DE112014001516B4 - Kontaktbauteil und Halbleitermodul - Google Patents

Kontaktbauteil und Halbleitermodul Download PDF

Info

Publication number
DE112014001516B4
DE112014001516B4 DE112014001516.4T DE112014001516T DE112014001516B4 DE 112014001516 B4 DE112014001516 B4 DE 112014001516B4 DE 112014001516 T DE112014001516 T DE 112014001516T DE 112014001516 B4 DE112014001516 B4 DE 112014001516B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
contact member
flange
contact
cylinder
solder
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.)
Active
Application number
DE112014001516.4T
Other languages
English (en)
Other versions
DE112014001516T5 (de
DE112014001516T8 (de
Inventor
Makoto Isozaki
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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 Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Publication of DE112014001516T5 publication Critical patent/DE112014001516T5/de
Application granted granted Critical
Publication of DE112014001516T8 publication Critical patent/DE112014001516T8/de
Publication of DE112014001516B4 publication Critical patent/DE112014001516B4/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
    • 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
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L24/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • 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
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341—Surface mounted components
    • H05K3/3421—Leaded components
    • H05K3/3426—Leaded components characterised by the leads
    • 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
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/1301—Shape
    • H01L2224/13011—Shape comprising apertures or cavities, e.g. hollow bump
    • 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
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/1301—Shape
    • H01L2224/13016—Shape in side view
    • H01L2224/13017—Shape in side view being non uniform along the bump connector
    • 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
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—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
    • H01L2224/45117—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
    • H01L2224/45124—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
    • H01L2224/42—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
    • H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/48137—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
    • 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
    • H01L23/49838—Geometry or layout
    • H01L23/49844—Geometry or layout for devices being provided for in H01L29/00
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10742—Details of leads
    • H05K2201/10886—Other details
    • H05K2201/10916—Terminals having auxiliary metallic piece, e.g. for soldering
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/20—Details of printed circuits not provided for in H05K2201/01 - H05K2201/10
    • H05K2201/2036—Permanent spacer or stand-off in a printed circuit or printed circuit assembly
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)

