DE112013001612T5 - Halbleiterbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Halbleiterbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung Download PDF

Info

Publication number
DE112013001612T5
DE112013001612T5 DE201311001612 DE112013001612T DE112013001612T5 DE 112013001612 T5 DE112013001612 T5 DE 112013001612T5 DE 201311001612 DE201311001612 DE 201311001612 DE 112013001612 T DE112013001612 T DE 112013001612T DE 112013001612 T5 DE112013001612 T5 DE 112013001612T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
shell
semiconductor device
parts
receiving part
sealing resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE201311001612
Other languages
English (en)
Other versions
DE112013001612B4 (de
Inventor
Junji Fujino
Yoshihiro Kashiba
Shohei Ogawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of DE112013001612T5 publication Critical patent/DE112013001612T5/de
Application granted granted Critical
Publication of DE112013001612B4 publication Critical patent/DE112013001612B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/053—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having an insulating or insulated base as a mounting for the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/043—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/563—Encapsulation of active face of flip-chip device, e.g. underfilling or underencapsulation of flip-chip, encapsulation preform on chip or mounting substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/16—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations, e.g. centering rings
    • H01L23/18—Fillings characterised by the material, its physical or chemical properties, or its arrangement within the complete device
    • H01L23/24—Fillings characterised by the material, its physical or chemical properties, or its arrangement within the complete device solid or gel at the normal operating temperature of the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3121—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed a substrate forming part of the encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3675—Cooling facilitated by shape of device characterised by the shape of the housing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
    • H01L24/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L24/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/93—Batch processes
    • H01L24/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H01L24/97—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/50—Multistep manufacturing processes of assemblies consisting of devices, each device being of a type provided for in group H01L27/00 or H01L29/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/37001—Core members of the connector
    • H01L2224/37099—Material
    • H01L2224/371—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/37001—Core members of the connector
    • H01L2224/37099—Material
    • H01L2224/371—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/37117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/37124—Aluminium [Al] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/37001—Core members of the connector
    • H01L2224/37099—Material
    • H01L2224/371—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/37138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/37147—Copper [Cu] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/37001—Core members of the connector
    • H01L2224/37099—Material
    • H01L2224/371—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/37138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/37155—Nickel [Ni] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/37001—Core members of the connector
    • H01L2224/37099—Material
    • H01L2224/371—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/37138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/3716—Iron [Fe] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/3754—Coating
    • H01L2224/37599—Material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/401—Disposition
    • H01L2224/40135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/40137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/4847—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond
    • H01L2224/48472—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond the other connecting portion not on the bonding area also being a wedge bond, i.e. wedge-to-wedge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73221—Strap and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/83801—Soldering or alloying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/84—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a strap connector
    • H01L2224/848—Bonding techniques
    • H01L2224/84801—Soldering or alloying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49811—Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/84—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a strap connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/18—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different subgroups of the same main group of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/156—Material
    • H01L2924/15786—Material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
    • H01L2924/15787—Ceramics, e.g. crystalline carbides, nitrides or oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung verfügt über eine Schale (10), die einem Kühlkörper entspricht, ein Schaltungsteil (60), das in einem Aufnahmeteil (15) der Schale aufgenommen ist, und das Schaltungsteil ist mit einem Versiegungsharz (70) so vergussversiegelt, dass externe Elektroden (41, 43) freiliegen. Das Versiegelungsharz bedeckt und versiegelt ein Oberteil (10a) der Schale.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Halbleiterbauteile. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf über ein Leistungshalbleiterelement verfügende Halbleiterbauteile zur Verwendung in verschiedenen Anwendungsszenarien wie etwa Erzeugung von elektrischer Energie, Übertragung von elektrischer Energie und effizienter Energienutzung und -regeneration, und bezieht sich auf Verfahren zu deren Herstellung.
  • STAND DER TECHNIK
  • Leistungsbausteine (Leistungshalbleiterbauteile) wurden weit verbreitet in verschiedenen Arten von Produkten wie etwa Industrieausrüstungen, elektrischen Haushaltsgeräten und Informationsendgeräten verwendet. Insbesondere wurde gefordert, dass derartige, in elektrischen Haushaltsgeräten anzubringende Leistungsbausteine reduzierte Größen und höhere Zuverlässigkeit haben sollten. Bei solchen Leistungsbausteinen sind darin integrierte Leistungshalbleiterelemente dazu angepasst, höhere Spannungen und größere elektrische Ströme zu behandeln, wodurch Wärme erzeugt wird, und deshalb sind sie mit Metallgrundplatten versehen, um die Wärme abzuleiten. Andererseits besteht ein Bedarf, eine Isolierstrecke zwischen der Grundplatte und den Elektrodenanschlüssen sicherzustellen, um höhere Spannungen und größere elektrische Ströme durch diese verlaufen zu lassen.
  • Deshalb offenbaren Patentschrift 1 und Patentschrift 2 Leistungsbausteine mit Elektroden, die in eine Oberfläche des Bausteins eingesetzt sind, einer Grundplatte, die in eine dazu entgegengesetzte untere Fläche eingesetzt ist, und einem Schaltungsteil, das über ein Pressspritzverfahren mit einem Harz versiegelt wird. Indem diese Struktur verwendet wird, ist es möglich, die Größe der Gehäuse im Vergleich zu Fällen zu reduzieren, in denen Elektroden in deren Seitenflächen eingesetzt sind.
  • Darüber hinaus wurde gleichzeitig gefordert, dass Leistungsbausteine Gehäuseformen haben sollten, die sich an SiC-Halbleiter anpassen lassen, die sich aufgrund ihrer höheren Betriebstemperaturen und exzellenten Betriebswirkungsgrade wahrscheinlich in der Zukunft als Mainstream behaupten werden.
  • DOKUMENTE AUS DEM STAND DER TECHNIK
  • PATENTDOKUMENTE
    • Patentschrift 1: japanische Patentveröffentlichung mit der Offenlegungsnummer H09-283681
    • Patentschrift 2: japanische Patentveröffentlichung mit der Offenlegungsnummer H10-22435
    • Patentschrift 3: japanische Patentveröffentlichung mit der Offenlegungsnummer 2007-49131
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG GELÖST WERDEN SOLLEN
  • Sowohl in der Patentschrift 1 als auch in der Patentschrift 2 werden die Leistungsbausteine wie vorstehend beschrieben durch Versiegelungsvorgänge über ein Pressspritzverfahren ausgebildet. Um in diesem Fall die Elektroden in der Oberfläche des Leistungsbausteins sicher freizulegen, ist es notwendig, die Elektroden im Hinblick auf die Pressspritzform mit extrem hoher Genauigkeit zu positionieren. Um dieses Problem zu umgehen, wurden ein Verfahren, Elektroden mit einer Federeigenschaft herzustellen und die Elektroden gegen die zuvor erwähnte Form zu pressen, und ein Verfahren vorgeschlagen, die Elektroden außen freizulegen, indem die Elektroden u. dgl. nach dem Versiegeln umgebogen werden.
  • Jedoch werden im Falle des Pressens der Elektroden gegen die Pressspritzform übermäßig größere Belastungen an die Wurzelabschnitte der Elektroden angelegt, was die Sorge über Schäden im Substrat und in Halbleiterelementen aufkommen lässt, mit denen die Elektroden verbunden sind.
  • Darüber hinaus werden im Falle, dass Prozesse wie etwa Biegen der Elektroden nach dem Versiegeln durchgeführt werden, Spalten zwischen den Elektroden und dem Versiegelungsharz u. dgl. hervorgerufen, was die Sorge über Verluste der Qualität des Leistungsbausteins aufgrund von Isolationsdurchschlag und Feuchtigkeitsaufnahme aufkommen lässt.
  • Ferner macht Patentschrift 3 einen Vorschlag über eine Leistungsbausteinstruktur, die sich einer eimerförmigen Metallplatte bedient. Allerdings beschreibt Patentschrift 3 nichts über die Verbindung zwischen der Metallplatte und einer Kühlvorrichtung. Darüber hinaus führt dies, falls sie durch Anlöten miteinander verbunden werden, tendenziell zu einem Erweichen und zu Verformungen des Versiegelungsharzes. Patentschrift 3 beschreibt aber keine Gegenmaßnahmen dafür.
  • Darüber hinaus wird die eimerförmige Metallplatte als über Seitenwände mit einer größeren Höhe als das darin enthaltene Versiegelungsharz verfügend beschrieben, aber es besteht eine kleinere Isolierstrecke zwischen den Elektroden und den Seitenwänden, weil das Metall an den oberen Stellen der Seitenwände freiliegt. Dies verursacht die Probleme, dass ein Elektrodenhalterungsgehäuse mit exzellenter Isolationseigenschaft notwendig ist und die Gehäusegröße zunimmt. Aufgrund des Wärmedehnungskoeffizientenunterschieds zwischen der Seitenwand und dem Versiegelungsharz blättern sie tendenziell voneinander ab, wodurch das Problem hervorgerufen wird, dass die Isolationseigenschaft im Laufe der Zeit schlechter wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, hat der Leistungsbaustein von Patentschrift 3 auch das Problem von Qualitätsverlusten.
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Halbleiterbauteil, das in der Lage ist, Schäden an Strukturteilen im Halbleiterbauteil und Verluste der Qualität des Halbleiterbauteils zu verhindern, und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen.
  • LÖSUNGEN FÜR DIE PROBLEME
  • Um die vorstehend erwähnte Aufgabe zu meistern, wird nach der vorliegenden Erfindung eine Struktur wie folgt bereitgestellt.
