfte 11 auf die elektrisch isolierende Oberfläche 8 ausgeübt wird, wird eine Vergussmasse-dichte Abdichtung erzielt. Mit einer dichten Abdichtung kann keine Vergussmasse in die Vertiefung 7 eindringen, weshalb die elektrischen Kontaktteile 4 der Stifte 3 nicht mit Vergussmasse abgedeckt oder verschmutzt werden. Wenn die erste Werkzeughälfte 11 auf die elektrisch isolierende Oberfläche 8 gedrückt wird, um die Dichtungsvorrichtung auszubilden, wird eine Kraft F, mittels der die erste Werkzeughälfte 11 auf die elektrisch isolierende Oberfläche 8 gedrückt wird, auf die Füße des Stifts 3 ausgeübt und insbesondere von dem Entlastungsteil 5 aufgenommen. Die Kraft F, die von der ersten Werkzeughälfte 11 auf die elektrisch isolierende Oberfläche 8 ausgeübt wird, ist so hoch, dass sie die obere Oberfläche der Basisplatte 12 mit den Rändern um die Formhöhlung 16, die auch innerhalb der oberen Werkzeughälfte 11 ausgebildet sind, erreicht. Natürlich ist es auch möglich, dass die Formhöhlung 16 durch eine zweite Werkzeughälfte ausgebildet wird, die auch als untere Werkzeughälfte bezeichnet wird. Ferner ist es auch möglich, dass die Formhöhlung 16 teilweise innerhalb der ersten Werkzeughälfte 11 und teilweise innerhalb der zweiten Werkzeughälfte, das bedeutet der (hier nicht dargestellten) unteren Werkzeughälfte, ausgebildet wird.
5 ist eine Detailansicht des Fußbereichs eines Kontaktstifts 3, der hier mit einem Entlastungsteil 5 gezeigt ist, der an dem das Substrat kontaktierenden Teil des Stifts 15 angeordnet ist. Der das Substrat kontaktierende Teil 15 ist der untere Teil des Stifts 3, d.h. der Fußteil, mittels dessen der Stift 3 elektrisch mit dem Substrat 2 verbunden ist, um zwischen dem elektrischen Kontaktstift 3 und den PCB-Leiterbahnen auf dem Substrat 2 eine elektrische Verbindung herzustellen. 5 zeigt, dass der Entlastungsteil 5 von der ersten Werkzeughälfte eine gewisse Kraft aufgenommen hat, sodass der federartige Entlastungsteil 5 elastisch verformt ist. Das Bezugszeichen 21 bezeichnet die obere Oberfläche des Substrats 2, auf der die PCB-Leiterbahnen ausgebildet sind.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung für eine modifizierte Dichtungsvorrichtung. Wieder ist der elektrische Kontaktstift 3 mit dem das Substrat kontaktierenden Teil 15 auf einer Oberfläche 21 zum Kontaktieren des Substrats 2 montiert. Der elektrische Kontaktstift 3 umfasst eine integrale Einsatzeinheit 14, die einen Halteteil, um den Stift 3 vor dem Kapselungsprozess festzuhalten und auszurichten, und eine elektrisch isolierende Oberfläche 8 hat, die, nachdem der vordere Teil des elektrischen Kontaktstifts 3 in der Vertiefung 7 der ersten Werkzeughälfte 11 aufgenommen ist, die Öffnung der Vertiefung vollständig abdecken soll, sodass ihre Ränder die Dichtungsvorrichtung ausbilden, wenn die erste Werkzeughälfte in ihrer geschlossenen Position 10 ist. Die Vertiefung 7 ist mit dem kissenartigen weichen Material 17 gefüllt, das so zähflüssig ist, dass es nicht aus der Vertiefung 7 heraus fließt, und elastisch genug ist, um den elektrischen Kontaktteil 4 aufzunehmen, der als ein einzupressender elektrischer Kontaktteil 20 ausgebildet ist, ohne aus der Vertiefung heraus zu fließen. Der elektrische Kontaktteil 4 steht von einer kolbenartigen Schulter 22 vor. Wenn der elektrische Kontaktteil 4 und die