Abstract

Kontaktbauteil (3), welches auf eine auf einem Isoliersubstrat (102) eines Halbleitermoduls (200) vorgesehene Metallregion aufgelötet wird und das eine hohle Öffnung hat, in welche ein externer Kontakt eingesetzt wird,wobei das Kontaktbauteil (3) an seinem unteren Ende einen Flansch (6) aufweist, der einen größeren Außendurchmesser als ein Außendurchmesser eines Zylinderteils des Kontaktbauteils hat, und wobei eine Stirnfläche (6a) des Flansches, die verlötet wird, eine flache Bodenfläche und einen konkaven Teil (7) einschließt, der von einem inneren Umfangsrand (10) des Zylinders zu einem äußeren Umfangsrand des Flansches verläuft,wobei ein ausgeschnittener Teil in einem unteren Ende des Inneren des Zylinders des Kontaktbauteils vorgesehen ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kontaktbauteil, welches durch Verlöten an einem Isoliersubstrat angebracht wird, das ein Halbleitermodul bildet, und einen Aufbau hat, der eine elektrisch leitfähige Verbindung nach außen erlaubt, indem ein externer Ausgangskontakt in dieses eingeführt wird, sowie ein Halbleitermodul, an dem das Kontaktbauteil montiert ist.
  • Stand der Technik
  • Es gibt Halbleitermodule, in welchen ein Isoliersubstrat 102 vorgesehen ist, welches durch externe Ausgangskontakte 101, die mit einer externen Schaltung (nicht dargestellt) verdrahtet sind, mit einer externen Schaltung elektrisch leitend verbunden werden muss, wie 13 zeigt. 12 zeigt ein Halbleitermodul 100 dieser Art. Bei diesem Halbleitermodul 100 sind zylindrische Kontaktbauteile 103 vorab mit einer vorgeschriebenen Vielzahl von Orten auf dem Isoliersubstrat 102 verlötet und eine Vielzahl von externen Ausgangskontakten 101, die eine entsprechende Anordnung aufweisen, werden jeweils in die Mittelöffnungen der Kontaktbauteile 103 eingeführt. Diese externen Ausgangskontakte 101 sind mit einem Halbleiterchip 104 (Vorrichtungschip, Schaltungschip) oder dergleichen durch Aluminiumdrähte 105 oder dergleichen verbunden. Ferner ist das Isoliersubstrat 102 auf einem Metallsubstrat 109 montiert und mit einem Harzgehäuse 108 be- deckt, welches auf der Oberseite des Metallsubstrats 109 befestigt ist. Wenn die Kontaktbauteile 103 auf das Isoliersubstrat 102 gelötet werden, ist es sehr wichtig, dass das Lot für eine lange Zeitdauer eine stabile Festigkeit beibehält. Daher sind, wie durch die perspektivische Darstellung in 14 dargestellt, die Kontaktbauteile 103 gemäß dem Stand der Technik jeweils mit einem Flansch 106 mit großen Durchmesser versehen, um so die Oberfläche der Stirnfläche des Zylin- ders zu vergrößern, so dass die Bauteile an der vorgeschriebenen Vielzahl von Orten auf dem Isoliersubstrat 102 stabil aufrecht stehen, sowie die Festigkeit der Lötverbindung sicherzustellen. Darüber hinaus ist ein konkaver Teil 107, der einen Lotreservoirabschnitt bildet, wenn die Verbindung hergestellt wird, und der eine vorgeschriebene Dicke des Lots sicherstellen kann, in der Stirnfläche 106a des Flansches 106 gebildet (Patentdokument 1).
  • 6 zeigt eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie A1-A2, die der Achse der Zylinderform der Kontaktbauteile 103 in 14 folgt. Die Kontaktbauteile 103 in 6 können einen Aufbau haben, bei welchem eine Krümmung 110 (Krümmungsradius 0,1 mm) an dem Rand am Ende des Zylinders angebracht wird, wie in der Querschnittsdarstellung des ähnlichen Kontaktbauteils 103a, das in 7 dargestellt ist. Lotpaste wird verwendet, um die Kontaktbauteile 103, 103a dieser Art an der vorgeschriebenen Vielzahl von Orten an dem Isoliersubstrat 102 zu befestigen. Beispielsweise wird Lotpaste im Anordnungsmuster der vorgeschriebenen Vielzahl von Kontaktbauteilen 103 auf das Isoliersubstrat 102 gedruckt und ein Erwärmungsprozess wird angewandt, um die Bauteile zu befestigen, während an die Stirnflächen der Flansche 106 der Kontaktbauteile eine vorgeschriebene Last angelegt wird.
  • Auf diese Weise tritt beim Verlöten der Stirnflächen der Flansche 106 der Kontaktbauteile 103 mit dem Isoliersubstrat 102 das Lot 111 von dem Lot 111 auf der Unterseite des Flansches 106, welches zur Seite des Innendurchmessers jedes Flansches 106 gepresst wird, in den konkaven Teil 107 innerhalb des Flansches 106 ein, wie in 5 gezeigt, füllt das Innere des Zylinders, bildet eine Schicht aus Lot 111, die eine Dicke von mehreren 100 Mikron hat, und verbessert dadurch die Verbindungsfestigkeit. Andererseits wird die Verbindungsfestigkeit auch durch das Lot 111 erhöht, welches gegen die Außenseiten der Flansche 106 gepresst wird und Lotkeile 111a bildet, die eine der Dicke des Flansches 106 entsprechende Höhe haben.
  • Innerhalb des Zylinders jedes Kontaktbauteils 103 in dem Halbleitermodul 100 ist die Dicke des Lots innerhalb des Zylinders auf nicht mehr als annähernd 500 µm beschränkt, um die Einführtiefe des externen Ausgangskontakts 101 sicherzustellen, der zur elektrisch leitenden Verbindung mit einer externen Schaltung eingeführt wird. Darüber hinaus ist der Außendurchmesser des externen Ausgangskontakts 101 so eingestellt, dass er nahe dem Innendurchmesser des Zylinders ist, um einen elektrisch leitenden Kontakt sicherzustellen, wenn die Kontakte in das Innere des Zylinders des Kontaktbauteils 103 eingeführt sind. Um diesen elektrisch leitenden Kontakt sicherzustellen, ist vorzugsweise der Kontakt als ein vierseitiger Stab gebildet, der in die zylindrischer Öffnung einzuführen ist.
  • Andere Dokumente zum Stand der Technik, die sich auf die vorstehend beschriebene Technologie beziehen, offenbaren eine Technik zum Verhindern, dass Lot in den Anschlusskontakten eines IC (integrierte Schaltung) nach oben kriecht (Patentdokumente 2 und 3). Auch wurde eine Technik offenbart, die das Aufwärtskriechen von Lot innerhalb von hohlen Kontakten verhindert (Patentdokument 4). Patentdokument 5 offenbart ein Halbleitermodul mit einer Leiterplatte mit Schaltungsmuster aus Kupfer, auf dem ein Kontaktteil mittels Lot angeordnet ist. Das Kontaktteil weist einen ausgedehnten Abschnitt auf, an dem ein Durchmesser des Kontaktteils vergrößert ist.
    • Patentdokument 1: US 2009 / 0 194 884 A1 (1, 4 und 12)
    • Patentdokument 2: japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. JP H01- 315 167 A („Aktion“)
    • Patentdokument 3: japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. JP 2012- 199 340 A (Stand der Technik)
    • Patentdokument 4: japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. JP H06- 20 735 A (Zusammenfassung, Gegenstand)
    • Patentdokument 5: japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. JP 2010- 283 107 A
  • Offenbarung der Erfindung
