DE112016006381T5 - Leistungshalbleitervorrichtung und herstellungsverfahren dafür - Google Patents

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Satoshi Kondo
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Abstract

Eine Leiterplatine (4) umfasst eine Innenleitung (5), eine mit der Innenleitung (5) verbundene Außenleitung (2) und eine Leistungskontaktstelle (7). Ein Leistungshalbleiterbauelement (9) ist an die Leistungskontaktstelle (7) gebondet. Eine erste dünne Metallleitung (11) verbindet die Innenleitung (5) elektrisch mit dem Leistungshalbleiterbauelement (9). Ein Abdichtkunstharz (1) dichtet die Innenleitung (5), die Leistungskontaktstelle (7), das Leistungshalbleiterbauelement (9) und die erste dünne Metallleitung (11) ab. Das Abdichtkunstharz (1) umfasst einen Isolierabschnitt (15) direkt unter der Leistungskontaktstelle (7). Eine Dicke des Isolierabschnitts (15) ist 1- bis 4-mal ein maximaler Partikeldurchmesser von anorganischen Partikeln in dem Abdichtkunstharz (1). Eine erste Aussparung (14) ist an einer Oberseite des Abdichtkunstharzes (1) direkt über der Leistungskontaktstelle (7) in einem Bereich ohne die erste dünne Metallleitung (11) und das Leistungshalbleiterbauelement (9) vorhanden.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungshalbleitervorrichtung und ein Herstellungsverfahren dafür.
  • Hintergrund
  • Unter Halbleitervorrichtungen werden Leistungshalbleitervorrichtungen zum Steuern und/oder Regeln und Gleichrichten einer relativ hohen Leistung in Fahrzeugen, wie beispielsweise Schienenfahrzeugen, Hybridautos, Elektroautos, und elektrischen Haushaltsgeräten oder Industriemaschinen oder dergleichen verwendet. Da Leistungshalbleiterbauelemente bei Verwendung Wärme erzeugen, müssen die Bauelemente der Leistungshalbleitervorrichtungen Wärmeableitungseigenschaften aufweisen. Da hohe Spannungen von über mehreren hundert Volt an die Leistungshalbleitervorrichtungen angelegt werden, ist es erforderlich, die Leistungshalbleitervorrichtungen von der Außenseite zu isolieren.
  • Ein IPM (Intelligent Power Modul) ist ein Modul, in dem ein Leistungshalbleiterbauelement und ein Steuer- und/oder Regelhalbleiterbauelement miteinander integriert sind. Wenn eine Leiterplatine verwendet wird, sind das Leistungshalbleiterbauelement und das Steuer- und/oder Regelhalbleiterbauelement an Kontaktstellen montiert, die physisch voneinander getrennt sind. Das Leistungshalbleiterbauelement ist unter Verwendung einer dünnen Starkstrommetallleitung elektrisch mit der Leiterplatine verbunden. Das Steuer- und/oder Regelhalbleiterbauelement ist unter Verwendung der dünnen Metallleitung jeweils elektrisch mit der Leiterplatine und dem Leistungshalbleiterbauelement verbunden.
  • Viele Wärmeableitungsstrukturen sind verfügbar, um der Wärmezeugung von Leistungshalbleiterbauelementen gerecht zu werden. Eine einfachste Struktur für eine Leistungshalbleitervorrichtung, wie beispielsweise eine diskrete IC-Einheit, von der eine gesamte Oberfläche mit einem Abdichtkunstharz abgedeckt ist, ist eine Vollmodusstruktur, bei der ein Isolierabschnitt, der die Funktion einer Wärmeableitungsoberfläche hat, mit einer geringen Dicke aus einem Abdichtkunstharz gebildet ist, das hohe Wärmeableitungs- und Isolationseigenschaften aufweist.
  • Das Abdichtkunstharz wird häufig unter Verwendung eines Transferpressverfahrens geformt. Jedoch kann bei dieser Technik das Abdichtkunstharz kaum sorgfältig in enge Spalten, wie beispielsweise einen dünnen Isolierabschnitt, zugeführt werden, und es ist schwierig, einen Isolierabschnitt mit einheitlicher Dicke zu bilden.
  • Im Gegensatz dazu wird von einer Struktur berichtet, bei der ein blattförmiger Isolierabschnitt vorab an eine Unterseite einer Leiterplatine angeklebt und dann mit Kunstharz abgedichtet wird, wodurch der Isolierabschnitt mit einheitlicher Dicke gebildet wird (z.B. vergleiche PTL1). Wenn der blattförmige Isolierabschnitt geklebt ist und dann die Leiterplatine an einem Gießformausformwerkzeug montiert ist, wird jedoch eine Belastung insbesondere an einer Grenzfläche zwischen der Leiterplatine und dem Isolierabschnitt aufgrund einer Welligkeit der Leiterplatine erzeugt, was ein Verbindungsverhalten an einem Endabschnitt verschlechtert.
  • Zitierliste
  • Patentliteratur
    • [PTL1]: JP 2002-164492 A
    • [PLT2]: JP 1-268159 A
    • [PTL 3]: JP 2009-302526 A
  • Zusammenfassung
  • Technisches Problem
  • Eine Technik zur gemeinsamen Ausbildung auch eines Isolierabschnitts aus Abdichtkunstharz unter Verwendung eines Transferpressverfahrens ist berichtet (z.B. vergleiche PTL2). Wenn eine einen Füllstoff enthaltende viskoelastische Substanz veranlasst wird, durch einen engen Spaltabschnitt, der dem Isolierabschnitt entspricht, zu fließen, ist es jedoch üblicherweise nicht möglich, den Füllstoff zu verwenden, der einen Durchmesser von 1/2 bis 1/3 der Spaltdicke aufweist, um zu verhindern, dass der Füllstoff verstopft. Für eine Leistungshalbleitervorrichtung muss der Isolierabschnitt auch eine Wärmeableitungseigenschaft aufweisen, jedoch wenn der Isolierabschnitt mit dem Füllstoff gefüllt wird, ist es erforderlich, einen Isolierabschnitt zu bilden, der eine Dicke von mehr als 3-mal so groß ist wie der Füllstoffdurchmesser. Dies führt zu einem Problem, dass die Modulgröße erhöht werden muss, um die Wärmezeugungsdichte des Leistungshalbleiterbauelements zu reduzieren.