  • Und zwar weist ein Halbleiterbauteil in einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Schale auf, die dazu ausgelegt ist, über ein Aufnahmeteil mit einer konkaven Form zu verfügen, ein Schaltungsteil, das dazu ausgelegt ist, im Aufnahmeteil untergebracht zu sein und über ein Halbleiterelement und Verdrahtungsteile zu verfügen, und ein Versiegelungsharz, das dazu ausgelegt ist, in das Aufnahmeteil eingespritzt zu werden und beim Vergießen das im Aufnahmeteil untergebrachte Schaltungsteil und Seitenwandoberteile der Schale zu versiegeln; wobei die Verdrahtungsteile aus einer Oberfläche des Versiegelungsharzes heraus teilweise freiliegen, um externe Elektroden zu bilden, und wobei das Versiegelungsharz eine Wärmebeständigkeitstemperatur hat, die höher ist als der Schmelzpunkt eines Lötmittels zum Anlöten der Schale an eine Kühlvorrichtung.
  • WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
  • Bei dem Halbleiterbauteil in einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Versiegelungsharz in das Aufnahmeteil in der Schale, in dem das Schaltungsteil untergebracht ist, so eingespritzt, dass die externen Elektroden freiliegen, so dass das Schaltungsteil vergussversiegelt wird. Dies ermöglicht eine Fertigung des Halbleiterbauteils dergestalt, dass die externen Elektroden aus der Oberfläche des Versiegelungsharzes heraus freiliegen. In diesem Fall wird kein Pressspritzverfahren eingesetzt, wodurch verhindert wird, dass das Halbleiterelement und das Substrat Belastungen ausgesetzt und geschädigt werden. Darüber hinaus werden die externen Elektroden in einer vorbereitenden Maßnahme freigelegt, und die externen Elektroden werden keinen Prozessen wie etwa einem Biegen nach dem Versiegeln unterzogen, was auch das Auftreten von Verlusten der Qualität des Halbleiterbauteils verhindert. Darüber hinaus hat das Versiegungsharz eine derartige Wärmebeständigkeitseigenschaft, dass seine Wärmebeständigkeitstemperatur höher ist als diejenige des Lötmittels, das zum Verbinden der Schale und der Kühlvorrichtung miteinander verwendet wird, was eine Unterbindung von Festigkeitsverlusten und Stehspannungsherabsetzungen ermöglicht, die durch Wärmeerweichen und Verformungen des Versiegelungsharzes aufgrund des Wärmeverlaufs des Lötvorgangs hervorgerufen werden.
  • Darüber hinaus wird das Versiegelungsharz so ausgebildet, dass es eine größere Höhe hat als die Schale, die Seitenwandoberteile der Metallschale werden mit dem Versiegelungsharz bedeckt, und es wird eine Schalenseitenwand nahe einer Elektrode für größere elektrische Ströme so ausgebildet, dass sie eine geringere Höhe hat als die anderen Schalenseitenwände. Dies ermöglicht es, eine größere Isolierstrecke zwischen der Metallschale und den Elektroden sicherzustellen. Dies schafft die Notwendigkeit aus der Welt, ein Gehäuse vorzusehen, wodurch Gehäusegrößenzunahmen unterbunden werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Halbleiterbauteil nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht des Halbleiterbauteils, die einen Zustand darstellt, in dem ein Versiegelungsharz von dem in 1 dargestellten Halbleiterbauteil weggelassen ist.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht entlang des in 2 dargestellten Teils A-A.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht entlang des in 2 dargestellten Teils B-B.
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Abwandlungsbeispiel einer Schale darstellt, die in dem in 1 dargestellten Halbleiterbauteil enthalten ist.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht entlang des in 5 dargestellten Teils C-C.
  • 7 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Abschnitt der Struktur eines Halbleiterbauteils nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, im Spezielleren eine Schale und einen Gehäuserahmen darstellt.
  • 9 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem Verbindungsstege im Gehäuserahmen in dem in 7 dargestellten Halbleiterbauteil umgebogen wurden.
  • 9 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Abschnitt der Struktur eines Halbleiterbauteils nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, im Spezielleren eine mehrteilige Schale darstellt.
  • 10A ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Struktur eines Halbleiterbauteils nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 10B ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel der Struktur des Halbleiterbauteils nach der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 10C ist eine Ansicht, die noch ein anderes Beispiel der Struktur des Halbleiterbauteils nach der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 10D ist eine Ansicht, die noch ein anderes Beispiel der Struktur des Halbleiterbauteils nach der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 11A ist eine Ansicht, die eine Schale in einem Zustand darstellt, in dem sie nicht geformt wurde, wobei die Schale in noch einem anderen Beispiel der Struktur des Halbleiterbauteils nach der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist.
  • 11B ist eine Ansicht, welche die Struktur eines Halbleiterbauteils darstellt, das eine Schale in einem Zustand enthält, in dem die in 11A dargestellte Schale geformt ist.
  • 12A ist eine perspektivische Ansicht der Struktur des Halbleiterbauteils nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Zustand, in dem kein Harz in dieses eingespritzt wurde.
  • 12B ist eine perspektivische Ansicht, die das in 12A dargestellte Halbleiterbauteil in einem Zustand zeigt, in dem ein Verguss-/Versiegelungsharz in die Schale eingespritzt wurde.
  • 12C ist eine perspektivische Ansicht, die das in 12B dargestellte Halbleiterbauteil in einem Zustand zeigt, in dem eine Seitenwand an einem Abschnitt der Schale umgebogen wurde.
  • 13A ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Struktur eines Halbleiterbauteils nach einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 13B ist eine perspektivische Ansicht, die in einem anderen Beispiel eine Schale darstellt, die in der Struktur des Halbleiterbauteils nach der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist.
  • 14A ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Struktur eines Halbleiterbauteils nach einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 14B ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel der Struktur des Halbleiterbauteils nach der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden werden ein Halbleiterbauteil und ein Verfahren zu dessen Herstellung nach einer Ausführungsform der vorliegenden technischen Vorgehensweise mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Ferner sind in den Zeichnungen dieselben oder ähnlichen Strukturteile durchgehend mit denselben Bezugszeichen versehen. Ferner kann es sein, dass Tatsachen, die bereits hinlänglich bekannt sind, nicht im Detail beschrieben werden und in manchen Fällen Strukturen, bei denen es sich im Wesentlichen um dieselben handelt, nicht wiederholt beschrieben werden, um zu verhindern, dass die folgenden Beschreibungen unnötig redundant werden, um sie Fachleute auf dem Gebiet sie mühelos verstehen zu lassen. Darüber hinaus sind die Inhalte der folgenden Beschreibungen und der begleitenden Zeichnungen nicht dazu gedacht, die in den Ansprüchen definierten Gegenstände einzuschränken.
  • ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • Mit Bezug auf 1 bis 4 wird ein Halbleiterbauteil 101 nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In diesem Fall wird als das Halbleiterbauteil 101 ein Leistungsbaustein (Leistungshalbleiterbauteil) beispielhaft angeführt, der (das) dazu angepasst ist, höhere Spannungen (ca. 200 V bis ca. 1200 V) und größere elektrische Ströme (ca. 100 A bis ca. 800 A) zu verarbeiten. Jedoch ist das Halbleiterbauteil 101 nicht darauf beschränkt und kann ein beliebiges Halbleiterbauteil sein, das dazu angepasst ist, normale Spannungen und elektrische Ströme und keine höheren Spannungen und größeren elektrischen Ströme zu verarbeiten.
  • Das Halbleiterbauteil 101 nach der vorliegenden ersten Ausführungsform weist eine Schale 10, ein Schaltungsteil 60 und ein Versiegelungsharz 70 als Grundstrukturabschnitte auf.
  • Die Schale 10 ist in der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise durch Pressen einer Aluminiumplatte mit einer Dicke von 1 mm so gefertigt, dass sie eine konkave Schalenform hat. Die Schale 10 hat eine Bodenfläche 11, niedrige Seitenwände 12 mit einer geringeren Höhe und hohe Seitenwände 13 mit einer größeren Höhe. Die Bodenfläche 11, die niedrigen Seitenwände 12 und die hohen Seitenwände 13 bilden ein konkaves Aufnahmeteil 15 zur Unterbringung des Schaltungsteils 60.
  • Bei den hohen Seitenwänden 13, die das Aufnahmeteil 15 bilden, handelt es sich um ein Paar von Seitenwänden, die sich in einer ersten Richtung 91 so erstrecken, dass sie einander entgegengesetzt sind, und darüber hinaus um Seitenwände mit einer größer Höhe als diejenige der niedrigen Seitenwände 12. Darüber hinaus sind die hohen Seitenwände 13 an ihren jeweiligen oberen Endabschnitten umgebogen, um Flanschabschnitte 13a zu bilden, und die Flanschabschnitte 13a sind mit Durchgangsöffnungen 14 versehen, die diese Flanschabschnitte 13a an ihren entgegengesetzten Endabschnitten in der ersten Richtung 91 durchdringen.
  • Darüber hinaus sind die niedrigen Seitenwände 12, die das Aufnahmeteil 15 bilden, so angeordnet, dass sie einander zwischen den hohen Seitenwänden 13 entlang einer zur ersten Richtung 91 orthogonalen zweiten Richtung 92 entgegengesetzt sind. Darüber hinaus handelt es sich bei den niedrigen Seitenwänden 12 um Seitenwände, die so ausgebildet sind, dass sie eine geringere Höhe haben als die hohen Seitenwände 13.
