DE10331857B4 - Gießharzversiegelte Leistungshalbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

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insulating
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Kazuhiro Tada
Taketoshi Shikano
Yasunari Hino
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

Gießharzversiegelte Leistungshalbleitervorrichtung, die Folgendes umfasst:
eine Metallplatte (8) mit einer Hauptfläche (8T), einer Bodenfläche (8B), die der Hauptfläche in einer Richtung ihrer Dicke gegenüberliegt, und Seitenflächen (8SS), die sandwichartig zwischen der Hauptfläche und der Bodenfläche untergebracht sind,
wobei die Metallplatte als Kühlkörper dient;
einen ersten Anschlussrahmen (1A) mit einem ersten, inneren Anschlussabschnitt (1AIL), welcher einen Spitzenabschnitt (1AE) umfasst, der direkt auf einem Umfangsabschnitt der Hauptfläche der Metallplatte befestigt ist, und einem ersten, äußeren Anschlussabschnitt (1AOL), der durchgehend an den ersten, inneren Anschlussabschnitt angeschlossen ist;
einen zweiten Anschlussrahmen (1B) mit einem zweiten, inneren Anschlussabschnitt (1BIL), welcher einen Spitzenabschnitt (1BE) mit einer Elektrode umfasst, und einen zweiten, äußeren Anschlussabschnitt (1BOL), der durchgehend an den zweiten, inneren Anschlussabschnitt angeschlossen ist;
einen Leistungshalbleiterchip (2) mit einer Unterseite (2LS) mit einem auf einem Zentralabschnitt der Hauptfläche der Metallplatte mit einer dazwischen angeordneten leitfähigen Schicht (3) befestigten Leiterbild, einer der Unterseite...

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leistungshalbleitervorrichtung, welche mit einem Gießharz versiegelt ist, und auf ein Verfahren zur Herstellung der Leistungshalbleitervorrichtung. Insbesondere umfasst die Leistungshalbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Isolierschicht, welche ein Komplex aus einer Isolierharzschicht und einer Metallschicht ist.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Die erste gießharzversiegelte Leistungshalbleitervorrichtung aus dem Stand der Technik ist eine in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer JP 2000-138343 (Patentschrift 1) offenbarte Vorrichtung. In dieser Vorrichtung aus dem Stand der Technik wird ein Leistungschip auf einem ersten Rahmen angelötet, und eine Oberflächenelektrode des Leistungschips und eine auf einem zweiten Rahmen vorgesehene Elektrode werden mit einem Draht miteinander verbunden. Der erste und der zweite Rahmen sind vollständig mit einem Gießharz bedeckt.
  • Die zweite gießharzversiegelte Leistungshalbleitervorrichtung aus dem Stand der Technik ist eine in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer JP 2001-156253 (Patentschrift 2) offenbarte Vorrichtung. In dieser Vorrichtung aus dem Stand der Technik wird ein Leistungschip auf einer Oberseite eines Rahmens befestigt, und eine untere Oberfläche davon ist in direktem Kontakt mit oder auf einem Isoliersubstrat 201 mit hoher Wärmeleitfähigkeit befestigt, das aus Al2O3, AlN, BeO oder dergleichen besteht, und dann werden der Rahmen, der Leistungschip und das Isoliersubstrat mit einem Gießharz versiegelt.
  • Die dritte gießharzversiegelte Leistungshalbleitervorrichtung aus dem Stand der Technik ist eine in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer JP 2002-076204 (Patentschrift 3) offenbarte Vorrichtung. In dieser Vorrichtung aus dem Stand der Technik wird eine Isolierharzschicht, die aus einem wärmehärtenden folienartigen Harz ausgebildet ist, auf einer Oberseite einer metallischen Abstrahlplatte befestigt, deren Unterseite außen frei liegt, und danach wird eine ungehärtete Verbindungsschicht auf der Isolierharzschicht ausgebildet, und ein Rahmen, an dem ein Leistungshalbleiterchip angebracht ist, wird noch mit der Verbindungsschicht verbunden, und dann wird das Ganze mit einem Gießharz versiegelt.
  • Die vierte gießharzversiegelte Leistungshalbleitervorrichtung aus dem Stand der Technik ist eine in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer JP 10-125826 (Patentschrift 4) offenbarte Vorrichtung. In dieser Vorrichtung aus dem Stand der Technik wird eine isolierfähige Verbindungsschicht zwischen einem Anschlussrahmen und einem Kühlkörper eingefügt, und der Anschlussrahmen und der Kühlkörper werden mit der isolierfähigen Verbindungsschicht miteinander verbunden und gleichzeitig gießharzversiegelt.
    • [Patentschrift 1] japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer JP 2000-138343 (6)
    • [Patentschrift 2] japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer JP 2001-156253 (1 und 3)
    • [Patentschrift 3] japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer JP 2002-76204 (1 und 2)
    • [Patentschrift 4] japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer JP 10-125826 (2)
    • [Patentschrift 5] japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer JP 2002-184907 (1 und 2)
    • [Patentschrift 6] japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer JP 2002-128993
    • [Patentschrift 7] japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer JP 2002-53642
    • [Patentschrift 8] japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer JP 10-261744 (1)
    • [Patentschrift 9] japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer JP 2000-58575 (1)
  • <Probleme des ersten Stands der Technik>
  • Als Material für ein Gießharz wird beispielsweise ein Epoxidharz mit einem damit gemischten anorganischen Füllstoff verwendet. Wenn der prozentmäßige Gehalt an anorganischem Füllstoff ansteigt, weist das Gießharz eine höhere Wärmeleitfähigkeit auf und kann die Wärme des Leistungshalbleiterchips besser zu einer Rückseite eines Moduls abstrahlen. Wenn der prozentmäßige Gehalt an anorganischem Füllstoff für eine hohe Wärmeabstrahlung ansteigt, nimmt dagegen die Viskosität des Harzes zu, und wenn die Volumenprozent des Gehalts an anorganischem Füllstoff beispielsweise über 80 % betragen, wird es nachteilhafterweise zu hart, um Gießharz zu bilden. Als Material für den anorganischen Füllstoff wird im Allgemeinen Siliziumdioxid verwendet, aber falls statt dessen beispielsweise Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid oder Bornitrid verwendet wird, besteht die Möglichkeit, die Wärmeleitfähigkeit des Gießharzes auf 5 W/mK oder darüber zu erhöhen. Da jedoch solch ein anorganischer Füllstoff teuer ist, ist das Beimischen des teuren anorganischen Füllstoffs zum Gießharz, welches zu einem hohen prozentmäßigen Anteil das ganze Modul ausmacht, äußerst unwirtschaftlich und es ist kein praktisches Verfahren.
  • Deshalb besteht bei dem Aufbau, bei dem das Gießharz zur unteren Oberfläche des Rahmen hin abgerundet ist, wie dies im beispielhaften Aufbau der ersten Vorrichtung aus dem Stand der Technik der Fall ist, eine Beschränkung bei der Senkung des Wärmewiderstands. Obwohl es möglich ist, die Wärmeleitfähigkeit des Gießharzes zu erhöhen, indem der Prozentanteil am Füllstoffgehalt angehoben werden, wird insbesondere, wenn der Prozentanteil am Füllstoffgehalt zu hoch ist, die Viskosität des Gießharzes zu hoch, und nachteilhafterweise kann dieses dann nicht zur Unterseite des Rahmens hin abgerundet werden.
  • Wird darüber hinaus Aluminiumoxid, Bornitrid, Aluminiumnitrid o. dgl., wovon jedes eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, anstelle von Siliziumdioxid verwendet, welches im Allgemeinen als Material für den anorganischen Füllstoff verwendet wird, werden die Kosten für den anorganischen Füllstoff höher und darüber hinaus ist die Menge an erforderlichem anorganischen Füllstoff enorm, da das Gießharz das ganze Modul bildet, und deshalb ist auch die Verwendung des vorstehend genannten Materials als anorganischer Füllstoff so unwirtschaftlich.
  • Dementsprechend ist es bei der Leistungshalbleitervorrichtung, die das Isolierharz aus dem ersten Stand der Technik verwendet, schwer, die Strombelastbarkeit zu erhöhen, anders ausgedrückt, eine große Wärme in den Griff zu bekommen.
  • Dazu kommt, dass, wenn die Halbleitervorrichtung aus dem ersten Stand der Technik auf die Abstrahlrippe aufgeschraubt wird, das Problem auftritt, falls ein Fremdkörper wie ein Harzgrat zwischen einer Fläche der Abstrahlrippe und einer Hauptfläche der Halbleitervorrichtung vorhanden ist, dass eine aus dem Gießharz ausgebildete Isolierschicht zerstört werden kann.
  • Wenn die Halbleitervorrichtung aus dem ersten Stand der Technik am Kühlkörper befestigt wird, wird darüber hinaus ein dermaßen vorsichtiges Hantieren erforderlich, dass die Isolierschicht nicht mit einer Ecke o. dgl. beschädigt wird.
  • Wenn die Halbleitervorrichtung des ersten Stands der Technik darüber hinaus in einer aeroben Atmosphäre längere Zeit bei einer hohen Temperatur wie ca. 200°C gehalten wird, besteht das Problem, dass das Gießharz durch Oxidation Schaden nimmt.
  • <Probleme des zweiten Stands der Technik>
  • Bei der Halbleitervorrichtung aus dem zweiten Stand der Technik liegt ein Keramiksubstrat frei, welches einen Teil einer Hauptfläche einer Einheit bildet, und das Keramiksubstrat besteht aus einem brüchigen Material und es besteht die Möglichkeit, dass das Keramiksubstrat mit einer hohen Belastung beaufschlagt werden könnte, wodurch darin, je nach der Anpassung der Vorsprünge und Vertiefungen aufgrund des Verziehens der Halbleitervorrichtung und desjenigen der Abstrahlrippe, an der die Halbleitervorrichtung befestigt ist, ein Bruch auftreten könnte. Dies erfordert eine Größensteuerung, die strikter als notwendig ist.
  • Verfügt die Halbleitervorrichtung nicht über das freiliegende Keramiksubstrat aus dem zweiten Stand der Technik, ist es möglich, das Verziehen zu reduzieren, indem die Inhaltsstoffe des Füllstoffs oder der Prozentanteil an seinem Gehalt so gesteuert werden, dass der Koeffizient der linearen Ausdehnung des Gießharzes in etwa demjenigen eines Metallrahmens nahe kommen kann. Da jedoch im Allgemeinen ein großer Unterschied zwischen dem Koeffizienten linearer Ausdehnung des Metallrahmens und demjenigen von Keramik besteht, beispielsweise beträgt der Koeffizient der linearen Ausdehnung von Cu 17 × während derjenige von Al2O3 5 × 106/K beträgt, tritt das Verziehungsproblem auf. Dieser Punkt wird noch weiter erörtert.
  • Wird das Keramiksubstrat verwendet, wie im zweiten Stand der Technik, besteht ein Verziehungsproblem, das durch den Unterschied des Koeffizienten linearer Ausdehnung vom Gießharz und der Temperaturänderung im Gebrauch des Moduls hervorgerufen wird.
  • Insbesondere beträgt der Koeffizient der linearen Ausdehnung von Cu 17 × 106/K, während derjenige von Al2O3 5 × 106/K beträgt, und es besteht ein großer Unterschied bei den Koeffizienten der linearen Ausdehnung zwischen ihnen. Da eine Erwärmung in der Halbleitervorrichtung zur Steuerung eines Hochstroms, auf die die vorliegende Erfindung abzielt, unvermeidlich ist, wird eine hohe Wärmebelastung an einer Übergangsgrenzfläche zwischen Cu und dem Keramikmaterial durch den Unterschied im Koeffizienten linearer Ausdehnung und der Temperaturveränderung bei deren Gebrauch hervorgerufen, was darüber hinaus ein Verziehen oder einen Riss verursacht.
  • Wenn somit das Keramiksubstrat auf der rückseitigen Fläche der Vorrichtung frei liegt, besteht das Problem, dass eine Wärmebelastung durch einen großen Unterschied im Koeffizienten linearer Ausdehnung hervorgerufen wird, und dies verursacht, zusammen mit der einhergehenden Temperaturveränderung eine Verziehen und einen Riss im Keramiksubstrat und/oder dem Gießharz. Deshalb bestehen aufgrund der unvermeidlichen Eigenschaften von Keramik, d.h. hoher Steifigkeit und Brüchigkeit, erhebliche Schwierigkeiten bei der Handhabung.
  • Zusätzlich wird die aus Gießharz bestehende Einheit dadurch gebildet, dass flüssiges Harz in einen zwischen mehreren Gussformen ausgebildeten Hohlraum eingebracht wird, und in diesem Prozess ist es unvermeidlich, dass Grate an Grenzflächen zwischen den Gussformen entstehen. Wird ein Isolierharz verwendet, das sich vom Gießharz unterscheidet, besteht die Möglichkeit, dass die Grate abfallen könnten, um auf Flächen der Gussformen zurückzubleiben, wenn ein Werkstück nach dem Formen entfernt wird. Deshalb kann das Problem auftreten, dass das Keramiksubstrat direkt auf die Grate drückt und dabei zerbricht.
  • <Probleme des dritten Stands der Technik>
  • Im dritten Stand der Technik werden zwei Arten von Harzschichten benötigt, nämlich die Isolierharzschicht und die Verbindungsschicht, und der Wärmewiderstand wird zwangsläufig hoch. Da insbesondere die Verbindungsschicht eine Dicke braucht, um das Verziehen und/oder Unebenheit von Elementen beim Verbinden auszugleichen, besteht das ernsthafte Problem, dass eine schlechte Anhaftung auftreten kann, wenn die Verbindungsschicht keine Dicke von ca. 100 μm oder darüber hat, und dementsprechend wird der Wärmewiderstand zwangsläufig hoch.
  • Darüber hinaus wird im dritten Stand der Technik der Rahmen direkt auf die Verbindungsschicht aufgebracht, und wenn die Isolierharzschicht einen Teil des auf der Verbindungsfläche angeordneten Rahmens mit einem Druck beaufschlagt, wird der Rahmen sogar an einem Hebelpunkt eines anderen Teils von diesem, welcher an eine Außenelektrode angeschlossen ist, schräggestellt, und dies verursacht das Problem, dass es schwierig ist, eine einheitliche Verbindung herzustellen, und es kann eine schlechte Anhaftung auftreten.
  • Ferner wird ein Komplex aus der Isolierharzschicht und der Metallplatte dadurch erhalten, dass die Metallplatte mit der Isolierharzschicht beschichtet und ein Druck unter Erwärmung während einer Aushärtungszeit an die Isolierharzschicht angelegt wird, und in diesem Prozess bestehen Randbedingungen für die Vorrichtung wie die Notwendigkeit der Luftabsaugung bis zum Vakuum, um Hohlräume zu vermeiden, und deshalb wird ein Chargenverarbeitungsschritt erforderlich, der eine Vakuumpressenvorrichtung einsetzt. Obwohl es möglich ist, einen Prozess zur Verbindung mehrerer Metallplatten und mehrerer Isolierharzschichten bei einem Pressvorgang zu verwenden, wobei loses Papier o. dgl. zur Kostensenkung dazwischen eingefügt wird, besteht eine Beschränkung bei der in einem Pressvorgang zu bearbeitenden Metallplattenfläche, und deshalb ist es schwierig, die Kosten zu senken.
  • Ferner ist es sehr kompliziert, die Verbindungsschicht auf der Metallplatte mit der Isolierharzschicht, welche mit dem vorgenannten Verfahren hergestellt ist, abzulagern.
  • <Probleme des vierten Stands der Technik>
  • Im vierten Stand der Technik ist es wegen eines Handhabungsproblems schwierig, eine Isolierschicht mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu verwenden, und darüber hinaus ist es, da gleichzeitig zwei Grenzflächen zwischen der isolierfähigen Verbindungsschicht und dem Rahmen und zwischen der isolierfähigen Verbindungsschicht und dem Kühlkörper eingebracht werden müssen, durchaus wahrscheinlich, dass Hohlräume in der Verbindungsschicht auftreten, und dies führt möglicherweise zu Problemen bei den Stehspannungseigenschaften und der Wärmestrahlung.
  • <Zusammenfassung der Probleme>
  • Wie zuvor erläutert, weist die Leistungshalbleitervorrichtung aus dem Stand der Technik das Problem auf, dass die Isolierschicht, je nachdem wie sie zu handhaben ist, leicht bricht, da die Isolierharzschicht (erster Stand der Technik) oder das Keramiksubstrat (zweiter Stand der Technik) auf der Rückseite freiliegt. Zusätzlich weist der erste Stand der Technik das Problem auf, dass das Gießharz Schaden nimmt, wenn es bei hoher Temperatur einer aeroben Atmosphäre ausgesetzt ist. Der erste Stand der Technik weist darüber hinaus das Problem auf, dass es schwierig ist, aufgrund von Randbedingungen beim Gießen des Harzes eine dünne Isolierschicht eines Harzes mit hoher Wärmeleitfähigkeit auszubilden, und es unmöglich ist, den Wärmewiderstand zu senken. Darüber hinaus besteht beim ersten Stand der Technik ein großes Problem in der Handhabung, so dass die Isolierschicht leicht brechen kann, wenn sie so platziert wird, dass sie mit Vorsprüngen und/oder Fremdkörpern o. dgl. bei der Handhabung der Einheit in Berührung kommt.
  • Die Leistungshalbleitervorrichtung aus dem dritten Stand der Technik weist das Problem auf, dass der Wärmewiderstand hoch wird, da die Verbindungsschicht neben der Isolierharzschicht auf die Metallplatte geschichtet ist. Die Leistungshalbleitervorrichtung des dritten Stands der Technik weist darüber hinaus aufgrund der dicken Metallplatte das Problem schlechter Produktivität und hoher Kosten beim schichtweisen Anordnen der Metallplatte und der Isolierharzschicht auf.
  • Die Leistungshalbleitervorrichtung des vierten Stands der Technik weist das Problem auf, dass bei einem Einbindungsprozess der isolierfähigen Verbindungsschicht leicht Hohlräume in den Grenzflächen auftreten können.
  • Weiterhin ist aus der EP 1 132 961 A1 eine gießharzversiegelte Leistungshalbleitervorrichtung bekannt, welche folgendes umfasst: eine Metallplatte mit einer Hauptfläche, einer Bodenfläche, die der Hauptfläche in einer Richtung ihrer Dicke gegenüber liegt, und Seitenflächen, die sandwichartig zwischen der Hauptfläche und der Bodenfläche untergebracht sind, wobei die Metallplatte als Kühlkörper dient; einen ersten Anschlussrahmen mit einem ersten, inneren Anschlussabschnitt, welcher einen Spitzenabschnitt umfasst, der direkt auf einem Umfangsabschnitt der Hauptfläche der Metallplatte befestigt ist, und einem ersten, äußeren Anschlussabschnitt, der durchgehend an dem ersten, inneren Anschlussabschnitt angeschlossen ist; einen zweiten Anschlussrahmen mit einem zweiten, inneren Anschlussabschnitt, welcher einen Spitzenabschnitt mit einer Elektrode umfasst, und einen zweiten, äußeren Anschlussabschnitt, der durchgehend an den zweiten, inneren Anschlussabschnitt angeschlossen ist; einen Leistungshalbleiterchip mit einer Unterseite mit einem auf einem Zentralabschnitt der Hauptfläche der Metallplatte mit einer dazwischen angeordneten leitfähigen Schicht befestigten Leiterbild, einer der Unterseite in einer Richtung ihrer Dicke gegenüber liegenden Oberseite mit einem Elektrodenbild, das über einen Metalldraht elektrisch an die Elektrode des zweiten, inneren Anschlussabschnitts angeschlossen ist, und Seitenflächen, die zwischen der Oberseite und der Unterseite sandwichartig angebracht sind; eine Isolierharzschicht mit einer auf der Bodenfläche der Metallplatte befestigten Oberseite, die mit der Bodenfläche in Kontakt ist, einer zur Oberseite in einer Richtung ihrer Dicke gegenüber liegenden Unterseite und Seitenflächen, die sandwichartig zwischen der Oberseite und der Unterseite untergebracht sind; eine Metallschicht mit einer an der Unterseite der Isolierharzschicht befestigten Oberseite, die mit der Unterseite in Kontakt ist, einer der Oberseite in einer Richtung ihrer Dicke gegenüber liegenden Unterseite, wobei mindestens ein Abschnitt von dieser außen freiliegt, wobei der Abschnitt der Unterseite sich unmittelbar unterhalb einer Grenzfläche zwischen der Isolierharzschicht und der Metallplatte befindet, und Seitenflächen, die sandwichartig zwischen der Oberseite und der Unterseite untergebracht sind; und ein Gießharz, das zumindest den ersten und den zweiten, inneren Anschlussabschnitt bedeckt, wobei der Metalldraht die Oberseite und die Seitenflächen des Leistungshalbleiterchips die leitfähige Schicht und die Hauptfläche und die Seitenflächen der Metallplatte eine Einheit bilden sollen.