  • Wie in der vorstehend beschriebenen 5 gezeigt, ist das Kontaktbauteil 103 mit einem Flanschaufbau versehen, der die Oberfläche der Stirnfläche vergrößert, um die Festigkeit der Verbindung mit dem Isoliersubstrat 102 zu verbessern, so dass daher eine geeignete Menge Lot erforderlich ist. Wenn andererseits die Lotmenge erhöht wird, tritt aufgrund der Auswirkungen des Unterdruck-Heizofens, der normalerweise zum Löten verwendet wird, häufig ein Phänomen auf, bei welchem das Lot 111, welches in das Innere des Kontaktbauteils 103 gefüllt wurde, bedingt durch Kapillarwirkung an den Innenwänden des Zylinders aufwärts kriecht, wie in 8 gezeigt, und sich entweder an den Innenwänden ansammelt oder aus der oberen Öffnung des Zylinders austritt. Wenn dieses Phänomen auftritt, entstehen Probleme, wenn ein externer Ausgangskontakt in die Mittelöffnung des Kontaktbauteils 103 eingeführt wird, was zu einem fehlerhaften Bauteil führt. Es ist bekannt, dass dieses Aufwärtskriechphänomen leichter auftritt, wenn die Lotmenge größer ist. Daher sollte die Lotmenge reduziert werden, um das Aufwärtskriechphänomen zu verhindern. Wenn jedoch die Lotmenge reduziert wird, wird es schwierig, die mindestens erforderliche Verbindungsfestigkeit, die für eine langdauernde Zuverlässigkeit erforderlich ist (beispielsweise 10 N), sicherzustellen. Folglich ist es erforderlich, die Lotmenge anzupassen, um die in das Innere des Zylinders und insbesondere in die Mittelöffnung eindringende Lotmenge so weit wie möglich zu reduzieren, während eine Lotmenge vorhanden ist, die die mindestens erforderliche Verbindungsfestigkeit von 10 N sicherstellt.
  • Es ist jedoch bekannt, dass es beim Einstellen der durch Drucken von Lotpaste aufgebrachten Lotmenge äußerst schwierig ist, die Lotmenge durch einfaches Anpassen der Lotmenge alleine auf eine Menge einzustellen, mit der sowohl das Aufwärtskriechen von Lot verhindert wird als auch eine Verbindungsfestigkeit erzielt wird, die eine Langzeit-Zuverlässigkeit ergibt. Beispielsweise ändert sich bei einem Versuch, bei welchem die zur Bildung der Verbindungsstelle beitragende Lotmenge (der diagonal schraffierte Teil) in den 9(a) bis 9(c) von der in 4 gezeigten Lotmenge sukzessiv reduziert wird, der Aspekt der Verbindung sukzessive, wie in den Zeichnungen dargestellt, und die Verbindungsfestigkeit des Kontaktbauteils 103 nimmt entsprechend dazu sukzessive ab. Wenn die Verbindungsfestigkeit des Kontaktbauteils 103 kleiner ist als der vorstehend angegebene Wert von 10 N, nimmt die Zuverlässigkeit des Halbleitermoduls ab, so dass dies zu vermeiden ist. In 9(a) ist die Verbindungsfestigkeit gut, aber es ist immer noch eine große Menge Lot innerhalb des Zylinders vorhanden und das Aufwärtskriechphänomen kann nicht beseitigt werden. In 9(b) kann das Aufwärtskriechphänomen beseitigt werden, aber es können Probleme mit der Zuverlässigkeit der Verbindungsfestigkeit auftreten. Insbesondere wenn die Lotmenge auf das in 9(c) angegebene Maß reduziert wird, ist die Verbindungsfestigkeit oftmals geringer als die mindestens erforderliche Verbindungsfestigkeit von 10 N, und somit besteht die Befürchtung, dass Probleme wie die Ablösung der externen Ausgangskontakte von dem Halbleitermodul sehr häufig auftreten. Als Folge davon ist es beim Einstellen der Lotmenge, die durch Drucken einer Lotpaste erreicht wird, erforderlich, die Lotmenge auf eine Menge zwischen den in den 9(a) und 9(c) veranschaulichten Mengen einzustellen, aber es wurde festgestellt, dass die Steuerung der Lotmenge auf diese Weise tatsächlich sehr schwierig zu erzielen ist.
  • Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Punkte erzielt. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kontaktbauteil sowie ein Halbleitermodul bereitzustellen, bei welchem eine Lötverbindungsfestigkeit erzielt werden kann, die gleich oder größer als die nach dem Stand der Technik ist, auch bei einem Lötverbindungszustand, bei welchem die Lotmenge reduziert ist, um Defekte aufgrund des Aufwärtskriechens von Lot zu vermeiden, und bei welchem das Innere des Zylinders des Kontaktbauteils nicht mit Lot gefüllt ist.
  • Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen, ist die in Anspruch 1 beschriebene Erfindung ein Kontaktbauteil, welches auf eine auf einem Isoliersubstrat eines Halbleitermoduls vorgesehene Metallregion aufgelötet wird und welches eine hohle Öffnung hat, in welche ein externer Kontakt eingesetzt wird, wobei das Kontaktbauteil an seinem unteren Ende einen Flansch aufweist, der einen größeren Außendurchmesser als der Außendurchmesser eines Zylinderteils des Kontaktbauteils hat, und eine Stirnfläche des Flansches, die verlötet wird, eine flache Bodenfläche und einen konkaven Teil aufweist, der von einem inneren Umfangsrand des Zylinders zu einem äußeren Umfangsrand des Flansches verläuft, wobei ein ausgeschnittener Teil in einem unteren Ende des Inneren des Zylinders des Kontaktbauteils vorgesehen ist.
  • Bei der in Anspruch 2 beschriebenen Erfindung ist vorzugsweise der ausgeschnittene Teil des Kontaktbauteils ein abgefaster Teil, der in mindestens einem Teil des unteren Endes des Inneren des Zylinders des Kontaktbauteils gebildet ist.
  • Bei der in Anspruch 3 beschriebenen Erfindung ist vorzugsweise der ausgeschnittene Teil des Kontaktbauteils ein abgestufter Teil, der in mindestens einem Teil des unteren Endes des Inneren des Zylinders des Kontaktbauteils gebildet ist.
  • Bei der in Anspruch 4 beschriebenen Erfindung ist vorzugsweise der ausgeschnittene Teil des Kontaktbauteils ein vertiefter Oberflächenteil, der in mindestens einem Teil des unteren Endes des Inneren des Zylinders des Kontaktbauteils gebildet ist.
  • Bei der in Anspruch 5 beschriebenen Erfindung ist bevorzugter die Querschnittsform der hohlen Öffnung, in welche der externe Kontakt eingesetzt wird, eine Kreisform oder eine Quadratform.
  • Zur Lösung der Aufgabe der Erfindung ist die in Anspruch 6 beschriebene Erfindung ein Kontaktbauteil, welches auf eine auf einem Isoliersubstrat eines Halbleitermoduls vorgesehene Metallregion aufgelötet wird und eine hohle Öffnung hat, in welche einen externer Kontakt eingesetzt wird, wobei das Kontaktbauteil an seinem unteren Ende einen Flansch aufweist, der einen größeren Außendurchmesser als der Außendurchmesser eines Zylinderteils des Kontaktbauteils hat, und eine Stirnfläche des Flansches, die verlötet wird, eine flache Bodenfläche und einen konkaven Teil aufweist, der von einem inneren Umfangsrand des Zylinders zu einem äußeren Umfangsrand des Flansches verläuft, wobei eine Höhe des Flansches an seinem äußeren Umfang nicht kleiner ist als das Zweifache einer Dicke des zylindrischen Teils des Kontaktbauteils.
  • Bei der in Anspruch 7 beschriebenen Erfindung ist vorzugsweise der Flansch, dessen Höhe an seinem äußeren Umfang nicht kleiner ist als das Zweifache der Dicke des zylindrischen Teils des Kontaktbauteils, eine bearbeitete Oberfläche, die einen vorspringenden Teil bildet, der in mindestens einem Teil des äußeren Umfangs des Flansches aufwärts verläuft.
  • Bei der in Anspruch 8 beschriebenen Erfindung ist bevorzugter die Querschnittsform der hohlen Öffnung, in welche der externe Kontakt eingesetzt wird, eine Kreisform oder eine Quadratform.
  • Ferner ist bei der in Anspruch 9 beschriebenen Erfindung vorzugsweise der Flansch an beiden Enden des Kontaktbauteils vorgesehen, da eine Lötverbindung auf beiden Flanschstirnflächen des Kontaktbauteils gebildet werden kann und somit die Arbeitseffizienz verbessert wird.
  • Bei der in Anspruch 10 offenbarten Erfindung ist es möglich, ein Halbleitermodul zu erzielen, bei welchem das in Anspruch 1 beschriebene Kontaktbauteil für ein Halbleitermodul an einem Isoliersubstrat montiert ist.