  • Des Weiteren ist eine Technik zum Abdichten des Isolierabschnitts mit einem stark wärmeleitfähigen Kunstharz durch Gießen und dann Abdichten des anderen Teils mit einem schwach wärmeleitfähigen Kunstharz berichtet (z.B. vergleiche PTL3). Da die obere und die untere Oberfläche der Leiterplatine separat voneinander geformt werden, ist jedoch das stark wärmeleitfähige Kunstharz lediglich an der Unterseite eines keramischen Substrats angeordnet. Daher wird der Isolierabschnitt, der dünn ist und einen geringen Belastungsentspannungseffekt aufweist, einfach von dem stark wärmeleitfähigen Kunstharz an dem keramischen Endabschnitt abgelöst. Wenn der Isolierabschnitt aus dem stark wärmeleitfähigen Kunstharz mit einer geringeren Breite als die Länge des keramischen Substrats gebildet wird, ist zudem eine Grenzfläche zwischen dem stark wärmeleitfähigen Kunstharz und dem schwach wärmeleitfähigen Kunstharz direkt unter dem keramischen Substrat angeordnet. Wenn das keramische Substrat durch die Leiterplatine ersetzt wird, ist es das Problem, dass die Grenzfläche zwischen beiden Typen von Kunstharz einen Kunstharzteil mit geringer Dichte, wie beispielsweise einen Hohlraum, aufweist, wo die Spannungsfestigkeit abnimmt und sich eine Isolierbetriebssicherheit verschlechtert.
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leistungshalbleitervorrichtung, die verkleinert werden kann und eine hohe Isolierbetriebssicherheit bereitstellen kann, und ein Herstellungsverfahren dafür bereitzustellen.
  • Lösung des Problems
  • Eine Leistungshalbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Leiterplatine mit einer Innenleitung, einer mit der Innenleitung verbundenen Außenleitung und einer Leistungskontaktstelle; ein Leistungshalbleiterbauelement, das an die Leistungskontaktstelle gebondet ist; eine erste dünne Metallleitung, die die Innenleitung elektrisch mit dem Leistungshalbleiterbauelement verbindet; und ein Abdichtkunstharz, das die Innenleitung, die Leistungskontaktstelle, das Leistungshalbleiterbauelement und die erste dünne Metallleitung abdichtet, wobei das Abdichtkunstharz einen Isolierabschnitt direkt unter der Leistungskontaktstelle aufweist, eine Dicke des Isolierabschnitts 1- bis 4-mal einem maximalen Partikeldurchmesser von anorganischen Partikeln in dem Abdichtkunstharz entspricht und eine erste Aussparung an einer Oberseite des Abdichtkunstharzes direkt über der Leistungskontaktstelle in einem Bereich ohne die erste dünne Metallleitung und das Leistungshalbleiterbauelement vorhanden ist.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Bei der vorliegenden Erfindung ist es durch Einheitlichmachen der Dicke des Isolierabschnitts möglich, eine Konzentration eines elektrischen Felds zu verhindern, wenn das elektrische Feld angelegt wird, und eine hohe Isolierbetriebssicherheit zu erhalten. Ein Verdünnen des Isolierabschnitts macht es möglich, ein kleineres Leistungshalbleiterbauelement mit einer höheren Wärmezeugungsdichte zu verwenden und die Größe der Leistungshalbleitervorrichtung zu reduzieren.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Unteransicht einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist eine Draufsicht eines Inneren der Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 3 ist eine Querschnittsdarstellung der Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 4 ist eine Querschnittsdarstellung der Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 5 ist eine Querschnittsdarstellung des Herstellungsverfahrens für die Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 6 ist eine Querschnittsdarstellung des Herstellungsverfahrens für die Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 7 ist eine Querschnittsdarstellung des Herstellungsverfahrens für die Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 8 ist eine Querschnittsdarstellung des Herstellungsverfahrens für die Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 9 ist eine Querschnittsdarstellung des Herstellungsverfahrens für die Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 10 ist eine Querschnittsdarstellung des Herstellungsverfahrens für die Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 11 ist eine Querschnittsdarstellung einer Situation, in der der Isolierabschnitt gemäß dem Transferpressverfahren gefüllt wird.
    • 12 ist eine Querschnittsdarstellung einer Situation, in der der Isolierabschnitt gemäß dem Formpressverfahren gefüllt wird.
    • 13 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Differenz ΔTj-f zwischen einer Chiptemperatur Tj und Fett unter Oberflächentemperatur Tf und einer Dicke des Isolierabschnitts zeigt.
    • 14 ist eine Querschnittsdarstellung einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 15 ist eine Querschnittsdarstellung eines Herstellungsverfahrens für die Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 16 ist eine Querschnittsdarstellung eines Herstellungsverfahrens für eine Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 17 ist eine Querschnittsdarstellung eines Herstellungsverfahrens für eine Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 18 ist eine Querschnittsdarstellung eines Herstellungsverfahrens für eine Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 19 ist eine Querschnittsdarstellung eines Herstellungsverfahrens für eine Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 20 ist eine Querschnittsdarstellung eines Herstellungsverfahrens für eine Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 21 ist eine Querschnittsdarstellung eines Herstellungsverfahrens für eine Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 22 ist eine Querschnittsdarstellung eines Herstellungsverfahrens für eine Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 23 ist eine Querschnittsdarstellung eines Herstellungsverfahrens für eine Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 24 ist eine Querschnittsdarstellung eines Herstellungsverfahrens für eine Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 25 ist eine Querschnittsdarstellung eines Herstellungsverfahrens für eine Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 26 ist eine Querschnittsdarstellung eines Herstellungsverfahrens für eine Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 27 ist eine Querschnittsdarstellung eines Herstellungsverfahrens für eine Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 28 ist eine Querschnittsdarstellung einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • Eine Leistungshalbleitervorrichtung und ein Herstellungsverfahren dafür gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Dieselben Komponenten werden mit denselben Symbolen gekennzeichnet, und die wiederholte Beschreibung davon kann weggelassen sein.
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • 1 ist eine Unteransicht einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Leistungshalbleitervorrichtung ist eine Einheit vom DIP-Typ, von der sowohl die untere als auch die obere Oberfläche mit Abdichtkunstharz 1 abgedichtet sind und bei der Außenleitungen 2 und 3 von beiden Endabschnitten der Vorrichtung vorstehen. Die Außenleitungen 2 sind Starkstromaußenleitungen, und die Außenleitungen 3 sind Steuer- und/oder Regelaußenleitungen.
  • 2 ist eine Draufsicht eines Inneren der Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Eine Leiterplatine 4 umfasst Innenleitungen 5 und 6, wobei die Außenleitungen 2 und 3 mit den Innenleitungen 5 bzw. 6 verbunden sind, eine Leistungskontaktstelle 7 und eine Steuer- und oder Regelkontaktstelle 8. Die Leiterplatine 4 hat eine Dicke von 0,4 mm.
  • Leistungshalbleiterbauelemente 9, die RC-IGBTen (rückwärtsleitende Bipolartransistoren mit isoliertem Gate) sind, sind über Pb-freies Lot an die Leistungskontaktstelle 7 gebondet. Ein Steuer- und/oder Regelhalbleiterbauelement 10, das eine IC ist, die das Leistungshalbleiterbauelement 9 steuert und/oder regelt, ist unter Verwendung eines leitfähigen Haftmittels an die Steuer- und oder Regelkontaktstelle 8 gebondet. Es sei angemerkt, dass das Leistungshalbleiterbauelement 9 nicht auf den RC-IGBT eingeschränkt ist, sondern eine Kombination aus einem IGBT und einer Diode oder einem MOSFET sein kann. Das Leistungshalbleiterbauelement 9 und die Leistungskontaktstelle 7 können nicht nur unter Verwendung von Lot, sondern auch eines leitfähigen Verbindungselements, wie beispielsweise einem leitfähigen Haftmittel, miteinander verbunden sein.