  • Beim Gegenstand der EP 1 132 961 A1 kommt es insbesondere aufgrund von Blasenbildung in der Isolierharzschicht zu Problemen hinsichtlich der Zuverlässigkeit, da sowohl der Wärmewiderstand der Isolierharzschicht ansteigt als auch die Stehspannungseigenschaften des Halbleiterelements abnehmen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gießharzversiegelte Leistungshalbleitervorrichtung bereitzustellen, welche eine Isolierharzschicht umfasst, und welche einfach zu handhaben ist und einen niedrigen Wärmewiderstand sowie eine hohe Zuverlässigkeit bei niedrigen Kosten aufweist, wobei insbesondere der Wärmewiderstand und die Stehspannungseigenschaften der Vorrichtung gegenüber dem Stand der Technik verbessert sein sollen. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein zur Herstellung der Leistungshalbleitervorrichtung geeignetes Verfahren anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch eine gießharzversiegelte Leistungshalbleitervorrichtung gemäß Patentanspruch 1 erfüllt. Die Leistungshalbleitervorrichtung umfasst folgendes: eine Metallplatte mit einer Hauptfläche, einer Bodenfläche, die der Hauptfläche in einer Richtung ihrer Dicke gegenüberliegt, und Seitenflächen, die sandwichartig zwischen der Hauptfläche und der Bodenfläche untergebracht sind, wobei die Metallplatte als Kühlkörper dient; einen ersten Anschlussrahmen mit einem ersten, inneren Anschlussabschnitt, welcher einen Spitzenabschnitt umfasst, der direkt auf einem Umfangsabschnitt der Hauptfläche der Metallplatte befestigt ist, und einem ersten, äußeren Anschlussabschnitt, der durchgehend an den ersten, inneren Anschlussabschnitt angeschlossen ist; einen zweiten Anschlussrahmen mit einem zweiten, inneren Anschlussabschnitt, welcher einen Spitzenabschnitt mit einer Elektrode umfasst, und einen zweiten, äußeren Anschlussabschnitt, der durchgehend an den zweiten, inneren Anschlussabschnitt angeschlossen ist; einen Leistungshalbleiterchip mit einer Unterseite mit einem auf einem Zentralabschnitt der Hauptfläche der Metallplatte mit einer dazwischen angeordneten leitfähigen Schicht befestigten Leiterbild, einer der Unterseite in einer Richtung ihrer Dicke gegenüberliegenden Oberseite mit einem Elektrodenbild, das über einen Metalldraht elektrisch an die Elektrode des zweiten, inneren Anschlussabschnitts angeschlossen ist, und Seitenflächen, die zwischen der Oberseite und der Unterseite sandwichartig untergebracht sind; eine Isolierharzschicht mit einer auf der Bodenfläche der Metallplatte befestigten Oberseite, die mit der Bodenfläche in Kontakt ist, einer zur Oberseite in einer Richtung ihrer Dicke gegenüberliegende Unterseite, und Seitenflächen, die sandwichartig zwischen der Oberseite und der Unterseite untergebracht sind; eine Metallschicht mit einer an der Unterseite der Isolierharzschicht befestigten Oberseite, die mit der Unterseite in Kontakt ist, einer der Oberseite in einer Richtung ihrer Dicke gegenüberliegenden Unterseite, wobei mindestens ein Abschnitt von dieser außen freiliegt, wobei der Abschnitt der Unterseite sich unmittelbar unterhalb einer Grenzfläche zwischen der Isolierharzschicht und der Metallplatte befindet, und Seitenflächen, die sandwichartig zwischen der Oberseite und der Unterseite untergebracht sind; und ein Gießharz, das zumindest den ersten und den zweiten, inneren Anschlussabschnitt bedeckt, wobei der Metalldraht, die Oberseite und die Seitenflächen des Leistungshalbleiterchips, die leitfähige Schicht und die Hauptfläche und die Seitenflächen der Metallplatte eine Einheit bilden sollen, wobei die Isolierharzschicht folgendes umfasst: einen ersten Abschnitt, welcher unter der Grenzfläche zwischen der Isolierharzschicht und der Metallplatte angeordnet ist; und einen zweiten Abschnitt, welcher unter dem Außenabschnitt an der Oberseite der Isolierharzschicht angeordnet ist, wobei der Außenabschnitt außerhalb der Grenzfläche zwischen der Isolierharzschicht und der Metallplatte angeordnet ist, und der erste Abschnitt dünner ist als der zweite Abschnitt, wobei die Isolierharzschicht Thixotropie aufweist, was eine physikalische Eigenschaft ist, unter einem relativ niedrigen Druck keine Fluidität aufzuweisen, und unter einem relativ hohen Druck Fluidität aufzuweisen.
  • Bei einer derartigen Leistungshalbleitervorrichtung ist sichergestellt, dass die Blasenbildung in der Isolierharzschicht minimiert bzw. zumindest deutlich reduziert ist, wodurch verbesserte Stehspannungseigenschaften sichergestellt sind.
  • Bei der gießharzversiegelten Leistungshalbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die Isolierharzschicht dadurch geschützt werden, dass die unterhalb der Isolierharzschicht angeordnete Metallschicht als Bodenfläche der Vorrichtung verwendet wird, welche mit einer Abstrahlrippe außerhalb der Halbleitervorrichtung in Kontakt ist, und darüber hinaus die Isolierharzschicht und die Metallschicht als eine (schichtweise angeordnete) Einheit ausgebildet sind. Im Ergebnis ist es möglich, die Zuverlässigkeit und Handhabung der Isolierharzschicht zu verbessern.
  • Die vorliegende Erfindung ist auch für ein Herstellungsverfahren für die gießharzversiegelte Leistungshalbleitervorrichtung gedacht. Nach der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren die folgenden Schritte: Anordnen einer Isolierschicht, welche ein Komplex aus einer Metallschicht und einer ungehärteten Isolierharzschicht ist, welcher in Lagen aufgebaut und auf einer Oberseite der Metallschicht an einer vorbestimmten Position einer Gussform befestigt ist, um eine Unterseite der Metallschicht in Flächenkontakt mit einer Hohlraumbodenfläche der Gussform zu bringen, wobei die Isolierharzschicht Thixotropie aufweist, was eine physikalische Eigenschaft ist, unter einem relativ niedrigen Druck keine Fluidität aufzuweisen, und unter einem relativ hohen Druck Fluidität aufzuweisen, und wobei das Anordnen der Isolierharzschicht folgendes umfasst: Anordnen eines ersten Abschnitts, welcher unter der Grenzfläche zwischen der Isolierharzschicht und der Metallplatte positioniert ist, und Anordnen eines zweiten Abschnitts, welcher unter einem Außenabschnitt an der Oberseite der Isolierharzschicht positioniert ist, wobei der Außenabschnitt außerhalb der Grenzfläche zwischen der Isolierharzschicht und der Metallplatte angeordnet ist, wobei der erste Abschnitt dünner ist als der zweite Abschnitt; Anordnen einer als Kühlkörper dienenden Metallplatte, welche eine Hauptfläche umfasst, auf der ein Leistungshalbleiterchip angebracht ist, und eine der Hauptfläche in einer Richtung ihrer Dicke auf der Oberfläche der Isolierschicht innerhalb der Gussform gegenüberliegende Bodenfläche, um die Bodenfläche der Metallplatte mit einer Oberseite der ungehärteten Isolierharzschicht in Flächenkontakt zu bringen; Einbringen eines Gießharzes in einen Hohlraum der Gussform, und gleichzeitige Druckbeaufschlagung der Isolierschicht durch die Metallplatte; und Aushärten des Gießharzes und der ungehärteten Isolierharzschicht durch Anhalten der Druckbeaufschlagung, nachdem der Hohlraum vollständig mit Gießharz gefüllt ist.
  • Durch ein derartiges Verfahren ist sichergestellt, dass es zu einer geringen Blasenbildung in der Isolierharzschicht kommt, wodurch die Zuverlässigkeit insbesondere in Sachen der Wärmeleitfähigkeit und der Stehspannungseigenschaften im Gegensatz zum Stand der Technik verbessert werden kann.
  • Bei dem Herstellungsverfahren für die gießharzversiegelte Leistungshalbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es ferner möglich, da die Metallplatte und die Isolierharzschicht durch die Schritte des Einbringens und Härtens des Gießharzes aneinander befestigt sind, eine Verformung der Isolierharzschicht ohne weiteres zu verhindern, welche beim Befestigungsvorgang auftreten könnte, insbesondere wenn die Außenform der Isolierharzschicht größer ist als diejenige der Metallplatte. Im Ergebnis können die Metallplatte und die Isolierharzschicht aneinander befestigt werden, ohne die Stehspannungseigenschaften zu verschlechtern, und es besteht keine Notwendigkeit, die Isolierharzschicht unnötig dick auszulegen, und deshalb wird ein niedrigerer Wärmewiderstand der Isolierharzschicht erzielt.
  • Diese und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Zusammenschau mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Längsschnitt, der einen Aufbau einer gießharzversiegelten Leistungshalbleitervorrichtung nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
  • 2 ist ein Längsschnitt, der einen Aufbau einer gießharzversiegelten Leistungshalbleitervorrichtung nach einer ersten Variante zeigt;
  • 3 ist ein Längsschnitt, der einen Aufbau einer gießharzversiegelten Leistungshalbleitervorrichtung nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
  • die 4 bis 6 sind Längsschnitte, die Verfahrensschritte zur Herstellung der gießharzversiegelten Leistungshalbleitervorrichtung nach der zweiten bevorzugten Ausführungsform zeigen;
  • 7 ist ein Längsschnitt, der einen Aufbau einer Isolierharzschicht nach der zweiten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
  • 8 ist eine Tabelle, die ein Versuchsergebnis der gießharzversiegelten Leistungshalbleitervorrichtung nach der zweiten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
  • 9 ist eine Tabelle, die ein Messergebnis der Stehspannungseigenschaften verschiedener Prototypen des Aufbaus der gießharzversiegelten Leistungshalbleitervorrichtung nach der zweiten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
  • 10 ist eine Tabelle, die ein Versuchsergebnis der gießharzversiegelten Leistungshalbleitervorrichtung nach der zweiten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
  • 11 ist ein Längsschnitt, der einen Aufbau einer gießharzversiegelten Leistungshalbleitervorrichtung nach einer dritten Variante zeigt;
  • 12 ist ein Längsschnitt, der einen Verfahrensschritt zur Herstellung der gießharzversiegelten Leistungshalbleitervorrichtung nach der dritten Variante zeigt; und
  • 13 ist ein Längsschnitt, der einen Aufbau einer gießharzversiegelten Leistungshalbleitervorrichtung nach einer vierten Variante zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • (Erste bevorzugte Ausführungsform)
  • 1 ist ein Längsschnitt, der schematisch einen Aufbau einer gießharzversiegelten Leistungshalbleitervorrichtung nach der ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt. Das kennzeichnende Merkmal der in 1 gezeigten Vorrichtung liegt darin, dass eine als Kühlkörper dienende Metallplatte mit einer Oberseite, auf welcher ein Leistungshalbleiterchip angebracht ist, zusammen mit dem Leistungshalbleiterchip so mit dem Gießharz versiegelt wird, dass eine Bodenfläche der Metallplatte außen freiliegen kann, um eine Einheit zu bilden, und eine Isolierschicht mit einem geschichteten Aufbau (Komplex) aus einer Metallschicht und einer Isolierharzschicht ist auf einer Bodenfläche der Einheit (mit anderen Worten, der Bodenfläche der Metallplatte) befestigt. Das kennzeichnende Merkmal wird mit Bezug auf 1 erörtert.
  • In 1 ist eine blockartige Metallplatte 8 ein Kühlkörper mit einer Hauptfläche 8T, welche eine Oberseite ist, einer der Hauptfläche 8T in einer Richtung ihrer Dicke gegenüberliegende Bodenfläche 8B mit derselben Form und Größe wie die Hauptfläche 8T, und Seitenflächen 8SS, die sandwichartig zwischen der Hauptfläche 8T und der Bodenfläche 8B untergebracht sind.
  • Ein erster Anschlussrahmen 1A, welcher einer von mehreren Rahmen ist, umfasst einen ersten, inneren, L-förmig gebogenen Anschlussabschnitt 1AIL und einen ersten, äußeren Anschlussabschnitt 1AOL, der durchgehend an den ersten, inneren Anschlussabschnitt 1AIL angeschlossen ist und sich gerade erstreckt. Ein Spitzenabschnitt 1AE des ersten, inneren Anschlussabschnitts 1AIL ist an einem Umfangsabschnitt 8TP der Hauptfläche 8T der Metallplatte 8 direkt befestigt, und der erste Anschlussrahmen 1A und die Metallplatte 8 sind elektrisch miteinander verbunden. Andererseits steht der ganze erste, äußere Anschlussabschnitt 1AOL von einer Seitenfläche 5SS einer später noch zu erörternden Einheit 10 vor. Ähnlich weist ein zweiter Anschlussrahmen 1B, welcher einer von mehreren Rahmen ist, einen zweiten, inneren, L-förmig gebogenen Anschlussabschnitt 1BIL und einen zweiten, äußeren Anschlussabschnitt 1BOL auf, der durchgehend an den zweiten, inneren Anschlussabschnitt 1BIL angeschlossen ist und sich gerade erstreckt. Eine Elektrode ist an einem Spitzenabschnitt 1BE des zweiten, inneren Anschlussabschnitts 1BIL vorgesehen, und der ganze zweite, äußere Anschlussabschnitt 1BOL steht von der anderen Seitenfläche 5SS der Einheit 10 vor. Diese Rahmen 1A und 1B sind Cu-Rahmen mit jeweils einer Dicke von z.B. 0,8 mm. Zur Senkung des Wärmewiderstands wurde ein Stufenaufbau als Positionsverhältnis der Spitzenabschnitte 1AE und 1BE dieser Anschlussrahmen 1A und 1B in einer Dickenrichtung der Einheit 10 angenommen.
  • Ein nicht gezeigtes Leiterbild ist auf einer Unterseite 2LS eines Leistungshalbleiterchips 2 (z.B. eines IGBTs oder Leistungs-MOSFETs) ausgebildet, und die Unterseite 2LS ist auf einem wesentlichen Zentralabschnitt der Hauptfläche 8T der Metallplatte 8 mit einer leitfähigen Schicht 3 durch das Leiterbild ausgebildet. In diesem Fall wird als Beispiel eine Lotschicht als leitfähige Schicht 3 angenommen, und dementsprechend ist der Leistungshalbleiterchip 2 auf die Hauptfläche 8T der Metallplatte 8 aufgelötet. Ein (nicht gezeigtes) Elektrodenbild ist auf einer Oberseite 2US, welche der Unterseite 2LS in einer Dickenrichtung des Leistungshalbleiterchips 2 gegenüberliegt, ausgebildet, und das Elektrodenbild auf der Oberseite 2US ist über einen Metalldraht 4 an die Elektrode am Spitzenabschnitt 1BE des zweiten, inneren Anschlussabschnitts 1BIL angeschlossen. In diesem Fall wird als Beispiel ein Aluminiumdraht mit einem Durchmesser von 400 μm als Metalldraht 4 verwendet. Der Leistungshalbleiterchip 2 weist darüber hinaus Seitenflächen 2SS auf, die sandwichartig zwischen der Oberseite 2US und der Unterseite 2LS untergebracht sind.
  • Eine Oberseite 6US einer Isolierharzschicht 6 ist auf der Bodenfläche 8B der Metallplatte 8 befestigt, und eine Bodenfläche 5B der Einheit 10 oder ein Gießharz 5 ist in Kontakt mit der ganzen Bodenfläche 8B und einem Teil der Bodenfläche 5B. In diesem Fall wird die Isolierharzschicht 6 auf der Bodenfläche 8B der Metallplatte 8, welche ein Teil der Bodenfläche 5B der Einheit 10 ist, dadurch befestigt, dass während der Erwärmung eine Druckbeaufschlagung stattfindet. Dabei wird auch eine Adhäsionswirkung zwischen der Bodenfläche 5B des Gießharzes 5 nahe um die Bodenfläche 8B der Metallplatte 8 und einen Umfangsabschnitt der Oberseite 6US der Isolierharzschicht 6 bewirkt, auch wenn die Adhäsionskraft schwächer ist als diejenige zwischen der Oberseite 6US der Isolierharzschicht 6 und der Bodenfläche 8B der Metallplatte 8. Die Isolierharzschicht 6 besitzt eine Unterseite 6LS, welche der Oberseite 6US in einer Richtung ihrer Dicke gegenüberliegt, und weist dieselbe Form und Größe auf wie die Oberseite 6US und die Seitenflächen 6SS, welche sandwichartig zwischen der Oberseite 6US und der Unterseite 6LS untergebracht sind. In diesem Fall ist als Beispiel die Isolierharzschicht 6 ein Epoxidharz mit einem anorganischen Füllstoff aus Bornitridpulver, das ihm in einem Massenverhältnis von 50 % beigemischt wurde. Die Dicke der Isolierharzschicht 6 ist auf 100 μm bis 500 μm eingestellt.
  • Darüber hinaus ist eine Oberseite 7US einer Metallschicht 7 an der Unterseite 6LS der Isolierharzschicht 6 befestigt, die in Kontakt mit der Unterseite 6LS ist. Die Metallschicht 7 besitzt eine Unterseite 7LS, die der Oberseite 7US in einer Richtung ihrer Dicke gegenüberliegt und außen vollständig freiliegt, und Seitenflächen 7SS, die sandwichartig zwischen der Oberseite 7US und der Unterseite 7LS untergebracht sind. Die Metallschicht 7 hat dieselbe Form wie die Isolierharzschicht 6, und darüber hinaus haben die Oberseite 7US und die Unterseite 7LS der Metallschicht 7 dieselbe Größe wie die Unterseite 6LS der Isolierharzschicht 6. Deshalb bestehen Seitenflächen der Isolierschicht, die aus der Metallschicht 7 und der daraufgeschichteten Isolierharzschicht 6 besteht, aus den Seitenflächen 7SS der Metallschicht 7 und den Seitenflächen 6SS der Isolierharzschicht 6. Die Unterseite 7LS der Metallschicht 7 ist eine freiliegende Fläche der vorliegenden Halbleitervorrichtung, die als Kontaktfläche mit einer außenseitigen (nicht gezeigten) Abstrahlrippe dient. In diesem Fall wird beispielsweise eine Cu-Folie mit einer Dicke von ca. 100 μm als Metallschicht 7 verwendet.
  • Das Gießharz 5 bedeckt nur die ersten und zweiten inneren Anschlussabschnitte 1AIL und 1BIL, den Metalldraht 4, die Oberseite 2US und die Seitenflächen 2SS des Leistungshalbleiterchips 2, die leitfähige Schicht 3, die Hauptfläche 8T und die Seitenflächen 8SS der Metallplatte 8, und eine Grenzfläche 6USIF zwischen der Bodenfläche 5B der Einheit 10 und der Oberseite 6US der Isolierharzschicht 6, so dass die Bodenfläche 8B der Metallplatte 8 freiliegend sein kann, um dementsprechend die Einheit 10 zu bilden, die die vorstehend genannten Bestandteile 1AIL, 1BIL, 2, 3, 4 und 8 enthalten kann. In diesem Fall wird beispielsweise ein Epoxidharz mit diesem als Füllstoff beigemischtem Siliziumdioxid in einem Massenverhältnis von ca. 70 % als Gießharz 5 verwendet.
  • Wie zuvor erörtert, ist bei der gießharzversiegelten Leistungshalbleitervorrichtung von 1 die Bodenfläche 8B der Metallplatte 8 Teil der Bodenfläche 5B der Einheit 10, und eine Längsabmessung 6L der Oberseite 6LS der Isolierharzschicht 6 ist im Längsschnitt größer als eine Längsabmessung 8L der Bodenfläche 8B der Metallplatte 8, und darüber hinaus umfasst die Oberseite 6US der Isolierharzschicht 6 vollständig die Grenzfläche 8B zwischen der Isolierharzschicht 6 und der Metallplatte 8. Deshalb sind die Seitenflächen 6SS der Isolierharzschicht 6 und die Seitenflächen 7SS und die Unterseite 7LS der Metallschicht 7 außen vollkommen freiliegend.