  • Bei der in Anspruch 11 offenbarten Erfindung ist es möglich, ein Halbleitermodul zu erzielen, bei welchem das in Anspruch 6 beschriebene Kontaktbauteil für ein Halbleitermodul an einem Isoliersubstrat montiert ist.
  • Gemäß dieser Erfindung ist es möglich, ein Kontaktbauteil für ein Halbleitermodul sowie ein Halbleitermodul vorzusehen, an welchem das Kontaktbauteil montiert ist, wobei eine Lötverbindungsfestigkeit erzielt werden kann, die gleich oder größer als die nach dem Stand der Technik ist, auch bei einem Lötverbindungszustand, bei welchem die Lotmenge reduziert ist, um Defekte aufgrund des Aufwärtskriechens von Lot zu vermeiden, und bei welchem das Innere des Zylinders eines zylindrischen Kontaktbauteils 103 nicht mit Lot gefüllt ist.
  • Die vorstehend genannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich, die bevorzugte Ausführungsweisen als Beispiele der vorliegenden Erfindung darstellen.
  • Figurenliste
    • 1(a) ist eine Querschnittszeichnung des Kontaktbauteils gemäß dem praktischen Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung und 1(b) ist eine Querschnittszeichnung des Teils innerhalb des gestrichelten Rahmens in 11 und stellt einen Zustand dar, in welchem das Kontaktbauteil auf ein Isoliersubstrat aufgelötet wurde.
    • 2(a) ist eine Querschnittszeichnung des Kontaktbauteils gemäß dem praktischen Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung und 2(b) ist eine Querschnittszeichnung des Teils innerhalb des gestrichelten Rahmens in 11 und stellt einen Zustand dar, in welchem das Kontaktbauteil auf ein Isoliersubstrat aufgelötet wurde.
    • 3 ist eine Querschnittsdarstellung eines Kontaktbauteils gemäß dem praktischen Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung.
    • 4(a) ist eine Querschnittszeichnung des Kontaktbauteils gemäß dem praktischen Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung und 4(b) ist eine Querschnittszeichnung des Teils innerhalb des gestrichelten Rahmens in 11 und stellt einen Zustand dar, in welchem das Kontaktbauteil auf ein Isoliersubstrat aufgelötet wurde.
    • 5 ist eine Querschnittsdarstellung, die einen Zustand zeigt, in welchem die Flanschstirnfläche eines Kontaktbauteils gemäß dem Stand der Technik auf ein Isoliersubstrat aufgelötet ist.
    • 6 ist eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie A1-A2, die der Achse des Zylinders eines Kontaktbauteils nach dem Stand der Technik folgt.
    • 7 ist eine Querschnittsdarstellung, bei welcher am Rand des inneren Umfangsteils des Zylinders in 6 eine Krümmung angebracht ist.
    • 8 ist eine Querschnittsdarstellung eines Kontaktbauteils nach dem Stand der Technik zur Beschreibung eines Phänomens, bei welchem Lot, das in das Innere des Zylinders gefüllt wurde, aufgrund von Kapillarwirkung an den Innenwänden des Zylinders aufwärts kriecht und sich entweder an den Innenwänden ansammelt oder ein Teil des Lots aus einer oberen Öffnung des Zylinders ausgestoßen wird.
    • Die 9(a) bis 9(c) sind Querschnittsdarstellungen, die Aspekte von Lötverbindungen zwischen einem Kontaktbauteil und einem Isoliersubstrat zeigen, wenn die zu der Verbindung beitragende Lotmenge in der Abfolge von 9A zu 9C reduziert wird.
    • 10 ist ein Diagramm von Beziehungen, welches die Lötverbindungfestigkeit gemäß vorliegender Erfindung und nach dem Stand der Technik durch einen Vergleich der Scherfestigkeit zeigt.
    • 11 ist eine Querschnittsdarstellung eines Halbleitermoduls, auf dem das Kontaktbauteil der vorliegenden Erfindung montiert ist.
    • 12 ist eine Querschnittsdarstellung eines Halbleitermoduls, auf dem das Kontaktbauteil nach dem Stand der Technik montiert ist.
    • 13(a) ist eine Darstellung der oberen Oberfläche eines Isoliersubstrats, die das Halbleitermodul in 12 bildet, und 13(b) ist eine Querschnittsdarstellung desselben in Seitenansicht.
    • 14 ist eine perspektivische Darstellung eines Kontaktbauteils nach dem Stand der Technik.
  • Beste Ausführungsweise der Erfindung
  • Nachfolgend werden praktische Beispiele eines zylindrischen Kontaktbauteils, welches in dem Halbleitermodul gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eines Halbleitermoduls, in welchem das Kontaktbauteil montiert wird, und ein Verfahren zur Herstellung desselben im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung von praktischen Beispielen und den beiliegenden Zeichnungen sind ähnliche Teile des Aufbaus mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und auf eine wiederholte Beschreibung derselben wird verzichtet. Ferner sind die beiliegenden Zeichnungen, welche in den praktischen Beispielen beschrieben werden, nicht maßstabsgetreu oder in proportionalen Abmessungen gezeichnet, um deren Studium und Verständnis zu erleichtern.
  • Praktisches Beispiel 1
  • 11 ist eine Querschnittsdarstellung eines Halbleitermoduls, auf dem das Kontaktbauteil der vorliegenden Erfindung montiert ist. 1(a) ist eine Querschnittsdarstellung eines Kontaktbauteils gemäß dem praktischen Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung. 1(b) ist eine Querschnittsdarstellung des Teils innerhalb des gestrichelten Rahmens in 11, die einen Zustand darstellt, in welchem das Kontaktbauteil gemäß dem praktischen Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung auf ein Isoliersubstrat aufgelötet wurde. Lotpaste wird verwendet, um Kontaktbauteile 3 dieser Art an einer vorgeschriebenen Vielzahl von Orten auf dem Isoliersubstrat 102 anzubringen. Beispielsweise wird Lotpaste in dem Anordnungsmuster der vorgeschriebenen Vielzahl von Kontaktbauteilen 3 auf das Isoliersubstrat 102 gedruckt und ein Erwärmungsprozess wird in einem Unterdruck-Heizofen angewandt, um die Bauteile zu befestigen, während auf die Stirnflächen der Flansche 6 der Kontaktbauteile 3 eine vorgeschriebene Last ausgeübt wird. Das vorstehend beschriebene Kontaktbauteil 3 wird auf dem Isoliersubstrat 102 montiert, auf dem eine vorbestimmte Schaltung einschließlich eines Halbleiterchips 104 und anderer elektronischer Bauteile und dergleichen gebildet sind. Darüber hinaus wird ein Halbleitermodul 200 gebildet, indem ein Metallsubstrat 109 an der Unterseite des Isoliersubstrats 102 befestigt wird und ein Harzgehäuse 108 am äußeren Umfang des Metallsubstrats 109 befestigt wird.