  • Das Schaltungsteil 60 weist Halbleiterelemente und Verdrahtungsteile auf. In der vorliegenden Ausführungsform umfassen die Halbleiterelemente Dioden 30 und IGBTs (Isolierschichtbipolartransistoren) 31, und die Verdrahtungsteile umfassen Sammelschienen 40, externe Elektroden 41 bis 43, Anschlussdrähte 44, Signalelektroden 45, Lötverbindungen u. dgl. Das Schaltungsteil 60 wird noch ausführlicher beschrieben.
  • Ein aus Cu hergestellter Kühlkörper 20 ist an der Bodenfläche 11 der Schale 10 angebracht, wobei eine Isolierschicht 55 zwischen diesen eingesetzt ist, und die Dioden 30 und die IGBTs 31 sind mit einem Lötmittel 51 daran angelötet. Die aus Cu hergestellten Sammelschienen 40 sind auf den aktiven Flächen der Dioden 30 und der IGBTs 31 angeordnet und darüber hinaus durch ein Lötmittel 52 daran angelötet. Abschnitte der Sammelschienen 40 sind in der Dickenrichtung 101a (3) des Halbleiterbauteils 101 langgezogen, um die externen Elektroden 41 und 43 zu bilden. Darüber hinaus sind andere Abschnitte der Sammelschienen 40 durch ein Lötmittel 53 an den Kühlkörper 20 angelötet, um die Anschlussdrähte 44 zu bilden. Die externe Elektrode 42 ist an den Kühlkörper 20 angelötet. Darüber hinaus sind Drahtkontaktierungen 54 u. dgl., die sich in den IGBTs 31 von einer Gate-Elektrode 32 erstrecken, mit den Signalelektroden 45 kontaktiert.
  • Darüber hinaus sind im Schaltungsteil 60 insbesondere die externen Elektroden 41 und 43, die Leistungselektroden entsprechen, die an die IGBTs 31 angeschlossen und dazu angepasst sind, höhere Spannungen und größere elektrische Ströme zu verarbeiten, nahe einer der niedrigen Seitenwände 12 angeordnet, die das Aufnahmeteil 15 in der Schale 10 bilden. Da die Schale 10 mit den niedrigen Seitenwänden 12 versehen und auch die Leistungselektroden wie vorstehend beschrieben mit den niedrigen Seitenwänden 12 verbunden sind, ist es möglich, eine Isolationskriechstrecke zwischen den Leistungselektroden und der Metallschale 10 oder den niedrigen Seitenwänden 12 sicherzustellen, wodurch eine hervorragende Isolation erzielt wird.
  • Das Schaltungsteil 60, das diese Struktur hat, ist im Aufnahmeteil 15 in der Schale 10 untergebracht, wobei die Isolierschicht 55 wie vorstehend beschrieben dazwischen eingesetzt ist. Danach wird ein Silikongel 71, welches das Versiegelungsharz 70 bilden soll, in das Aufnahmeteil 15 eingespritzt, wodurch das Schaltungsteil 60 versiegelt wird. Darüber hinaus wird darauf ein Vergussversiegelungsmittel 72, das auch das Versiegelungsharz 70 bilden soll, in das gesamte Aufnahmeteil 15 eingefüllt.
  • In diesem Fall kann das Vergussversiegelungsharz 72 in das Aufnahmeteil 15 so eingespritzt werden, dass es sich im Wesentlichen der Höhe der Flanschabschnitte 13a anpasst, die den Oberteilen der hohen Seitenwände 13 in der Schale 10 entsprechen, wie beispielsweise in 3 dargestellt ist. Auch kann das Vergussversiegelungsharz 72 so in das Aufnahmeteil 15 eingespritzt werden, dass es die Flanschabschnitte 13a überlagert und die Höhe der Flanschabschnitte 13a übersteigt, wie in 4 dargestellt ist. In dem Fall, in dem das Vergussversiegelungsharz 72 so angeordnet ist, dass es die Flanschabschnitte 13 überlagert, wie in 4 dargestellt ist, ist es möglich, eine höhere Isolation zwischen den Flanschabschnitten 13a und den externen Elektroden 41 etc. sicherzustellen.
  • Durch die wie vorstehend beschriebene Versiegelung hindurch liegen die externen Elektroden 41 bis 43 und die Signalelektroden 45 aus der Fläche des Vergussversiegelungsmittels 72 heraus frei, wie in 1 dargestellt ist. Darüber hinaus sind rohrartige Abstandhalter 16 derart damit verbunden, dass sie mit den Durchgangsöffnungen 14 in der Schale 10 fluchten, was es ermöglicht, Schrauben durch die Durchgangsöffnungen 14 und die Abstandhalter 16 einzuführen, um die Schale 10 mit dem Schaltungsteil 60 zu befestigen.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird im Halbleiterbauteil 101 das Schaltungsteil 60, das im Aufnahmeteil 15 in der Schale 10 untergebracht ist, durch das Versiegelungsharz 70 vergussversiegelt, und dabei wurden die externen Elektroden 41 bis 43 und die Signalelektroden 45 so langgezogen, dass sie aus der Oberfläche des Versiegelungsharzes 70 heraus freiliegen.
  • Dementsprechend sind bei dem Halbleiterbauteil 101 die Elektroden nicht in der Verfassung, beim Versiegeln gepresst zu werden, und deshalb besteht keine Möglichkeit für Schäden des Substrats und der Halbleiterelemente, an welche die Elektroden angelötet sind, und darüber hinaus besteht kein Bedarf, nach dem Versiegeln Prozesse an den Elektroden durchzuführen, was die Möglichkeit an Verlusten der Qualität des Halbleiterbauteils aufgrund von Isolationsdurchschlag und Feuchtigkeitsaufnahme aus der Welt schafft.
  • In der vorstehend erwähnten Ausführungsform ist der Kühlkörper 20 zum Anbringen der Halbleiterelemente wie etwa der IGBTs 31 auf dieser aus Cu hergestellt, es ist aber auch möglich, andere Metalle wie etwa Al oder Keramiksubstrate zu verwenden, die aus AlN u. dgl. hergestellt sind, was auch dieselben Wirkungen wie die durch Cu bereitgestellten bieten kann.
  • Darüber hinaus ist es, obwohl die Sammelschienen 40 und die externen Elektroden 41 etc. aus Cu hergestellt sind, auch möglich, Ni-Fe-Legierungen und Al zu verwenden, was auch dieselben Wirkungen wie die durch Cu bereitgestellten bieten kann.
  • Darüber hinaus können die externen Elektroden 41 bis 43 und die Signalelektroden 45 auch aus Federkraftklemmen oder Einpressklemmen anstatt aus Cu-Plattenteilen gebildet sein. Diese Struktur kann auch dieselben Wirkungen wie die durch die Cu-Plattenteile bereitgestellten bieten.
  • Darüber hinaus ist es, obwohl die Schale 10 in der vorstehend erwähnten Ausführungsform aus einer Al-Platte gebildet ist, auch möglich, Metallschalen dafür zu verwenden, die aus Cu, Fe-Ni-Legierungen oder rostfreien Stählen hergestellt sind, was auch dieselben Wirkungen wie die durch Al bereitgestellten bieten kann. Darüber hinaus ist es in Fällen, in denen Leistungselemente mit geringeren Wärmeerzeugungsbeträgen oder normale Elemente als Halbleiterelemente verwendet werden, auch möglich, eine Harzschale zu verwenden, die aus einem Fluorkohlenstoffkunststoff, PET o. dgl. hergestellt ist, was auch dieselben Wirkungen wie die durch Al bereitgestellten bieten kann.
  • Darüber hinaus kann die Metallschale 10 auch aus einem lötbaren Material wie etwa Cu, Ni, Zinnplatten (Sn-beschichteten Stählen) hergestellt sein, und es kann auch ein lötbarer Metallbelag auf die Oberfläche des Materials wie etwa Al aufgetragen sein, was es ermöglicht, die Schale 10 an eine Kühlvorrichtung anzulöten, wodurch die Zuverlässigkeit weiter verbessert wird.
  • Im Falle, dass die Schale 10 wie vorstehend beschrieben an eine Kühlvorrichtung angelötet wird, sollte das Versiegelungsharz 70 eine Wärmebeständigkeitstemperatur haben, die höher ist als der Schmelzpunkt des Lötmittels an den Lötabschnitten.
  • Darüber hinaus werden in der vorstehend erwähnten Ausführungsform das Silikongel 71 und das Vergussversiegelungsmittel 72 als das Versiegelungsharz 70 verwendet, aber die vorliegende Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt, und das Silikongel 71 kann entfallen, indem ein Vergussversiegelungsharz mit höherer Permeabilität verwendet wird, das auch dieselben Wirkungen bereitstellen kann.
  • Auch kann, wie in 5 dargestellt, ein rohrförmiger Vorsprung 17 an einem Abschnitt der Bodenfläche 11 der Schale 10 ausgebildet sein. Wenn das Halbleiterbauteil 101, nachdem es vergussversiegelt wurde, in eine Vorrichtung eingebaut wird, kann dieser Vorsprung 17 als ein Öffnungsabschnitt genutzt werden, um es mit einer Schraube zu befestigen. Dementsprechend ist es, wenn das Halbleiterbauteil 101 in die Vorrichtung eingebaut ist, möglich, es sicher zu fixieren, wodurch die Zuverlässigkeit verbessert wird.
  • ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
  • In der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform sind die Sammelschienen 40, die Signalelektroden 45 u. dgl. durch jeweilige Einzelteile gebildet. Bei einem Halbleiterbauteil 102 nach der vorliegenden zweiten Ausführungsform sind sie jedoch einstückig mit einem Gehäuserahmen 80 mit einem Rahmen 81 und Verbindungsstegen 82, die den Gehäuserahmen 80 bilden, ausgebildet. Die anderen Strukturen sind von den Strukturen des vorstehend erwähnten Halbleiterbauteils 101 nicht verändert.
  • Der Gehäuserahmen 80 ist mit Öffnungsabschnitten 83 versehen, wodurch es ermöglicht wird, dass der Gehäuserahmen 80 im Hinblick auf die Schale 10 unter Verwendung von Durchgangsöffnungen 14 in der Schale 10 positioniert werden kann.
  • Im Falle, dass dieser Gehäuserahmen 80 in dem Zustand verwendet wird, in dem der Gehäuserahmen 80 an der Schale 10 montiert ist, werden vorbestimmte Abschnitte wie etwa die Sammelschienen 40 im Gehäuserahmen 80 an die aktiven Flächen der Dioden 30 und der IGBTs 31 angelötet, die durch Anlöten an einen in einem Aufnahmeteil 15 in der Schale 10 vorgesehenen Kühlkörper 20 befestigt wurden.
  • Danach werden, wie in 8 gezeigt, im Gehäuserahmen 80 die Abschnitte der Verbindungsstege 82 mit den externen Elektroden 41 bis 43 und den Signalelektroden 45 entlang einer Dickenverlaufsrichtung 101a umgebogen.
  • Nach dem Umklappen wird das Aufnahmeteil 15 durch das Versiegelungsharz 70 zusammen mit dem Schaltungsteil 60 und den Abschnitten der Sammelschienen 40 u. dgl. im Gehäuserahmen 80 wie vorstehend beschrieben vergussversiegelt.
  • Darüber hinaus werden nach dem Versiegeln die Verbindungsstege 82 von den externen Elektroden 41 bis 43 und den Signalelektroden 45 auseinander geschnitten, was eine Ausbildung der einzelnen Elektroden als die externen Elektroden 41 bis 43 und die Signalelektroden 45 ermöglicht.
  • Mit dem Halbleiterbauteil 102 nach der zweiten Ausführungsform ist es möglich, die vorstehend erwähnten Wirkungen bereitzustellen, die durch das Halbleiterbauteil 101 nach der ersten Ausführungsform geboten werden. Darüber hinaus kann, da es beim Halbleiterbauteil 101 möglich ist, die Elektroden im Hinblick auf die Halbleiterelemente u. dgl. kollektiv anzuordnen, indem der Gehäuserahmen 80 verwendet wird, das Halbleiterbauteil 101 die Produktivität des Halbleiterbauteils verbessern, und kann auch die Genauigkeit der Positionierung der jeweiligen Elektroden verbessern.
  • DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • In den vorstehend erwähnten jeweiligen Ausführungsformen wurden Aspekte offenbart, in denen die einzelne Schale 10 mit dem einzelnen Aufnahmeteil 15 versehen ist. Bei einem Halbleiterbauteil 103 nach der dritten Ausführungsform ist, wie in 9 dargestellt, eine Einzelschale 10-2 so strukturiert, dass sie mehrere Schaltungsteile 60, und zwar mehrere Aufnahmeteile 15 so aufnimmt, dass sie entlang der ersten Richtung 91 nebeneinanderliegen. Und zwar hat bei der mehrteiligen Schale 10-2 jede der hohen Seitenwände 13 eine Länge, in der die mehreren Schaltungsteile so untergebracht werden können, dass sie entlang der ersten Richtung 91 nebeneinanderliegen. Darüber hinaus weist die Schale 10-2 niedrige Seitenwände 12 auf, die in der Bodenfläche 11 der Schale 10-2 in mehreren Abschnitten in der ersten Richtung 91 einander entgegengesetzt angeordnet sind. In der dritten Ausführungsform sind die niedrigen Seitenwände 12 durch Pressen der Bodenfläche 11 zu einer konvexen Form gefertigt.
  • Darüber hinaus ist die Schale 10-2 in 9 als zur Unterbringung von vier Schaltungsteilen 60 in der Lage, und zwar über vier Aufnahmeteile 15 verfügend dargestellt, die Anzahl an Schaltungsteilen, die darin untergebracht werden können, ist aber nicht auf vier beschränkt und kann zwei oder mehr betragen.
  • In der Einzelschale 10-2 mit dieser Struktur werden die zuvor erwähnten Schaltungsteile 60 in den jeweiligen Aufnahmeteilen 15 aufgenommen und durch das vorstehend erwähnte Verfahren kollektiv mit einem Versiegelungsharz 70 vergussversiegelt. In dieser Ausführungsform sind die Struktur jedes Schaltungsteils 60 und das Anordnungsverhältnis der vorstehend erwähnten Leistungselektroden in den Schaltungsteilen 60 und der niedrigen Seitenwände 12 in der Schale 10-2 dieselben wie im zuvor erwähnten Fall, und darüber hinaus ist auch das Verfahren zum Vergussversiegeln der Schaltungsteile 60 dasselbe wie im zuvor erwähnten Fall. Und zwar ist das Halbleiterbauteil 103 nach der dritten Ausführungsform in den anderen Strukturen dasselbe wie das Halbleiterbauteil 101 nach der ersten Ausführungsform, und zwar mit Ausnahme dessen, dass sich der Aufbau der Schale 10-2 von demjenigen der Schale 10 unterscheidet.
  • Nach dem Versiegeln wird die Schale 10-2 an Schneideabschnitten 18 zerschnitten, die so positioniert sind, dass sie mit den niedrigen Seitenwänden 12 und entlang der zweiten Richtung 92 ausgerichtet sind. Durch das Zerschneiden wird die Einzelschale 10-2 in mehrere einzelne Schaltungsteile 60 unterteilt.
  • Mit dem Halbleiterbauteil 103 nach der dritten Ausführungsform ist es auch möglich, die vorstehend erwähnten Wirkungen bereitzustellen, die durch das Halbleiterbauteil 101 nach der ersten Ausführungsform geboten werden. Da das Halbleiterbauteil 103 nach der dritten Ausführungsform darüber hinaus die mehrteilige Schale 10-2 verwendet, ist es möglich, die Produktivität des Halbleiterbauteils zu verbessern. Da darüber hinaus die niedrigen Seitenwände 12 durch Pressen der durchgehenden abgeflachten Bodenfläche 11 ausgebildet werden, ist es möglich, im Vergleich mit Fällen, in denen die einzelnen niedrigen Seitenwände 12 wie bei der Schale 10 ausgebildet werden, die niedrigen Seitenwände 12 mühelos zu fertigen. Dies macht es auch einfacher, die Höhe der niedrigen Seitenwände 12 zu optimieren. Deshalb bietet dies auch den Vorteil eines einfachen Sicherstellens der Isolationskriechstrecke zwischen den Leistungselektroden und den niedrigen Seitenwänden 12.
  • Darüber hinaus ist es auch möglich, die jeweiligen Beispiele für Abwandlungen, die in der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, auf das Halbleiterbauteil 103 nach der dritten Ausführungsform anzuwenden, und darüber hinaus ist es auch möglich, auf dieses die Struktur nach der zweiten Ausführungsform anzuwenden. Darüber hinaus kann im Falle, dass die Struktur nach der zweiten Ausführungsform auf das Halbleiterbauteil 103 angewendet wird, der Vorgang zum Abschneiden der Verbindungsstege 82 von den externen Elektroden 41 bis 43 und den Signalelektroden 45 nach dem Versiegeln entweder vor oder nach der zuvor erwähnten Unterteilung in die Einzelteile erfolgen.
  • Darüber hinaus kann in einem Fall, dass mehrere Schalen auch in dem miteinander verbundenen Zustand, ohne auseinander geschnitten zu sein, verwendet werden können, und die externen Elektroden 41 bis 43 u. dgl. so angeordnet werden können, dass sie die mehreren Schalen überspannen, dies zu einer Zunahme der Kapazität des Leistungshalbleiterbauteils aufgrund der Verwendung nebeneinander liegender Leistungshalbleiterelemente beitragen, und kann darüber hinaus zu einer Zusammenstellbarkeitsverbesserung und Größenreduktion aufgrund der gemeinsamen Nutzung von Elektrodenanschlüssen beitragen.
  • VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • 10A bis 10D und 11A und 11B stellen schematische Ansichten eines Halbleiterbauteils 104 nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
  • Das Halbleiterbauteil 104 nach der vierten Ausführungsform ist so strukturiert, dass es über eine Schale 10 verfügt, die Seitenwände mit Oberteilen 10a hat, die mit einem Versiegelungsharz bedeckt sind, wodurch eine Isolierstrecke von externen Elektroden 41 bis 43 zur Metallschale 10 sichergestellt wird.