  • Da die Metallschicht 7 die Fläche der Isolierharzschicht 6 vollständig bedeckt, ist die Festigkeit der Isolierharzschicht 6 erhöht und ihre Handhabung deutlich verbessert.
  • Der Wärmewiderstand der gießharzversiegelten Leistungshalbleitervorrichtung hängt im Allgemeinen von den Wärmewiderständen aller Bestandteile ab, die sich in einem Bereich vom Leistungshalbleiterchip innerhalb des Gießharzes bis zur Abstrahlfläche befinden, die auf der Bodenfläche des Gießharzes vorhanden ist, und falls eine Isolierschicht dazwischen vorgesehen ist, hat die Anwesenheit der Isolierschicht, da deren Wärmeleitfähigkeit geringer ist als diejenige von Metall, einen großen Einfluss auf den Wärmewiderstand der ganzen Vorrichtung. Bei der vorliegenden Halbleitervorrichtung ist jedoch die Isolierharzschicht 6, welche ein Bestandteil des Isolierschichtkomplexes ist, auf der Bodenfläche 5B der Einheit 10 von außerhalb der Gießharzeinheit 5 her befestigt. Falls die Isolierharzschicht innerhalb des Gießharzes vorgesehen ist, tritt deshalb die Einschränkung auf, dass der Anteil der Einheit an anorganischem Füllstoff, der in der Isolierharzschicht enthalten ist, gesenkt werden sollte, um die Viskosität des Isolierharzes beim Gussversiegeln zu reduzieren, aber die vorliegende Halbleitervorrichtung, die keine Einschränkung der Einheit aufweist, bewirkt, dass die hoch wärmeleitfähige Isolierharzschicht 6 problemlos erzielt und verwendet werden kann, indem der darin enthaltene Anteil der Einheit an anorganischem Füllstoff im Verhältnis erhöht wird. Umgekehrt ist es möglich, die relativ hochwärmeleitfähige Isolierharzschicht 6 selbst dann problemlos zu erzielen, wenn der darin enthaltene Anteil der Einheit an anorganischem Füllstoff nicht so stark erhöht wurde. Da das mit dem Epoxidharz gemischte Siliziumdioxid, welches ein Material des Gießharzes 5 ist, relativ billig ist, ist darüber hinaus die Auswirkung auf die Kosten gering, selbst wenn die Menge an Gießharz durch Vorsehen der außenliegenden Isolierschicht zunimmt. Deshalb ist es in der ersten bevorzugten Ausführungsform möglich, ein Leistungsmodul mit niedrigem Wärmewiderstand zu minimalen Kosten zu erzielen.
  • Wie zuvor erläutert, wird in der ersten bevorzugten Ausführungsform die Isolierschicht, welche ein Komplex mit einem geschichteten Aufbau aus der Isolierharzschicht 6 und der Metallschicht 7 ist, positiv als kennzeichnendes Element verwendet. Nun erfolgt nachstehend eine ausführliche Erörterung eines Herstellungsverfahrens für die Isolierschicht und Wirkungen des Verfahrens, um einen Grund dafür zu erklären, warum die erste bevorzugte Ausführungsform die vorstehend genannte Isolierschicht annimmt.
  • <Herstellung der Isolierschicht>
  • Das Zusammenfügen der Isolierharzschicht 6 mit der Metallschicht 7 wird in den folgenden Schritten durchgeführt. Zuerst werden zwei einander mit einem Abstand gegenüberliegende Walzen mit einer streifenartigen Metallschicht umwickelt, die beispielsweise aus einer aufgerollten Cu-Folie besteht. Dann werden diese Walzen angetrieben, um in einer Translationsbewegung jeden Abschnitt der aufgerollten streifenartigen Metallschicht zwischen diese Walzen zu bringen, und ein Isolierharzrohmaterial, in das vorab eine vorbestimmte anorganische Füllstoff-, eine vorbestimmte Lösungsmittel- und eine Epoxidharzzugabe gemischt wurde, wird auf eine Oberfläche der Metallschicht während des Durchlaufs zwischen diesen Walzen aufgetragen, die das aufgetragene Isolierharzrohmaterial pressen und walzen, um es auf der Metallschicht zu einer vorbestimmten Dicke zu ebnen. Danach wird, um die Lösungsmittelzugabe freizusetzen, die vorab für ein gutes Vermischen des anorganischen Füllstoffs im Epoxidharz beigefügt wurde, ein Teil der Metallschicht mit dem schichtartigen Isolierharzrohmaterial getrocknet. Indem beständig eine solche Serienverarbeitung durchgeführt wird, wird das Isolierharzrohmaterial mit einer vorbestimmten Dicke gleichmäßig und vollständig auf der Oberfläche der streifenartigen Metallschicht ausgebildet, während die gesamte Metallschicht mit dem Isolierharzrohmaterial auf die nächsten Walzen auf der Rückseite gewickelt werden. Danach wird die streifenartige Metallschicht mit dem Isolierharzrohmaterial aus den rückseitigen Walzen entnommen und in Bögen mit einer geeigneten Größe zerschnitten. Die ausgeschnittenen Bögen werden zu Lagen von jeweils mehreren zehn Stück gestapelt, wobei zwischen jeden ein Blatt loses Papier gelegt wird, und es wird zunächst mehrere zehn Minuten lang ein Druck auf die gestapelten Bögen ausgeübt, um die Isolierharzschicht vorläufig zu härten, damit die Reaktion der ungehärteten Isolierharzschicht nicht vollständig vonstatten geht. Als Nächstes werden die gestapelten Bögen durch eine Presse mit Druck beaufschlagt, um eine Vielzahl an kleinen Bogenstücken in eine vorbestimmte Größe zu stanzen. Dieses kleine Stück, welches in diesem Pressschritt erhalten wird, entspricht der in 1 gezeigten ungehärteten Isolierschicht (6 + 7) (vor der Befestigung). Da die Isolierharzschicht 6, wie vorstehend beschrieben, ursprünglich brüchig ist (um es bildlich zu beschreiben ist sie in etwa nur so fest wie ein Kartoffelchip), wird die Isolierharzschicht durch das vorläufige Erwärmen im Pressschritt in gewissem Maße gehärtet.
  • Auf diese Weise wird der Verfahrensschritt des Beschichtens der Metallschicht mit dem Isolierharz in der Vorstufe aufeinanderfolgend durchgeführt, und der Verfahrensschritt der Druckbeaufschlagung und gleichzeitiger Erwärmung in der Nachstufe wird in einem Los durchgeführt, da dazu eine bestimmte Prozessdauer benötigt wird.
  • Obwohl in der ersten bevorzugten Ausführungsform ein Cu-Folie mit einer Dicke von ca. 100 μm als Beispiel für das Material der Metallschicht 7 verwendet wird, kann jede Cu-Folie mit einer Dicke von nicht weniger als 75 μm und unter 200 μm als Material für die Metallschicht 7 verwendet werden. Da die streifenartige Metallschicht 7 durchlaufend nur dann zu einer Rolle aufgewickelt werden kann, wenn die Dicke der Cu-Folie in diesen Bereich fällt, wird eine hohe Produktivität erzielt. Beträgt im Gegensatz dazu die Dicke der Cu-Folie weniger als 50 μm, tritt ein weiteres Problem bei der Herstellung auf, nämlich dass die Cu-Folie reißen könnte oder sich Falten darin bilden könnten. Beträgt andererseits die Dicke der Cu-Folie nicht weniger als 200 μm, tritt noch ein weiteres Problem auf, nämlich, dass die Cu-Folie als Rolle schwer zu handhaben ist und als Bogen überführt werden muss, wodurch die Kosten steigen.
  • Ferner wird in der ersten bevorzugten Ausführungsform das ungehärtete Isolierharzrohmaterial dadurch hergestellt, dass der vorbestimmte anorganische Füllstoff in einem vorbestimmten Verhältnis in das ungehärtete Epoxidharz gemischt und dann das vorgenannte Herstellungsverfahren durchgeführt wird, um die ungehärtete Isolierharzschicht 6 auszubilden, die über die Metallschicht 7 aus Cu-Folie geschichtet wird. In diesem Fall wird beispielsweise ein Aluminiumoxidpulver, Siliziumnitridpulver, Aluminiumnitridpulver oder Bornitridpulver bzw. ein Gemisch aus mindestens zwei Arten der vorgenannten Pulver als anorganischer Füllstoff in das Epoxidharz mit einem Massenanteil von z.B. ca. 40 % bis 60 % gemischt, das als Material der Isolierharzschicht 6 verwendet werden soll. Wünschenswerter Weise sollte die Dicke der Isolierharzschicht 6 in einem Bereich von 100 μm bis 500 μm liegen. Ist die Isolierharzschicht 6 dicker als dieser Bereich, kann kein glattes Pressen erfolgen, und ist sie dünner als dieser Bereich, kann kein Pressen durchgeführt werden. Die vorliegenden Erfinder stellen die Dicke der Isolierharzschicht 6 so ein, dass sie z.B. ca. 200 μm beträgt.
  • Da die Isolierharzschicht 6, die aufgrund ihrer extremen Brüchigkeit, wenn sie als Einzelteil verwendet wird, sehr schwierig zu handhaben ist, wie zuvor erörtert als komplexe Isolierschicht mit der Metallschicht 7 verwendet wird, wird die Brüchigkeit der Isolierharzschicht 6 durch die Metallschicht 7 gesenkt bzw. die Festigkeit der Isolierharzschicht durch die Metallschicht 7 verstärkt, und die Handhabung der Isolierschicht wird einfach. Darüber hinaus kann es nicht vorkommen, dass Ecken der komplexen Isolierschicht abgeschlagen werden, dank der Verstärkung durch die Metallschicht 7. Da das vorgenannte Verfahren eingesetzt wird, ist es ferner möglich, die Anzahl an komplexen Isolierschichten, die bei einer Verarbeitung hergestellt werden können, drastisch zu erhöhen. In diesem Punkt weist die komplexe Isolierschicht einen Aufbau auf, der ein hochproduktives Herstellungsverfahren zulässt.
  • Andererseits erfordert der Stand der Technik, bei dem die Isolierharzschicht direkt auf der Oberfläche der Metallplatte ausgebildet wird, welche ein dicker Kühlkörper ist, einen Schritt des vollständigen Aushärtens der Isolierharzschicht, während ein Druckbeaufschlagungszustand durch eine Presse aufrechterhalten wird, als Verfahrensschritt des Verbindens der Isolierharzschicht mit der Metallplatte. Deshalb ist die Anzahl der Komplexe aus Isolierharzschicht und Metallplatte (Kühlkörper), die im Stand der Technik in einer einzigen Verarbeitung hergestellt werden können, viel geringer als die Anzahl von komplexen Isolierschichten, die bei einer einzigen Verarbeitung in der ersten bevorzugten Ausführungsform hergestellt werden. Vom Kostengesichtspunkt her kann die erste bevorzugte Ausführungsform, die die komplexe Isolierschicht und das vorstehende Herstellungsverfahren einsetzt (selbiges trifft auch auf die später noch zu erörternde zweite bevorzugte Ausführungsform zu), verglichen mit dem Stand der Technik, die Kosten um einen Faktor von ca. 5 senken.
  • Wie zuvor erläutert, verwendet die erste bevorzugte Ausführungsform die brüchige Isolierharzschicht 6, die einzeln schwer zu handhaben ist, als Komplex mit der Metallschicht 7, welche einfach zu handhaben ist und es darüber hinaus ermöglicht, die Isolierharzschicht 6 in die Praxis umzusetzen und gleichzeitig die Kosten zum Erhalt des Komplexes deutlich zu senken.
  • Obwohl die Cu-Folie als Beispiel für das Material der Metallschicht 7 verwendet wird, ist das Material nicht darauf beschränkt, und es kann auch ein anderes Material als dasjenige der Metallschicht 7 verwendet werden. Beispielsweise kann eine Al-Folie als Material für die Metallschicht 7 verwendet werden. In diesem Fall verursacht, wenn ein Fremdkörper, welcher kleiner ist als die Dicke der Metallschicht 7, zwischen die Oberfläche der Metallschicht 7 und die außenliegende (nicht gezeigte) Abstrahlrippe gerät, nur eine lokale Verformung der Metallschicht 7, und der Fremdkörper hat keine Auswirkung auf den Anhaftgrad zwischen der Oberfläche der Metallschicht 7 und der Abstrahlrippe oder auf die Befestigung zwischen der Metallschicht 7 und der Isolierharzschicht 6. Deshalb nimmt die Zuverlässigkeit der komplexen Isolierschicht (7 + 6) zu.
  • Eine Darstellung eines Prozesses zur Herstellung der Halbleitervorrichtung mit dem Aufbau von 1 ist wie folgt. Insbesondere ist der Leistungshalbleiterchip 2 z.B. mit Lot 3 auf dem Zentralabschnitt der Oberfläche 8T der Metallplatte 8 befestigt, und der Spitzenabschnitt 1AE des ersten, inneren Anschlussabschnitts 1AIL ist z. B. durch Schweißen auf einem der Umfangsabschnitte 8TP der Oberfläche 8T der Metallplatte 8 befestigt, und darüber hinaus sind die Elektrode auf der Oberseite 2US des Leistungshalbleiterchips 2 und die am Spitzenabschnitt 1BE des zweiten, inneren Anschlussabschnitts 1BIL vorgesehene Elektrode mit dem Aluminiumdraht 4 miteinander verbunden.
  • Als Nächstes wird ein Komplex bestehend aus all den Anschlussrahmen 1A, 1B, ..., dem Leistungshalbleiterchip 2, der Lotschicht 3, dem Aluminiumdraht 4 und der Metallplatte (dem Kühlkörper) 8 innerhalb der (nicht gezeigten) Gussform angeordnet. Dann wird der Hohlraum der Gussform mit flüssigem Gießharz 5 gefüllt und dieses in diesem Zustand ausgehärtet (geliert), um den vorgenannten Komplex mit Gießharz zu versiegeln.
  • Schließlich wird die Isolierschicht, die ein vereinter Komplex aus der Metallschicht 7 und der Isolierharzschicht 6 ist, so angeordnet, dass sie über der freiliegenden Bodenfläche 8B der ausgeformten Einheit 10 zu liegen kommt, und die Isolierschicht wird unter Erwärmung mit Druck beaufschlagt, um die Oberseite 6US der Isolierschicht an den Flächen 8B und 6USIF der Einheit 10 zu befestigen. Somit wird der Aufbau erhalten, bei dem die Abtrahlfläche 8B der Metallplatte 8 mit der Isolierharzschicht 6 bedeckt und die Isolierharzschicht 6 von der Metallschicht 7 vollständig geschützt wird.
  • Um zu verhindern, dass Luftblasen in der Grenzfläche eingeschlossen werden, an der die Isolierharzschicht 6 befestigt wird, sollte die Bodenfläche 5B der ausgeformten Einheit 10, in welcher die Bodenfläche 8B der Metallplatte 8 freiliegt, eben sein, und darüber hinaus sollte, um das Entstehen von Hohlräumen noch weiter zu verhindern, die Isolierschicht in einem Vakuum an der Einheit 10 befestigt werden.
  • Der in 1 gezeigte Abstand x kann asymmetrisch sein (selbiges trifft auch auf die zweite bevorzugte Ausführungsform und alle Varianten zu, die später noch erörtert werden).
  • Obwohl alle Anschlussrahmen in der ersten bevorzugten Ausführungsform gekrümmt sind, kann statt dessen ein planer Rahmen, der so angeordnet ist, dass er mit der Metallplatte 8 nicht in Berührung kommt, als zweiter Anschlussrahmen 1B verwendet werden, wenn auch seine Außenabmessung zunimmt. Der erstgenannte Fall, bei dem die gekrümmten Anschlussrahmen wie in 1 gezeigt verwendet werden, hat den Vorteil, dass es möglich ist, den Isolierabstand zwischen den Außenanschlüssen und der Bodenfläche der Einheit problemlos sicherzustellen. Andererseits weist der zweitgenannte Fall, bei dem ein planer Rahmen verwendet wird, den Vorteil auf, dass die Kosten für Rahmen sinken. Natürlich kann die Variante des zweitgenannten Falls (zweiter Anschlussrahmen von der planen Art) auch auf die erste und zweite Variante und die zweite bevorzugte Ausführungsform und deren dritte und vierte Variante angewandt werden.
  • (Erste Variante)
  • 2 ist ein Längsschnitt, der schematisch einen Aufbau einer gießharzversiegelten Leistungshalbleitervorrichtung nach der ersten Variante zeigt. Der Unterschied zwischen der in 2 gezeigten Vorrichtung der ersten Variante und der in 1 gezeigten Vorrichtung der ersten bevorzugten Ausführungsform (das kennzeichnende Merkmal der ersten Variante) ist, dass ein erster Anschlussrahmen 1C von 2 anstatt der Metallplatte 8 von 1 verwendet wird. Die erste Variante ist mit Ausnahme des vorstehenden Merkmals im Grunde dieselbe wie die erste bevorzugte Ausführungsform. Dementsprechend sind die Bestandteile von 2, die gleich denjenigen von 1 sind, mit denselben Bezugszeichen dargestellt. Beispielsweise ist die komplexe Isolierschicht der Metallschicht 7 und die Isolierharzschicht B ein den 1 und 2 gemeinsamer Bestandteil. Die komplexe Isolierschicht der ersten Variante ist jedoch auf einer Bodenfläche 1CB des ersten Anschlussrahmens 1C befestigt, welcher von der Bodenfläche 5B der Einheit 10 freiliegt. In diesem Fall beträgt das Verhältnis der Außenabmessung 6L der Oberseite 6US der Isolierharzschicht 6 und der Außenabmessung 1CBL der Bodenfläche 1CB des ersten Anschlussrahmens 1C 6L > 1CBL, wie in der ersten bevorzugten Ausführungsform. Der Aufbau der in 2 gezeigten Halbleitervorrichtung ist wie folgt.
  • Der Leistungshalbleiterchip 2 ist auf einem Spitzenabschnitt 10E (bzw. einem Anschlussfleck) des ersten Anschlussrahmens 1C, welcher z.B. ein Cu-Rahmen mit einer Dicke von 0,8 mm ist, beispielsweise mit einer Lotschicht 3 befestigt. Eine an einem Spitzenabschnitt 1DE eines zweiten Anschlussrahmens 1D, welcher auch ein Cu-Rahmen mit einer Dicke von 0,8 mm ist, vorgesehene (nicht gezeigte) Elektrode und die (nicht gezeigte) Elektrode des Leistungshalbleiterchips 2 sind beispielsweise mit dem Aluminiumdraht 4 mit einem Durchmesser von 400 μm miteinander verbunden. Diese Anschlussrahmen 1C und 1D, der Leistungshalbleiterchip 2, die Lotschicht 3 und der Aluminiumdraht 4 werden so mit dem Gießharz 5 versiegelt, das aus einem Epoxidharz besteht, das einen Siliziumdioxidfüllstoff in einem Prozentanteil von ca. 70 % enthält, dass nur die Bodenfläche 1CB des ersten Anschlussrahmens 1C freiliegend sein kann, und das Gießharz 5 die Einheit 10 der vorliegenden Halbleitervorrichtung bildet. Darüber hinaus ist die Isolierharzschicht 6, die z.B. aus Epoxidharz besteht, das Aluminiumoxidpulver als anorganischen Füllstoff in einem Prozentanteil von 50 % enthält, an der Bodenfläche 1CB des ersten Anschlussrahmens 1C in Flächenkontakt damit angeordnet und direkt am Anschlussrahmen 1C befestigt. Die Metallschicht 7, die z.B. aus einer Cu-Folie mit einer Dicke von ca. 100 μm besteht, ist auf einer entgegengesetzten Fläche der Isolierharzschicht 6 in Flächenkontakt damit befestigt. Deshalb dient die Metallschicht 7 auch bei der Vorrichtung der ersten Variante als Fläche der Leistungshalbleitervorrichtung, die in Flächenkontakt mit der (nicht gezeigten) außenliegenden Abstrahlrippe sein soll.