  • Eine dünne Metallleitung 11 verbindet die Innenleitung 5 elektrisch mit einer Source-Elektrode an einer Oberseite des Leistungshalbleiterbauelements 9. Eine dünne Metallleitung 12 verbindet eine Gate-Elektrode an der Oberseite des Leistungshalbleiterbauelements 9 elektrisch mit dem Steuer- und/oder Regelbauelement 10. Eine dünne Metallleitung 13 verbindet den Innenanschluss 6 elektrisch mit dem Steuer- und/oder Regelhalbleiterbauelement 10. Die dünne Metallleitung 11 ist ein Al-Draht mit ϕ 0,3 mm oder kann auch ein Draht aus einer Al-basierten Legierung, einem anderen Metall, wie beispielsweise Ag oder Cu, oder einer Legierung sein. Die dünnen Metallleitungen 12 und 13 sind Au-Drähte, die einen geringeren Durchmesser als der Al-Draht aufweisen, jedoch können die dünnen Metallleitungen 12 und 13 auch Drähte sein, die eine goldbasierte Legierung oder ein anderes Metall, wie beispielsweise Ag oder Cu, oder eine Legierung verwenden.
  • 3 und 4 sind Querschnittsdarstellungen der Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 3 ist eine Querschnittsdarstellung entlang der dünnen Metallleitungen 11 bis 13 und 4 ist eine Querschnittsdarstellung eines Bereichs ohne die dünnen Metallleitungen 11 bis 13.
  • Das Abdichtkunstharz 1 dichtet die Innenleitungen 5 und 6, die Leistungskontaktstelle 7, die Steuer- und oder Regelkontaktstelle 8, das Leistungshalbleiterbauelement 9, das Steuer- und/oder Regelhalbleiterbauelement 10 und die dünnen Metallleitungen 11 bis 13 ab. Eine erste Aussparung 14 ist an einer Oberseite des Abdichtkunstharzes 1 direkt oberhalb der Leistungskontaktstelle 7 in einem Bereich ohne die dünnen Metallleitungen 11 und 12 und das Leistungshalbleiterbauelement 9 mit Bezug auf das Leistungshalbleiterbauelement 9 auf der Seite der Steuer- und oder Regelkontaktstelle 8 vorhanden.
  • Die Leiterplatine 4 ist mit einem Niveauunterschied bereitgestellt, so dass die Leistungskontaktstelle 7 tiefer als die Außenleitungen 2 und 3 und die Innenleitungen 5 und 6 angeordnet ist. Das Abdichtkunstharz 1 weist einen Isolierabschnitt 15 direkt unter der Leistungskontaktstelle 7 auf. Die Dicke des Isolierabschnitts 15 beträgt 1- bis 4-mal ein maximaler Partikeldurchmesser von anorganischen Partikeln in dem Abdichtkunstharz 1 und beträgt vorzugsweise 220 µm oder weniger, mit der eine Wärmeableitung erhalten wird. Das Abdichtkunstharz 1 ist aus einer Mischung aus Kunstharz und einem stark wärmeleitfähigen Füllstoff gebildet, und die Wärmeleitfähigkeit erhöht sich, wenn die Menge des Füllstoffs sich erhöht. Es ist unbeachtlich, ob das Rohmaterial des Kunstharzes thermoplastisch oder wärmeaushärtend ist, solange eine Haftfähigkeit erhalten werden kann. Der wärmeleitfähige Füllstoff besteht aus Partikeln aus einem anorganischen Material, wie beispielsweise SiO2, Al2O3 oder BN, das sowohl eine elektrische Isolierung als auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit erzielen kann.
  • Als Nächstes wird ein Herstellungsverfahren für die Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben. 5 bis 10 sind Querschnittsdarstellungen des Herstellungsverfahrens für die Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 5 und 10 sind Querschnittsdarstellungen entlang der dünnen Metallleitungen 11 bis 13 und die 6 bis 9 sind Querschnittsdarstellungen eines Bereichs ohne die dünnen Metallleitungen 11 bis 13. Ein Abdichtverfahren für die Leistungshalbleitervorrichtung ist ein Formpressverfahren.
  • Wie in 5 gezeigt, wird zunächst die Leiterplatine 4 fertigstellt, die die Innenleitungen 5 und 6, die Außenleitungen 2 und 3, die Leistungskontaktstelle 7 und die Steuer- und oder Regelkontaktstelle 8 aufweist. Als Nächstes wird das Leistungshalbleiterbauelement 9 über Pb-freies Lot an die Leistungskontaktstelle 7 gebondet und das Steuer- und/oder Regelhalbleiterbauelement 10 wird unter Verwendung eines leitfähigen Haftmittels oder Lots an die Steuer- und oder Regelkontaktstelle 8 gebondet. Die Innenleitung 5 und die Source-Elektrode des Leistungshalbleiterbauelements 9 werden über die dünne Metallleitung 11 elektrisch verbunden. Die Gate-Elektrode des Leistungshalbleiterbauelements 9 und das Steuer- und/oder Regelhalbleiterbauelement 10 werden über die dünne Metallleitung 12 elektrisch verbunden. Die Innenleitung 6 und das Steuer- und/oder Regelhalbleiterbauelement 10 werden über die dünne Metallleitung 13 elektrisch verbunden.
  • Wie in 6 gezeigt, wird als Nächstes ein Kunstharzabdichtungsmetalausformwerkzeug bereitgestellt, das aus einem oberen Metallstempel 16 und einem unteren Metallstempel 17 gebildet ist. Der untere Metallstempel 17 ist an einer Bodenseite mit einer bewegbaren Kavität 18 versehen. Als Nächstes wird das pulverförmige Abdichtkunstharz 1 einheitlich über der bewegbaren Kavität 18 verteilt. Das Abdichtkunstharz 1 kann pulverisiert, granular fest, flüssig oder blattförmig sein und kann irgendeine Form annehmen, solange es einheitlich über die gesamte bewegbare Kavität 18 verteilt werden kann.
  • Wie in 7 gezeigt, wird als Nächstes die Leiterplatine 4 über Vakuumsaugen oder dergleichen an dem oberen Metallstempel 16 fixiert, wobei ein erster Metallstempelstift 20 veranlasst wird, aus einem ersten Gleitteil 19 des oberen Metallstempels 16 herauszuragen und in Kontakt mit der Oberseite der Leistungskontaktstelle 7 zu kommen. Das Leistungshalbleiterbauelement 9, das Steuer- und/oder Regelhalbleiterbauelement 10 und die dünnen Metallleitungen 11 bis 13 liegen dem oberen Metallstempel 16 gegenüber. Das Abdichtkunstharz 1 wird mit Wärme von dem unteren Metallstempel geschmolzen.