  • Das Halbleitermodul 200 gemäß der vorliegenden Erfindung (11) unterscheidet sich vom Stand der Technik insofern, als das Kontaktbauteil 3, das an dem Halbleitermodul 100 nach dem Stand der Technik (12) montiert ist, gegen das Kontaktbauteil 3 gemäß vorliegender Erfindung ausgetauscht ist. Der Rest des Aufbaus und der angebrachten Bauteile können jedoch gleich oder unterschiedlich sein. In 1(b) ist ein abgefaster Teil 10a als ein Ausschnittteil um den gesamten Umfang des inneren Umfangsrandes 10 des Kontaktbauteils 3 ausgeführt, wenn der konkave Teil 7 innerhalb der Stirnfläche 6a des Flansches 6 des Kontaktbauteils 3 mit dem Lot 11 gefüllt wird, das durch die Schrägschraffur dargestellt ist. Dadurch wird der Raum in dem konkaven Teil 7 vergrößert und die Lotmenge, die sich in dem konkaven Teil 7 an der Unterseite des Flansches 6 ansammelt, kann vergrößert werden. Die Abmessung des abgefasten Teils 10a kann beispielsweise auf a = 0,145 mm und Winkel θ1 = 45° in 1 eingestellt werden. Eine Abfasung dieser Art kann durch spanende Bearbeitung gebildet werden, aber ein effizientes Verfahren ist die Bildung der Abfasung gleichzeitig mit einem Pressprozess, wenn der Flansch an dem zylindrischen Drahtmaterial gebildet wird, welches auf eine vorgeschriebene Länge geschnitten wurde. Obgleich ferner der am Ende des Kontaktbauteils 3 gebildete Flansch das Ziel der Befestigung an dem Isoliersubstrat erreicht, auch wenn er nur auf einer Seite gebildet ist, ist es jedoch unter dem Gesichtspunkt der Effizienzsteigerung der Montagevorgänge wünschenswert, einen Flansch an beiden Enden zu bilden, wie in den 1(a) und 1(b) gezeigt. Die Zunahme der Lotmenge, die durch den abgefasten Teil 10a verursacht wird, reduziert entsprechend die Lotmenge, die in den zylindrischen Raum in der Mitte des Kontaktbauteils 3 eintritt. Ferner wird durch Vorsehen des abgefasten Teils 10a auch die Kontaktoberfläche mit dem Lot 11 vergrößert, so dass es daher möglich ist, die Lötverbindungfestigkeit zu erhöhen. Folglich ist es möglich, das Aufwärtskriechphänomen des Lots zu unterdrücken, das beim Stand der Technik auftritt, indem die Lotmenge, welche in den zylindrischen Raum eindringt, reduziert wird. Ferner ist es durch Vorsehen des abgefasten Teils 10a an dem inneren Umfangsrand 10 möglich, die Lötverbindungsfestigkeit aufrechtzuerhalten oder zu erhöhen, auch wenn die Lotmenge kleiner ist als beim Stand der Technik. Das Kontaktbauteil 3 wird aus einem Metallmaterial gebildet, das eine gute Leitfähigkeit hat, wie etwa Eisen oder Kupfer, welches mit Vernickelung oder auch Vergoldung behandelt wird, welche eine gute Lotbenetzungsfähigkeit haben.
  • in diesem praktischen Beispiel 1 zeigt sich der vorstehend beschriebene vorteilhafte Effekt in ausreichendem Maße, sofern der Winkel der Abfasung θ1 in einem Bereich von 30° bis 60° liegt. Der vorstehend beschriebene vorteilhafte Effekt zeigt sich in ausreichendem Maße, sofern die Abmessung der Abfasung zwischen 0,1 mm und 0,2 mm ist. Ferner wird in der vorstehend gegebenen Beschreibung ein Beispiel eingeführt, bei welchem ein abgefaster Teil 10a über den gesamten Umfang des inneren Umfangsrandes 10 des Kontaktbauteils 3 vorgesehen ist, aber der vorstehend beschriebene vorteilhafte Effekt zeigt sich in ausreichendem Maße, auch wenn der abgefaste Teil 10a in einem Teil des inneren Umfangsrandes 10 des Kontaktbauteils 3 vorgesehen ist. Darüber hinaus wurde ein Beispiel eingeführt, bei welchem das Kontaktbauteil einen kreisförmigen Querschnitt hat, aber der Querschnitt kann auch quadratisch sein.
  • Praktisches Beispiel 2
  • 2(a) ist eine Querschnittsdarstellung eines Kontaktbauteils gemäß dem praktischen Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung. 2(b) ist eine Querschnittsdarstellung des Abschnitts innerhalb des gestrichelten Rahmens in 11 und zeigt einen Zustand, in dem das Kontaktbauteil gemäß dem praktischen Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung auf ein Isoliersubstrat aufgelötet wurde. Das Halbleitermodul 201 gemäß dem praktischen Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich insofern, als das an dem Halbleitermodul 200 nach dem praktischen Beispiel 1 angebrachte Kontaktbauteil 3 gegen ein Kontaktbauteil 3a gemäß der vorliegenden Erfindung ausgetauscht wurde. Der Rest des Aufbaus und der angebrachten Bauteile kann jedoch gleich oder unterschiedlich sein. in 2(b) ist ein abgestufter Teil 10b als ein Ausschnitt um den gesamten Umfang des inneren Umfangsrandes 10 des Kontaktbauteils 3a eingearbeitet, wenn der konkave Teil 7 innerhalb der Stirnfläche 6a des Flansches 6 des Kontaktbauteils 3a mit dem Lot 11 gefüllt ist, das durch die Diagonalschraffur dargestellt ist. Daher wird der Raum in dem konkaven Teil vergrößert und die Lotmenge, die sich in dem konkaven Teil 7 an der Unterseite des Flansches 6 ansammelt, kann vergrößert werden. Die Vergrößerung der Lotmenge reduziert entsprechend die Lotmenge, die in den zylindrischen Raum in der Mitte des Kontaktbauteils 3a eindringt. Ferner wird durch Vorsehen des abgestuften Teils 10b die Kontaktoberfläche mit dem Lot 11 ebenfalls vergrö-ßert und daher ist es möglich, die Lötverbindungsfestigkeit zu steigern. Folglich ist es möglich, das beim Stand der Technik auftretende Aufwärtskriechphänomen des Lots zu unterdrücken, indem die Lotmenge reduziert wird, die in den zentralen zylindrischen Raum eintritt. Darüber hinaus ist es durch Vorsehen des abgestuften Teils 10b am inneren Umfangsrand 10 möglich, die Lötverbindungsfestigkeit aufrechtzuerhalten oder zu steigern, auch wenn die Lotmenge kleiner ist als nach dem Stand der Technik.
  • In diesem praktischen Beispiel 2 zeigt sich der vorstehend beschriebene vorteilhafte Effekt, sofern die Abmessungen b und c des abgestuften Teils 10b zwischen 0,1 mm und 0,2 mm in einem Bereich liegen, der die Dicke des zylindrischen Materials nicht übersteigt. Ferner wird in der vorstehend gegebenen Beschreibung ein Beispiel eingeführt, bei welchem ein abgestufter Teil 10b über den gesamten Umfang des inneren Umfangsrandes 10 des Kontaktbauteils 3a vorgesehen ist, aber der vorstehend beschriebene vorteilhafte Effekt zeigt sich auch, wenn der abgestufte Teil 10b in einem Teil des inneren Umfangsrandes 10 des Kontaktbauteils 3a vorgesehen ist. Darüber hinaus wurde ein Beispiel eingeführt, bei welchem das Kontaktbauteil 3a einen kreisförmigen Querschnitt hat, aber der Querschnitt kann auch quadratisch sein. Ferner wurde ein Beispiel eingeführt, bei welchem der abgestufte Teil 10b eine einzelne Stufe ist, aber dieser abgestufte Teil 10b kann auch aus einer Mehrzahl von Stufen aufgebaut sein und einen stufenförmigen Querschnitt haben.
  • Praktisches Beispiel 3
  • 3 ist eine Querschnittsdarstellung eines Kontaktbauteils gemäß dem praktischen Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung. In diesem praktischen Beispiel ist der in dem praktischen Beispiel 2 dargestellte abgestufte Teil 10b als eine Nut 10c gebildet (vertiefter Oberflächenteil), die einen kreisbogenförmigen Querschnitt hat. Der Rest des Aufbaus und der montierten Bauteile kann jedoch gleich oder anders als bei dem praktischen Beispiel 1 sein. Auch bei diesem praktischen Beispiel kann dann, wenn der konkave Teil 7 in der Stirnfläche 6a des Flansches 6 des Kontaktbauteils 3b mit Lot 11 gefüllt ist, die Lotmenge, die sich in dem konkaven Teil 7 an der Unterseite des Flansches 6 ansammelt, vergrößert werden. Diese Erhöhung der Lotmenge reduziert entsprechend die Lotmenge, die in den zylindrischen Raum in der Mitte des Kontaktbauteils 3b eindringt. Ferner wird durch die Einarbeitung der Nut 10c die Kontaktoberfläche mit dem Lot ebenfalls erhöht, und daher ist es möglich, die Lötverbindungsfestigkeit zu steigern. Folglich ist es möglich, das beim Stand der Technik auftretende Aufwärtskriechphänomen des Lots zu unterdrücken, indem die Lotmenge reduziert wird, die in den zentralen zylindrischen Raum eintritt. Darüber hinaus ist es durch Vorsehen der Nut 10c als Ausschnitt am inneren Umfangsrand 10 möglich, die Lötverbindungsfestigkeit aufrechtzuerhalten oder zu steigern, auch wenn die Lotmenge kleiner ist als nach dem Stand der Technik.