  • Ein Verfahren zur Herstellung der Leistungshalbleitervorrichtung der ersten Variante ist wie folgt. Als Erstes wird der Leistungshalbleiterchip 2 z.B. mit der Lotschicht 3 auf einem Anschlussfleck des ersten Anschlussrahmens 1C befestigt, und die Elektrode auf der Oberseite 2US des Leistungshalbleiterchips 2 und die am zweiten Anschlussrahmen 1D vorgesehene Elektrode werden mit dem Aluminiumdraht 4 miteinander verbunden. Als Nächstes wird ein Komplex, der aus dem ersten und dem zweiten Anschlussrahmen 1C und 1D, dem Leistungshalbleiterchip 2, der Lotschicht 3 und dem Aluminiumdraht 4 besteht, in einer (nicht gezeigten) vorbestimmten Gussform angeordnet, das Innere der Gussform mit dem Gießharz 5 gefüllt und die Gießharzversiegelung so durchgeführt, dass nur die Bodenfläche 1CB des ersten Anschlussrahmens 1C freiliegend sein kann. In diesem Fall haben diese Anschlussrahmen 1C und 1D, um den Wärmewiderstand zu senken, den wie in 2 gezeigten Stufenaufbau. Vorzugsweise sollte zur Senkung des Wärmewiderstands eine Rückseite des ersten Anschlussrahmens 1C vollständig frei von Gießharz 5 sein. Als Nächstes wird die Isolierschicht, welche ein Komplex aus der Metallschicht 7 und der Isolierharzschicht 6 ist, so angeordnet, dass sie über der freiliegenden Bodenfläche 1CB des ausgeformten ersten Anschlussrahmens IC zu liegen kommt, und dann wird die Isolierschicht unter Erwärmung mit Druck beaufschlagt, um die Isolierschicht an der freiliegenden Bodenfläche 1CB und der Grenzfläche 6USIF zu befestigen.
  • Auf diese Weise wird der Aufbau erhalten, bei dem die Abstrahlfläche 1CB des ersten Anschlussrahmens 1C mit der Isolierharzschicht 6 bedeckt und diese darüber hinaus von der Metallschicht 7 vollständig geschützt wird.
  • Um zu verhindern, dass Luftblasen in der Grenzfläche eingeschlossen werden, an der die Isolierharzschicht 6 befestigt wird, sollte die Hauptfläche oder die Bodenfläche 5B der ausgeformten Einheit 10 eben sein, und um das Entstehen von Hohlräumen noch weiter zu verhindern, sollte vorzugsweise die Isolierschicht in einem Vakuum befestigt werden.
  • Natürlich kann die erste Variante die Wirkungen der ersten bevorzugten Ausführungsform hervorbringen.
  • (Zweite Variante)
  • Es ist bei der gießharzversiegelten Leistungshalbleitervorrichtung von 1 möglich, die Außenabmessung der Isolierschicht so zu verändern, dass das Verhältnis 6L ≤ 8L eingehalten werden kann. Insbesondere wird die Oberseite 6US der Isolierharzschicht 6 nur an der Bodenfläche 8B der Metallplatte 8 befestigt. Obwohl es sicher ist, dass die zweite Variante die Grundwirkungen der ersten bevorzugten Ausführungsform hervorbringen kann, wirft die zweite Variante dagegen die folgenden Nachteile auf. Insbesondere da die Isolierkriechstrecke (diese Strecke ist ein Parameter, der einen Index zur Sicherstellung der Isolierung zwischen dem Kühlkörper 8 und der außenliegenden Abstrahlrippe wiedergibt) in der zweiten Variante durch die Strecke y dargestellt ist, während die Isolierkriechstrecke bei der Vorrichtung von 1 durch die Strecke (x + y) dargestellt ist, die länger ist als die vorstehend genannte, sind die Stehstromeigenschaften der zweiten Variante verglichen mit der Vorrichtung von 1 schlechter. Wenn man über diesen Punkt hinwegsieht, kann die zweite Variante eine wirkungsvolle Ausführungsform bereitstellen.
  • Auf ähnliche Weise kann das Wesentliche der zweiten Variante auf die in 2 gezeigte Vorrichtung der ersten Variante angewandt werden (ihre Isolierkriechstrecke ist x1 + y, x2 + y). In diesem Fall beträgt das Verhältnis 6L ≤ 1CBL.
  • (Zweite bevorzugte Ausführungsform)
  • 3 ist ein Längsschnitt, der schematisch einen Aufbau einer gießharzversiegelten Leistungshalbleitervorrichtung nach der zweiten bevorzugten Ausführungsform zeigt. Der strukturelle Unterschied der Vorrichtung der in 3 gezeigten zweiten bevorzugten Ausführungsform und der Vorrichtung der in 1 gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsform ist, dass die komplexe Isolierschicht (der vereinte Komplex, bei dem die Isolierharzschicht 6 über die Metallschicht 7 geschichtet ist) in der Einheit 10 enthalten ist, mit Ausnahme der freiliegenden Bodenfläche (die der Unterseite 7LS der Metallschicht 7 entspricht), und die zweite bevorzugten Ausführungsform ist im Grunde dieselbe wie die erste bevorzugte Ausführungsform mit Ausnahme des vorgenannten Unterschieds. Dementsprechend sind die Bestandteile von 3, die mit denjenigen von 1 identisch sind, mit denselben Bezugszeichen dargestellt (eine ausführliche Beschreibung über die Bestandteile mit denselben Bezugszeichen bezieht sich auf die entsprechende Beschreibung der ersten bevorzugten Ausführungsform). Beispielsweise wird die Isolierschicht, welche ein Komplex aus der Metallschicht 7 und der Isolierharzschicht 6 ist, im Grunde mit demselben Verfahren hergestellt, wie mit Bezug auf 1 erläutert wurde (dement sprechend bezieht sich die Erläuterung zum Herstellungsverfahren der Isolierschicht der zweiten bevorzugten Ausführungsform auf die Erläuterung in der ersten bevorzugten Ausführungsform). Wie später noch erörtert wird, weisen jedoch die Bestandteile des anorganischen Füllstoffs in der Isolierharzschicht 6, welche ein Bestandteil der Isolierschicht der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist, ein bemerkenswertes kennzeichnendes Merkmal auf.
  • Die Zusammenfassung des kennzeichnenden Merkmals oder der kennzeichnenden Merkmale der Halbleitervorrichtung der in 3 gezeigten zweiten bevorzugten Ausführungsform ist wie folgt.
    • (i) Die Isolierharzschicht 6, die von der Metallschicht 7 wie einer Cu-Folie zur einfacheren Handhabung verstärkt wird, ist auf der Seite der Bodenfläche 8B des Kühlkörpers 8 vorgesehen.
    • (ii) Während des Zeitraums, in dem das flüssige Gießharz 5, welches in den Hohlraum der Gussform eingebracht wird, um den gesamten Hohlraum beim Ausbilden der Einheit durch Ausformen zu füllen, geliert und aushärtet (beispielsweise dauert es ca. 2 bis 3 Minuten, um das Gießharz 5 unter Wärmebeaufschlagung von 180°C zu härten), wird die Befestigung zwischen der ungehärteten Isolierharzschicht 6 und der Bodenfläche 8B des Kühlkörpers 8, und das Aushärten der ungehärteten Isolierharzschicht 6 beinahe zum selben Zeitpunkt abgeschlossen wie das Aushärten des Gießharzes, indem der vom Gießharz 5 selbst auf dem Wege des Härtens angelegte Druck aktiv genutzt wird. Da in diesem Fall der Druck, der auf einen Abschnitt 6P1 der Isolierharzschicht 6, welcher direkt unterhalb der Grenzfläche 8B liegt, von der Metallplatte 8 auf der Basis des Gewichts der Metallplatte 8 angelegt wird, vernachlässigbar ist im Vergleich mit dem Druck, der an den Abschnitt 6P1 der Isolierharzschicht 6 durch die Metallplatte 8 vom Gießharz 5 beim Aushärten angelegt wird, welches über der Hauptfläche 8T der Metallplatte 8 liegt, ist der Druck, der an den Abschnitt 6P1 der Isolierharzschicht 6 über die Metallplatte 8 vom Gießharz 5 beim Aushärten angelegt wird, welches über der Hauptfläche 8T der Metallplatte 8 liegt, beinahe gleich dem Druck, der an einen Abschnitt 6P2 der Isolierharzschicht 6 vom Gießharz 5 beim Aushärten angelegt wird, welches über dem Abschnitt 6P2 der Isolierharzschicht 6 liegt, die sich außerhalb der Grenzfläche 8B befindet. Mit anderen Worten härtet die Isolierharzschicht 6 beim Aushärten aus, während sie gleichzeitig den gleichmäßigen Druck erhält, der vom Gießharz 5 beim Aushärten angelegt wird, welches das Innere des Hohlraums vollständig füllt. Als Ergebnis des Anlegens des gleichmäßigen Drucks nimmt deshalb, da die in der Isolierharzschicht 6 verbliebenen Luftblasen in der Zeit, bis die gesamte Isolierharzschicht 6 vollständig ausgehärtet ist, in das Gießharz 5 beim Aushärten freigesetzt werden, die Isoliereigenschaft der Isolierharzschicht 6 zu, und auch der Stehspannungswert der Halbleitervorrichtung der zweiten bevorzugten Ausführungsform steigt. Beispielsweise ist der Betrag des Gießharzeinbringdrucks, mit der der Formhohlraum während der Dauer ab Einbringen des flüssigen Gießharzes 5 in den Hohlraum beaufschlagt wird, 9,8 × 106 Pa, das Gießharz 5 füllt den gesamten Hohlraum, und dann wird das flüssige Gießharz 5 unter Erwärmung ausgehärtet. Durch das gleichmäßige Anlegen des Gießharzeinbringdrucks wird die Isolierharzschicht 6, wenn sie ausgehärtet ist, im Vergleich mit der ungehärteten gleichmäßig dünner (Reduzierung des Wärmewiderstands der Isolierharzschicht 6).
    • (iii) Die Isolierharzschicht 6 verfügt über „Thixotropie", was eine physikalische Eigenschaft ist, unter einem relativ niedrigen Druck keine Fluidität aufzuweisen und unter einem relativ hohen Druck Fluidität aufzuweisen, als Ergebnis der Verbesserung bei der Korngröße des anorganischen Füllstoffs, der dem Isolierharzrohmaterial beigemischt wurde. Insbesondere umfasst die Isolierharzschicht 6 mindestens eine Art anorganischen Füllstoffs eines schuppenartigen anorganischen Füllstoffs, nadelartigen anorganischen Füllstoffs und eines anorganischen Füllstoffs mit hyperfeinen Körnern, deren Außendurchmesser 1 μm beträgt oder darunter. Dies vermeidet eine Fluidität der Isolierharzschicht 6, während gleichzeitig deren Benetzbarkeit bei der Befestigung der Isolierharzschicht 6 an der Kühlkörperbodenfläche 8B unter einem relativ niedrigen Druck sichergestellt wird. Da darüber hinaus der anorganische Füllstoff mit schuppenartiger Form o. dgl. verwendet wird, ist der Kontakt zwischen den Füllstoffen beinahe ein Flächenkontakt, verglichen mit dem Fall, bei dem ein allgemeiner kugelförmiger oder grob gemahlener anorganischer Füllstoff verwendet wird (in diesem Fall ist der Kontakt zwischen den Füllstoffen beinahe ein Punktkontakt), und im Ergebnis nimmt der Kontaktbereich zu, und es ist deshalb möglich, den Wärmekontaktwiderstand problemlos zu reduzieren, ohne den Anteil der Einheit an Füllstoff so sehr zu steigern, mit anderen Worten ist es möglich, die Wärmeleitfähigkeit der Isolierharzschicht 6 wirksam zu erhöhen.
    • (iv) Die Abmessung 6L der Oberseite 6US der Isolierharzschicht 6 ist größer eingestellt als die Abmessung 8L der Bodenfläche 8B der Metallplatte 8 (6L > 8L), so dass die Oberseite 6US der Isolierharzschicht 6 die Grenzfläche (8B) zwischen der Isolierharzschicht 6 und der Metallplatte 8 vollständig einschließen kann, und darüber hinaus ist die Abmessung der Oberfläche der Metallschicht 7 gleich der Abmessung 6L der Unterseite der Isolierharzschicht 6 eingestellt. Dies stellt die relativ lange Entladungskriechstrecke (x + y) sicher, die die Stehspannungseigenschaften verbessern soll, und ermöglicht es dem umgebenden Gießharz 5, die Isolierharzschicht 6 wirksam am Fließen zu hindern und so eine Ausbauchung darin bei der Befestigung der Oberseite 6US der Isolierharzschicht 6 unter einem relativ hohen Druck an der Bodenfläche 8B des Kühlkörpers 8 zu erzeugen.
  • Nachstehend erfolgt eine ausführliche Erläuterung über die gießharzversiegelte Leistungshalbleitervorrichtung der zweiten bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf 3.
  • Wie in 3 gezeigt ist, ist der Spitzenabschnitt 1AE des ersten Anschlussrahmens 1A am Umfangsabschnitt 8TP der Hauptfläche 8T der Metallplatte (oder des Kühlkörpers) 8 befestigt, und der Leistungshalbleiterchip 2 ist z.B. mit der Lotschicht 3 auf dem wesentlichen Zentralabschnitt der Hauptfläche 8T der Metallplatte 8 befestigt. Die (nicht gezeigte) am Spitzenabschnitt 1BE des zweiten Anschlussrahmens 1B vorgesehene Elektrode und die (nicht gezeigte), auf der Oberseite 2US des Leistungshalbleiterchips 2 vorgesehene Elektrode sind z.B. mit dem Aluminiumdraht 4 mit einem Durchmesser von 400 μm miteinander verbunden. Die Isolierharzschicht 6 ist in Kontakt mit der Bodenfläche 8B der Metallplatte 8 angeordnet, und die Metallschicht 7 ist auf der Unterseite 6LS der Isolierharzschicht 6 vorgesehen. Das Gießharz 5 bedeckt so den ersten und den zweiten inneren Anschlussabschnitt 1AIL und 1BIL, den Metalldraht 4, die Oberseite 2US und die Seitenflächen 2SS des Leistungshalbleiterchips 2, die leitfähige Schicht 3, die Hauptfläche 8T und die Seitenflächen 8SS der Metallplatte 8, den Außenabschnitt 6USIF in der Oberseite 6US der Isolierharzschicht 6, welcher sich außerhalb der Grenzfläche zwischen der Isolierharzschicht 6 und der Metallplatte 8 befindet, die Seitenflächen 6SS der Isolierharzschicht 6 und die Seitenflächen 8SS der Metallplatte 8, um diese Elemente vollständig einzuschließen und dadurch die Einheit 10 der zweiten bevorzugten Ausführungsform auszubilden. Deshalb liegt in der zweiten bevorzugten Ausführungsform die Unterseite 7LS der Metallschicht 7 nach außen vollkommen frei, und die freiliegende Unterseite 7LS bildet einen Teil der Bodenfläche 5B der Einheit 10.
  • <Herstellungsverfahren>
  • Die Adhäsion zwischen der Isolierharzschicht 6 und der Metallplatte 8 kann durch ein beispielhaftes Herstellungsverfahren sichergestellt werden, das in den Längsschnitten (Prozesszeichnung) der 4 bis 6 gezeigt ist. Nachstehend erfolgt eine Erläuterung zum beispielhaften Herstellungsverfahren für die in 3 gezeigte Vorrichtung.
  • Schritt 1) Die Isolierschicht (7 + 6) wird an einer vorbestimmten Position in der Gussform angeordnet und die Unterseite 7L der Metallschicht 7 in Flächenkontakt mit der Bodenfläche des Hohlraums der Gussform gebracht. Im Einzelnen läuft der Prozess wie folgt ab.
  • Wie in 4 gezeigt, besteht eine Gussform 100 aus einem unteren Formkasten 101 und einem oberen Formkasten 102, und die Außenform eines Hohlraums 100CA (siehe 5), die durch Festklemmen des unteren Formkastens 101 und des oberen Formkastens 102 mit einer (nicht gezeigten) Formpresse gebildet wird, definiert die Außenform der in 3 gezeigten Einheit 10. Als Erstes wird vorab die Isolierschicht, welche ein vereinter Komplex aus der ungehärteten Isolierharzschicht 6 und der Metallschicht 7 ist, mit dem in der ersten bevorzugten Ausführungsform erläuterten Herstellungsverfahren ausgebildet. Dann wird beispielsweise eine Adsorptions-Positionierungsvorrichtung 103 verwendet, um die Isolierschicht in einem Vakuum auf der Adsorptions-Positionierungsvorrichtung zu adsorbieren, und unter Adsorption wird die Adsorptions-Positionierungsvorrichtung 103 zu einer vorbestimmten Position in einer Nut 100G befördert, die im unteren Formkasten 101 vorgesehen ist, und danach abgesenkt, um die Isolierschicht an der vorbestimmten Position der Nut 100G so anzuordnen, dass die Unterseite 7LS der Metallschicht 7 in Flächenkontakt mit einer Bodenfläche 100GB der Nut 100G kommen kann. Danach wird die Adsorptions-Positionierungsvorrichtung 103 aus der Gussform 100 herausbefördert.
  • Schritt 2) In der Gussform 100 wird die als Kühlkörper dienende Metallplatte 8, welche die Hauptfläche 8T umfasst, auf der der Leistungshalbleiterchip 2 angebracht ist, und die der Hauptfläche 8T in einer Richtung ihrer Dicke gegenüberliegende Bodenfläche 8B auf einer Fläche der Isolierschicht angeordnet, um die Bodenfläche 8B der Metallplatte 8 in Flächenkontakt mit der Oberseite 6US der ungehärteten Isolierharzschicht 6 zu bringen. Im Einzelnen geschieht das wie folgt.
  • Ein Innenaufbau, der aus der Metallplatte 8, dem angelöteten Leistungshalbleiterchip 2, dem ersten und dem zweiten Anschlussrahmen 1A und 1B und dem Aluminiumdraht 4 besteht, wird, wie in 4 gezeigt, von einer Rahmenüberführungspositionierungsvorrichtung 104 gehalten, und die Rahmenüberführungspositionierungsvorrichtung 104 wird zum unteren Formkasten 1 hin befördert, um den Innenaufbau im unteren Formkasten 101 an einer vorbestimmten Position der Nut 100G anzuordnen. Die Bodenfläche 8B der Metallplatte 8 kommt dabei in Flächenkontakt mit der Oberseite 6US der ungehärteten Isolierharzschicht 6, wobei sie in der Nut 100G des unteren Formkastens 101 übereinander angeordnet sind. Anders ausgedrückt wird der Innenaufbau auf der Isolierschicht angeordnet (siehe 5). Danach wird die Rahmenüberführungspositionierungsvorrichtung 104 aus der Gussform herausbefördert.
  • Schritt 3) Das flüssige Gießharz 5 wird mit einem konstanten Einbringdruck bei einer bestimmten Temperatur in den Hohlraum 100CA der Gussform 100 eingebracht und die Isolierschicht von der Metallplatte 8 gleichzeitig mit einem konstanten Druck beaufschlagt. Im Einzelnen geschieht das wie folgt.
  • Der obere Formkasten 102 wird von einer Formpresse zum unteren Formkasten 101 befördert, und eine Vorsprungsfläche 102PS des oberen Formkastens 102 und eine Vorsprungsfläche 101PS des unteren Formkastens 101 werden übereinander angeordnet, während sie gleichzeitig den ersten und den zweiten Anschlussabschnitt 1AOL und 1BOL sandwichartig zwischen sich einschließen. Dabei bilden die Nuten 100G und 102G den Hohlraum 100CA, der die Isolierschicht, die Metallplatte u. dgl. enthält. Als Nächstes wird, wie in 5 gezeigt, die Spitze eines Haltestifts 105, der in ein Durchgangsloch des oberen Formkastens 102 vertikal beweglich eingeführt ist, nach unten in den Hohlraum 100CA gebracht, um mit dem Umfangsabschnitt 8TP (welcher dem Umfang einer Fläche auf der Hauptfläche 8T entspricht, auf der der Leistungshalbleiterchip 2 angebracht ist) der Hauptfläche 8T der Metallplatte 8 in Kontakt zu kommen, wobei auf dieser nichts angebracht ist. In diesem Zustand wird der Haltestift 105 von einem (nicht gezeigten) Pressmechanismus mit Druck beaufschlagt. Der Betrag der Druckbeaufschlagung durch den Haltestift 105 beträgt z.B. ca. 4,9 × 105 Pa. Die Spitze des Haltestifts 105 beaufschlagt dabei die Metallplatte 8 entlang einer Dickenrichtung der Metallplatte 8 mit Druck, und folglich beaufschlagt die Bodenfläche 8B der Metallplatte 8 die ungehärtete Isolierharzschicht 6 durch die Oberfläche (Grenzfläche) 6US mit Druck, welche eine Kontaktfläche unmittelbar unter der Bodenfläche 8B der Metallplatte 8 ist. Während der Haltestift 105 wie vorstehend solch einen Druck (einen vorbestimmten Druck) anlegt und die Gussform 100 durch Erwärmen stets auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten wird (z.B. 180°C), wird als Nächstes das Gießharz 5, das zu diesem Zeitpunkt flüssig ist, kontinuierlich in den Hohlraum 100CA eingebracht (siehe 5). Obwohl der Gießharzeinbringdruck, der zu diesem Zeitpunkt angelegt werden kann, von der Auslegung der Gussform 100 für eine bestimmte Anzahl von Einheiten abhängt, die mit einer Gussform hergestellt werden können, beträgt der Gießharzeinbringdruck, den die vorliegenden Erfinder in einer beispielhaften Ausführungsform verwenden, Ca. 9,8 × 106 Pa. In diesem Einbringprozess wird die Metallplatte 8, wobei der erste Druck (der Hauptdruck in diesem Stadium) vom Haltestift 105 angelegt wird, und ein zweiter Druck (der in diesem Stadium vernachlässigbar ist, weil das eingebrachte Gießharz 5 noch flüssig ist) darüber hinaus vom eingebrachten flüssigen Gießharz 5 angelegt wird, durch die Isolierschicht, die aus der Isolierharzschicht 6 und der Metallschicht 7 besteht, gegen eine Wandfläche (der Bodenfläche der Nut des unteren Formkastens) des Hohlraums 100CA gepresst. Dabei wird vorzugsweise mit einer Vakuumpumpe die Luft aus dem Hohlraum 100CA abgesaugt, um die Entstehung von Luftblasen zu vermeiden.