  • Wie in 8 gezeigt, wird als Nächstes, während das Abdichtkunstharz 1 in einem geschmolzenen Zustand ist, das Metallausformwerkzeug geschlossen mit der Leiterplatine 4 zwischen dem oberen Metallstempel 16 und dem unteren Metallstempel 17 aufgenommen. Zu dieser Zeit sind die Leistungskontaktstelle 7 und die Steuer- und oder Regelkontaktstelle 8 in das geschmolzene Abdichtkunstharz 1 eingesunken. Die bewegbare Kavität 18 bewegt sich nach oben und drückt das geschmolzene Abdichtkunstharz 1 nach oben. Der gesamte obere Metallstempel 16 wird veranlasst, mit dem Abdichtkunstharz 1 gefüllt zu werden. Während der erste Metallstempelstift 20 in Kontakt mit der Oberseite der Leistungskontaktstelle 7 gehalten wird, wird auf diese Weise das Abdichtkunstharz 1 von der Unterseite der Leistungskontaktstelle 7 durch Formpressen eingefüllt, wodurch das Leistungshalbleiterbauelement 9 oder dergleichen abgedichtet wird.
  • Wie in 9 gezeigt, wird als Nächstes der erste Metallstempelstift 20 herausgezogen, und ein hydrostatischer Druck wird mit dem geschmolzenen Abdichtkunstharz 1 angelegt, und ein zwischen dem oberen Metallstempel 16 und dem unteren Metallstempel 17 vorhandener flüchtiger Bestandteil wird durch den ersten Gleitteil 19 entlüftet. Das Abdichtkunstharz 1 wird innerhalb des Kunstharzabdichtungsmetalausformwerkzeugs ausgehärtet, um einen Abdichtkörper zu bilden, und der Abdichtkörper wird aus dem Kunstharzabdichtungsmetallausformwerkzeug ausgebracht. Danach werden die Einheitsaußenform und die Außenleitungen einer Konturbearbeitung durch einen zusätzlichen Aushärtprozess, wie beispielsweise Nachaushärten, unterworfen, und die Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dadurch fertiggestellt.
  • Gemäß einem herkömmlichen Transferpressverfahren wird ein Abdichtkunstharz veranlasst, von einer Seitenfläche der Einheit einwärts zu fließen. Da die Dicke des Isolierabschnitts der Unterseite der Kontaktstelle klein ist, fließt bei dem Transferpressen das Abdichtkunstharz aufgrund eines Fließwiderstands kaum und ein Verstopfens des Füllstoffs und das Füllen werden verzögert. Als ein Ergebnis wird das Füllen des Isolierabschnitts mit dem Abdichtkunstharz verzögert oder die endgültige Füllposition wird erreicht, was ein Auftreten eines Lochs oder eine Naht verursacht, was in einem Problem resultiert, dass die Spannungsfestigkeit abnimmt.
  • Im Gegensatz dazu wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Abdichtkunstharz 1 über eine Oberfläche des unteren Metallstempels 17 unter Verwendung des Formpressverfahrens vorab verteilt, und der Isolierabschnitt 15 wird mit dem Abdichtkunstharz 1 in einem Anfangszustand des Fließens des Abdichtkunstharzes 1 gefüllt. Aus diesem Grund wird kein Loch oder keine Naht in dem Isolierabschnitt 15 erzeugt.
  • Durch Verursachen, dass der erste Metallstempelstift 20 in Kontakt mit der Oberseite der Leistungskontaktstelle 7 kommt, ist es zudem möglich, eine Verformung der Leistungskontaktstelle 7, die einen Fließwiderstand des Abdichtkunstharzes 1, das von unten fließt, empfängt, zu unterdrücken und eine einheitliche Dicke des Isolierabschnitts 15 sicherzustellen. Durch Einheitlichmachen der Dicke des Isolierabschnitts 15 ist es möglich, eine Konzentration eines elektrischen Feldes zu verhindern, wenn das elektrische Feld angelegt wird, und eine hohe Isolierbetriebssicherheit zu erhalten. In diesem Fall ist die erste Aussparung 14 als eine Spur des herausgezogenen ersten Metallstempelstifts 20 gegeben.
  • Wenn die Verformung der Leistungskontaktstelle 7 unterdrückt wird, wird des Weiteren die Verformung der dünnen Metallleitungen 11 und 12, die an der Leistungskontaktstelle 7 mit dem Leistungshalbleiterbauelement 9 verbunden sind, ebenfalls unterdrückt und das Drahtbondverhalten verbessert sich. Um die Verformung insbesondere der dünnen Metallleitung 12 zu unterdrücken, ist es bevorzugt, den ersten Metallstempelstift 20 zu veranlassen, in Kontakt mit dem Teil mit Bezug auf das Leistungshalbleiterbauelement 9 auf der Seite der Steuer- und oder Regelkontaktstelle 8 an der Oberseite der Leistungskontaktstelle 7 zu kommen. In diesem Fall ist die erste Aussparung 14 auf der Seite der Steuer- und oder Regelkontaktstelle 8 mit Bezug auf das Leistungshalbleiterbauelement 9 in einem Bereich ohne die dünne Metallleitung 12 vorhanden.
  • Beim Formpressen fließt das Abdichtkunstharz 1 von unten nach oben, ein flüchtiger Teil wird von dem Kunstharz abgeführt, und die Einheitsoberfläche, die dem oberen Metallstempel 16 gegenüberliegt, wird eine endgültige Füllposition. Das endgültige Füllen entfällt häufig, jedoch wenn der erste Metallstempelstift 20 wie in dem Fall der vorliegenden Erfindung vorhanden ist, der mit Bezug auf den oberen Metallstempel 16 verschiebbar ist, passiert der flüchtige Teil durch den Gleitabschnitt, wodurch das Loch vermieden wird und es erlaubt wird, eine hohe Isolierqualität sicherzustellen.