  • Wie in 10A dargestellt ist, ist ein Keramiksubstrat 202 über einen Lötabschnitt 56 mit dem Aufnahmeteil 15 in der Metallschale 10 verbunden, wobei das Keramiksubstrat 201 eine leitfähige Schicht 202 und die Dioden 30 und IGBTs 31 aufweist, die durch das Lötmittel 51 an die leitfähige Schicht 202 gelötet sind. Die Sammelschienen 40 sind an ihrem einen Ende durch das Lötmittel 52 an den Dioden 30 und den IGBTs 31 angelötet und sind an ihrem anderen Ende nach außen langgezogen, um die externen Elektroden 41 und 43 zu bilden. Darüber hinaus sind Drahtkontaktierungen 50, die sich von der Gate-Elektrode 32 u. dgl. in den IGBTs erstrecken, mit den Signalelektroden 45 kontaktiert.
  • Das Aufnahmeteil 15 wird in der Schale 10 durch das Direktvergussversiegelungsharz 72 so versiegelt, dass das Schaltungsteil 60 damit bedeckt und dabei so versiegelt wird, dass die Oberflächen der Seitenwandoberteile 10a in der Schale 10 damit bedeckt werden. In diesem Fall entsprechen die Seitenwandoberteile 10a den Seitenwandoberteilen der hohen Seitenwände 13 aus den niedrigen Seitenwänden 12 und den hohen Seitenwänden 13.
  • Darüber hinaus ist diese Metallschale 10 über einen Lötabschnitt 57 an eine Kühlvorrichtung 90 angelötet. Der Lötabschnitt 57 bildet einen Hohlkehlen-(Benetzungs-)-Abschnitt 57a mit einer ausreichenden Höhe im Hinblick auf die niedrigen Seitenwände 12 und die hohen Seitenwände 13 in der Schale 10, und es ist wünschenswert, dass der Hohlkehlenabschnitt 57a eine Benetzung bis zu einer Höhe von 200% oder mehr der Lötdicke des Lötabschnitts 57 an der Bodenfläche 11 der Schale 10 ausübt.
  • Darüber hinaus hat aufgrund der Reihenfolge der zuvor erwähnten Fertigungsprozesse das Vergussversiegelungsharz 72 eine Wärmebeständigkeitstemperatur, die höher ist als der Schmelzpunkt des Lötmittels im Lötabschnitt 57.
  • Beim Versiegeln des Aufnahmeteils 15 mit dem Direktvergussversiegelungsharz 72 kann, wie in 10B dargestellt, ein Staumaterial 62, das aus einem Metall oder einem Harz besteht, an den Oberflächen der Seitenwandoberteile 10a in der Schale 10 vorgesehen werden. Durch Vorsehen des Staumaterials 62 ist es möglich, die Höhe der hohen Seitenwände 13 in der Schale 10 zu erhöhen, wodurch die Seitenwandoberteile 10a sicher versiegelt werden.
  • Auch können, wie in 10C dargestellt, die Seitenwandoberteile 10a in der Schale zu einer Innenseite des Aufnahmeteils 15 hin umgebogen werden. Durch das wie vorstehend beschriebene Umklappen der Seitenwandoberteile 10a zur Innenseite des Aufnahmeteils 15 hin ist es möglich, das Direktvergussversiegelungsharz 72 so einzuspritzen, dass es die Seitenwandoberteile 10a komplett überlagert und darüber hinaus über die Seitenwandoberteile 10a hinausgeht, um die Außenseiten zu erreichen. Ferner kann sogar die Lötmittelhohlkehle 57a mit dem Direktvergussversiegelungsharz 72 bedeckt werden.
  • Mit den in 10A, 10B und 10C dargestellten Halbleiterbauteilen ist es, da das Schaltungsteil 60 dieselbe Struktur hat wie das im Halbleiterbauteil 101 nach der ersten Ausführungsform, möglich, die Wirkung bereitzustellen, dass Schäden der Strukturabschnitte im Halbleiterbauteil und Verluste der Qualität des Halbleiterbauteils verhindert werden, die durch das Halbleiterbauteil 101 nach der ersten Ausführungsform bereitgestellt werden kann. Darüber hinaus ist es mit dem Halbleiterbauteil 104 nach der vierten Ausführungsform möglich, eine Isolierstrecke zwischen den externen Elektroden 41 bis 43 und den Seitenwandoberteilen 10a in der Schale 10 sicherzustellen.
  • Darüber hinaus ist es, wie in 10D dargestellt, möglich, ein aus Harz hergestelltes Elektrodenstützteil 411 zu fertigen, um die externe Elektrode 41 abzustützen und so anzuordnen, dass sie dem Seitenwandoberteil zumindest der niedrigen Seitenwand 12 aus den niedrigen Seitenwänden 12 und den hohen Seitenwänden 13 in der Metallschale 10 angepasst ist. Mit dieser Struktur ist es möglich, die Positionierung der externen Elektroden 41 bis 43 im Hinblick auf die Schale 10 zu erzielen, indem das Vergussversiegelungsharz 72 zum Versiegeln in das Aufnahmeteil 15 in der Schale 10 eingespritzt wird. Deshalb ist es ähnlich den zuvor erwähnten jeweiligen Ausführungsformen möglich, die Wirkung bereitzustellen, dass Schäden der Strukturabschnitte im Halbleiterbauteil und Verluste der Qualität des Halbleiterbauteils verhindert werden, und darüber hinaus ist es möglich, eine Isolierstrecke von den externen Elektroden 41 bis 43 zur Schale 10 sicherzustellen.
  • Obwohl die vorstehend erwähnte Struktur nach der vierten Ausführungsform als dazu ausgelegt beschrieben wurde, das Keramiksubstrat 201 u. dgl. an der Metallschale 10 anzubringen, ist es auch möglich, die Schale und das Substrat einstückig miteinander auszubilden, wie später noch beschrieben wird. Und zwar weist die Schale 10, wie in 11A dargestellt, eine Metallgrundplatte 210, welche die Schale bildet, eine mit einem Metallsubstrat 212 versehene Isolierschicht 55 und Greiferteile 211 auf. In einer solchen Schale 10 ist die Isolierschicht 55 mit dem Metallsubstrat 212 auf der Grundplatte 210 angeordnet und an der Grundplatte 210 fixiert, wobei die vier Umfangsseiten der Isolierschicht 55 durch die Metallgreiferteile 211 eingeklemmt werden. Die wie vorstehend beschriebene Grundplatte 210 mit der Isolierschicht 55, den Greiferteilen 211 und dem Metallsubstrat 212 wird um die Greiferteile 211 geklappt, um zu einer wie in 11B dargestellten Schalenform geformt zu werden. Nach dem Formen werden, wie bereits beschrieben wurde, die Dioden 30, die externe Elektrode 41 u. dgl. auf dem Metallsubstrat 212 angebracht, und das Vergussversiegelungsharz 72 wird zum Versiegeln dort eingespritzt.
  • Indem wie vorstehend beschrieben, die Grundplatte 210 und die Isolierschicht 55 zur Verwendung als die Metallschale 10 einstückig ausgebildet werden, ist es möglich, eine Vereinfachung der Struktur und eine Verbesserung von deren Zuverlässigkeit zu erzielen. In diesem Fall wird die Isolierschicht 55 an ihren Außenumfangsabschnitten durch die Greiferteile 211 festgeklemmt, was Verformungen und ein Abblättern der Isolierschicht 55 unterbinden kann, wenn die Grundplatte 210 und die Greiferteile 211 zur Schalenform geformt werden.
  • FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • Als Nächstes wird mit Bezug auf die 12A bis 12C ein Halbleiterbauteil 105 nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der ersten Ausführungsform und den anderen Ausführungsformen sind die externen Elektroden 41 bis 43 nahe der niedrigen Seitenwand 12 der Schale 10 angeordnet, um die Isolierstrecke zwischen der Metallschale 10 und den externen Elektroden 41 bis 43 sicherzustellen. Hingegen wird bei dem Halbleiterbauteil 105 nach der fünften Ausführungsform eine neue Schale 215 verwendet, und ihre Seitenwände werden umgebogen, um eine Isolierstrecke sicherzustellen. Dies wird im Folgenden im Detail beschrieben.
  • Wie in 12A dargestellt ist, ist die Metallschale 215 aus einer dünnen Kupferplatte mit einer Dicke von beispielsweise 0,5 mm hergestellt, die durch Pressen zu einer Schalenform geformt wurde. In diesem Fall haben die jeweiligen Seitenwände der Schale 215, die deren vier Seiten entsprechen, keine Schwankung in ihren Höhen, und haben somit dieselbe Höhe. Ferner hat eine Seitenwand 216, die sich nahe an den externen Elektroden 41 bis 43 befindet, eine Trennlinie 216a mit einer eckigen U-Form, so dass sie umgebogen werden kann.
  • Die anderen Strukturen des Halbleiterbauteils der fünften Ausführungsform sind von den in der ersten Ausführungsform und den anderen Ausführungsformen beschriebenen Strukturen unverändert. Kurz gesagt ist der aus Cu hergestellte Kühlkörper 20 auf der Schale 215 angeordnet, wobei die Isolierschicht 55 dazwischen eingesetzt ist, und die Dioden 30 und die IGBTs 31 sind durch das Lötmittel 51 daran angelötet. Darüber hinaus sind die aus Cu hergestellten Sammelschienen 40 an ihren oberen Abschnitten angeordnet und durch das Lötmittel 52 an die aktiven Flächen der Dioden 30 und der IGBTs 31 angelötet. Die Sammelschienen 40 sind in der vertikalen Richtung an einem Abschnitt von diesen langgezogen, um die externen Elektroden 41 und 43 zu bilden, und sind an einem anderen Abschnitt von diesen durch das Lötmittel 53 an den Kühlkörper 20 angelötet, um die Anschlussdrähte 44 zu bilden. Ferner ist die externe Elektrode 41 am Kühlkörper 20 angelötet. Darüber hinaus sind Drahtkontaktierungen 50, die sich von der Gate-Elektrode 32 u. dgl. in den IGBTs 31 erstrecken, mit den Signalelektroden 45 kontaktiert. Bei dem Schaltungsteil 60, das eine solche wie in 12B dargestellte Struktur hat, wird ein Vergussversiegelungsharz 72 in das Schaltungsteil 60 eingespritzt, um es zur Gänze zu versiegeln, was die externen Elektroden 41 bis 43 in einen Zustand versetzt, aus dem Vergussversiegelungsharz 72 heraus freizuliegen. Darüber hinaus ist die Schale 215 durch das Lötmittel 57 an die Kühlvorrichtung 90 angelötet.