  • Bei diesem praktischen Beispiel 3 zeigen sich die vorstehend beschriebenen vorteilhaften Effekte, sofern der Bearbeitungsradius r der Nut 10c, die einen kreisbogenförmigen Querschnitt hat, zwischen 0,1 mm und 0,2 mm in einem Bereich liegt, der die Dicke des zylindrischen Materials nicht übersteigt. Ferner wird in der vorstehend gegebenen Beschreibung ein Beispiel eingeführt, bei welchem eine Nut 10c über den gesamten Umfang des inneren Umfangsrandes 10 des Kontaktbauteils 3b vorgesehen ist, aber der vorstehend beschriebene vorteilhafte Effekt zeigt sich auch, wenn die Nut 10c in einem Teil des inneren Umfangsrandes 10 des Kontaktbauteils 3b vorgesehen ist. Darüber hinaus wurde ein Beispiel eingeführt, bei welchem das Kontaktbauteil 3b einen kreisförmigen Querschnitt hat, aber der Querschnitt kann auch quadratisch sein.
  • Praktisches Beispiel 4
  • 4(a) ist eine Querschnittsdarstellung eines Kontaktbauteils gemäß dem praktischen Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung. 4(b) ist eine Querschnittsdarstellung des Abschnitt innerhalb des gestrichelten Rahmens in 11 und stellt einen Zustand dar, in welchem das Kontaktbauteil gemäß dem praktischen Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung auf ein Isoliersubstrat aufgelötet ist. Das Halbleitermodul 202 gemäß dem praktischen Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich insofern, als das auf dem Halbleitermodul 200 gemäß dem praktischen Beispiel 1 montierte Kontaktbauteil 3 gegen ein Kontaktbauteil 3c gemäß vorliegender Erfindung ausgetauscht ist. Der Rest des Aufbaus und der montierten Bauteile können jedoch gleich oder unterschiedlich sein. In 4(b) ist die Größe des konkaven Teils 7, der in der Unterseite des inneren Umfangsseitenrandes 10 des Kontaktbauteils 3c gebildet ist, gleich dem Kontaktbauteil 103 gemäß dem Stand der Technik, das in 9(c) dargestellt ist. Genauer ausgedrückt ist die Lotmenge in einem Ausmaß reduziert, dass das Lot von dem Rand 10 nicht in den Raum auf der Seite des inneren Umfangs eindringt. Es ist jedoch ein ringförmiger vorspringender Teil 12 um den gesamten Umfang der Oberseite des vorderen Endes des Flansches 6 an der äußeren Umfangsfläche vorgesehen und die Höhe t der äußeren Umfangsfläche des Flansches 6 beträgt das Doppelte der Dicke d des zylindrischen Teils des Kontaktbauteils 3c. Die Höhe der äußeren Umfangsfläche des Flansches 6 in dem Kontaktbauteil 103 nach dem Stand der Technik ist annähernd gleich wie die Dicke des zylindrischen Teils des Kontaktbauteils 3c, aber in dem vorliegenden praktischen Beispiel ist die Höhe der äußeren Umfangsfläche des Flansches 6 größer als beim Stand der Technik. Als Folge davon ist es möglich, das Volumen des Lotkeils, der an der äußeren Umfangsfläche des Flansches 6 gebildet wird, zu erhöhen, während erreicht wird, dass sich eine kleine Lotmenge in dem konkaven Teil 7 an der Unterseite des Flansches 6 ansammelt. Daher ist es möglich, vorteilhafte Effekte sowohl hinsichtlich der Unterdrückung des Aufwärtskriechphänomens als auch der Verbesserung der Lötverbindungsfestigkeit zu erzielen. Die Höhe t der äußeren Umfangsfläche des Flansches 6 sollte in einem Bereich vom Doppelten der Dicke d des zylindrischen Teils des Kontaktbauteils 3c bis zu der Höhe des Kontaktbauteils 3c liegen, wie vorstehend beschrieben.
  • Die Form des in 4 gezeigten Flansches 6 kann durch Pressen (Biegen) des vorderen Endteils des Flansches gebildet werden. In der Beschreibung des vorstehend beschriebenen praktischen Beispiels 4 wird ein Beispiel gegeben, bei welchem ein ringförmiger vorspringender Teil 12 vorgesehen wird, um die Höhe am äußeren Umfang des Flansches 6 zu erhöhen, aber das Verfahren zum Erhöhen der Höhe am äußeren Umfang des Flansches 6 ist nicht darauf beschränkt und der gleiche Effekt kann auch erreicht werden, indem die Dicke des gesamten Flansches 6 erhöht wird. Wenn ferner der Winkel θ2 des äußeren Umfangsabschnitts des Flansches 6 in einem Bereich von ±30° von 0° liegt, wird die Herstellung erleichtert und die vorstehend beschriebenen vorteilhaften Effekte zeigen sich in zufriedenstellender Weise.
  • Ferner wird durch Verwendung eines Kontaktbauteils mit einer Form, welche die in den vorstehenden praktischen Beispielen 1,2 und 3 beschriebene Form des ausgeschnittenen Teils (abgefaster Teil 10a, abgestufter Teil 10b, Nut 10c) und die Form des Flansches 6 im praktischen Beispiel 4 kombiniert, das Aufwärtskriechphänomen des Lots wirksamer unterdrückt und die Lötverbindungsfestigkeit kann ferner verbessert werden.
  • 10 zeigt die Ergebnisse eines Vergleichs der Lötverbindungsfestigkeiten auf der Grundlage der Scherfestigkeitsmessung eines zylindrischen Kontaktbauteils nach dem Stand der Technik, wie in den 9(a) und 9(c) gezeigt, und eines zylindrischen Kontaktbauteils gemäß der Beschreibung in den praktischen Beispielen 1 bis 4, die in 1(b) und 4(b) veranschaulicht sind, wenn sie auf das in 13 gezeigt Isoliersubstrat 102 aufgelötet sind. In 10 ist der Verteilungsbereich des Messwertes der Scherfestigkeit durch die Linie angegeben und der Durchschnittswert ist durch das Balkendiagramm angegeben. Aus 10 ist bezüglich der Lötverbindungsfestigkeit ersichtlich, dass die Bauteile in 9(a) gemäß dem Stand der Technik und 1 (b) gemäß dem praktischen Beispiel 1 eine Festigkeit von nicht weniger als 40 N haben und das Bauteil in 4(b) eine Festigkeit von nicht weniger als 30 N hat, so dass eine ausreichende Verbindungsfestigkeit garantiert werden kann. Obgleich jedoch das in 9(a) gezeigte Beispiel nach dem Stand der Technik eine ausreichende Scherfestigkeit hat, wird ein Aufwärtskriechphänomen des Lots beobachtet, was in der praktischen Anwendung nicht erwünscht ist. Obgleich ferner im Fall des Beispiels nach dem Stand der Technik aus 9(c) die durchschnittliche Lötverbindungsfestigkeit nicht weniger als 10 N beträgt, zeigen sich beim Betrachten der Messwertverteilung Scherfestigkeitsmessungen unter 10 N, so dass diese Bauteile ebenfalls nicht wünschenswert sind.
  • Ähnliche vorteilhafte Ergebnisse wie die in 1(b) wurden auch im Hinblick auf das Kontaktbauteil in dem in 2(b) gezeigten praktischen Beispiel und das Kontaktbauteil in dem in 3 gezeigten praktischen Beispiel erzielt, wenn sie auf das Isoliersubstrat 102 aufgelötet sind.
  • Gemäß den vorstehend beschriebenen praktischen Beispielen ist es möglich, ein Kontaktbauteil sowie ein Halbleitermodul, welches dieses verwendet, bereitzustellen, bei welchen eine Lötverbindungsfestigkeit erreicht werden kann, die gleich oder größer als die nach dem Stand der Technik ist, und zwar auch in einem Lötverbindungszustand, in welchem die Lotmenge reduziert ist, um Fehler aufgrund des Aufwärtskriechens von Lot zu vermeiden, und bei welchen das Innere des Zylinders des Kontaktbauteils 103 nicht mit Lot gefüllt wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 3, 3a, 3b, 103
    Kontaktbauteil
    6, 106
    Flansch
    6a, 106a
    Stirnfläche
    7, 107
    konkaver Teil
    10
    Rand
    10a
    abgefaster Teil
    10b
    abgestufter Teil
    10c
    Nut
    11, 111
    Lot
    12
    vorspringender Teil
    100,200,201,202
    Halbleitermodul
    101
    externer Ausgangskontakt
    102
    Isoliersubstrat
    104
    Halbleiterchip
    105
    Aluminiumdraht
    108
    Harzgehäuse
    109
    Metallsubstrat
    110
    Krümmung
    111a
    Lotkeil