  • 11 ist eine Querschnittsdarstellung, die eine Situation zeigt, in der der Isolierabschnitt gemäß dem Transferpressverfahren gefüllt wird. 12 ist eine Querschnittsdarstellung, die eine Situation zeigt, in der der Isolierabschnitt gemäß dem Formpressverfahren gefüllt wird. Tabelle 1 zeigt ein Experimentergebnis des Füllens des Isolierabschnitts unter Verwendung des Transferpressverfahrens und des Formpressverfahrens. Ein gemeinsames Abdichtkunstharz mit einem maximalen Füllstoffpartikeldurchmesser von 55 µm wird verwendet. [Tabelle 1]
    Dicke des Isolierabschnitts Transferpressverfahren Formpressverfahren
    60µm × ◯
    100µm × ◯
    220µm × ◯
  • Ein Fall wird berücksichtigt, bei dem der Isolierabschnitt 15, dessen Dicke d = 60 bis 220 µm äquivalent zu 1- bis 4-mal dem maximalen Füllstoffpartikeldurchmesser ist, mit dem Abdichtkunstharz 1 gefüllt wird. In dem Fall des Transferpressverfahrens tritt, wie in 11 gezeigt, ein Verstopfen mit dem Füllstoff an einem Einströmanschluss auf, was das weitere Füllen verhindert, und die Dicke des Isolierabschnitts 15 muss mehr als 4-mal so groß wie der maximale Füllstoffpartikeldurchmesser sein. Auf der anderen Seite kann in dem Fall des Formpressverfahrens, wie in 12 gezeigt, der Isolierabschnitt 15 bis zu einem Ausmaß äquivalent zu dem maximalen Füllstoffpartikeldurchmesser gefüllt werden, und somit kann die Dicke des Isolierabschnitts 15 auf d' < d festgelegt werden.
  • 13 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Differenz ΔTj-f zwischen einer Chiptemperatur Tj und Fett unter einer Oberflächentemperatur Tf und einer Dicke des Isolierabschnitts zeigt. Fett mit einer Wärmeleitfähigkeit von 1,5 W/m•x•K wird mit einer Dicke von 20 µm auf die gesamte Unterseite des Isolierabschnitts 15 aufgebracht und das Leistungshalbleiterbauelement 9 mit einer hohen Wärmezeugungsdichte von 1 W/mm2 oder höher wird verwendet. Um einen Wärmewiderstand entsprechend einer ΔTj-f von 25°C oder weniger zu erhalten, muss der Isolierabschnitt 15 unter Verwendung des Abdichtkunstharzes 1 mit einer Wärmeleitfähigkeit von 3 W/m•x•K auf 220 µm oder weniger festgelegt werden.
  • Aus diesem Grund macht es die Verwendung des vorliegenden Ausführungsbeispiels, das den Vorteil einer Verdünnung übernimmt, möglich, ein kleineres Leistungshalbleiterbauelement 9 mit einer höheren Wärmezeugungsdichte zu verwenden und die Größe der Leistungshalbleitervorrichtung zu reduzieren.
  • Es sei angemerkt, dass wenn das Abdichtkunstharz 1, dessen maximaler Füllstoffpartikeldurchmesser anders als 55 µm ist, verwendet wird, die Dicke des Isolierabschnitts 15 4-mal oder weniger der maximale Füllstoffpartikeldurchmesser sein kann. Die Verwendung des Abdichtkunstharzes 1 mit einem kleinen Füllstoffpartikeldurchmesser von 25 µm erlaubt ein weiteres Verdünnen.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • 14 ist eine Querschnittsdarstellung einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Eine zweite Aussparung 22 ist an einer Oberseite des Abdichtkunstharzes 1 direkt über der Steuer- und oder Regelkontaktstelle 8 in einem Bereich ohne die dünne Metallleitung 12 und das Steuer- und/oder Regelhalbleiterbauelement 10 vorhanden.
  • 15 ist eine Querschnittsdarstellung eines Herstellungsverfahrens für die Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein zweiter Metallstempelstift 24 wird veranlasst, aus einem zweiten Gleitteil 23 des oberen Metallstempels 16 herauszuragen, und während der zweite Metallstempelstift 24 in Kontakt mit der Oberseite der Steuer- und oder Regelkontaktstelle 8 gehalten wird, wird das Abdichten unter Verwendung des Abdichtkunstharzes 1 durchgeführt. Als Nächstes wird der zweite Metallstempelstift 24 herausgezogen und das Abdichtkunstharz 1 wird zum Aushärten veranlasst.
  • Somit wird durch Verursachen, dass der zweite Metallstempelstift 24 in Kontakt mit der Oberseite der Steuer- und oder Regelkontaktstelle 8 kommt, um dadurch eine Verformung der Steuer- und oder Regelkontaktstelle 8 zu unterdrücken, die einen Fließwiderstand des von unten fließenden Kunstharzes 1 empfängt, eine Verformung der dünnen Metallleitungen 11 und 12 weiter unterdrückt werden und das Drahtbondverhalten verbessert sich. In diesem Fall ist die zweite Aussparung 22 als eine Spur des herausgezogenen zweiten Metallstempelstifts 24 vorhanden.
  • Drittes Ausführungsbeispiel
  • 16 bis 20 sind Querschnittsdarstellungen eines Herstellungsverfahrens für eine Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 16 bis 19 sind Querschnittsdarstellungen eines Bereichs ohne die dünnen Metallleitungen 11 bis 13 und 20 ist eine Querschnittsdarstellung entlang der dünnen Metallleitungen 11 bis 13.
  • Zuerst wird wie in dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels ein Kunstharzabdichtungsmetallausformwerkzeug bereitgestellt, das aus dem oberen Metallstempel 16 und dem unteren Metallstempel 17 gebildet ist. Wie in 16 gezeigt, wird als Nächstes einheitlich als das Abdichtkunstharz ein erstes Abdichtkunstharz 1a auf die bewegbare Kavität 18 zugeführt und ein zweites Abdichtkunstharz 1b wird auf dem ersten Abdichtkunstharz 1 zugeführt. Das zweite Abdichtkunstharz 1b hat eine geringere Inhaltsdichte des Füllstoffs (anorganische Partikel) als das erste Abdichtkunstharz 1a und weist mehr Kunstharzkomponenten auf. Daher erreicht das zweite Abdichtkunstharz 1b in der oberen Schicht eine starke Haftfähigkeit, während das erste Abdichtkunstharz 1a in der unteren Schicht eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das zweite Abdichtkunstharz 1b in der oberen Schicht aufweist. Es sei angemerkt, dass das erste und das zweite Abdichtkunstharz 1a und 1b pulverförmig, granular fest, flüssig oder blattförmig sind.
  • Wie in 17 gezeigt, wird als Nächstes die Leiterplatine 4 über Vakuumsaugen oder dergleichen an den oberen Metallstempel 16 fixiert, wobei der erste Metallstempelstift 20 veranlasst wird, herauszustehen, um in Kontakt mit der Oberseite der Leistungskontaktstelle 7 zu kommen. Das Leistungshalbleiterbauelement 9, das Steuer- und/oder Regelhalbleiterbauelement 10 und die dünnen Metallleitungen 11 bis 13 sind gegenüberliegend zu dem oberen Metallstempel 16. Das erste und das zweite Abdichtkunstharz 1a und 1b werden mit Wärme von dem unteren Metallstempel geschmolzen.