  • Nach der Harzversiegelung mit dem Vergussversiegelungsharz 72 wird, wie in 12C dargestellt, die Seitenwand 216 in der Schale 215, die sich nahe den externen Elektroden 41 bis 43 befindet, entlang der Trennlinie 216a in der Richtung von der Schale 215 nach außen umgebogen, und zwar in einer solchen Richtung, dass sie weiter weg von den externen Elektroden 41 bis 43 gerät, wodurch die Fertigung des Halbleiterbauteils 105 abgeschlossen wird.
  • Mit dieser Struktur ist es möglich, die Isolierstrecke zwischen den externen Elektroden 41 bis 43 und der Seitenwand 216 sicherzustellen. Selbstverständlich ist es mit dem Halbleiterbauteil 105 nach der fünften Ausführungsform ähnlich den in den vorstehend erwähnten jeweiligen Ausführungsformen möglich, die Wirkung bereitzustellen, dass Schäden der Strukturabschnitte im Halbleiterbauteil und Verluste der Qualität des Halbleiterbauteils verhindert werden.
  • Was die Seitenwand 216 betrifft, so kann diese auch, anstatt über die vorstehend erwähnte Trennlinie 216a zu verfügen, mit einem Schlitz versehen werden, der schmal genug ist, um ein Auslaufen des Vergussversiegelungsharzes 72 durch diesen hindurch zu verhindern. Auch kann die Seitenwand 216 nach der Harzversiegelung entlang der Trennlinie 216a entfernt werden.
  • Ferner kann das wie in der vierten Ausführungsform beschriebene Staumaterial auf die Seitenwandoberteile der anderen Seitenwände als der Seitenwand 216 aufgetragen werden. Dies ermöglicht es, das Vergussversiegelungsharz 72 bis zu einer größeren Höhe so einzuspritzen, dass es die Seitenwandoberteile überlagert.
  • Ferner ist es auch möglich, obwohl in dieser Ausführungsform die aus Cu hergestellte Schale 215 verwendet wird, Metallmaterialien wie etwa Fe-Ni-Legierungen und Zinnplatten zu verwenden, die auch dieselben Wirkungen bereitstellen können. Darüber hinaus ist es in Fällen, in denen Leistungselemente mit geringeren Wärmeerzeugungsbeträgen verwendet werden, auch möglich, die Seitenwand 216 in einer Schale aus einem Harz wie beispielsweise etwa Fluorkohlenstoffkunststoff oder PET hergestellt auszubilden, was auch dieselben Wirkungen wie die vorstehend beschriebenen bereitstellen kann. Obwohl der aus Cu hergestellte Kühlkörper 20 verwendet wird, ist es darüber hinaus auch möglich, andere Metalle wie etwa Al und aus AlN u. dgl. hergestellte Keramiksubstrate zu verwenden, was auch dieselben Wirkungen wie die vorstehend beschriebenen bereitstellen kann. Obwohl die Sammelschienen 40 und die externen Elektroden 41 etc. aus Cu hergestellt sind, ist es darüber hinaus auch möglich, Ni-Fe-Legierungen und Al zu verwenden, was auch dieselben Wirkungen bereitstellen kann.
  • Obwohl in dieser Ausführungsform das Silikongel und das Vergussversiegelungsharz 72 verwendet werden, ist es darüber hinaus auch möglich, dass Silikongel wegzulassen, indem das Vergussversiegelungsmittel mit höherer Permeabilität verwendet wird. Dieses kann auch dieselben Wirkungen bereitstellen.
  • Obwohl die externen Elektroden 41 und die Signalelektroden 45 aus Cu-Plattenteilen gebildet sind, ist es darüber hinaus auch möglich, dahingehend Federkraftklemmen oder Einpressklemmen zu verwenden, die auch dieselben Wirkungen bereitstellen können.
  • SECHSTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • Als Nächstes wird mit Bezug auf 13A und 13B ein Halbleiterbauteil 106 nach einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Halbleiterbauteil 106 nach der vorliegenden sechsten Ausführungsform verwendet auch neue Schalen 220 und 222.
  • Und zwar hat, wie in 13A dargestellt, die aus einem Metall hergestellte Schale 220 Befestigungsabschnitte 221, die an einer oder mehreren Stelle/n in einem oberen Abschnitt ihres Umfangsrandabschnitts zu einer Innenseite der Schale 220 hin vorstehen. Die anderen Strukturen des Halbleiterbauteils in der sechsten Ausführungsform sind wieder dieselben wie beispielsweise diejenigen im Halbleiterbauteil 101 nach der ersten Ausführungsform.
  • Diese Befestigungsabschnitte 221 haben Funktionen wie folgt. Und zwar werden beispielsweise, nachdem das Keramiksubstrat 201, auf dem das Schaltungsteil 60 ausgebildet wurde, im Aufnahmeteil 15 in der Schale 220 angebracht wurde, die Befestigungsabschnitte 221 nach innen geklappt und durch Anlöten an einer unabhängigen leitfähigen Schicht 202a befestigt, die auf der Oberfläche des Keramiksubstrats 201 ausgebildet wurde. Hier handelt es sich bei der unabhängigen leitfähigen Schicht 202a um eine unabhängige leitfähige Schicht, die nicht elektrisch an die leitfähige Schicht 202 angeschlossen ist, die ähnlich auf dem Keramiksubstrat 201 ausgebildet ist und die IGBTs 31 u. dgl. aufweist, die daran angelötet sind.
  • Indem die Befestigungsabschnitte 221 vorgesehen und diese an die leitfähige Schicht 202a angeschlossen werden, ist es möglich, die Verbindung zwischen der Schale 220 und dem Keramiksubstrat 201 zu verstärken. Deshalb ist es möglich, ähnlich wie in den vorstehend erwähnten jeweiligen Ausführungsformen die Wirkung bereitzustellen, Schäden der Strukturabschnitte im Halbleiterbauteil und Verluste der Qualität des Halbleiterbauteils zu verhindern.
  • Auch ist es möglich, als eine dem Halbleiterbauteil ähnliche Struktur, die aus einem Metall hergestellte, wie in 13B dargestellte Schale 222 zu verwenden. Die Schale 222 ist mit horizontalen Schlitzen 223 an ihren vier Ecken versehen und weist darüber hinaus umgebogene Abschnitte 222a auf, die ausgebildet werden, indem die jeweiligen Eckabschnitte der Schale 222 nach innen umgebogen werden. Hier entsprechen die umgebogenen Abschnitte 222a einem Beispiel der Befestigungsabschnitte, und darüber hinaus ist das Verfahren zum Ausbilden der umgebogenen Abschnitte 222a nicht auf das vorstehende Verfahren beschränkt. Diese umgebogenen Abschnitte 222a können ähnlich wie die vorstehend erwähnten Befestigungsabschnitte 221 mit der leitfähigen Schicht 202a verbunden werden, was die Verbindung zwischen der Schale 220 und dem Keramiksubstrat 201 verbessern kann. Deshalb ist es möglich, ähnlich wie in den vorstehend erwähnten jeweiligen Ausführungsformen die Wirkung bereitzustellen, Schäden der Strukturabschnitte im Halbleiterbauteil und Verluste der Qualität des Halbleiterbauteils zu verhindern.
  • SIEBTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • Als Nächstes wird mit Bezug auf 14A und 14B ein Halbleiterbauteil 107 nach einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Halbleiterbauteil 107 nach der vorliegenden siebten Ausführungsform verwendet auch eine neue Schale 225. Darüber hinaus ist das im Aufnahmeteil 15 in der Schale 225 angebrachte Schaltungsteil 60 dasselbe wie diejenigen in den zuvor erwähnten jeweiligen Ausführungsformen und wird hier nicht beschrieben.
  • Wie in 14A dargestellt ist, hat die Metallschale 225 Vorsprünge 226, die eine wellenartige konkav-konvexe Form beispielsweise auf einer Kühlvorrichtungsoberfläche 225a bilden, die auf der ausgehend vom Aufnahmeteil 15 entgegengesetzten Seite angeordnet und einer Kühlvorrichtung zugewandt ist. Darüber hinaus ist die Kühlvorrichtung 227 mit einem konkav-konvexen Abschnitt 227a versehen, der sich den Vorsprüngen 226 anpasst und in Eingriff mit diesen gelangt. Die Schale 225 und die Kühlvorrichtung 227 werden aneinander befestigt, indem die Vorsprünge 226 in der Schale 225 mit dem konkav-konvexen Abschnitt 227a in der Kühlvorrichtung 227 in Eingriff gebracht werden und darüber hinaus die Kühlvorrichtung 227 beispielsweise verpresst wird. Durch diese Befestigung ist es möglich, eine Befestigung und Wärmeableitung ähnlich denjenigen, die durch Anlöten erzielt werden, zu erreichen. Deshalb ist es möglich, ähnlich wie in den vorstehend erwähnten jeweiligen Ausführungsformen die Wirkung bereitzustellen, Schäden der Strukturabschnitte im Halbleiterbauteil und Verluste der Qualität des Halbleiterbauteils zu verhindern.