  • Schritt 4) Nachdem der ganze Hohlraum 100CA mit dem Gießharz 5 gefüllt ist, wird der erste, vom Haltestift 5 ausgehende Druck gestoppt und dann das ungehärtete Gießharz 5 und die ungehärtete Isolierharzschicht 6 gleichzeitig eine bestimmte Zeit lang (z.B. 2 bis 3 Minuten) durch Erwärmen (bei einer vorbestimmten Temperatur, z.B. 180°C) gehärtet. Im Einzelnen geschieht das wie folgt.
  • Nachdem der ganze Hohlraum 100CA fast vollständig mit dem Gießharz 5 gefüllt wurde, wird das Einbringen des Gießharzes 5 angehalten (obwohl der Gießharzeinbringdruck von z.B. ca. 9,8 × 106 Pa weiterhin angelegt wird, bis die Aushärtung des Gießharzes 5 abgeschlossen ist), und die Spitze des Haltestifts 105 wird bis auf Höhe der Oberfläche 102GB des Hohlraums im oberen Formkasten 102 angehoben (siehe 6). Dabei ist der Zeitpunkt des Zurückziehens des Haltestifts 105, wenn das Gießharz 5 fest zu werden beginnt (eine gewisse Zeit auf dem Weg des Aushärtens des Gießharzes 5). Wenn der Haltestift 105 bis zum Zeitpunkt des Festwerdens des Gießharzes 5 herausgezogen wird, ist es möglich, wirksam zu verhindern, dass das Gießharz 5 in die Grenzfläche zwischen der Bodenfläche 8B der Metallplatte 8 und der Oberseite 6US der Isolierharzschicht 6 eintritt, und deshalb nimmt die Adhäsion zwischen diesen Flächen 8B und 6US zu. Darüber hinaus trägt das rechtzeitige Zurückziehen des Haltestifts 105 während des Aushärtens des Gießharzes 5 dazu bei, dass ein Freiliegen eines Teils der Metallplatte 8 (z.B. der Hauptfläche 8T) verhindert wird, und bewirkt, dass verhindert wird, dass das Gießharz 5 lokal dünnere Stellen aufweist, und somit die Dicke des ausgehärteten Gießharzes 5 gleichmäßig wird. Im Ergebnis nimmt die Zuverlässigkeit der Isoliereigenschaften der Vorrichtung zu. Nach dem Herausziehen des Haltestifts 105 wird durch Aufrechterhalten der vorbestimmten Temperatur (z.B. 180°C) unter kontinuierlicher Erwärmung der Gussform 100, der zweite Druck, der vom Gießharz 5 beim Aushärten angelegt wird, welches kontinuierlich den Einbringdruck von z.B. 9,8 × 106 Pa erhält, weiter gleichmäßig während der Aushärtedauer des Gießharzes 5 an die Isolierharzschicht 6 ohne den ersten, vom Haltestift 105 angelegten Druck angelegt. Mit dem gleichmäßigen zweiten Druck wird die Dicke der Isolierharzschicht 6 beim Aushärten gleichmäßig auf der ganzen Schicht etwas dünner gemacht, und dabei werden Luftblasen, die in der Isolierharzschicht 6 zurückblieben, in das Gießharz 5 freigesetzt. Deshalb nehmen die Isoliereigenschaften der Isolierharzschicht 6 zu und die Stehspannungseigenschaften der Vorrichtung werden verbessert. Dann wird weiterhin der zweite vom Gießharz 5 an die Isolierharzschicht 6 bei einer bestimmten Temperatur angelegte Druck angelegt, um zu ermöglichen, dass die Schicht des Gießharzes 5 und die Isolierharzschicht 6 beinahe zur selben Zeit aushärten, und im Ergebnis wird eine Ausbildung der Einheit 10 und die Befestigung der Bodenfläche 8B der Metallplatte 8 und der Oberseite 6US der Isolierharzschicht 6 gleichzeitig erzielt.
  • Nachdem der Hohlraum 100CA durch Schließen der Gussform 100 gebildet wurde, sollte die Luft im Hohlraum 100CA durch eine Vakuumpumpe o. dgl. abgesaugt werden, um in der Befestigungsgrenzfläche und dem Gießharz 5 zurückbleibende Blasen zu reduzieren und dementsprechend die Stehspannungseigenschaften der vorliegenden Vorrichtung zu verbessern.
  • Der folgende Effekt bedarf besonderer Erwähnung. Insbesondere, da das Anstreben einer höheren Wärmeleitfähigkeit der Isolierharzschicht zu einem höheren Prozentanteil des Gehalts an anorganischem Füllstoff führt, und die Isolierharzschicht folglich brüchiger wird, ist es im Allgemeinen äußerst schwierig, die hochwärmeleitfähige Isolierharzschicht an der Metallplatte zu befestigen, ohne eine Ausbauchung in der Isolierharzschicht zu erzeugen. Beim Herstellungsverfahren für die Vorrichtung der zweiten bevorzugten Ausführungsform jedoch, wird der Einbringdruck des Gießharzes 5, da die Befestigung der Isolierharzschicht 6 und der Metallplatte 8 und das Aushärten der Schicht des Gießharzes 5 gleichzeitig durchgeführt werden (siehe 6), und darüber hinaus das Gießharz 5 den Abschnitt 6USIF der Oberseite 6US der Isolierharzschicht 6 bedeckt, welche sich um die Befestigungsfläche zwischen der Metallplattenbodenfläche 8B und die Isolierharzschicht 6 herum befindet, durch das ungehärtete flüssige Gießharz 5 auf die Oberseite 6US der Isolierharzschicht 6 übertragen. Selbst wenn die mit Druck beaufschlagte Isolierharzschicht 6 sich entlang der Längsrichtung ausbauchen will, zwingt deshalb das Gießharz 5, das den Abschnitt 6USIF der Isolierharzschicht 6 bedeckt, den sich ausbauchenden Abschnitt nach unten, und verhindert so, dass sich die Isolierharzschicht 6 ausbaucht oder nicht mehr mit Druck beaufschlagt wird. Im Ergebnis weicht die an die Isolierharzschicht 6 angelegte Spannung einfach in eine Quer- oder Längsrichtung aus. Da die Isolierharzschicht 6 graduell ausgehärtet wird, während ihre Umgebung graduell mit dem Gießharz 5 ausgehärtet wird, und die Befestigung der Isolierharzschicht 6 und der Metallplatte 8 und das Aushärten des Gießharzes 5 gleichzeitig abgeschlossen werden, bewirkt dies somit, dass das Ausbauchen der Isolierharzschicht 6 verhindert wird, ohne Abplatzen der Isolierharzschicht 6, und es wird deshalb möglich, die Isolationszuverlässigkeit der Vorrichtung sicherzustellen.
  • Als Nächstes erfolgt eine ausführliche Erläuterung über das kennzeichnende Merkmal, dass die Isolierharzschicht 6 der zweiten bevorzugten Ausführungsform eine physikalische Eigenschaft der Thixotropie aufweist.
  • 7 ist ein Längsschnitt, der schematisch einen Innenaufbau der Isolierharzschicht 6 nach der zweiten bevorzugten Ausführungsform zeigt.
  • Wie in 7 gezeigt ist, sind längliche anorganische Füllstoffe 9 mit schuppenartigen Körnern in einem Epoxidharz enthalten. Der Grund, warum solch ein schuppenartiger anorganischer Füllstoff 9 verwendet wird, wird nachstehend erläutert.
  • Ein Druck wird unter Erwärmen angelegt, wenn die Isolierharzschicht 6 an der Metallplatte 8 befestigt wird, und dabei ist es notwendig, Blasen, die in die Verbindungsgrenzfläche eintreten und Luft, die sich in der Isolierharzschicht 6 befindet, schnell abzusaugen. Um eine höchst zuverlässige Adhäsion zwischen der Isolierharzschicht 6 und der Bodenfläche 8B der Metallplatte 8 zu gewährleisten, muss deshalb die Isolierharzschicht in der Grenzfläche mit der Bodenfläche 8B der Metallplatte 8 ausreichend benetzt und ausgebreitet werden. Da die Viskosität der Isolierharzschicht 6 sinkt, kann in diesem Fall die Isolierharzschicht 6 in der Grenzfläche mit der Bodenfläche 8B der Metallplatte 8 benetzt und ausgebreitet werden, und deshalb sollte die Viskosität der Isolierharzschicht 6 relativ niedrig sein.
  • Im Allgemeinen ist die Kornform des anorganischen Füllstoffs, der die Isolierharzschicht füllt, kugelförmig oder grob gemahlen. Um die Benetzbarkeit der Isolierharzschicht zu gewährleisten, die den anorganischen Füllstoff mit bekannter Kornform verwendet, muss nur der Anteil der Einheit an anorganischem Füllstoff reduziert werden. Diese Reduzierung des Anteils führt zu einer niedrigen Viskosität des Isolierharzes. Wird die Viskosität des Harzes zu niedrig, fließt es aufgrund des Drucks beim Befestigen, und es wird unmöglich, die Isolierharzschicht zufriedenstellend auszubilden, was eine ursprüngliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist. Mit anderen Worten ist es, wenn die Viskosität des Harzes durch Steuerung des Anteils der Einheit an anorganischem Füllstoff auf zu niedrig eingestellt ist, unmöglich, eine Isolierharzschicht zu erzielen, die eine Wärmeleitfähigkeit und Stehspannungseigenschaften für den praktischen Einsatz aufweist.
  • Andererseits nimmt, wenn der Anteil an kugelförmigem oder grob gemahlenem anorganischem Füllstoffs so gesteuert wird, dass er zu hoch ist, die Viskosität des Harzes übermäßig zu, und es wird unmöglich, Blasen, die in die Isolierharzschicht eintreten und/oder Luft, die in der Isolierharzschicht vorhanden ist, wirksam abzusaugen, und darüber hinaus wird die Benetzbarkeit des Isolierharzes in der Grenzfläche mit der Metallplatte 8 zu schlecht, und es wird schwierig, eine ausreichende Adhäsion sicherzustellen.
  • Um nicht zwei derartige Probleme aufkommen zu lassen, ist es deshalb notwendig, strikt eine angemessene Harzviskosität auszuwählen. Da eine solche präzise Auswahl der Harzviskosität jedoch bei der Isolierharzschicht, die den herkömmlichen kugelförmigen oder grob gemahlenen anorganischen Füllstoff verwendet, in der Tat schwierig ist, ist es unmöglich, eine ausreichende Adhäsion zu erzielen, ohne dass das Isolierharz zerfließt, und dies führt zwangsweise zu Randbedingungen bei der Spannung, dem elektrischen Strom und dem Wärmewert, die in der Halbleitervorrichtung genutzt werden können.
  • Andererseits kann wie in 7 gezeigt, durch das Beimischen der schuppenartigen anorganischen Füllstoffe 9 zur Isolierharzschicht 6, diese die physikalische Eigenschaft der „Thixotropie, des Nichtaufweisens von Fluidität unter einem relativ niedrigen Druck und des Aufweisens von Fluidität unter einem relativ hohen Druck" entwickeln. Anders ausgedrückt ist es mit der Isolierharzschicht 6 mit Thixotropie möglich, den Anteil der Einheit an anorganischem Füllstoffs zu erhöhen und die Benetzbarkeit des Isolierharzes zu steigern.
  • Wenn dann diese Thixotropie genutzt wird, a) wird in einem frühen Stadium des Einbringens, in dem das flüssige Gießharz 5 mit einem relativ niedrigen Einbringdruck in den Hohlraum 101CA der Gussform eingebracht wird, die Isolierharzschicht 6 kontinuierlich mit Druck beaufschlagt und gleichzeitig bleibt ihre ursprüngliche Dicke und Form aufrechterhalten, ohne dass sie zerfließt, und b) weist in einem darauffolgenden Stadium, in dem kein Lufteinschluss o. dgl. vorhanden ist und der Hohlraum 101CA mit dem Gießharz 5 gefüllt ist, da die Isolierharzschicht 6 mit einem relativ hohen Druck (welcher dem Gießharzeinbringdruck entspricht) beaufschlagt wird, wenn dieser Zustand eine vorbestimmte Dauer lang unter Erwärmen gehalten wird, die Isolierharzschicht 6 dabei Fluidität auf und härtet aus, während Blasen und/oder Luft daraus abgezogen werden und sie entlang der Grenzfläche mit der Bodenfläche 8B der Metallplatte benetzt und ausgebreitet wird. Da dabei, wie zuvor erörtert, das Gießharz 5 um den Abschnitt 6P2 der Isolierharzschicht 6 vorhanden ist, welche von der Grenzfläche mit der Bodenfläche 8B der Metallplatte 8 vorsteht, und das Gießharz 5 weiterhin den vorspringenden Abschnitt 6P2 der Isolierharzschicht 6 mit einem Druck beaufschlagt, zerfließt die Isolierharzschicht nicht während des Übergangs zum Aushärten, und das Gießharz 5 trägt nur zum (i) Absaugen der Blasen bei, die in die Isolierharzschicht 6 eintreten oder/und der Luft, die in der Isolierharzschicht 6 vorhanden ist, und stellt (ii) die Benetzbarkeit des Harzes in der Grenzfläche mit der Metallschicht 8 sicher.
  • Der Grund, warum sich Thixotropie entwickelt, ist, dass das Oberflächen-Volumen-Verhältnis des anorganischen Füllstoffs (welches der Oberflächeninhalt des anorganischen Füllstoffs pro Volumen ist) groß ist. Insbesondere führt ein großes Oberflächen-Volumen-Verhältnis zu einer starken Interaktion zwischen dem Füllstoff und dem Harz, und dadurch steigt die Viskosität der ganzen Isolierharzschicht. Da diese Interaktion jedoch je nach der Stärke einer von außen einwirkenden Kraft leicht unterbrochen werden kann, wenn ein relativ hoher Druck angelegt wird, wird die oben genannte Interaktion unterbrochen, und die Isolierharzschicht weist Fluidität auf.
  • Während die vorstehende Erläuterung zur zweiten bevorzugten Ausführungsform den Fall darstellt, bei dem die Isolierharzschicht 6 den anorganischen Füllstoff S9 mit jeweils schuppenartiger Kornform enthält, ist der anorganische Füllstoff, der die Thixotropie der Isolierharzschicht 6 entwickeln soll, nicht auf dieses Fallbeispiel beschränkt. Beispielsweise bestätigen die vorliegenden Erfinder, dass die Isolierharzschicht 6 dieselbe Thixotropie auch dann entwickelt, wenn ein anorganischer Füllstoff mit nadelartiger Kornform verwendet wird. Auch wenn sowohl die allgemein kugelförmigen oder grob gemahlenen anorganischen Füllstoffe und die anorganischen Füllstoffe mit der schuppenartigen und/oder nadelartigen Kornform verwendet werden, kann die Isolierharzschicht 6 Thixotropie entwickeln. Außer den zuvor genannten Fallbeispielen bestätigen die vorliegenden Erfinder, dass die Isolierharzschicht 6 auch dann Thixotropie entwickeln kann, wenn ein hyperfeinkörniger Füllstoff, dessen durchschnittliche Korngröße 1 μm oder weniger beträgt (ein kleinerer Korndurchmesser ist besser), dem oben genannten allgemeinen Füllstoff in einen Massenprozentanteil von mehreren 10 % beigemischt wird. Insbesondere in dem Fall, in dem schuppenartige anorganische Füllstoffe 9 parallel mit einer Hauptfläche der Isolierharzschicht 6 angeordnet sind, wie in 7 schematisch gezeigt ist, bestätigen die vorliegenden Erfinder, dass, da eine Verformung der Isolierharzschicht 6 aufgrund einer Druckbeaufschlagung gering ist und eine Luftabsaugung zunimmt, der Aufbau von 7 ein zu bevorziehender sein sollte. Die parallele Anordnung von 7 kann erzielt werden, indem das Isolierharzschichtrohmaterial mit den beigemischten anorganischen Füllstoffen 9 auf die Metallschicht 6 aufgetragen und dann gesteuert wird, wie das Isolierharzschichtrohmaterial zusammengedrückt werden soll.
  • Das schuppen- oder nadelartige Korn des anorganischen Füllstoffs 9 kann vorab durch Steuerung des Kristallwachstums erhalten werden.
  • Die Pulver der anorganischen Füllstoffe 9, deren Körner in schuppen- oder nadelartige Form gebracht werden, werden dem Isolierharzschichtrohmaterial vorab beigemischt, das solche anorganische Füllstoffe 9 enthaltende Rohmaterial wird auf die Oberseite 7US der Metallschicht 7 aufgetragen, die über die Walzen gewickelt sind, die im Herstellungsverfahren für die Isolierschicht verwendet werden, welches in der ersten bevorzugten Ausführungsform erläutert ist, und danach wird das Isolierharzschichtrohmaterial zusammengedrückt, wodurch es zu einem Flächenkörper ausgebreitet wird. Dieses Zusammendrücken erlaubt es den anorganischen Füllstoffen 9 im Isolierharzschichtrohmaterial, in einen beinahen Flächenkontakt miteinander gelangen zu können, und der Kontaktbereich der anorganischen Füllstoffe 9 nimmt im Vergleich zur Kontaktfläche der anorganischen Füllstoffe mit allgemeiner Kornform in diesem Fall deutlich zu. Deshalb weist die Isolierharzschicht 6, die die anorganischen Füllstoffe 9 mit Körnern schuppen- oder nadelartigen Form enthalten, die Wirkung auf, im Vergleich mit der Isolierharzschicht, die nur die anorganischen Füllstoffe mit Körnern allgemeiner Form enthält, eine höhere Wärmeleitfähigkeit zu erzielen.
  • Hier wird beispielsweise Bornitrid als Bestandteil des schuppenartigen anorganischen Füllstoffs 9 verwendet, und in diesem Fall ist es möglich, die Isolierharzschicht 6 zu erzielen, die eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 60 W/mK entwickelt. Jedoch selbst wenn der Gehaltsprozentanteil oder der Anteil der Einheit an schuppenartigem anorganischem Füllstoff 9 aus Bornitrid in einen Bereich von 40 % bis 60 % eingestellt wird, was sich nicht negativ auf die Produktivität auswirkt, ist es möglich, die Isolierharzschicht 6 mit einer Wärmeleitfähigkeit von ca. 10 W/mK zu erzielen. Deshalb wird, selbst wenn der Gehaltsprozentanteil des schuppenartigen anorganischen Füllstoffs 9 auf eine niedrige Höhe wie z.B. auf den Bereich von 40 % bis 60 % eingestellt wird, dies als bevorzugter Fall für den tatsächlichen Einsatz betrachtet. Während der Bestandteil des schuppenartigen anorganischen Füllstoffs 9 im obigen Fall Bornitrid ist, kann auch ein anderes Material als Bestandteil des anorganischen Füllstoffs 9, das eine schuppen- oder nadelartige Kornform aufweist, oder ein hyperfeines Korn verwendet werden, dessen durchschnittlicher Durchmesser 1 μm oder darunter beträgt, um sowohl eine wünschenswerte Stehspannung als auch Produktivität sicherzustellen, wenn nur das Material so wirkt, dass sich Thixotropie entwickelt. Beispielsweise kann Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid oder Aluminiumoxid als Bestandteil des anorganischen Füllstoffs 9 verwendet werden.