  • Wie in 18 gezeigt, wird als Nächstes, während das erste und das zweite Abdichtkunstharz 1a und 1b in einem geschmolzenen Zustand sind, das Metalausformwerkzeug geschlossen, wobei die Leiterplatine 4 zwischen dem oberen Metallstempel 16 und dem unteren Metallstempel 17 aufgenommen ist. Zu diesem Moment sind die Leistungskontaktstelle 7 und die Steuer- und oder Regelkontaktstelle 8 in das geschmolzene zweite Abdichtkunstharz 1b eingesunken. Die bewegbare Kavität 18 bewegt sich nach oben und drückt das geschmolzene erste und zweite Abdichtkunstharz 1a und 1b nach oben. Das zweite Abdichtkunstharz 1b wird veranlasst, den gesamten oberen Metallstempel 16 auszufüllen. Da das zweite Abdichtkunstharz 1b mit geringer Viskosität eine hohe Fließgeschwindigkeit aufweist, wird in diesem Fall das zweite Abdichtkunstharz 1b ausgeschlossen, um von unterhalb der Leistungskontaktstelle 7 herausgedrückt zu werden. Auf der anderen Seite verbleibt das erste Abdichtkunstharz 1a mit hoher Viskosität unterhalb der Leistungskontaktstelle 7, ausbildend das Meiste des Isolierabschnitts 15. Als ein Ergebnis wird ein geschichtetes Produkt aus dem dünnen zweiten Abdichtkunstharz 1b und dem ersten Abdichtkunstharz 1a als der Isolierabschnitt 15 ausgebildet. Daher erhöht sich die Konzentration bzw. Dichte von anorganischen Partikeln, die in dem Isolierabschnitt 15 vorhanden sind, von der Unterseite der Leistungskontaktstelle 7 in Richtung der Unterseite des Abdichtkunstharzes 1.
  • Wie in 19 und 20 gezeigt, wird als Nächstes der erste Metallstempelstift 20 herausgezogen, und ein hydrostatischer Druck wird mit dem ersten und dem zweiten Abdichtkunstharz 1a und 1b angelegt, die durch weiteren Druckaufbau geschmolzen sind. Das erste und das zweite Abdichtkunstharz 1a und 1b werden veranlasst, innerhalb des Kunstharzabdichtungsmetallausformwerkzeugs auszuhärten, um einen Abdichtkörper zu bilden, und der Abdichtkörper wird aus dem Kunstharzabdichtungsmetallausformwerkzeug ausgebracht. Danach werden die Einheitsaußenform und die Außenleitungen einer Konturbearbeitung durch einen zusätzlichen Aushärtprozess, wie beispielsweise Nachhärten, unterworfen, und die Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dadurch fertiggestellt.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Abdichtkunstharz 1 das erste Abdichtkunstharz 1a und das zweite Abdichtkunstharz 1b, das an dem ersten Abdichtkunstharz 1a vorhanden ist und eine geringere Inhaltsdichte von anorganischen Partikeln als das erste Abdichtkunstharz 1a aufweist. Das erste Abdichtkunstharz 1a mit hoher Wärmeleitung kann eine hohe Wärmeableitung realisieren. Während die Füllstoffmenge des ersten Abdichtkunstharzes 1a erhöht ist, nimmt jedoch die Kunstharzkomponente ab, und die Verbindungsstärke wird reduziert. Somit wird das zweite Abdichtkunstharz 1b mit einer geringeren Füllstoffmenge und mit einer hohen Haftstärke ausgebildet, um so dünn zu sein, dass es in Kontakt mit der Unterseite der Leistungskontaktstelle 7 kommt, wodurch die Haftung des Abdichtkunstharzes 1 an der Leistungskontaktstelle 7 erhöht wird. Aus diesem Grund ist es möglich, eine hohe Verbindungsbetriebssicherheit zu erhalten, während eine hohe Wärmeableitung des Isolierabschnitts 15 erreicht wird.
  • Die Viskosität des Abdichtkunstharzes erhöht sich auch, wenn die Menge des Füllstoffs sich erhöht. Wenn das gesamte Modul bei einem Versuch zum Erhalten einer hohen Wärmeableitung des Moduls mit dem ersten Abdichtkunstharz 1a mit hohe Wärmeleitung abgedichtet wird, wird der Fließwiderstand auf die dünnen Metallleitungen 11 bis 13 durch die hohe Viskosität des ersten Abdichtkunstharzes 1a erhöht. Als ein Ergebnis erhöht sich das Ausmaß der Verformung der dünnen Metallleitungen 11 bis 13 und es gibt eine Möglichkeit, dass ein Kurzschluss auftritt. Im Gegensatz dazu verbleibt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das erste Abdichtkunstharz 1a mit der hohen Wärmeleitung innerhalb des Isolierabschnitts 15 und kommt nicht in Kontakt mit den dünnen Metallleitungen 11 bis 13.
  • Viertes Ausführungsbeispiel
  • 21 bis 27 sind Querschnittsdarstellungen eines Herstellungsverfahrens für eine Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 21 bis 26 sind Querschnittsdarstellungen eines Bereichs ohne die dünnen Metallleitungen 11 bis 13 und 7 ist eine Querschnittsdarstellung entlang der dünnen Metallleitungen 11 bis 13.
  • Zuerst wird wie in dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels ein Kunstharzabdichtungsmetallausformwerkzeug bereitgestellt, das aus dem oberen Metallstempel 16 und dem unteren Metallstempel 17 gebildet ist. Wie in 21 gezeigt, wird als Nächstes das erste Abdichtkunstharz 1a auf die bewegbare Kavität 18 des unteren Metallstempels 17 zugeführt.
  • Wie in 22 gezeigt, wird als Nächstes die Leiterplatine 4 durch Vakuumsaugen oder dergleichen an dem oberen Metallstempel 16 fixiert, wobei der erste Metallstempelstift 20 veranlasst wird, herauszuragen und in Kontakt mit der Oberseite der Leistungskontaktstelle 7 zu kommen. Das Leistungshalbleiterbauelement 9, das Steuer- und/oder Regelhalbleiterbauelement 10 und die dünnen Metallleitungen 11 bis 13 sind gegenüberliegend zu dem oberen Metallstempel 16. Das erste Abdichtkunstharz 1a wird mit Wärme von dem unteren Metallstempel geschmolzen.
  • Wie in 23 gezeigt, wird als Nächstes, während das erste Abdichtkunstharz 1a in einem geschmolzenen Zustand ist, das Metallausformwerkzeug geschlossen, mit der Leiterplatine 4 zwischen dem oberen Metallstempel 16 und dem unteren Metallstempel 17 aufgenommen. Zu dieser Zeit sind die Leistungskontaktstelle 7 und die Steuer- und oder Regelkontaktstelle 8 in das geschmolzene Abdichtkunstharz 1a eingesunken.
  • Wie in 24 gezeigt, wird als Nächstes der obere Metallstempel 16 wieder angehoben, und während die Leiterplatine 4 an dem unteren Metallstempel 17 angeordnet ist, wird das zweite Abdichtkunstharz 1b auf die Leiterplatine 4 zugeführt. Zu dieser Zeit wird das zweite Abdichtkunstharz 1b derart verteilt, um die dünnen Metallleitungen 12 und 13, die Au-Drähte sind, zu vermeiden.