Claims (11)

  1. Kontaktbauteil (3), welches auf eine auf einem Isoliersubstrat (102) eines Halbleitermoduls (200) vorgesehene Metallregion aufgelötet wird und das eine hohle Öffnung hat, in welche ein externer Kontakt eingesetzt wird, wobei das Kontaktbauteil (3) an seinem unteren Ende einen Flansch (6) aufweist, der einen größeren Außendurchmesser als ein Außendurchmesser eines Zylinderteils des Kontaktbauteils hat, und wobei eine Stirnfläche (6a) des Flansches, die verlötet wird, eine flache Bodenfläche und einen konkaven Teil (7) einschließt, der von einem inneren Umfangsrand (10) des Zylinders zu einem äußeren Umfangsrand des Flansches verläuft, wobei ein ausgeschnittener Teil in einem unteren Ende des Inneren des Zylinders des Kontaktbauteils vorgesehen ist.
  2. Kontaktbauteil (3) nach Anspruch 1, wobei der ausgeschnittene Teil ein abgefaster Teil (10a) ist, der in mindestens einem Teil des unteren Endes des Inneren des Zylinders des Kontaktbauteils gebildet ist.
  3. Kontaktbauteil (3) nach Anspruch 1, wobei der ausgeschnittene Teil ein abgestufter Teil (10b) ist, der in mindestens einem Teil des unteren Endes des Inneren des Zylinders des Kontaktbauteils gebildet ist.
  4. Kontaktbauteil (3) nach Anspruch 1, wobei der ausgeschnittene Teil ein vertiefter Oberflächenteil ist, der in mindestens einem Teil des unteren Endes des Inneren des Zylinders des Kontaktbauteils gebildet ist.
  5. Kontaktbauteil (3) nach Anspruch 1, wobei die Querschnittsform der hohlen Öffnung, in welche der externe Kontakt eingesetzt wird, eine Kreisform oder eine Quadratform ist.
  6. Kontaktbauteil (3), welches auf eine auf einem Isoliersubstrat (102) eines Halbleitermoduls (200) vorgesehene Metallregion aufgelötet wird und das eine hohle Öffnung hat, in welche ein externer Kontakt eingesetzt wird, wobei das Kontaktbauteil (3) an seinem unteren Ende einen Flansch (6) aufweist, der einen größeren Außendurchmesser als ein Außendurchmesser eines Zylinderteils des Kontaktbauteils hat, und wobei eine Stirnfläche (6a) des Flansches, die verlötet wird, eine flache Bodenfläche und einen konkaven Teil (7) einschließt, der von einem inneren Umfangsrand (10) des Zylinders zu einem äußeren Umfangsrand des Flansches verläuft, wobei eine Höhe des Flansches an seinem äußeren Umfang nicht kleiner ist als das Zweifache einer Dicke des zylindrischen Teils des Kontaktbauteils.
  7. Kontaktbauteil (3) nach Anspruch 6, wobei der Flansch (6), dessen Höhe an seinem äußeren Umfang nicht kleiner ist als das Zweifache der Dicke des zylindrischen Teils des Kontaktbauteils, eine bearbeitete Oberfläche ist, die einen vorspringenden Teil (12) bildet, der in mindestens einem Teil des äußeren Umfangs des Flansches aufwärts verläuft.
  8. Kontaktbauteil (3) nach Anspruch 6, wobei die Querschnittsform der hohlen Öffnung, in welche der externe Kontakt eingesetzt wird, eine Kreisform oder eine Quadratform ist.
  9. Kontaktbauteil (3) nach Anspruch 6, wobei der Flansch (6) an beiden Enden des Kontaktbauteils vorgesehen ist.
  10. Halbleitermodul (200), enthaltend: ein Isoliersubstrat (102); ein Kontaktbauteil (3), welches auf eine auf dem Isoliersubstrat (102) vorgesehene Metallregion aufgelötet ist und das eine hohle Öffnung hat, wobei das Kontaktbauteil (3) an seinem unteren Ende einen Flansch (6) aufweist, der einen größeren Durchmesser als ein Außendurchmesser eines Zylinderteils des Kontaktbauteils hat, und wobei eine Stirnfläche (6a) des Flansches, die verlötet wird, eine flache Bodenfläche und einen konkaven Teil (7) einschließt, der von einem inneren Umfangsrand (10) des Zylinders zu einem äußeren Umfangsrand des Flansches verläuft, sowie einen ausgeschnittenen Teil, der in einem unteren Ende eines Inneren des Zylinders des Kontaktbauteils vorgesehen ist; und einen externen Kontakt, der in die hohle Öffnung passt.
  11. Halbleitermodul (200), enthaltend: ein Isoliersubstrat (102); ein Kontaktbauteil (3), welches auf eine auf dem Isoliersubstrat (102) vorgesehene Metallregion aufgelötet ist und das eine hohle Öffnung hat, wobei das Kontaktbauteil (3) an seinem unteren Ende einen Flansch (6) aufweist, der einen größeren Durchmesser als ein Außendurchmesser eines Zylinderteils des Kontaktbauteils hat, und wobei eine Stirnfläche (6a) des Flansches, die verlötet wird, eine flache Bodenfläche und einen konkaven Teil (7) einschließt, der von einem inneren Umfangsrand (10) des Zylinders zu einem äußeren Umfangsrand des Flansches verläuft, sowie einen ausgeschnittenen Teil, der in einem unteren Ende eines Inneren des Zylinders des Kontaktbauteils vorgesehen ist; und einen externen Kontakt (101), der in die hohle Öffnung passt.
DE112014001516.4T 2013-03-21 2014-03-11 Kontaktbauteil und Halbleitermodul Active DE112014001516B4 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013058462 2013-03-21
JP2013-058462 2013-03-21
PCT/JP2014/056347 WO2014148319A1 (ja) 2013-03-21 2014-03-11 コンタクト部品、および半導体モジュール