Schulter 22 in das kissenartigen weiche Material 17 innerhalb der Vertiefung eingeführt werden, agiert die Schulter 22 wie ein Kolben und drückt das weiche Material zusammen, sodass der einzupressende elektrische Kontaktteil 20 vollständig von dem weichen Material umgeben ist. Die erste Werkzeughälfte 11 wird so lange nach unten bewegt, bis die Randteile der Vertiefung 7, die zum Stift 3 hin weisen, die elektrisch isolierende Oberfläche 8 kontaktiert haben, um die Dichtungsvorrichtung auszubilden. Das bedeutet für die vorliegende Ausführungsform, dass die Dichtungsvorrichtung aus sowohl der elektrisch isolierenden Oberfläche 8 als auch dem kissenartigen weichen Material 17 besteht. Selbst eine dritte Komponente der Dichtungsvorrichtung ist angeordnet, die ein Schutzfilm 18 ist, der auf der Bodenseite der ersten Werkzeughälfte angeordnet ist, die sich vorzugsweise vollständig über die Öffnung der Vertiefung 7 erstreckt, um den Kontaktstift 3 aufzunehmen. Dieser Schutzfilm 18 ist so ausgelegt, dass bei einem Eindringen des Kontaktteils 4 des Stifts 3 in das weiche Material 17 der Schutzfilm 18 mit der gesamten Außenfläche des Kontaktstifts in Eingriff kommt, um zu verhindern, dass jegliches weiche Material direkt mit der Oberfläche des elektrischen Kontaktteils 3 in Eingriff kommt. Der Schutzfilm 18 umfasst die Eigenschaft, dass er nicht an der Oberfläche des Kontaktteils 4 festklebt und dennoch einen direkten Kontakt des weichen Materials 17 mit der Oberfläche des elektrischen Kontaktteils 4 des Stifts 3 verhindert.
Das kissenartige weiche Material 17 kann ein natürliches Material, wie zum Beispiel Kautschuk, oder ein synthetisches Material, wie zum Beispiel ein Silikon oder Teflon sein. Welche Materialien auch immer verwendet werden, sollte das Material vorzugsweise dazu fähig sein, die Temperaturen und Drücke auszuhalten, die im Kapselungsprozess verwendet werden. Zum Beispiel sollten vorzugsweise ein Temperaturbereich von 160° bis 220°C oder sogar höher und Drücke von mindestens 10 MPa von dem weichen Material mit Leichtigkeit ausgehalten werden. Das kissenartige weiche Material 17 sollte vorzugsweise dazu fähig sein, mehrere Tausend Produktionszyklen auszuhalten, bevor es ersetzt werden muss.
Der Schutzfilm umfasst in der obigen Ausführungsform Polytetrafluorethylen (PTFE). In alternativen Ausführungsformen kann der Schutzfilm auch Perfluoralkoxy (PFA) umfassen. Die Dicke des Schutzfilms kann im Bereich von 1 bis 500 µm, vorzugsweise 50 bis 500 µm liegen.
Lediglich als Beispiel zeigt 7 den elektrischen Kontaktteil 4 des elektrischen Kontaktstifts 3, der als ein einzupressender elektrischer Kontaktteil 20 ausgebildet ist. Mittels der Unteranordnung, wie sie zum Beispiel im Zusammenhang mit den 6 und 4 beschrieben ist, wird der Kontaktteil 4 des Stifts 3 vollständig frei von jeglicher Vergussmasse gehalten, die zum Einkapseln der elektrischen Komponenten verwendet wird, die daran gehindert wird, die elektrischen Kontaktteile 4 der Stifte 3 zu erreichen. Ein entscheidender Vorteil hiervon besteht darin, dass für die elektrischen Kontaktteile 4 der Stifte 3 kein eigener Reinigungsschritt nötig sein wird.
In 8 ist die grundlegende Abfolge von Schritten gezeigt, die für ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Leistungsmoduls gemäß der Erfindung auszuführen sind.