  • Darüber hinaus ist es als eine wie in 14B dargestellte Kühlvorrichtung möglich, einen Kühlmittelweg 228a, um ein Kühlmittel durch diesen strömen zu lassen, unter Verwendung eines Mantels 228 auszubilden, der so mit der Schale 225 verbunden wird, dass ein Auslaufen des Kühlmittels verhindert wird. Als Kühlmittel ist es beispielsweise möglich, Wasser zu verwenden. Bei dieser Struktur befinden sich die Vorsprünge 226 in der Schale 225 innerhalb des Kühlmittelwegs 228a und werden somit dazu gebracht, als Kühlrippen zu fungieren, was das Kühlen des Schaltungsteils 60 weiter verstärken kann. Wie vorstehend beschrieben, ist es mit dem Halbleiterbauteil 107 nach der siebten Ausführungsform möglich, das Halbleiterbauteil einstückig mit der Kühlvorrichtung auszubilden.
  • Ferner können beliebige Ausführungsformen aus den vorstehend erwähnten verschiedenen Ausführungsformen zweckmäßig kombiniert werden, was die Wirkungen der jeweiligen Ausführungsformen bereitstellen kann.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung im Hinblick auf vorzuziehende Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen hinreichend beschrieben wurde, werden verschiedene Änderungen und Abwandlungen für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sein. Es sollte klar sein, dass die vorliegende Erfindung solche Änderungen und Abwandlungen als in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallend umfasst, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
  • Ferner wird die am 22. März 2012 eingereichte japanische Patentanmeldung Nr. 2012-65161 hier durch Verweis in der Gänze ihrer Offenbarungen der technischen Beschreibung, der Zeichnungen, der Ansprüche und der Zusammenfassung mit aufgenommen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10, 10-2
    Schale
    10a
    Oberteil
    11
    Bodenfläche
    12
    niedrige Seitenwand
    13
    hohe Seitenwand
    15
    Aufnahmeteil
    17
    Vorsprung
    18
    Schneideabschnitt
    30
    Diode
    31
    IGBT
    40
    Sammelschiene
    41, 43
    externe Elektrode
    55
    Isolierschicht
    60
    Schaltungsteil
    70
    Versiegelungsharz
    72
    Vergussversiegelungsharz
    80
    Gehäuserahmen
    91
    erste Richtung
    92
    zweite Richtung
    101 bis 107
    Halbleiterbauteil
    210
    Grundplatte
    211
    Greiferteil
    212
    Metallsubstrat
    216
    Seitenwand
    221, 222a
    Befestigungsabschnitt
    226
    Vorsprung
    227
    Kühlvorrichtung
    227a
    konkav-konvexer Abschnitt
    228
    Mantel
    228a
    Kühlmittelweg
    228b
    Bodenfläche
    231
    Elektrodenstützteil

Claims (14)

  1. Halbleiterbauteil, Folgendes aufweisend: eine Schale, die dazu ausgelegt ist, über ein Aufnahmeteil mit einer konkaven Form zu verfügen; ein Schaltungsteil, das dazu ausgelegt ist, im Aufnahmeteil untergebracht zu sein und über ein Halbleiterelement und Verdrahtungsteile zu verfügen; und ein Versiegelungsharz, das dazu ausgelegt ist, in das Aufnahmeteil eingespritzt zu werden und beim Vergießen das im Aufnahmeteil untergebrachte Schaltungsteil und Seitenwandoberteile der Schale zu versiegeln, wobei die Verdrahtungsteile aus einer Oberfläche des Versiegelungsharzes heraus teilweise freiliegen, um externe Elektroden zu bilden, und wobei das Versiegelungsharz eine Wärmebeständigkeitstemperatur hat, die höher ist als der Schmelzpunkt eines Lötmittels zum Anlöten der Schale an eine Kühlvorrichtung.
  2. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, wobei eine Seitenwand der Schale nahe an einer Leistungselektrode, die dazu angepasst ist, eine höhere Spannung und einen größeren elektrischen Strom aus den externen Elektroden zu verarbeiten, eine geringere Höhe hat als diejenigen der anderen Seitenwände der Schale.
  3. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schale hohe Seitenwände und niedrige Seitenwände hat, die das Aufnahmeteil bilden, die hohen Seitenwände dazu ausgelegt sind, eine Länge zu haben, in der mehrere Gruppen der Schaltungsteile in der Schale in einer Reihe entlang einer ersten Richtung der Schale untergebracht sind, und die niedrigen Seitenwände dazu ausgelegt sind, an mehreren Stellen in der ersten Richtung auf eine solche Weise angeordnet zu sein, dass sie einander gegenüberliegen und dazu angepasst sind, Schneideabschnitte zu bilden, um die jeweiligen Schaltungsteile, die vergussversiegelt wurden, in Einzelteile zu unterteilen.
  4. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, darüber hinaus aufweisend: einen Gehäuserahmen, der dazu ausgelegt ist, an der Schale angebracht werden zu können und einstückig mit den Verdrahtungsteilen einschließlich der externen Elektroden ausgebildet zu sein, wobei das Versiegelungsharz in einem Zustand in das Aufnahmeteil eingespritzt wird, in dem der Gehäuserahmen an der Schale angebracht ist.
  5. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Schale darüber hinaus einen rohrförmigen Vorsprung in einer Bodenfläche des Aufnahmeteils hat.
  6. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, darüber hinaus aufweisend ein Elektrodenstützteil, das dazu ausgelegt ist, an einem Seitenwandoberteil der Schale angebracht und dazu angepasst zu sein, die externen Elektroden zu stützen.
  7. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, wobei die Schale eine Grundplatte, die aus einem Metall hergestellt ist, eine Isolierschicht, die auf die Grundplatte gesetzt und mit einem Metallsubstrat versehen ist, und ein Greiferteil hat, das aus einem Metall hergestellt und dazu ausgelegt ist, die aufgesetzte Isolierschicht an der Grundplatte zu fixieren, und die Grundplatte in einer konkaven Form geformt ist.
  8. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, wobei die Schale eine Seitenwand hat, die dazu ausgelegt ist, umgebogen zu werden, nachdem das Versiegelungsharz in das Aufnahmeteil eingespritzt wurde.
  9. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, wobei die Schale darüber hinaus einen Fixierungsabschnitt hat, der dazu ausgelegt ist, in einem oberen Abschnitt der Schale ausgebildet und dazu angepasst zu sein, das im Aufnahmeteil untergebrachte Schaltungsteil zu fixieren.
  10. Halbleiterbauteil, Folgendes aufweisend: eine Schale, die dazu ausgelegt ist, über ein Aufnahmeteil mit einer konkaven Form zu verfügen; ein Schaltungsteil, das dazu ausgelegt ist, im Aufnahmeteil untergebracht zu sein und über ein Halbleiterelement und Verdrahtungsteile zu verfügen; und ein Versiegelungsharz, das dazu ausgelegt ist, in das Aufnahmeteil eingespritzt zu werden und beim Vergießen das im Aufnahmeteil untergebrachte Schaltungsteil und Seitenwandoberteile der Schale zu versiegeln; und eine Kühlvorrichtung, die an der Schale angebracht ist, wobei die Verdrahtungsteile aus einer Oberfläche des Versiegelungsharzes heraus teilweise freiliegen, um externe Elektroden zu bilden, und wobei die Schale einen Vorsprung an einer Kühlvorrichtungsfläche hat, welcher der Kühlvorrichtung zugewandt ist.
  11. Halbleiterbauteil nach Anspruch 10, wobei die Kühlvorrichtung einen konkav-konvexen Abschnitt zum Eingriff mit dem Vorsprung in der Schale hat, und die Kühlvorrichtung an der Schale angebracht wird, indem der Vorsprung mit dem konkav-konvexen Abschnitt in Eingriff gebracht wird.
  12. Halbleiterbauteil nach Anspruch 10, wobei die Kühlvorrichtung eine Mantelform hat, die dazu ausgelegt ist, eine Bodenfläche zu haben, die einen Kühlmittelweg zwischen der Kühlvorrichtung und der Kühlvorrichtungsfläche der Schale bildet.
  13. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils, wobei das Halbleiterbauteil eine Schale, die Aufnahmeteile mit einer konkaven Form hat, und in den Aufnahmeteilen untergebrachte Schaltungsteile aufweist und über ein Halbleiterelement und Verdrahtungsteile verfügt, und die Schale dazu angepasst ist, eine Größe und eine Form zu haben, die das Einsetzen mehrerer der Aufnahmeteile nebeneinander in einer ersten Richtung ermöglichen, wobei das Verfahren umfasst: nachdem die Schaltungsteile in den jeweiligen Aufnahmeteilen untergebracht wurden, kollektives Einspritzen eines Versiegelungsharzes in die jeweiligen Aufnahmeteile und Vergussversiegeln der jeweiligen Schaltungsteile und dabei Freilegen eines Abschnitts der Verdrahtungsteile in jedem Schaltungsteil aus einer Oberfläche des Versiegelungsharzes heraus, um externe Elektroden zu bilden; und nach dem Versiegeln, Zerschneiden der Schale an jedem Aufnahmeteil entlang einer zweiten, zur ersten Richtung orthogonalen Richtung, um die jeweiligen Schaltungsteile, die vergussversiegelt wurden, in Einzelteile zu unterteilen.