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE112014001516T5 DE112014001516T5 (de) 2016-01-07
DE112014001516T8 DE112014001516T8 (de) 2016-02-25
DE112014001516B4 true DE112014001516B4 (de) 2023-07-06

Family

ID=51580006

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112014001516.4T Active DE112014001516B4 (de) 2013-03-21 2014-03-11 Kontaktbauteil und Halbleitermodul

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9406633B2 (de)
JP (1) JP6041043B2 (de)
CN (1) CN105027279B (de)
DE (1) DE112014001516B4 (de)
WO (1) WO2014148319A1 (de)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014211698A1 (de) * 2014-06-18 2015-12-24 Robert Bosch Gmbh Elektronisches Modul mit einer Kontakthülse
EP3248216A1 (de) * 2015-01-23 2017-11-29 ABB Schweiz AG Verfahren zur erzeugung eines leistungshalbleitermoduls
JP6481527B2 (ja) * 2015-06-25 2019-03-13 富士電機株式会社 半導体装置
JP6866716B2 (ja) 2017-03-23 2021-04-28 富士電機株式会社 半導体装置
JP7070658B2 (ja) * 2018-03-16 2022-05-18 富士電機株式会社 半導体装置
JP7322369B2 (ja) 2018-09-21 2023-08-08 富士電機株式会社 半導体装置の製造方法
JP6680391B2 (ja) * 2019-05-13 2020-04-15 富士電機株式会社 半導体装置、金属部材および半導体装置の製造方法
CN113035790B (zh) * 2019-12-24 2024-04-02 株洲中车时代半导体有限公司 焊接底座及功率半导体模块
EP3859776A1 (de) * 2020-01-31 2021-08-04 Infineon Technologies AG Leistungshalbleiterbauelement und verfahren zur herstellung eines leistungshalbleiterbauelements
BE1028071B1 (de) * 2020-02-19 2021-09-13 Phoenix Contact Gmbh & Co Elektrisches Kontaktelement
DE102020114650B3 (de) * 2020-06-02 2021-06-02 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungselektronische Baugruppe mit einer elektrisch leitenden Hülse und mit einem Schaltungsträger
EP3951866A1 (de) * 2020-08-06 2022-02-09 Infineon Technologies AG Halbleitersubstratanordnung und verfahren zur herstellung davon
CN114222423A (zh) * 2021-11-09 2022-03-22 联宝(合肥)电子科技有限公司 一种表面贴装器件及其加工方法
TW202326955A (zh) * 2021-12-16 2023-07-01 財團法人工業技術研究院 功率半導體裝置
CN114447656B (zh) * 2022-01-24 2024-05-28 苏州华太电子技术股份有限公司 一种接触元件
WO2024070884A1 (ja) * 2022-09-28 2024-04-04 ニデック株式会社 半導体モジュール

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01315167A (ja) 1988-03-01 1989-12-20 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置
JPH0620735A (ja) 1992-03-26 1994-01-28 Whitaker Corp:The 中空電気端子
US20090194884A1 (en) 2008-01-23 2009-08-06 Infineon Technologies Ag Power semiconductor module including a contact element
JP2010283107A (ja) 2009-06-04 2010-12-16 Mitsubishi Electric Corp 半導体モジュール
JP2012199340A (ja) 2011-03-19 2012-10-18 Fujitsu Ltd 電子部品用リード端子、電子部品、電子部品用リード端子の製造方法、および、電子部品用リード端子の製造装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0644499B2 (ja) * 1988-11-18 1994-06-08 日本電気株式会社 集積回路接続器
JP5334457B2 (ja) * 2008-05-29 2013-11-06 三菱電機株式会社 半導体装置
JP5262793B2 (ja) * 2009-02-13 2013-08-14 三菱電機株式会社 電力用半導体装置とその製造方法
JP5069758B2 (ja) * 2010-01-04 2012-11-07 三菱電機株式会社 半導体装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01315167A (ja) 1988-03-01 1989-12-20 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置
JPH0620735A (ja) 1992-03-26 1994-01-28 Whitaker Corp:The 中空電気端子
US20090194884A1 (en) 2008-01-23 2009-08-06 Infineon Technologies Ag Power semiconductor module including a contact element
JP2010283107A (ja) 2009-06-04 2010-12-16 Mitsubishi Electric Corp 半導体モジュール
JP2012199340A (ja) 2011-03-19 2012-10-18 Fujitsu Ltd 電子部品用リード端子、電子部品、電子部品用リード端子の製造方法、および、電子部品用リード端子の製造装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014148319A1 (ja) 2014-09-25
DE112014001516T5 (de) 2016-01-07
US20150340333A1 (en) 2015-11-26
JPWO2014148319A1 (ja) 2017-02-16
CN105027279B (zh) 2018-02-13
JP6041043B2 (ja) 2016-12-07
DE112014001516T8 (de) 2016-02-25
CN105027279A (zh) 2015-11-04
US9406633B2 (en) 2016-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112014001516B4 (de) Kontaktbauteil und Halbleitermodul
DE69737588T2 (de) Halbleiteranordnung und Herstellungsverfahren dafür
DE69733243T2 (de) Verbinder hoher Packungsdichte mit Kontaktoberflächen vom Kugeltyp
DE69935016T2 (de) Ein mit Kunststoff umhülltes elektronisches Bauelement
DE102014104399B4 (de) Halbleiterchipgehäuse umfassend einen Leadframe
EP2566308B1 (de) Verfahren zur Bestückung einer Leiterplatte
DE102008026805A1 (de) Einzelklemme
DE112013004378T5 (de) Stromdetektionswiderstand
WO1994015313A1 (de) Kontaktiereinrichtung für eine chipkarte
DE19640849C2 (de) Schmelzgesicherter, oberflächenbefestigbarer Trockenelektrolytkondensator
DE3783076T2 (de) Auf einer oberflaeche montierter hochlast widerstand.
DE3329886A1 (de) Verfahren zum herstellen von trocken-elektrolyt-kondensatoren
EP0130386A1 (de) Kunststoffolien-Wickelkondensator
DE69923427T2 (de) Ic karte, ic karten antenne und antennengestell
DE112016006376B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE10053389A1 (de) Verbindungsstruktur für elektrische Komponenten einer Leiterplatte
DE4423561C2 (de) Oberflächenmontage-Elektronikbauteil mit Schmelzsicherung und entsprechendes Herstellungsverfahren
DE19620087B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines bausteinartigen, gesicherten Kondensators mit Festelektrolyt
DE69222084T2 (de) Oberflächenmontierbare Halbleiterpackung
DE10131469B4 (de) Festkörperelektrolytkondensator mit einem verbesserten Anodenanschluss
DE102004027960B4 (de) Elektrische Leistungs-Halbleitervorrichtung
DE102020211500A1 (de) Halbleitervorrichtung
DE69401510T2 (de) Festhalteelement zum festhalten von elektrischen und/oder elektronischen komponenten
DE10009042A1 (de) Bauteil aus Blech zur Doppelmuster-Leitungsverbindung und gedruckte Schaltungsplatte
DE69427865T2 (de) Halbleiteranordnung mit einer Wärmesenke und Herstellungsverfahren der Wärmesenke

Legal Events

Date Code Title Description
R409 Internal rectification of the legal status completed
R409 Internal rectification of the legal status completed
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final