Nach dem Start zum Ausführen der Schritte am Punkt S wird im ersten Schritt (1) eine Unteranordnung bereitgestellt, die eine erste Werkzeughälfte 3 umfasst und eine Vertiefung 7 hat, die zu einer Formhöhlung 16 hin weist, die um das einzukapselnde Substrat 2 angeordnet ist, wobei die erste 11 und eine zweite Werkzeughälfte ein Formwerkzeug ausbilden. Dieser erste Schritt (1) wird von dem zweiten Schritt (2) zum Ausführen dieses erfindungsgemäßen Verfahrens gefolgt, in dem die Unteranordnung und einer oder mehrere Stifte 3 darin, die von einer Dichtungsvorrichtung 8 festgehalten werden, die die Vertiefung 7 gegen die Formhöhlung 16 abdichtet, zwischen der ersten 11 und der zweiten Werkzeughälfte in der Formhöhlung 16 angeordnet und die Unteranordnung auf das Substrat 2 gelegt wird.
In Schritt (3) werden die erste 11 und die zweite Werkzeughälfte zusammengesetzt und damit geschlossen, sodass der elektrische Teil des Stifts 3 oder der Stifte in die Vertiefung 7 eingeführt wird. Das Einführen in die Vertiefung 7 bedeutet, dass die elektrischen Kontaktteile 4 von der Vertiefung 7 aufgenommen werden, d.h., dass die Vertiefung 7 groß genug sein soll, um den vorstehenden Teil der Stifte 3 mit seinem elektrischen Teil 4 vollständig zu empfangen bzw. aufzunehmen.
Der abschließende Schritt des Verfahrens wird durch den Schritt (4) ausgeführt, bei dem Vergussmasse in die Formhöhlung 16 des Formwerkzeugs eingebracht wird. Dies kann einfach dadurch, dass sie in sie hineingepresst wird, oder zum Beispiel durch Spritzgießen geschehen. Dies hängt von dem für den Kapselungsprozess oder die Einkapselung verwendeten Material ab, das für das Modul erforderlich ist, oder von anderen Faktoren, die dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt sind. Nachdem die vollständige Menge an Vergussmasse in die Formhöhlung 16 eingebracht wurde, ist der Prozess zum Herstellen des Halbleiter-Leistungsmoduls mit einem gekapselten Gehäuse vollständig ausgeführt.
Schließlich zeigt 9 ein spezifisches Detail für die Vertiefung 7, die in der ersten Werkzeughälfte 11 ausgebildet ist. Die Vertiefung 7 hat eine Querschnittsform eines Schwalbenschwanzes, um so zu verhindern, dass das kissenartigen weiche Material 17 leicht aus der Vertiefung 7 herausfließt. Die Vertiefung 7 ist mit einem druckbeaufschlagenden Durchgang 19 verbunden, durch den weiches Material unter einem Druck bereitgestellt wird, um den Innendruck in der Vertiefung 7 zu erhöhen. An der Außenseite der Vertiefung 7, d.h. an ihrer Öffnung zur Formhöhlung 16 zur Kapselung hin, ist ein Schutzfilm 18 angeordnet. Wenn der elektrische Kontaktteil 4 des Stifts 3 in die Vertiefung 7 eingeführt wird, bedeckt dieser Schutzfilm 18 die Oberfläche des elektrischen Kontaktteils 4 des Stifts 3 vollständig und verhindert jeglichen direkten Kontakt des weichen Materials 17 mit der Oberfläche des elektrischen Kontaktteils 4 . Dies garantiert auch eine vollständig saubere Oberfläche des elektrischen Kontaktteils 4, nachdem der Kapselungsprozess stattgefunden hat, sodass für eine Verbindung der elektrischen Kontaktteile 4 der Stifte 3 mit anderen elektrischen Komponenten ein exzellenter elektrischer Kontakt möglich ist, ohne dass hierfür ein Reinigungsschritt, der sonst nötig wäre, für den elektrischen Kontaktteil 4 hinzugefügt werden muss.