  14. Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils nach Anspruch 13, wobei das Halbleiterbauteil darüber hinaus einen Gehäuserahmen aufweist, der dazu ausgelegt ist, an der Schale angebracht werden zu können und einstückig mit den Verdrahtungsteilen einschließlich der externen Elektroden ausgebildet zu werden, wobei das Verfahren darüber hinaus umfasst: Ausbilden der jeweiligen Schaltungsteile durch Anlöten des Gehäuserahmens am Halbleiterelement in einem Zustand, in dem der Gehäuserahmen an der Schale angebracht ist; Versiegeln der jeweiligen Schaltungsteile durch kollektives Einspritzen eines Versiegelungsharzes in die jeweiligen Aufnahmeteile; und nach dem Versiegeln, vor oder nach der Unterteilung in die jeweiligen Teile, Entfernen eines Abschnitts außer den externen Elektroden im Gehäuserahmen.
DE112013001612.5T 2012-03-22 2013-03-21 Halbleiterbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung Active DE112013001612B4 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012-065161 2012-03-22
JP2012065161 2012-03-22
PCT/JP2013/058028 WO2013141287A1 (ja) 2012-03-22 2013-03-21 半導体装置及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE112013001612T5 true DE112013001612T5 (de) 2015-01-29
DE112013001612B4 DE112013001612B4 (de) 2022-05-12

Family

ID=49222744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112013001612.5T Active DE112013001612B4 (de) 2012-03-22 2013-03-21 Halbleiterbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9236316B2 (de)
JP (1) JP5936679B2 (de)
KR (1) KR101581610B1 (de)
CN (1) CN104067387B (de)
DE (1) DE112013001612B4 (de)
WO (1) WO2013141287A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015212832B4 (de) 2014-10-02 2021-09-02 Mitsubishi Electric Corporation Halbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6238121B2 (ja) * 2013-10-01 2017-11-29 ローム株式会社 半導体装置
US20160322342A1 (en) * 2014-01-15 2016-11-03 Panasonic Intellectual Property Management Co. Lt Semiconductor device
WO2015151644A1 (ja) * 2014-03-31 2015-10-08 富士電機株式会社 電力変換装置
JP6417130B2 (ja) 2014-07-02 2018-10-31 株式会社Kelk 熱電発電装置
JP2016099127A (ja) * 2014-11-18 2016-05-30 富士電機株式会社 パワー半導体モジュールの製造方法及びその中間組立ユニット
JP6234630B2 (ja) * 2015-02-25 2017-11-22 三菱電機株式会社 パワーモジュール
US10615155B2 (en) * 2015-03-23 2020-04-07 Gd Midea Airconditioning Equipment Co., Ltd. Intelligent power module and manufacturing method thereof
JP6481527B2 (ja) * 2015-06-25 2019-03-13 富士電機株式会社 半導体装置
JP2017022157A (ja) * 2015-07-07 2017-01-26 カルソニックカンセイ株式会社 パワー半導体装置
WO2017169134A1 (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 三菱電機株式会社 パワーモジュール及びその製造方法並びにパワーエレクトロニクス機器及びその製造方法
JP6440903B2 (ja) * 2016-04-21 2018-12-19 三菱電機株式会社 半導体装置およびその製造方法
CN105789156A (zh) 2016-04-22 2016-07-20 珠海格力电器股份有限公司 一种igbt模块组件
JP6546892B2 (ja) * 2016-09-26 2019-07-17 株式会社 日立パワーデバイス 半導体装置
CN107993991B (zh) 2017-12-20 2024-10-01 合肥矽迈微电子科技有限公司 一种芯片封装结构及其制造方法
JP7005373B2 (ja) * 2018-02-09 2022-01-21 三菱電機株式会社 パワーモジュールおよび電力変換装置
DE102018110132B3 (de) * 2018-04-26 2018-11-29 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Drucksinterverfahren bei dem Leistungshalbleiterbauelemente mit einem Substrat über eine Sinterverbindung miteinander verbunden werden
JP7045975B2 (ja) 2018-11-20 2022-04-01 三菱電機株式会社 半導体装置およびその製造方法、ならびに電力変換装置
US11183440B2 (en) * 2018-12-10 2021-11-23 Gan Systems Inc. Power modules for ultra-fast wide-bandgap power switching devices
CN114144878A (zh) * 2019-07-26 2022-03-04 三菱电机株式会社 半导体模块

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3606673A (en) 1968-08-15 1971-09-21 Texas Instruments Inc Plastic encapsulated semiconductor devices
JPH02130866A (ja) * 1988-11-10 1990-05-18 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置
JP2760608B2 (ja) 1989-11-13 1998-06-04 株式会社東芝 封止型混成集積回路装置
JPH06188335A (ja) * 1992-12-22 1994-07-08 Fuji Electric Co Ltd 樹脂封止形半導体装置
JP2912526B2 (ja) 1993-07-05 1999-06-28 三菱電機株式会社 半導体パワーモジュールおよび複合基板
JPH0918286A (ja) * 1995-06-30 1997-01-17 Kyocera Corp ラダー型フィルタの製造方法
JPH09283681A (ja) 1996-04-16 1997-10-31 Hitachi Ltd 半導体装置
JPH1022435A (ja) * 1996-07-02 1998-01-23 Hitachi Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP3898156B2 (ja) * 2003-06-02 2007-03-28 三菱電機株式会社 半導体パワーモジュール
DE102005037522A1 (de) 2005-08-09 2007-02-15 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul mit wannenförmigem Grundkörper
SG146460A1 (en) * 2007-03-12 2008-10-30 Micron Technology Inc Apparatus for packaging semiconductor devices, packaged semiconductor components, methods of manufacturing apparatus for packaging semiconductor devices, and methods of manufacturing semiconductor components
JP2009212390A (ja) * 2008-03-05 2009-09-17 Toshiba Corp 発熱体搭載部品の取付構造
EP2293328B1 (de) * 2008-06-12 2019-11-20 Mitsubishi Electric Corporation Verfahren zur herstellung einer leistungshalbleiterschaltungsanordnung
JP5316004B2 (ja) 2009-01-13 2013-10-16 日産自動車株式会社 冷却装置
JP4826849B2 (ja) * 2009-04-20 2011-11-30 株式会社デンソー Ａｌ−ＡｌＮ複合材料、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料の製造方法及び熱交換器
JP5481148B2 (ja) * 2009-10-02 2014-04-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 半導体装置、およびパワー半導体モジュール、およびパワー半導体モジュールを備えた電力変換装置
JP5644160B2 (ja) * 2010-04-06 2014-12-24 三菱電機株式会社 半導体レーザ装置
JP5478638B2 (ja) * 2010-06-11 2014-04-23 パナソニック株式会社 樹脂封止型半導体装置及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015212832B4 (de) 2014-10-02 2021-09-02 Mitsubishi Electric Corporation Halbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140131959A (ko) 2014-11-14
DE112013001612B4 (de) 2022-05-12
JP5936679B2 (ja) 2016-06-22
WO2013141287A1 (ja) 2013-09-26
CN104067387B (zh) 2016-12-14
KR101581610B1 (ko) 2016-01-11
JPWO2013141287A1 (ja) 2015-08-03
CN104067387A (zh) 2014-09-24
US20150021750A1 (en) 2015-01-22
US9236316B2 (en) 2016-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112013001612B4 (de) Halbleiterbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102008064789B3 (de) Harzabgedichtete Halbleitervorrichtung
DE112012007339B3 (de) Halbleitermodul und Verfahren zur Herstellung des Halbleitermoduls
DE102011003205B4 (de) Halbleitervorrichtungsmodul
DE102012206596B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE102011104928B4 (de) Kühlungsaufbau eines Kondensators und Umrichter damit
DE102011017585B4 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben
DE102011082781B4 (de) Halbleitervorrichtung mit einer plattenelektrode zum verbinden einer mehrzahl an halbleiterchips
DE112014006676B4 (de) Leistungsmodulvorrichtung
DE102009042399B4 (de) Leistungshalbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren dafür
DE102009011233A1 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102014213564A1 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE112010000026T5 (de) Halbleitermodul
DE102016108562A1 (de) Halbleiter-bauelement mit gestapelten anschlüssen
DE102008008141A1 (de) Leistungshalbleitermodul und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102013210972A1 (de) Halbleiterbauelement
DE102016208029A1 (de) Halbleitervorrichtung
DE102019112935A1 (de) Halbleitermodul
DE102012214917A1 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung
DE112014006397B4 (de) Leistungshalbleitermodul und Leistungseinheit
DE112016005807T5 (de) Halbleitereinheit und Verfahren zur Herstellung derselben
DE112012006842T5 (de) Halbleitervorrichtung
DE102014207927A1 (de) Transistoranordnung für einen Spannverband und Spannverband mit zumindest einer solchen Transistoranordnung
DE102015113514A1 (de) Schweissen und Löten von Transistorzuleitungen
DE112014006604T5 (de) Leistungsmodulvorrichtung und Leistungswandlungsvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R082 Change of representative

Representative=s name: MEISSNER, BOLTE & PARTNER GBR, DE

Representative=s name: MEISSNER BOLTE PATENTANWAELTE RECHTSANWAELTE P, DE

R016 Response to examination communication
R084 Declaration of willingness to licence
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final