  • Wie in 25 gezeigt, bewegt sich die bewegbare Kavität 18 nach dem Absenken des oberen Metallstempels 16 als Nächstes nach oben, und drückt das geschmolzene erste und zweite Abdichtkunstharz 1a und 1b nach oben. Das zweite Abdichtkunstharz 1b wird veranlasst, den gesamten oberen Metallstempel 16 auszufüllen. Das erste Abdichtkunstharz 1a ist bis zu der Oberseite der Leistungskontaktstelle 7 vorhanden. Jedoch ist der Bereich oberhalb des Leistungshalbleiterbauelements 9 mit dem zweiten Abdichtkunstharz 1b gefüllt.
  • Wie in 26 und 27 gezeigt, wird als Nächstes der erste Metallstempelstift 20 herausgezogen, und ein hydrostatischer Druck wird mit dem ersten und dem zweiten Abdichtkunstharz 1a und 1b aufgebracht, die durch weiteren Druckaufbau geschmolzen sind. Das erste und das zweite Abdichtkunstharz 1a und 1b werden veranlasst, innerhalb des Kunstharzabdichtungsmetallausformwerkzeugs auszuhärten, um einen Abdichtkörper zu bilden, und der Abdichtkörper wird aus dem Kunstharzabdichtungsmetallausformwerkzeug ausgebracht. Danach werden die Einheitsaußenform und die Außenleitungen einer Konturbearbeitung durch einen zusätzlichen Aushärtprozess, wie beispielsweise ein Nachaushärten, unterworfen, und die Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dadurch fertiggestellt.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das erste Abdichtkunstharz 1a mit hoher Wärmleitung bis zu der Oberseite der Leistungskontaktstelle 7 vorhanden. Somit können die Seitenfläche und die Oberfläche der Leistungskontaktstelle 7 und das erste Abdichtkunstharz 1a durch einen Ankereffekt mechanisch fixiert werden. Da es möglich ist, die Verbindungsstärke zwischen der Leistungskontaktstelle 7 und dem Abdichtkunstharz 1 zu erhöhen, ohne das zweite Abdichtkunstharz 1b mit geringer Wärmleitung an der Unterseite der Leistungskontaktstelle 7 bereitzustellen, ist es zudem möglich, eine noch höhere Wärmeableitung des Isolierabschnitts 15 zu erhalten. Da das erste Abdichtkunstharz 1a nicht oberhalb der Oberseite des Leistungshalbleiterbauelements 9 vorhanden ist, ist es zudem möglich, eine Verformung der dünnen Metallleitungen 11 bis 13 zu verhindern.
  • Die Verteilungsmengen des ersten Abdichtkunstharzes 1a und des zweiten Abdichtkunstharzes 1b können innerhalb eines Bereichs geändert werden, indem das erste Abdichtkunstharz 1a und die Leistungskontaktstelle 7 mechanisch fixiert werden können. Aus diesem Grund kann das Ausmaß eines Verzugs der Einheit durch Einstellen der Menge des zweiten Abdichtkunstharzes 1b, das Belastungen entspannt, mit geringer Belastung gesteuert und/oder geregelt werden. Wenn die Leistungshalbleitervorrichtung an einem externen Substrat montiert ist, und wenn der Verzug der Einheit groß ist, tritt eine Belastung zwischen der Leiterplatine 4 und dem Abdichtkunstharz 1 auf, jedoch ist es möglich, die Belastung zu reduzieren, wenn das Substrat durch Einstellen der Menge des zweiten Abdichtkunstharzes 1b und Steuern und/oder Regeln des Ausmaßes des Verzugs montiert wird. Daher erhöht sich die Betriebssicherheit während tatsächlicher Verwendung in dem Substrat.
  • Fünftes Ausführungsbeispiel
  • 28 ist eine Querschnittsdarstellung einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das erste Abdichtkunstharz 1a, das eine hohe Inhaltsdichte von anorganischen Partikeln aufweist, ist lokal um die Leistungskontaktstelle 7 vorhanden. Daher ist die Dichte bzw. Konzentration von anorganischen Partikeln, die in dem Isolierabschnitt 15 eingeschlossen sind, lokal hoch an der Unterseite der Leistungskontaktstelle 7.
  • Wenn das Abdichtkunstharz mit hoher Füllstoffdichte und das Abdichtkunstharz mit geringer Füllstoffdichte gemeinsam geformt werden, wird das Abdichtkunstharz mit hoher Dichte leicht über den gesamten Abdichtkörper verteilt. Wenn das erste Abdichtkunstharz 1a mit einer hohen Inhaltsdichte wie in dem Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels lokal vorhanden ist, wird im Gegensatz dazu das Abdichtkunstharz in der ebenen Richtung weniger verteilt, und das Ausmaß des Verteilens nimmt ebenso ab. Wenn das Substrat montiert wird, wird eine Belastung zwischen den verschiedenen Typen von Abdichtkunstharz reduziert, und es ist dadurch möglich, die Verformung des Drahts weiter zu unterdrücken, die durch den Füllstoff verursacht wird, und eine Betriebssicherheit sicherzustellen.
  • Das Leistungshalbleiterbauelement 9 ist nicht auf Halbleiterchips aus Silicium eingeschränkt, sondern kann stattdessen aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke gebildet sein, der eine Bandlücke aufweist, die breiter als diejenige von Silicium ist. Der Halbleiter mit breiter Bandlücke ist beispielsweise Siliciumcarbid, ein Galliumnitrid-basiertes Material oder Diamant. Ein Leistungshalbleiterbauelement 9, das aus einem solchen Halbleiter mit breiter Bandlücke gebildet ist, weist eine hohe Spannungsfestigkeit und eine hohe zulässige Stromdichte auf, und kann somit verkleinert werden. Die Verwendung eines solchen verkleinerten Halbleiterbauelements ermöglicht die Verkleinerung und eine hohe Integration des Halbleitermoduls, in dem das Halbleiterbauelement eingebaut ist. Da das Halbleiterbauelement einen hohen Wärmewiderstand aufweist, kann des Weiteren eine Abstrahlrippe einer Wärmesenke verkleinert werden, und ein wassergekühltes Teil kann luftgekühlt werden, was zu einer weiteren Verkleinerung des Halbleitermoduls führt. Da das Halbleiterbauelement einen geringen Energieverlust und eine hohe Effizienz aufweist, kann zudem ein hoch effizientes Halbleitermodul erhalten werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1 Abdichtkunstharz; 1a erstes Abdichtkunstharz; 1b zweites Abdichtkunstharz; 2, 3 Außenleitung; 4 Leiterplatine; 5, 6 Innenleitung; 7 Leistungskontaktstelle; 8 Steuer- und oder Regelkontaktstelle; 9 Leistungshalbleiterbauelement; 10 Steuer- und/oder Regelhalbleiterbauelement; 11 bis 13 dünne Metallleitung; 14 erste Aussparung; 15 Isolierabschnitt; 16 oberer Metallstempel; 17 unterer Metallstempel; 19 erster Gleitteil; 20 erster Metallstempelstift; 22 zweite Aussparung; 23 zweiter Gleitteil; 24 zweiter Metallstempelstift.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • JP 1268159 A [0006]
    • JP 2009302526 A [0006]

Claims (11)

  1. Leistungshalbleitervorrichtung, aufweisend: • eine Leiterplatine mit einer Innenleitung, einer mit der Innenleitung verbundenen Außenleitung und einer Leistungskontaktstelle; • ein Leistungshalbleiterbauelement, das an die Leistungskontaktstelle gebondet ist; • eine erste dünne Metallleitung, die die Innenleitung elektrisch mit dem Leistungshalbleiterbauelement verbindet; und • ein Abdichtkunstharz, das die Innenleitung, die Leistungskontaktstelle, das Leistungshalbleiterbauelement und die erste dünne Metallleitung abdichtet, • wobei das Abdichtkunstharz einen Isolierabschnitt direkt unter der Leistungskontaktstelle aufweist, • eine Dicke des Isolierabschnitts 1- bis 4-mal ein maximaler Partikeldurchmesser von anorganischen Partikeln in dem Abdichtkunstharz ist, und • eine erste Aussparung an einer Oberseite des Abdichtkunstharzes direkt über der Leistungskontaktstelle in einem Bereich ohne die erste dünne Metallleitung und das Leistungshalbleiterbauelement vorhanden ist.