  • Was den Gehaltsprozentanteil des anorganischen Füllstoffs 9 angeht, steigt beispielsweise, wenn der Massenprozentanteil ca. 10 % beträgt, die Wärmeleitfähigkeit der Isolierharzschicht 6 kaum an, aber wenn der Prozentanteil dieses Gehalts höher wird, steigt die Wärmeleitfähigkeit der Isolierharzschicht 6 an. Steigt der Gehaltsprozentanteil an anorganischem Füllstoff 9 über 90 % an, ist es auf nachteilhafte Weise unmöglich, die Isolierharzschicht 6 auszubilden. Innerhalb des Bereichs jedoch, in dem der Gehaltsprozentanteil an anorganischem Füllstoff 9 kein Problem bei der Produktivität der Isolierharzschicht 6 aufwirft, ist natürlich der Gehaltsprozentanteil nicht auf den vorgenannten Bereich des Massenprozentanteils von 40 % bis 60 % beschränkt.
  • Wie zuvor erläutert, ist es möglich, wenn der anorganische Füllstoff 9 in der Isolierharzschicht 6 (1) das Korn mit der schuppenartigen Form, (2) das Korn mit der nadelartigen Form oder (3) das hyperfeine Korn aufweist, dessen durchschnittlicher Durchmesser 1 μm oder darunter beträgt, oder ein Gemisch aus mindestens zwei Arten der zuvor genannten (1), (2) und (3) aufweist, die Adhäsion der Isolierharzschicht 6 bei der Befestigung wie zuvor erörtert zu verbessern, und darüber hinaus die Stehspannungseigenschaften und den Wärmewiderstand der Isolierharzschicht 6 zu verbessern.
  • Als Nächstes erfolgt eine Erläuterung über die Dicke der Metallplatte 8. Insbesondere wenn die Metallplatte 8 relativ dünn ist, weist sie aufgrund des Drucks, der vom Haltestift 105 angelegt wird, einen Verzug auf (siehe 5), und dies verursacht in der Folge einen Zwischenraum in der Befestigungsfläche zwischen der Metallplatte 8 und der Isolierharzschicht 6. Das Versuchsergebnis eines solchen Problems ist in 8 gezeigt. Wie aus 8 hervorgeht, tritt, falls die Metallplatte 8 aus Cu besteht, eine schlechte Anhaftung zwischen den Elementen 6 und 8 auf, wenn die Dicke der Metallplatte 0,8 mm beträgt. Auch wenn die Dicke der Metallplatte 8 2 mm beträgt, besteht ein Verzug, und das Beurteilungsergebnis ist schlechte Adhäsion. In jedem Fall aber, bei dem die Dicke der Metallplatte auf 3 mm und 4 mm eingestellt ist, besteht keine schlechte Adhäsion und es wird eine gute Grenzfläche 8B erzielt. Aus diesen Versuchsergebnissen ergibt sich die Beurteilung, dass die Metallplatte 8 eine Dicke von 3 mm oder darüber haben muss.
  • Darüber hinaus wird vom Standpunkt der Wärmeleitfähigkeit her eine angemessene Dicke der Metallplatte 8 untersucht. Aus dem Ergebnis eines Versuchs, den die vorliegenden Erfinder machten, neigt der Wärmewiderstand, wenn die Isolierharzschicht 6 eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 10 W/mK hat und der Leistungshalbleiterchip 2 1,5 mm2 groß ist, beispielweise dazu, abzunehmen, wenn die Dicke der Metallplatte 8 größer eingestellt ist als die Dicke der Anschlussrahmen 1A und 1B, der Wert des Wärmewiderstands am kleinsten ist, wenn die Dicke der Metallplatte 8 in einem Bereich von ca. 3 mm bis 4 mm liegt, und danach der Wärmewiderstand zunimmt, wenn die Dicke der Metallplatte 8 größer wird.
  • Zieht man die obigen Versuchergebnisse in Betracht, ist es vorzuziehen, wenn eine angemessene Dicke der Metallplatte zunächst nur vom Standpunkt der Wärmeleitfähigkeit beurteilt wird, dass die Dicke der Metallplatte 8 größer eingestellt werden sollte als zumindest die Dicke der Anschlussrahmen 1A und 1B (0,5 mm bis 1 mm). In Anbetracht der Tatsache jedoch, dass der Wärmewiderstand der Metallplatte 8 auf die für den praktischen Einsatz beträchtliche Höhe steigt, wenn die Dicke der Metallplatte 8 ca. 5 mm annimmt und in Anbetracht der Ergebnisse von 8, fällt die angemessene Dicke der Metallplatte 8 tatsächlich in einen Bereich von nicht weniger als 3 mm und weniger als 5 mm.
  • Als Nächstes wird in Anbetracht des Versuchsergebnisses der Grund dafür erläutert, warum die Außenabmessung 6L der Isolierharzschicht 6 größer eingestellt ist als die Außenabmessung 8L der Metallplatte 8, und die Isolierharzschicht 6 bezüglich der Metallplatte 8 so angeordnet ist, dass die Oberseite 6US der Isolierharzschicht 6 die Grenzfläche mit der Bodenfläche 8B der Metallplatte 8 vollständig einschließen kann.
  • Die Stehspannungseigenschaften zwischen der Metallplatte 8 und der Metallschicht 7 auf der Rückseite der vorliegenden Halbleitervorrichtung bemessen sich an Fällen, bei denen das Verhältnis zwischen der Abmessung 6L der Isolierharzschicht 6 und der Abmessung 8L der Metallplatte 8 so ist, dass (A) die Metallplatte 8 die Isolierharzschicht 6 umfasst, (B) beide Abmessungen gleich sind, und (C) die Isolierharzschicht 6 die Metallplatte 8 einschließt. Das Messergebnis ist in 9 gezeigt. Aus 9 wird verständlich, dass die Stehspannungseigenschaften mit dem Aufbau (C) erheblich verbessert werden können, bei dem die Isolierharzschicht 6 die Metallplatte 8 einschließt (6L > 8L). Speziell vom Standpunkt der Isolierung von der Metallplatte 8 zur Metallschicht 7 ist die Entladungskriechstrecke, die entlang der Seitenflächen 6SS der Isolierharzschicht 6 und der Grenzfläche 6USIF zwischen der Isolierharzschicht 6 und dem Gießharz 5 hervorgerufen werden kann, eine Stehspannungsunterbrechungsstrecke. Um deshalb wie in den zuvor genannten Fallbeispielen (A) und (B) die Stehspannungseigenschaften nur mit der Dicke y der relativ dünnen Isolierharzschicht 6 zu erzielen, muss die Dicke y der Isolierharzschicht 6 so eingestellt werden, dass sie über der Isolierkriechstrecke liegt. Ist hingegen wie im obigen Fallbeispiel (C) die Fläche der Oberseite 6US der Isolierharzschicht 6 größer eingestellt als diejenige der Bodenfläche der Metallplatte 8, ist es möglich, da die Summe der Länge x des von der Befestigungsfläche vorspringenden Abschnitts der Isolierharzschicht 6 und der Dicke y der Isolierharzschicht 6 die Isolierkriechstrecke ist, vorbestimmte Stehspannungseigenschaften zu erzielen, ohne die Dicke y der Isolierharzschicht 6 so einzustellen, dass sie unnötig groß ist.
  • In dem Fall, in dem die Fläche der Oberseite 6US der Isolierharzschicht 6 größer eingestellt ist als diejenige der Bodenfläche 8B der Metallplatte 8, ist es möglich, durch Anlegen des zweiten Drucks, welcher hoch genug ist, um die Dicke y der Isolierharzschicht 6 beim Befestigen der Isolierharzschicht 6 an der Metallplatte 8 zu verändern, anders ausgedrückt, durch kontinuierliches Anlegen des Gießharzeinbringdrucks, der höher ist als z.B. ca. 9,8 × 106 Pa ab Einbringbeginn bis zum abgeschlossenen Aushärten, die Dicke y der Isolierharzschicht 6 gleichmäßig zu reduzieren, eine Reduzierung des Wärmewiderstands der Isolierharzschicht 6 und eine Verbesserung der Isoliereigenschaften und der Stehspannungseigenschaften der Isolierharzschicht 6 zu erzielen, und indem der zuvor genannte Befestigungsvorgang gleichzeitig mit dem Aushärtvorgang des eingebrachten flüssigen Gießharzes 5 vonstatten geht, ist es möglich, die Ausbauchung oder Beschädigung in dem Abschnitt der Isolierharzschicht 6 um die Befestigungsfläche (8B) zu verhindern. Dieser Punkt wird noch im Einzelnen aufbauend auf den Versuchsergebnissen erläutert.
  • Wie zuvor erörtert, wird beim Herstellen des Isolierharzschichtrohmaterials, um zu ermöglichen, dass der anorganische Füllstoff dem Epoxidharz problemlos beigemischt werden kann, die Viskosität des Isolierharzschichtrohmaterials gesenkt, indem dem Epoxidharz ein vorbestimmtes Lösungsmittel beigemischt wird. Für die Isolierschicht wird das Lösungsmittel jedoch nicht benötigt. Deshalb verflüchtigt sich das Lösungsmittel in der Isolierharzschicht 6 durch Erwärmen im Trocknungsprozess während der Ausbildung der Isolierschicht, wodurch es aus der Isolierharzschicht 6 entfernt wird. Obwohl sich das Lösungsmittel im Trocknungsprozess (dem Prozess des Entfernen des Lösungsmittels) verflüchtigt, bleiben im Ergebnis einige schwammförmige Blasen in der Isolierharzschicht 6 verteilt zurück. Solch eine Anzahl von Blasen verursacht eine Verschlechterung der Isolier- oder Stehspannungseigenschaften der Isolierharzschicht 6. Deshalb wird die Luft (werden die Blasen), die in der ungehärteten Isolierharzschicht 6 vorhanden ist (sind), wie zuvor erörtert in das Gießharz 5 um die Isolierharzschicht 6 ausgetrieben, da die Dicke y der Isolierharzschicht 6 gleichmäßig durch den zweiten Druck reduziert wird, welcher vom Gießharz 5 auf dem Weg des Aushärtens (d.h. der Gießharzeinbringdruck, mit dem die Gussform 100 beaufschlagt wird) gleichmäßig an die ganze ungehärtete Isolierharzschicht 6 angelegt wird. In diesem Fall scheint es, dass die gleichmäßige Reduzierung der Dicke der Isolierharzschicht 6 voranschreitet und die Stehspannungseigenschaften besser werden, wenn der zweite Druck, d.h. der Gießharzeinbringdruck, höher wird. Die vorliegenden Erfinder wiesen diesen Punkt durch Experimente nach.
  • 10 ist eine Tabelle, die ein Messergebnis einer Stehspannung in verschiedenen Fallbeispielen zeigt, bei denen die Isolierschicht, die die ungehärtete Isolierharzschicht 6 verwendet, die eine Dicke y von z.B. 200 μm hat, an der Metallplatte 8 befestigt wird. Im Fall A von 10 wird die Isolierschicht, die aus der Isolierharzschicht 6 mit einer Dicke von 200 μm besteht, und die Metallschicht 7 auf der Bodenfläche 8B der Metallplatte 8 befestigt, indem vorab ein Druck angelegt und dann die Metallplatte 8 mit der Isolierschicht im Formenhohlraum 100CA angeordnet wird und ein Formen stattfindet, indem der Gießharzeinbringdruck von 9,8 × 106 Pa angelegt wird. Andererseits wird die Einheit 10 in den Fallbeispielen B bis D unter Verwendung des Her stellungsverfahrens der zweiten bevorzugten Ausführungsform geformt, und die Gießharzeinbringdrücke unterscheiden sich von Fall zu Fall. Wie aus dem Messergebnis von 10 hervorgeht, ergibt sich im Fall A eine fehlerhafte Stehspannung, die mit ca. 2 kV angegeben ist. Darüber hinaus sind im Fall A Ausbauchungen der Isolierharzschicht 6 beim Formen vorhanden. Andererseits wird bei den Halbleitervorrichtungen (Fallbeispiele B bis D), die unter Verwendung des Verfahrens der zweiten bevorzugten Ausführungsform hergestellt werden, selbst wenn der Gießharzeinbringdruck kleiner ist als derjenige von Fallbeispiel A, die Stehspannung (5 kV) (im Fallbeispiel B) erzielt, die größer ist als diejenige von Fallbeispiel A, und darüber hinaus wird das gute Ergebnis erzielt, dass die Stehspannungseigenschaften zunehmen, wenn der Gießharzeinbringdruck (in den Fallbeispielen C und D) höher wird. Aus diesem Messergebnis, wird im Fallbeispiel C, das im Hinblick auf die Leistung der Gussform, welche für gewöhnlich in Anbetracht von Produktivität verwendet wird, die Dicke y der gehärteten Isolierharzschicht 6 verglichen mit der Dicke vor dem Aushärten um ca. 10 μm reduziert. Dann kann in einem Fall, in dem das Gießharz 5 aushärtet, während ein größerer Gießharzeinbringdruck von z.B. ca. 1,274 × 107 Pa an die Gussform je nach deren Festigkeit angelegt wird, eine gleichmäßige Reduzierung der Dicke y der Isolierharzschicht 6, welche gleichzeitig mit dem Aushärten der Gießharzes 5 aushärtet, über 10 μm betragen, und es kann schließlich eine bevorzugtere Isolierharzschicht 6 erzielt werden, was Isoliereigenschaften, Stehspannungseigenschaften, Wärmewiderstand und Rohmaterialkosten betrifft.
  • Wie zuvor erläutert, wird im Fallbeispiel A der Abschnitt 6P1 der Isolierharzschicht 6, welcher sich unter der Befestigungsfläche befindet, aufgrund des hohen angelegten Drucks zum Umfang der Befestigungsfläche bewegt, wenn die Isolierharzschicht an der Metallplatte befestigt wird, und im Ergebnis härtet der Abschnitt 6P2 der Isolierharzschicht 6 aus und baucht sich dabei aus. Da im Fallbeispiel A der Ausformprozess in diesem Zustand stattfindet, bricht die Isolierharzschicht teilweise am Abschnitt mit den Ausbauchungen im Abschnitt 6P2 der Isolierharzschicht 6, und es wird unmöglich, eine Isolierung im Umfangsabschnitt der Metallplatte sicherzustellen.
  • In jedem der Fallbeispiele B bis D tritt hingegen kein solches Problem auf. Speziell in der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, da die Isolierharzschicht 6, die die Oberseite 6US und die Unterseite 6LS umfasst, wovon jede eine Fläche hat, die größer ist als diejenige der Bodenfläche 8B der Metallplatte 8, ausgehärtet und befestigt wird, indem der zweite Druck (Gießharzeinbringdruck), der vom Gießharz 5 angelegt wird, das in den Hohlraum 100CA eingebracht wird, aktiv genutzt wird, die Durchisolierungseigenschaften zu verbessern und die erforderliche Isolierkriechstrecke (x + y) sicherzustellen, während die Dicke y der Isolierharzschicht 6 so gesteuert wird, dass sie der Mindestwert ist (der Wärmewiderstand der Isolierharzschicht 6 kann gesenkt werden, wenn die Dicke y kleiner wird). Deshalb ist es möglich, vorbestimmte Stehspannungseigenschaften zu erzielen und gleichzeitig den Wärmewiderstand der vorliegenden Halbleitervorrichtung auf das Mindestmaß zu senken.
  • Auf diese Weise wird das vorgenannte Ergebnis erzielt, dass die Isoliereigenschaften (Stehspannungseigenschaften) verbessert werden, wenn die Befestigung zwischen der Isolierharzschicht 6 und der Metallplatte 8 gleichzeitig mit dem Ausformen vonstatten geht und die Außenabmessung der Isolierharzschicht 6 größer ist als diejenige der Metallplatte 8.
  • Obwohl es selbst in der zweiten bevorzugten Ausführungsform eine gewisse Zeit dauert, um die ungehärtete Isolierharzschicht 6 auszuhärten, da die Prozesszeit verglichen mit dem Fall im Verhältnis kürzer ist, in dem Verfahrensschritte des Befestigens der Isolierharzschicht an der Metallplatte und das Aushärten der Isolierharzschicht und ein Verfahrensschritt des Aushärtens des Gießharzes 5 (Ausbilden der Einheit) separat durchgeführt werden, und da insbesondere in der zweiten bevorzugten Ausführungsform ein zeitlicher Temperaturablauf nur während des Einbringens des Gießharzes 5 und der Befestigung auftritt, ist es weiterhin möglich, die Produktivität zu erhöhen.
  • Was die Dicke der Metallschicht 7 anbelangt, sollte, obwohl die Kosten für das schichtweise Anordnen der Metallschicht 7 und der Isolierharzschicht 6 sinken, wenn die Dicke geringer ist, da ein Problem wie Brechen o. dgl. tatsächlich auftritt, wenn die Dicke 50 μm oder darunter beträgt, die Dicke ca. 100 μm betragen.
  • Wie vorstehend erläutert, ermöglicht es die zweite bevorzugte Ausführungsform, dass die Isolierharzschicht 6 die physikalische Eigenschaft der Thixotropie entwickeln kann und die Wärmeleitfähigkeit der Isolierharzschicht 6 erhöht wird, indem die Befestigung zwischen der Metallplatte 8 und der Isolierharzschicht 6, deren Abmessung größer ist als diejenige der Metallplatte 8, und das Gussversiegeln gleichzeitig vonstatten geht, und der anorganische Füllstoff 9 verwendet wird, welcher ein schuppen- oder nadelartiges Korn oder ein hyperfeines Korn oder ein Gemisch irgendwelcher von diesen verwendet. Darüber hinaus wird die Isolierharzschicht 6, die ursprünglich äußerst brüchig ist, durch die Metallschicht 7 verstärkt, indem die Isolierharzschicht 6 und die Metallschicht 7 miteinander verbunden werden. Diese Verbesserungen ermöglichen es, dass die folienartige Isolierharzschicht 6 an einer vorbestimmten Position entlang der Bodenfläche der Gussform ohne ihre Isoliereigenschaften angeordnet werden kann. Da es möglich ist, die Dicke der Isolierharzschicht 6 zu reduzieren, während gleichzeitig die Stehspannungseigenschaften verbessert werden, kann dieser Punkt zusätzlich zur Kostensenkung der Vorrichtung und auch zur Verbesserung der Produktivität beitragen.
  • Ferner kann, ebenfalls in der Vorrichtung von 3, die Abmessung und Anordnung der Isolierharzschicht 6 und der Metallplatte 8 so bestimmt werden, dass sie, wie in der zweiten Variante dem Verhältnis 6L ≤ 8L genügen, obwohl diese Variante einige Nachteile für die Stehspannungseigenschaften aufwirft.
  • Wird die Isolierharzschicht 6 mit Thixotropie verwendet, welche in der zweiten bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen wird, ist es im Prozess des Befestigens der Isolierharzschicht 6 an der Metallplatte 8 möglich, eine Verformung der Isolierharzschicht 6 zu unterdrücken, und darüber hinaus eine Verschlechterung der Isolierharzschicht 6 selbst unter ausreichendem Druck zu verhindern, und zusätzlich noch die Stehspannungseigenschaften der Isolierharzschicht 6 zu verbessern.
  • (Dritte Variante)
  • 11 ist ein Längsschnitt, der einen Aufbau einer gießharzversiegelten Halbleitervorrichtung nach der dritten Variante zeigt. Der Unterschied zwischen der Vorrichtung der dritten Variante und der Vorrichtung der zweiten bevorzugten Ausführungsform, d.h. das kennzeichnende Merkmal der dritten Variante, ist, dass der erste Abschnitt 6P1 der Isolierharzschicht 6, welcher unter der Grenzfläche (8B) der Isolierharzschicht 6 und der Metallplatte 8 angeordnet ist, dünner eingestellt ist als der zweite Abschnitt 6P2 der Isolierharzschicht 6, welcher unter dem Außenabschnitt 6USIF in der Oberseite 6US der Isolierharzschicht 6 angeordnet ist, der sich außerhalb der Grenzfläche (8B) zwischen der Isolierharzschicht 6 und der Metallplatte 8 befindet. Insbesondere ist die Dicke des ersten Abschnitts 6P1, der sich unmittelbar unterhalb der Befestigungsfläche 8B befindet, kleiner als diejenige des zweiten Abschnitts 6P2, der sich außerhalb der Befestigungsfläche 8B befindet. In 11 sind die weiteren Bestandteile dieselben wie die entsprechenden Elemente in der zweiten bevorzugten Ausführungsform und werden dementsprechend mit denselben Bezugszeichen wie denjenigen von 3 dargestellt.