Bezugszeichenliste

1: gekapseltes Gehäuse
2: Substrat
3: elektrischer Kontaktstift
4: elektrischer Kontaktteil
5: Entlastungsteil
6: Moduloberfläche
7: Vertiefung
8: elektrisch isolierende Oberfläche/Dichtungsvorrichtung
9: offene Position der ersten Werkzeughälfte
10: geschlossene Position der ersten Werkzeughälfte
11: erste Werkzeughälfte/obere Werkzeughälfte
12: Basisplatte
14: integrale Einsatzeinheit
15: das Substrat kontaktierender Teil
16: Formhöhlung
17: kissenartiges weiches Material
18: Schutzfilm
19: druckbeaufschlagender Durchgang
20: einpressbarer elektrischer Kontaktteil
21: Oberfläche zum Kontaktieren des Substrats
22: kolbenartige Schulter
23: Bewegungsrichtung der ersten Werkzeughälfte

Claims

Unteranordnung in einem Formwerkzeug mit einer ersten (11) und einer zweiten Werkzeughälfte, umfassend mindestens einen Stift (3) für ein gekapseltes Halbleiter-Leistungsmodul, wobei der Stift (3) ein oberseitiger Stift ist, der einen elektrischen Kontaktteil (4), der von einer Oberfläche (6) des gekapselten Halbleiter-Leistungsmoduls vorsteht, und einen Teil (13) zum Kontaktieren eines elektrischen Substrats (2) des gekapselten Halbleiter-Leistungsmoduls hat, und wobei der Stift (3) eine Dichtungsvorrichtung (8) zwischen dem elektrischen Kontaktteil (4) und dem das Substrat kontaktierenden Teil (15) aufweist, wobei die Dichtungsvorrichtung (8) eine feste Struktur, die den Stift (3) fest in einer integralen Einsatzeinheit (14) festhält, und eine elektrisch isolierende Oberfläche (8) umfasst, und wobei die elektrisch isolierende Oberfläche (8) dazu fähig ist, mit einem Rand einer Vertiefung (7) in der ersten Werkzeughälfte (11) abdichtend zusammenzuarbeiten, und wobei der elektrische Kontaktteil (4) sich von der isolierenden Oberfläche (8) in die Vertiefung (7) der ersten Werkzeughälfte (11) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (7) der ersten Werkzeughälfte (11) mit einem kissenartigen weichen Material (17) gefüllt ist, das den entsprechenden elektrischen Kontaktteil (4) des Stifts (3) aufnimmt, wenn die erste Werkzeughälfte (11) und die zweite Werkzeughälfte zusammengesetzt und damit geschlossen sind, wobei die Menge weichen Materials (17) so ist, dass der elektrische Kontaktteil (4) des Stifts (3) vollständig von dem weichen Material (17) umgeben wird, wodurch Vergussmasse daran gehindert ist, zu dem elektrischen Kontaktteil (4) innerhalb der Vertiefung (7) zu fließen.
Unteranordnung gemäß Anspruch 1, wobei der Stift (3) mindestens einen Entlastungsteil (5) umfasst, der elastisch verformbar ist.
Unteranordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, umfassend einen druckbeaufschlagenden Durchgang (19) in einer mit der Vertiefung (7) kommunizierenden Wand, wodurch das weiche Material (17) in der Vertiefung (7) mit Druck beaufschlagt wird.
Unteranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das weiche Material (17) bis mindestens 160 bis 220°C wärmebeständig und bis mindestens 10 MPa druckbeständig ist und eine Viskosität hat, sodass es verdrängbar ist, wenn der elektrische Kontaktteil (4) des oberseitigen Stifts (3) in es hineingedrückt wird.
Unteranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das weiche Material (17) einen zusätzlichen Schutzfilm (18) umfasst, um den elektrischen Kontaktteil (4) abzudecken und eine Verschmutzung durch das weiche Material (17) zu verhindern, wobei das weiche Material (17) den Schutzfilm (18) auf den elektrischen Kontaktteil (4) drückt, wenn der Stift (3) in das weiche Material (17) hineingedrückt wird.
Unteranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Vertiefung (7) eine gebohrte oder geschnittene Vertiefung ist, die im Boden der ersten Werkzeughälfte (11) angeordnet ist, und eine Größe hat, um den vollständigen elektrischen Kontaktteil (4) des Stifts (3) aufzunehmen.
Unteranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei sich die Vertiefung (7) von der Formhöhlung (16) zu einer Oberseite der ersten Werkzeughälfte (11) verbreitert, um so genügend weiches Material (17) zu enthalten, um den vollständigen elektrischen Kontaktteil (4) des Stifts (3) aufzunehmen.
Unteranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Vertiefung (7) so abgemessen ist, dass ein kragenartiger Abschnitt des Stifts als ein Kolben agiert, um das weiche Material (17) mit Druck zu beaufschlagen, wenn die erste (11) und die zweite Werkzeughälfte zusammengesetzt und damit geschlossen werden, sodass der elektrische Kontaktteil (4) des Stifts (3) in das weiche Material (17) eindringt.
Unteranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei mehrere Stifte (3) von der integralen Einsatzeinheit (14) der Dichtungsvorrichtung (8) zusammengehalten werden und nebeneinander angeordnet sind.
Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Leistungsmoduls, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen einer Unteranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, die eine erste Werkzeughälfte (11), die eine Vertiefung (7) hat, die zu einer Formhöhlung (16) hin zeigt, die um das zu kapselnde Substrat (2) angeordnet ist, umfasst, wobei die erste (11) und eine zweite Werkzeughälfte ein Formwerkzeug bilden; b) Legen des Substrats (2) in die Formhöhlung (16) zwischen die erste und die zweite Werkzeughälfte und Legen eines oder mehrerer Stifte (3), die durch eine Dichtungsvorrichtung (8), die die Vertiefung (7) gegen die Formhöhlung (16) hin abdichtet, festgehalten werden; c) Zusammensetzen und damit Schließen der ersten (11) und der zweiten Werkzeughälfte, sodass der elektrische Kontaktteil (4) des Stifts (3) oder der Stifte in die Vertiefung (7) eingeführt wird; und d) Einbringen von Vergussmasse in die Formhöhlung (16) des Formwerkzeugs.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei der elektrische Kontaktteil (4) des Stifts (3) oder der Stifte abgedichtet wird, um Vergussmasse daran zu hindern, mit dem elektrischen Kontaktteil (4) in Kontakt zu kommen, wobei eine elektrisch isolierende Oberfläche (8) senkrecht zu der Bewegungsrichtung der ersten (11) und der zweiten Werkzeughälfte zum Schließen des Formwerkzeugs angeordnet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei der elektrische Kontaktteil (4) des Stifts (3) oder der Stifte in die Vertiefung (7) eingeführt wird, wenn das Formwerkzeug geschlossen wird, und die Vertiefung (7) bei geschlossenem Formwerkzeug gegenüber der Formhöhlung (16) abgedichtet ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Vertiefung (7) mindestens teilweise mit weichem Material (17) gefüllt ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13 , wobei die Dichtungsvorrichtung (8) den Stift an einer gewünschten Position hält und ausrichtet und während der Kapselung zwischen der mit der Vergussmasse gefüllten Formhöhlung (16) und der Vertiefung (7), die den elektrischen Kontaktteil (4) des Stifts (3) aufnimmt, eine Vergussmasse-dichte Abdichtung ausbildet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei der Stift (3) mindestens in dem das Substrat kontaktierenden Teil (15) zu dem Grad elastisch verformbar ist, dass er Kräfte aufnimmt, die auf die erste (11) und die zweite Werkzeughälfte wirken, wenn sie zusammengesetzt und damit geschlossen werden, und wobei die erste Werkzeughälfte (11) gegen die elektrisch isolierende Oberfläche (8) der Dichtungsvorrichtung gedrückt wird.
Halbleiter-Leistungsmodul, das unter Verwendung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15 hergestellt wird.