  2. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, aufweisend: ein Steuer- und/oder Regelhalbleiterbauelement, das das Leistungshalbleiterbauelement steuert und/oder regelt; und eine zweite dünne Metallleitung, die das Leistungshalbleiterbauelement elektrisch mit dem Steuer- und/oder Regelhalbleiterbauelement verbindet, wobei die Leiterplatine eine Steuer- und oder Regelkontaktstelle aufweist, das Steuer- und/oder Regelhalbleiterbauelement an die Steuer- und oder Regelkontaktstelle gebondet ist, und die erste Aussparung in einem Bereich ohne die zweite dünne Metallleitung mit Bezug auf das Leistungshalbleiterbauelement auf der Seite der Steuer- und oder Regelkontaktstelle vorhanden ist.
  3. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine zweite Aussparung an der Oberseite des Abdichtkunstharzes direkt über der Steuer- und oder Regelkontaktstelle in einem Bereich ohne die zweite dünne Metallleitung und das Steuer- und/oder Regelhalbleiterbauelement vorhanden ist.
  4. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Abdichtkunstharz ein erstes Abdichtkunstharz und ein zweites Abdichtkunstharz, das auf das erste Abdichtkunstharz zugeführt ist und eine geringere Konzentration von anorganischen Partikeln als das erste Abdichtkunstharz aufweist, aufweist, und das zweite Abdichtkunstharz in Kontakt mit einer Unterseite der Leistungskontaktstelle kommt.
  5. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Abdichtkunstharz ein erstes Abdichtkunstharz und ein zweites Abdichtkunstharz, das auf das erste Abdichtkunstharz zugeführt wird und eine geringere Konzentration von anorganischen Partikeln als das erste Abdichtkunstharz aufweist, aufweist, und das erste Abdichtkunstharz bis zu einer Oberseite der Leistungskontaktstelle vorhanden ist und nicht oberhalb einer Oberseite des Leistungshalbleiterbauelements vorhanden ist.
  6. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Abdichtkunstharz ein erstes Abdichtkunstharz und ein zweites Abdichtkunstharz, das auf das erste Abdichtkunstharz zugeführt wird und eine geringere Konzentration von anorganischen Partikeln als das erste Abdichtkunstharz aufweist, aufweist, und das erste Abdichtkunstharz lokal um die Leistungskontaktstelle vorhanden ist.
  7. Herstellungsverfahren für eine Leistungshalbleitervorrichtung, aufweisend: Bereitstellen einer Leiterplatine, die eine Innenleitung, eine mit der Innenleitung verbundene Außenleitung und eine Leistungskontaktstelle aufweist; Bonden eines Leistungshalbleiterbauelements an der Leistungskontaktstelle; elektrisches Verbinden der Innenleitung und des Leistungshalbleiterbauelements über eine erste dünne Metallleitung; und Veranlassen eines ersten Metallstempelstifts, aus einem ersten Gleitteil eines oberen Metallstempels herauszuragen, um in Kontakt mit einer Oberseite der Leistungskontaktstelle zu kommen, Aufnehmen der Leiterplatine zwischen dem oberen Metallstempel und einem unteren Metallstempel, Einfüllen eines Abdichtkunstharzes von einer Unterseite der Leistungskontaktstelle durch Formpressen, um die Innenleitung, die Leistungskontaktstelle, das Leistungshalbleiterbauelement und die erste dünne Metallleitung abzudichten; und Herausziehen des ersten Metallstempelstifts, Entlüften eines flüchtigen Bestandteils, der zwischen dem oberen Metallstempel und dem unteren Metallstempel vorhanden ist, durch den ersten Gleitteil, und Aushärten des Abdichtkunstharzes.
  8. Herstellungsverfahren für eine Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 7, aufweisend: Bonden eines Steuer- und/oder Regelhalbleiterbauelements, das das Leistungshalbleiterbauelement steuert und/oder regelt, an eine Steuer- und oder Regelkontaktstelle der Leiterplatine; und elektrisches Verbinden des Leistungshalbleiterbauelements und des Steuer- und/oder Regelhalbleiterbauelements über eine zweite dünne Metallleitung, wobei der erste Metallstempelstift veranlasst wird, in Kontakt mit einer Oberseite der Leistungskontaktstelle mit Bezug auf das Leistungshalbleiterbauelement auf der Seite der Steuer- und oder Regelkontaktstelle zu kommen.
  9. Herstellungsverfahren für eine Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei ein zweiter Metallstempelstift veranlasst wird, aus einem zweiten Gleitteil des oberen Metallstempels herauszuragen, ein Abdichten unter Verwendung des Abdichtkunstharzes durchgeführt wird, während der zweite Metallstempelstift in Kontakt mit einer Oberseite der Steuer- und oder Regelkontaktstelle gehalten wird, und der zweite Metallstempelstift herausgezogen wird, und das Abdichtkunstharz wird veranlasst, auszuhärten.
  10. Herstellungsverfahren für eine Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei ein erstes Abdichtkunstharz und ein zweites Abdichtkunstharz auf dem ersten Abdichtkunstharz und mit einer geringeren Konzentration von anorganischen Partikeln als das erste Abdichtkunstharz als das Abdichtkunstharz zugeführt werden.
  11. Herstellungsverfahren für eine Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 10, wobei das erste Abdichtkunstharz auf den unteren Metallstempel zugeführt wird, und das zweite Abdichtkunstharz zugeführt wird, während die Leiterplatine an dem unteren Metallstempel positioniert ist.
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