  • 12 ist ein Längsschnitt, der einen der Verfahrensschritte zur Herstellung des Aufbaus von 11 zeigt. Der Verfahrensschritt von 12 entspricht einem Schritt, der zusätzlich zwischen den 5 und 6 eingefügt wurde. Insbesondere wenn das flüssige Gießharz 5 den ganzen Hohlraum 100CA füllt, wird, anstatt den Haltestift 105 sofort herauszuziehen, ein Druck, der größer ist als der aktuelle Gießharzeinbringdruck (z.B. 9,8 × 106 Pa), z.B. 1,47 × 107 Pa bis 1,96 × 107 Pa, durch einen (nicht gezeigten) Pressenmechanismus, der mit dem Haltestift 105 verbunden ist, unmittelbar vor dem Herausziehen einmalig an den Haltestift 105 angelegt. Dies ermöglicht es, dass ein größerer als der aktuelle Gießharzeinbringdruck (z.B. 9,8 × 106 Pa) vorübergehend lokal an die Isolierharzschicht 6 angelegt werden kann, d.h. am ersten Abschnitt 6P1, der sich unmittelbar unterhalb der Grenzfläche 8B befindet, und im Ergebnis wird der erste Abschnitt 6P1 um den Betrag, der dem angelegten Druck entspricht, dünner als der zweite Abschnitt 6P2. Danach wird die Druckbeaufschlagung sofort angehalten und der Haltestift 105 aus dem Gießharz 5 herausgezogen, das auszuhärten beginnt. Das Stadium zum Zeitpunkt des Herausziehens des Haltestifts 105 ist dasselbe wie das Stadium von 6. Der darauffolgende Aushärtprozess ist derselbe wie in der zweiten bevorzugten Ausführungsform.
  • Auf diese Weise wird der erste Abschnitt 6P1, der sich unter der Befestigungsfläche 8B befindet, dünner ausgelegt als der Umfangsabschnitt 6P2 um die Befestigungsfläche 8B, indem ein Druck, der größer ist als der aktuelle Gießharzeinbringdruck an den ersten Abschnitt 6P1 der Isolierharzschicht 6 zu Beginn oder unmittelbar vor diesem Beginnpunkt des Aushärtens der Isolierharzschicht 6 und des Gießharzes 5 angelegt wird. Deshalb bewirkt die dritte Variante, dass im Vergleich zur zweiten bevorzugten Ausführungsform noch mehr Blasen, die in der ungehärteten Isolierharzschicht 6 vorhanden sind, abgesaugt werden und dementsprechend die Stehspannungseigenschaften weiter verbessert werden.
  • Darüber hinaus bewirkt der Aufbau der dritten Variante auch, dass die Adhäsion zwischen der Fläche 6USIF der Isolierharzschicht 6 und der Fläche des Gießharzes 5 mit der Ausbauchung der Isolierharzschicht 6 (dem zweiten Abschnitt 6P2) um die Befestigungsfläche weiter verbessert wird.
  • Somit ist es möglich, die Stehspannungseigenschaften und die Adhäsion der Isolierharzschicht 6 weiter zu verbessern, ohne die Isolierharzschicht 6 unnötig dick auszulegen, indem lokal ein Druck auf den Abschnitt 6P1 der Isolierharzschicht 6, der sich unmittelbar unterhalb der Befestigungsfläche befindet, angelegt wird, bis die Dicke des Abschnitts 6P1 der Isolierharzschicht 6 kleiner wird als diejenige des Abschnitts 6P2 der Isolierharzschicht 6 um die Befestigungsfläche, wenn die Befestigung zwischen der Isolierharzschicht 6 und der Metallplatte 8 und das Formversiegeln gleichzeitig vonstatten gehen.
  • (Vierte Variante)
  • 13 ist ein Längsschnitt, der einen Aufbau einer gießharzversiegelten Leistungshalbleitervorrichtung nach der vierten Variante zeigt. Der Unterschied der vierten Variante zur zweiten bevorzugten Ausführungsform und zur dritten Variante ist, dass ein zweiter Endabschnitt 6P2E der Isolierharzschicht 6 und ein Endabschnitt 7P2E des Umfangsabschnitts 7P2 der Metallschicht 7, welcher am zweiten Abschnitt 6P2 befestigt ist, als eine Einheit zum Inneren des Gießharzes 5 hin gebogen ist und nur ein Bodenflächenabschnitt 7LSC an der Unterseite 7LS der Metallschicht 7, welcher einen unmittelbar unter der Grenzfläche zwischen der Isolierharzschicht 6 und der Metallplatte 8 befindlichen Zentralabschnitt umfasst, im Gegensatz zu einem gebogenen Unterseitenabschnitt 7LSE, der im Umfangsendabschnitt 7P2E enthalten ist, außen freiliegt. Die weiteren Bestandteile sind dieselben wie die entsprechenden Elemente der dritten Variante.
  • Ein Fall kann vorkommen, bei dem der ganze zweite Abschnitt 6P2 und der ganze Umfangsabschnitt 7P2 zum Inneren des Gießharzes 5 hin gebogen sind (der Abstand d = 0), und in diesem Fall ist der Unterseitenabschnitt, welcher außen freiliegt, nur der Zentralabschnitt, der sich unmittelbar unterhalb der Grenzfläche zwischen der Isolierharzschicht 6 und der Metallplatte 8 befindet.
  • Während 13 einen beispielhaften Fall zeigt, bei dem das kennzeichnende Merkmal der vierten Variante auf die Vorrichtung der dritten Variante angewandt wird, ist es natürlich auch möglich, die vierte Variante auf die Vorrichtung von 3 anzuwenden, welche ein Beispiel der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist.
  • Da die Haftfestigkeit zwischen der Isolierharzschicht 6 und dem Gießharz 5 schwächer ist als zwischen der Metallplatte 8 und dem Gießharz 5, besteht das Problem, dass die Langzeitzuverlässigkeit des Produkts von der Haftfestigkeit der Grenzfläche zwischen der Isolierharzschicht 6 und dem Gießharz 5 abhängt. Da der Endabschnitt 6P2E der Isolierharzschicht 6 in der vierten Variante in das umgebende Gießharz 5 eingeklappt ist, kann jedoch die Adhäsion zwischen dem Gießharz 5 und der Isolierharzschicht 6 mit dem Verankerungseffekt im Vergleich zu den Vorrichtungen der 3 und 11 verbessert werden, und im Ergebnis kann die vorliegende Vorrichtung Langzeitzuverlässigkeit haben.
  • Darüber hinaus ist es in der vierten Variante möglich, da die Steifigkeit der Isolierharzschicht 6 und der unmittelbar darunter liegenden Metallschicht 7 höher wird als in dem Fall, bei dem die Endabschnitte 6P2E und 7P2E flach sind, die Handhabung der Isolierschicht weiter zu verbessern.
  • Darüber hinaus wird bei der Vorrichtung von 13, da die gebogenen Flächen in den Umfangsabschnitten 7P2 der Metallschicht 7 und die Umfangsabschnitte 6P2 der Isolierharzschicht 6 von den Seitenflächen 8SS der Metallplatte 8 weg in einem Abstand d (z.B. von mehreren mm) nach außen hin ausgebildet ist, der Abstand für eine fehlerhafte Lagegenauigkeit bei der Anordnung der komplexen Isolierschicht aus der Isolierharzschicht 6 und der Metallschicht 7 in der Gussform 100 (siehe 4) größer wird im Vergleich zu dem Fall, bei dem die gebogenen Flächen unmittelbar um die Seitenflächen 8SS der Metallplatte 8 herum (d = 0) ausgebildet sind, und dies verbessert die Handhabung der komplexen Isolierschicht noch mehr. Unter Berücksichtigung der Zunahme des Überstands für die Positionierung ist vorzuziehen, dass nur der Endabschnitt 7P2E der Metallschicht 7 und der Endabschnitt 6P2E der Isolierharzschicht 6 wie bei der Vorrichtung von 13 zum Inneren des Gießharzes 5 hin gebogen sein sollten.
  • In dem Fall, bei dem der Abschnitt 6P2 der Isolierharzschicht 6 und der Abschnitt 7P2 der Metallschicht 7 schräg in das Gießharz 5 eingeklappt sind, wird die Kriechstrecke im Vergleich zu dem Fall länger, bei dem sowohl der Abschnitt 6P2 der Isolierharzschicht 6 als auch der Abschnitt 7P2 der Metallschicht 7 horizontal nicht umgeklappt sind (Fälle der 3 und 11), und die Isoliereigenschaften können noch mehr verbessert werden. Andererseits wird es in dem Fall, bei dem die Kriechstrecke der vorliegenden Vorrichtung gleich derjenigen der in den 3 und 11 gezeigten Vorrichtungen eingestellt ist, möglich, die Außenabmessung der Vorrichtung der vierten Variante im Vergleich zu den Vorrichtungen der 3 und 11 zu reduzieren.
  • Darüber hinaus kann die vierte Variante bewirken, in der Außenluft vorhandene Feuchtigkeit daran zu hindern, in die vorliegende Vorrichtung einzudringen und einen Ausfall des Leistungshalbleiterchips 2 hervorzurufen, wenn die vorliegenden Vorrichtung langfristig in einer relativ feuchten Umgebung verwendet wird. Insbesondere gibt es zwei Wege, über die in der Außenluft vorhandene Feuchtigkeit in die vorliegende Vorrichtung zum Leistungshalbleiterchip 2 hin eindringen könnte, d.h. einen Eindringweg über einen Ablösungsabschnitt in der Grenzfläche zwischen der Isolierschicht und dem Gießharz 5, welcher durch langfristigen Gebrauch hervorgerufen wird, und einen Eindringweg über einen Riss in der Grenzfläche zwischen dem ersten Anschlussrahmen 1A und dem Gießharz 5, der durch langfristigen Gebrauch hervorgerufen wird. Die Gegenmaßnahmen gegen den letztgenannten Weg werden im Allgemeinen auf herkömmliche Weise ergriffen und ihre Wirksamkeit ist hinlänglich bekannt. Anderseits weist der Aufbau der vierten Variante eine wirkungsvolle Verhütungsmaßnahme gegen Eindringen über den erstgenannten Weg auf. Insbesondere da die Vorrichtung der vierten Variante die Grenzfläche zwischen der gekrümmten Fläche 7LSE und dem Gießharz 5, die Grenzfläche zwischen der Seitenfläche 7SS und dem Gießharz 5, die Grenzfläche zwischen der Seitenfläche 6SS und dem Gießharz 5, die Grenzfläche zwischen der gekrümmten Fläche 6USIF und dem Gießharz 5, die Grenzfläche zwischen der Seitenfläche 8SS und dem Gießharz 5, die Grenzfläche zwischen der Hauptfläche 8T und dem Gießharz 5 u. dgl. als erstgenannten Weg aufweist, ist, relativ gesehen, die Strecke für den Eindringweg länger eingestellt. Deshalb macht es die Vorrichtung der vierten Variante der von außen über den Ablösungsabschnitt in die Einheit 10 eindringenden Feuchtigkeit schwerer, zum Leistungshalbleiterchip 2 zu gelangen.
  • Somit ist es durch Anwenden der vierten Variante, bei welcher der Endabschnitt 6P2E der Isolierharzschicht 6 und der Endabschnitt 7P2E der Metallschicht 7 dreidimensional in das Gießharz 5 eingeklappt sind, möglich, die Langzeitzuverlässigkeit der vorliegenden Halbleitervorrichtung durch die Verbesserung der Stehspannungseigenschaften einhergehend mit der Verbesserung der Adhäsion zu verbessern und die Notwendigkeit aus der Welt zu schaffen, die Abmessungen der Isolierharzschicht 6 und der Metallschicht 7 unnötig zu vergrößern.
  • (Zusatzbemerkung)
  • Während die Erfindung ausführlich aufgezeigt und beschrieben wurde, ist die vorstehende Beschreibung in allen Aspekten illustrativ und nicht einschränkend. Es ist deshalb klar, dass zahlreiche Modifizierungen und Abänderungen angedacht werden können, ohne dass dabei der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen würde. BEZUGSZEICHENLISTE
    1A Anschlussrahmen
    1AE Spitzenabschnitt von 1AIL
    1AIL Erster, innerer Anschlussabschnitt
    1AOL Erster, äußerer Anschlussabschnitt
    1B Anschlussrahmen
    1BE Spitzenabschnitt von 1BIL
    1BIL Zweiter, innerer Anschlussabschnitt
    1BOL Zweiter, äußerer Anschlussabschnitt
    1C Erster Anschlussrahmen
    1CB Bodenfläche
    1CBL Außenabmessung
    1CE Spitzenabschnitt
    1D Zweiter Anschlussrahmen
    1DE Spitzenabschnitt
    2 Leistungshalbleiterchip
    2LS Unterseite von 2
    2SS Seitenflächen
    2US Oberseite von 2
    3 Leitfähige Schicht, Lot, Lotschicht
    4 Metalldraht, Aluminiumdraht
    5 Gießharz, Gießharzpackung
    5B Bodenfläche von 10
    6 Isolierharzschicht
    6L Längsabmessung, Außenabmessung
    6LS Unterseite
    6P1 Abschnitt von 6, direkt unter 8B
    6P2 Abschnitt von 6, außerhalb 8B, vorspringender Abschnitt
    6P2E Zweiter Endabschnitt
    6US Oberseite
    6USI Grenzfläche
    6USIF Außenabschnitt
    7 Metallschicht
    7LS Unterseite
    7LSC Bodenflächenabschnitt
    7LSE Unterseitenabschnitt, gekrümmte Fläche
    7P2 Umfangsabschnitt
    7P2E Endabschnitt von 7P2
    7SS Seitenflächen
    7US Oberseite
    8 Metallplatte
    8B Bodenfläche, Grenzfläche
    8L Längsabmessung, Außenabmessung
    8T Hauptfläche
    8SS Seitenflächen
    9, S9 Anorganische Füllstoffe
    10 Einheit
    100 Gussform
    100CA Hohlraum
    100G Nut
    100GB Bodenfläche, Hohlraumbodenfläche
    101 Unterer Formkasten
    101PS Vorsprungsfläche
    102 Oberer Formkasten
    102G Nut
    102GB Oberfläche
    102PS Vorsprungsfläche
    103 Adsorptions-Positionierungsvorrichtung
    104 Rahmenüberführungspositionierungsvorrichtung
    105 Haltestift

Claims (7)

  1. Gießharzversiegelte Leistungshalbleitervorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Metallplatte (8) mit einer Hauptfläche (8T), einer Bodenfläche (8B), die der Hauptfläche in einer Richtung ihrer Dicke gegenüberliegt, und Seitenflächen (8SS), die sandwichartig zwischen der Hauptfläche und der Bodenfläche untergebracht sind, wobei die Metallplatte als Kühlkörper dient; einen ersten Anschlussrahmen (1A) mit einem ersten, inneren Anschlussabschnitt (1AIL), welcher einen Spitzenabschnitt (1AE) umfasst, der direkt auf einem Umfangsabschnitt der Hauptfläche der Metallplatte befestigt ist, und einem ersten, äußeren Anschlussabschnitt (1AOL), der durchgehend an den ersten, inneren Anschlussabschnitt angeschlossen ist; einen zweiten Anschlussrahmen (1B) mit einem zweiten, inneren Anschlussabschnitt (1BIL), welcher einen Spitzenabschnitt (1BE) mit einer Elektrode umfasst, und einen zweiten, äußeren Anschlussabschnitt (1BOL), der durchgehend an den zweiten, inneren Anschlussabschnitt angeschlossen ist; einen Leistungshalbleiterchip (2) mit einer Unterseite (2LS) mit einem auf einem Zentralabschnitt der Hauptfläche der Metallplatte mit einer dazwischen angeordneten leitfähigen Schicht (3) befestigten Leiterbild, einer der Unterseite in einer Richtung ihrer Dicke gegenüberliegenden Oberseite (2US) mit einem Elektrodenbild, das über einen Metalldraht (4) elektrisch an die Elektrode des zweiten, inneren Anschlussabschnitts angeschlossen ist, und Seitenflächen (2SS), die zwischen der Oberseite und der Unterseite sandwichartig untergebracht sind; eine Isolierharzschicht (6) mit einer auf der Bodenfläche der Metallplatte befestigten Oberseite (6US), die mit der Bodenfläche in Kontakt ist, einer zur Oberseite in einer Richtung ihrer Dicke gegenüberliegende Unterseite (6LS), und Seitenflächen (6SS), die sandwichartig zwischen der Oberseite und der Unterseite untergebracht sind; eine Metallschicht (7) mit einer an der Unterseite der Isolierharzschicht befestigten Oberseite (7US), die mit der Unterseite in Kontakt ist, einer der Oberseite in einer Richtung ihrer Dicke gegenüberliegenden Unterseite (7LS), wobei mindestens ein Abschnitt von dieser außen freiliegt, wobei der Abschnitt der Unterseite sich unmittelbar unterhalb einer Grenzfläche (8B) zwischen der Isolierharzschicht und der Metallplatte befindet, und Seitenflächen (7SS), die sandwichartig zwischen der Oberseite und der Unterseite untergebracht sind; und ein Gießharz (5), das zumindest den ersten und den zweiten, inneren Anschlussabschnitt bedeckt, wobei der Metalldraht, die Oberseite und die Seitenflächen des Leistungshalbleiterchips, die leitfähige Schicht und die Hauptfläche und die Seitenflächen der Metallplatte eine Einheit (10) bilden sollen, wobei die Isolierharzschicht folgendes umfasst: einen ersten Abschnitt (6P1), welcher unter der Grenzfläche zwischen der Isolierharzschicht und der Metallplatte angeordnet ist; und einen zweiten Abschnitt (6P2), welcher unter dem Außenabschnitt (6USIF) an der Oberseite der Isolierharzschicht angeordnet ist, wobei der Außenabschnitt außerhalb der Grenzfläche zwischen der Isolierharzschicht und der Metallplatte angeordnet ist, und der erste Abschnitt dünner ist als der zweite Abschnitt, wobei die Isolierharzschicht Thixotropie aufweist, was eine physikalische Eigenschaft ist, unter einem relativ niedrigen Druck keine Fluidität aufzuweisen, und unter einem relativ hohen Druck Fluidität aufzuweisen.
  2. Gießharzversiegelte Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Abmessung (6L) der Oberseite der Isolierharzschicht größer ist als die Abmessung (8L) der Bodenfläche der Metallplatte, die Oberseite der Isolierharzschicht die Grenzfläche zwischen der Isolierharzschicht und der Metallplatte vollständig einschließt, die Abmessung der Oberseite der Metallschicht gleich derjenigen der Unterseite der Isolierharzschicht ist, das Gießharz nur den ersten und den zweiten, inneren Anschlussabschnitt, den Metalldraht, die Oberseite und die Seitenflächen des Leistungshalbleiterchips, die leitfähige Schicht, die Hauptfläche und die Seitenflächen der Metallplatte und eine Grenzfläche (6USIF) zwischen einer Bodenfläche (5B) der Einheit und der Oberseite der Isolierharzschicht voll bedeckt, die Bodenfläche der Metallplatte Teil der Bodenfläche der Einheit ist, und die Seitenflächen der Isolierharzschicht und die Seitenflächen und die Unterseite der Metallschicht außen vollkommen freiliegen.
  3. Gießharzversiegelte Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Abmessung (6L) der Oberseite der Isolierharzschicht größer ist als die Abmessung (8L) der Unterseite der Metallplatte, die Oberseite der Isolierharzschicht die Grenzfläche zwischen der Isolierharzschicht und der Metallplatte vollständig einschließt, die Abmessung der Oberseite der Metallschicht gleich derjenigen der Unterseite der Isolierharzschicht ist, das Gießharz zumindest den ersten und den zweiten, inneren Anschlussabschnitt, den Metalldraht, die Oberseite und die Seitenflächen des Leistungshalbleiterchips, die leitfähige Schicht, die Hauptfläche und die Seitenflächen der Metallplatte, einen Außenabschnitt (6USIF) an der Oberseite der Isolierharzschicht, welcher sich außerhalb der Grenzfläche zwischen der Isolierharzschicht und der Metallplatte befindet, die Seitenflächen der Isolierharzschicht und die Seitenflächen der Metallschicht vollständig einschließt, und der Abschnitt, welcher an der Unterseite der Metallschicht freiliegt, Teil der Bodenfläche (5B) der Einheit ist.
  4. Gießharzversiegelte Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Isolierharzschicht mindestens eine Art von anorganischem Füllstoff aus einem schuppenartigen anorganischen Füllstoff, einem nadelartigen anorganischen Füllstoff und einem anorganischen Füllstoff mit hyperfeinen Körnern umfasst, deren Außendurchmesser 1 μm oder darunter beträgt.
  5. Gießharzversiegelte Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der der zweite Abschnitt der Isolierharzschicht und ein Umfangsabschnitt der Metallschicht, welcher am zweiten Abschnitt befestigt ist, zum Inneren des Gießharzes hin gebogen sind, und nur ein Abschnitt (7LSC) an der Unterseite der Metallschicht im Gegensatz zu einem gebogenen Unterseitenabschnitt (7LSE), der im Umfangsabschnitt enthalten ist, außen freiliegt.
  6. Herstellungsverfahren für eine gießharzversiegelte Leistungshalbleitervorrichtung, das folgende Schritte umfasst: Anordnen einer Isolierschicht, welche ein Komplex aus einer Metallschicht (7) und einer ungehärteten Isolierharzschicht (6) ist, welcher in Lagen aufgebaut und auf einer Oberseite der Metallschicht an einer vorbestimmten Position einer Gussform (100) befestigt ist, um eine Unterseite der Metallschicht in Flächenkontakt mit einer Hohlraumbodenfläche (100GB) der Gussform zu bringen, wobei die Isolierharzschicht Thixotropie aufweist, was eine physikalische Eigenschaft ist, unter einem relativ niedrigen Druck keine Fluidität aufzuweisen, und unter einem relativ hohen Druck Fluidität aufzuweisen, und wobei das Anordnen der Isolierharzschicht folgendes umfasst: Anordnen eines ersten Abschnitts (6P1), welcher unter der Grenzfläche zwischen der Isolierharzschicht und der Metallplatte positioniert ist, und Anordnen eines zweiten Abschnitts (6P2), welcher unter einem Außenabschnitt (6USIF) an der Oberseite der Isolierharzschicht (6) positioniert ist, wobei der Außenabschnitt außerhalb der Grenzfläche zwischen der Isolierharzschicht und der Metallplatte angeordnet ist, wobei der erste Abschnitt dünner ist als der zweite Abschnitt; Anordnen einer als Kühlkörper dienenden Metallplatte (8), welche eine Hauptfläche (8T) umfasst, auf der ein Leistungshalbleiterchip (2) angebracht ist, und eine der Hauptfläche in einer Richtung ihrer Dicke auf der Oberfläche der Isolierschicht innerhalb der Gussform gegenüberliegende Bodenfläche (8B), um die Bodenfläche der Metallplatte mit einer Oberseite der ungehärteten Isolierharzschicht in Flächenkontakt zu bringen; Einbringen eines Gießharzes (5) in einen Hohlraum (100CA) der Gussform, und gleichzeitige Druckbeaufschlagung der Isolierschicht durch die Metallplatte; und Aushärten des Gießharzes und der ungehärteten Isolierharzschicht durch Anhalten der Druckbeaufschlagung, nachdem der Hohlraum vollständig mit Gießharz gefüllt ist.
  7. Herstellungsverfahren für eine gießharzversiegelte Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Druck unmittelbar bevor der Hohlraum vollständig befüllt ist und unmittelbar bevor die Druckbeaufschlagung angehalten wird, vorübergehend angehoben wird, um höher zu sein als ein Gießharzeinbringdruck.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012025294A1 (de) 2010-08-25 2012-03-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur herstellung einer elektrischen schaltung und elektrischen schaltung
US9385111B2 (en) 2013-11-22 2016-07-05 Infineon Technologies Austria Ag Electronic component with electronic chip between redistribution structure and mounting structure

Families Citing this family (101)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005109100A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
US7532481B2 (en) * 2004-04-05 2009-05-12 Mitsubishi Materials Corporation Al/AlN joint material, base plate for power module, power module, and manufacturing method of Al/AlN joint material
JP4338620B2 (ja) * 2004-11-01 2009-10-07 三菱電機株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP4459883B2 (ja) * 2005-04-28 2010-04-28 三菱電機株式会社 半導体装置
JP4992302B2 (ja) * 2005-07-05 2012-08-08 富士電機株式会社 パワー半導体モジュール
JP2007035907A (ja) * 2005-07-27 2007-02-08 Kyocera Corp 熱電モジュール
JP2007288054A (ja) * 2006-04-19 2007-11-01 Toyota Motor Corp パワーモジュール
US8004075B2 (en) 2006-04-25 2011-08-23 Hitachi, Ltd. Semiconductor power module including epoxy resin coating
JP2007335632A (ja) * 2006-06-15 2007-12-27 Toyota Industries Corp 半導体装置
JP4973033B2 (ja) * 2006-07-03 2012-07-11 三菱電機株式会社 パワーモジュールの製造方法
JP2008141122A (ja) * 2006-12-05 2008-06-19 Denso Corp 樹脂モールド電子部品及びその製造方法
JP5089184B2 (ja) 2007-01-30 2012-12-05 ローム株式会社 樹脂封止型半導体装置およびその製造方法
JP2009081253A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Nitto Shinko Kk 絶縁シート
US7875962B2 (en) * 2007-10-15 2011-01-25 Power Integrations, Inc. Package for a power semiconductor device
JP4748173B2 (ja) 2008-03-04 2011-08-17 株式会社デンソー 半導体モジュール及びその製造方法
DE102008034468B4 (de) * 2008-07-24 2013-03-14 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul
JP2011530190A (ja) * 2008-08-04 2011-12-15 クラスタード システムズ カンパニー 接点を冷却した電子機器匡体
TW201011869A (en) * 2008-09-10 2010-03-16 Cyntec Co Ltd Chip package structure
JP5542318B2 (ja) * 2008-09-29 2014-07-09 セミコンダクター・コンポーネンツ・インダストリーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー 樹脂シートおよびそれを用いた回路装置の製造方法
CN102317065A (zh) * 2008-09-15 2012-01-11 蒂恩塞玛尔巴利尔斯有限公司 热阻件材料
CN101685807B (zh) * 2008-09-24 2011-07-13 晶致半导体股份有限公司 散热型半导体封装件及其制法
JP5268660B2 (ja) * 2009-01-08 2013-08-21 三菱電機株式会社 パワーモジュール及びパワー半導体装置
WO2010122889A1 (ja) * 2009-04-22 2010-10-28 三菱電機株式会社 パワーモジュールの絶縁劣化検知装置および方法、ならびにパワーモジュールシステム
JP5279632B2 (ja) * 2009-06-25 2013-09-04 三菱電機株式会社 半導体モジュール
US8207455B2 (en) * 2009-07-31 2012-06-26 Power Integrations, Inc. Power semiconductor package with bottom surface protrusions
JP4766162B2 (ja) * 2009-08-06 2011-09-07 オムロン株式会社 パワーモジュール
DE102009045063C5 (de) 2009-09-28 2017-06-01 Infineon Technologies Ag Leistungshalbleitermodul mit angespritztem Kühlkörper, Leistungshalbleitermodulsystem und Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls
JP2011086889A (ja) * 2009-10-19 2011-04-28 Renesas Electronics Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2011100757A (ja) * 2009-11-04 2011-05-19 Denki Kagaku Kogyo Kk 電子部品及びその製造方法
JP4947135B2 (ja) * 2009-12-04 2012-06-06 株式会社デンソー 半導体パッケージおよびその製造方法
JP5306171B2 (ja) * 2009-12-25 2013-10-02 三菱電機株式会社 半導体装置
JP5421157B2 (ja) * 2010-03-12 2014-02-19 日東シンコー株式会社 半導体モジュールの製造方法
JP5481680B2 (ja) 2010-04-28 2014-04-23 三菱電機株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP5424984B2 (ja) * 2010-05-25 2014-02-26 日東シンコー株式会社 半導体モジュールの製造方法
JP5253455B2 (ja) 2010-06-01 2013-07-31 三菱電機株式会社 パワー半導体装置
JP5161924B2 (ja) * 2010-06-25 2013-03-13 パナソニック株式会社 半導体装置
JP2012015167A (ja) * 2010-06-29 2012-01-19 Denso Corp 半導体モジュールおよびその製造方法
JP5382049B2 (ja) 2010-06-30 2014-01-08 株式会社デンソー 半導体装置
CN101969032B (zh) * 2010-09-04 2012-04-11 江苏长电科技股份有限公司 双面图形芯片正装先镀后刻模组封装方法
JP5511621B2 (ja) * 2010-10-13 2014-06-04 三菱電機株式会社 半導体装置
US8304871B2 (en) * 2011-04-05 2012-11-06 Texas Instruments Incorporated Exposed die package for direct surface mounting
WO2012164884A1 (ja) * 2011-05-31 2012-12-06 パナソニック株式会社 ヒューズ板、およびそれを具備する電池ブロック
JP2013016606A (ja) * 2011-07-04 2013-01-24 Daikin Ind Ltd パワーモジュールの冷却構造
JP5747737B2 (ja) 2011-08-26 2015-07-15 三菱電機株式会社 半導体装置とその製造方法
JP5173004B1 (ja) * 2011-09-14 2013-03-27 シャープ株式会社 植物栽培用の発光装置およびその製造方法
KR101222831B1 (ko) * 2011-09-16 2013-01-15 삼성전기주식회사 전력 모듈 패키지
JP5843539B2 (ja) * 2011-09-16 2016-01-13 三菱電機株式会社 半導体装置及び当該半導体装置の製造方法
JP2013069911A (ja) * 2011-09-22 2013-04-18 Shindengen Electric Mfg Co Ltd 半導体装置
DE112012004032A5 (de) * 2011-09-27 2014-07-24 Rupprecht Gabriel Elektrisch isolierendes Harz-Gehäuse für Halbleiterbauelemente oder Baugruppen und Herstellungsverfahren mit einem Mold-Prozess
US9141157B2 (en) * 2011-10-13 2015-09-22 Texas Instruments Incorporated Molded power supply system having a thermally insulated component
JP6076675B2 (ja) 2011-10-31 2017-02-08 ローム株式会社 半導体装置
DE102011088218B4 (de) * 2011-12-12 2015-10-15 Robert Bosch Gmbh Elektronisches Leistungsmodul mit thermischen Kopplungsschichten zu einem Entwärmungselement und Verfahren zur Herstellung
CN104011853B (zh) 2011-12-26 2016-11-09 三菱电机株式会社 电力用半导体装置及其制造方法
CN104137252B (zh) * 2012-02-22 2017-07-14 三菱电机株式会社 半导体装置及半导体装置的制造方法
JP2013232495A (ja) 2012-04-27 2013-11-14 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
US9572291B2 (en) * 2012-05-22 2017-02-14 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing same
JP5925052B2 (ja) * 2012-05-23 2016-05-25 三菱電機株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP6048238B2 (ja) * 2012-06-04 2016-12-21 株式会社デンソー 電子装置
JP2014072303A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Sanken Electric Co Ltd 半導体モジュール及びその製造方法
US8847384B2 (en) 2012-10-15 2014-09-30 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Power modules and power module arrays having a modular design
JP2014090136A (ja) * 2012-10-31 2014-05-15 Sanken Electric Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
JP2014107519A (ja) * 2012-11-30 2014-06-09 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
JP5975866B2 (ja) * 2012-12-21 2016-08-23 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
US9397018B2 (en) * 2013-01-16 2016-07-19 Infineon Technologies Ag Chip arrangement, a method for manufacturing a chip arrangement, integrated circuits and a method for manufacturing an integrated circuit
JP2014154718A (ja) * 2013-02-08 2014-08-25 Nitto Denko Corp 半導体装置の製造方法
JP5472498B2 (ja) * 2013-02-19 2014-04-16 三菱電機株式会社 パワーモジュールの製造方法
JP2013211556A (ja) * 2013-04-17 2013-10-10 Denki Kagaku Kogyo Kk 電子部品
DE102013010843A1 (de) * 2013-06-28 2014-12-31 Wabco Gmbh Elektrisches Steuergerät
JP6398399B2 (ja) * 2013-09-06 2018-10-03 富士電機株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP6339085B2 (ja) * 2013-09-11 2018-06-06 三菱電機株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP5963732B2 (ja) 2013-10-31 2016-08-03 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ チップ支持基板の配線部裏面に放熱器設置の面領域を設定する方法およびチップ支持基板並びにチップ実装構造体
CN105336631B (zh) * 2014-06-04 2019-03-01 恩智浦美国有限公司 使用两个引线框架组装的半导体装置
JP6400357B2 (ja) * 2014-07-04 2018-10-03 住友ベークライト株式会社 発熱体封止物および誘導装置封止物
WO2016030955A1 (ja) * 2014-08-25 2016-03-03 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置および電子装置
DE102015102041A1 (de) * 2015-02-12 2016-08-18 Danfoss Silicon Power Gmbh Leistungsmodul
JP2016162888A (ja) * 2015-03-02 2016-09-05 株式会社デンソー 電子装置
EP3285288B1 (de) * 2015-04-15 2021-03-31 Mitsubishi Electric Corporation Halbleiterbauelement
JP2015195415A (ja) * 2015-08-10 2015-11-05 三菱電機株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2017135150A (ja) * 2016-01-25 2017-08-03 日東シンコー株式会社 放熱部材及び半導体モジュール
JP6824913B2 (ja) * 2016-02-09 2021-02-03 三菱電機株式会社 電力用半導体装置及びその製造方法
JP6711001B2 (ja) * 2016-02-17 2020-06-17 富士電機株式会社 半導体装置及び製造方法
CN108886036B (zh) * 2016-04-04 2022-06-24 三菱电机株式会社 功率模块、功率半导体装置及功率模块制造方法
JP6580015B2 (ja) 2016-10-05 2019-09-25 三菱電機株式会社 モールド樹脂封止型パワー半導体装置
CN109075146A (zh) * 2017-02-20 2018-12-21 新电元工业株式会社 电子装置、连接体以及电子装置的制造方法
DE102017108114A1 (de) 2017-04-13 2018-10-18 Infineon Technologies Ag Chipmodul mit räumlich eingeschränktem thermisch leitfähigen Montagekörper
JP2019012767A (ja) * 2017-06-30 2019-01-24 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体モジュールの製造方法および半導体モジュール
CN109637983B (zh) 2017-10-06 2021-10-08 财团法人工业技术研究院 芯片封装
JP7090716B2 (ja) * 2018-09-06 2022-06-24 三菱電機株式会社 半導体装置
US11365990B2 (en) * 2018-09-25 2022-06-21 Fraba B.V. Sensor device
JP7109347B2 (ja) 2018-12-03 2022-07-29 三菱電機株式会社 半導体装置および電力変換装置
JP7087996B2 (ja) * 2018-12-26 2022-06-21 三菱電機株式会社 半導体モジュール、その製造方法及び電力変換装置
CN109827693B (zh) * 2019-03-22 2023-09-12 华北电力大学 一种压接型功率半导体器件内部压力分布测量系统
JP2021040101A (ja) * 2019-09-05 2021-03-11 昭和電工株式会社 半導体冷却装置
KR102172689B1 (ko) 2020-02-07 2020-11-02 제엠제코(주) 반도체 패키지 및 그 제조방법
EP3872851A1 (de) * 2020-02-27 2021-09-01 Infineon Technologies Austria AG Schutzkappe für verpackung mit wärmeschnittstellenmaterial
JP2021145036A (ja) * 2020-03-12 2021-09-24 富士電機株式会社 半導体装置の製造方法及び半導体装置
JP7286582B2 (ja) * 2020-03-24 2023-06-05 株式会社東芝 半導体装置
JPWO2022153902A1 (de) * 2021-01-18 2022-07-21
JP2022179872A (ja) * 2021-05-24 2022-12-06 富士電機株式会社 半導体装置
JP2023054418A (ja) * 2021-10-04 2023-04-14 三菱電機株式会社 電力用半導体装置及びその製造方法
US11955347B2 (en) * 2021-12-02 2024-04-09 Asmpt Singapore Pte. Ltd. Encapsulation process for double-sided cooled packages

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10125826A (ja) * 1996-10-24 1998-05-15 Hitachi Ltd 半導体装置及びその製法
JPH10261744A (ja) * 1997-01-17 1998-09-29 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2000058575A (ja) * 1998-08-17 2000-02-25 Sanken Electric Co Ltd 樹脂封止形リードフレーム組立体及びその製造方法
JP2000138343A (ja) * 1998-10-30 2000-05-16 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP2001156253A (ja) * 1999-10-01 2001-06-08 Fairchild Korea Semiconductor Ltd 半導体電力モジュール及びその製造方法
EP1132961A1 (de) * 1991-07-24 2001-09-12 Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Schaltungssubstrat zum Montieren von einem Halbleiterelement
JP2002053642A (ja) * 2000-08-09 2002-02-19 Nitto Denko Corp 半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置
JP2002076204A (ja) * 2000-09-04 2002-03-15 Nitto Shinko Kk 樹脂付金属板状体
EP1193727A1 (de) * 1999-04-30 2002-04-03 Showa Denko Kabushiki Kaisha Kondensator mit einem fest-elektrolyt und seine herstellung
JP2002128993A (ja) * 2000-10-31 2002-05-09 Sumitomo Bakelite Co Ltd エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP2002184907A (ja) * 2000-12-14 2002-06-28 Yamaha Motor Co Ltd 電力用半導体装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02114943A (ja) 1988-10-25 1990-04-27 Hitachi Medical Corp Ｍｒｉ装置
JPH02150415A (ja) 1988-12-01 1990-06-08 Japan Radio Co Ltd 混成集積回路用チップコート樹脂
US5202288A (en) * 1990-06-01 1993-04-13 Robert Bosch Gmbh Method of manufacturing an electronic circuit component incorporating a heat sink
JPH0555301A (ja) 1991-08-26 1993-03-05 Toshiba Corp 電子回路装置
US5521429A (en) * 1993-11-25 1996-05-28 Sanyo Electric Co., Ltd. Surface-mount flat package semiconductor device
JP3544757B2 (ja) 1995-08-28 2004-07-21 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置及びその製造方法
US6404065B1 (en) 1998-07-31 2002-06-11 I-Xys Corporation Electrically isolated power semiconductor package
JP3674333B2 (ja) 1998-09-11 2005-07-20 株式会社日立製作所 パワー半導体モジュール並びにそれを用いた電動機駆動システム
JP2000191751A (ja) 1998-12-25 2000-07-11 Sumitomo Bakelite Co Ltd 紫外線硬化型樹脂組成物
JP2002003641A (ja) 2000-06-21 2002-01-09 Shiraishi Kogyo Kaisha Ltd 封止フィラー用炭酸カルシウム
JP4403665B2 (ja) 2001-03-14 2010-01-27 三菱電機株式会社 半導体装置
JP3828036B2 (ja) * 2002-03-28 2006-09-27 三菱電機株式会社 樹脂モールド型デバイスの製造方法及び製造装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1132961A1 (de) * 1991-07-24 2001-09-12 Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Schaltungssubstrat zum Montieren von einem Halbleiterelement
JPH10125826A (ja) * 1996-10-24 1998-05-15 Hitachi Ltd 半導体装置及びその製法
JPH10261744A (ja) * 1997-01-17 1998-09-29 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2000058575A (ja) * 1998-08-17 2000-02-25 Sanken Electric Co Ltd 樹脂封止形リードフレーム組立体及びその製造方法
JP2000138343A (ja) * 1998-10-30 2000-05-16 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
EP1193727A1 (de) * 1999-04-30 2002-04-03 Showa Denko Kabushiki Kaisha Kondensator mit einem fest-elektrolyt und seine herstellung
JP2001156253A (ja) * 1999-10-01 2001-06-08 Fairchild Korea Semiconductor Ltd 半導体電力モジュール及びその製造方法
JP2002053642A (ja) * 2000-08-09 2002-02-19 Nitto Denko Corp 半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置
JP2002076204A (ja) * 2000-09-04 2002-03-15 Nitto Shinko Kk 樹脂付金属板状体
JP2002128993A (ja) * 2000-10-31 2002-05-09 Sumitomo Bakelite Co Ltd エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP2002184907A (ja) * 2000-12-14 2002-06-28 Yamaha Motor Co Ltd 電力用半導体装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012025294A1 (de) 2010-08-25 2012-03-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur herstellung einer elektrischen schaltung und elektrischen schaltung
DE102010039728A1 (de) 2010-08-25 2012-03-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schaltung und elektrischen Schaltung
US9385111B2 (en) 2013-11-22 2016-07-05 Infineon Technologies Austria Ag Electronic component with electronic chip between redistribution structure and mounting structure

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Publication number Publication date
CN1290183C (zh) 2006-12-13
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