DE19518753A1 - Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Halbleitervorrich­ tungen, insbesondere Leistungs-Halbleitervorrichtungen mit hoher Zuverlässigkeit sowie ein einfaches Herstellungsver­ fahren hierfür.
Fig. 15 zeigt einen Querschnitt einer bekannten Lei­ stungs-Halbleitervorrichtung, wie sie beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 4-76212 beschrieben ist und Fig. 16 zeigt eine Draufsicht auf diese Vorrich­ tung. Fig. 15 ist hierbei eine Schnittdarstellung entlang der Linie XVI-XVI in Fig. 16.
In den Fig. 15 und 16 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Rahmen bezeichnet, mit 2 ein Befestigungsbereich, mit 3 eine Befestigungsbohrung, mit 4 ein Verbindungsmuster, mit 5 eine Keramikplatte als Isolierplatte und mit 6 eine Me­ tallbeschichtung als leitfähige Folie, wobei das Verbin­ dungsmuster 4 und die Metallbeschichtung 6 direkt mit der Keramikplatte 5 ohne eine Zwischenschicht wie beispielswei­ se ein Lot verbunden sind, um eine isolierende Platte 7 zu bilden. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet eine nach außen füh­ rende Anschlußelektrode und das Bezugszeichen 9 ein Halb­ leiterelement, wobei die Anschlußelektrode 8 und das Halb­ leiterelement 9 mit dem Verbindungsmuster 4 über eine Lot­ schicht 10 verbunden sind.
Mit dem Bezugszeichen 11 ist ein Verbindungsdraht be­ zeichnet und mit 12 ein Versiegelungskunststoff, beispiels­ weise ein Silikonkunststoff zum Schützen der Halbleiterele­ mente und des Verbindungsdrahtes 11 und mit dem Bezugszei­ chen 13 ist eine Vergußmasse bezeichnet, beispielsweise ein Epoxyharz.
Die Arbeitsweise dieser bekannten Leistungs-Halbleiter­ vorrichtung wird nachfolgend beschrieben.
Bei der bekannten Leistungs-Halbleitervorrichtung wird in dem Halbleiterelement 9 erzeugte Wärme auf ein Kühlmate­ rial abgegeben, an welcher die Halbleitervorrichtung ange­ bracht ist. Der Wärmeübergang erfolgt über die Lotschicht 10, das Verbindungsmuster 4, die Keramikplatte 5 und die Metallbeschichtung 6. Die nach außen führende Anschlußelek­ trode 8 ist durch die Lotschicht 10 ebenfalls mit der iso­ lierenden Platte 7 in Verbindung. Diese Anschlußelektrode 8 ist mit dem Epoxyharz 13 festgelegt, welche die Oberfläche der Leistungs-Halbleitervorrichtung versiegelt. Wenn daher die isolierende Platte 7 aufgrund von Wärme von dem Halb­ leiterelement 9 ihre Form verändert, entstehen thermische Belastungen im Nahbereich der Verbindung zwischen der iso­ lierenden Platte 7 und der Anschlußelektrode 8, welche die Lotschicht oder die Keramikplatte 5 beschädigen können. Um dies zu verhindern weist die Anschlußelektrode 8 einen ge­ krümmten Abschnitt zur Aufnahme der Formveränderung auf.
Dieser gekrümmte Teil kann jedoch nicht wirksam werden, wenn er in dem Epoxyharz 13 festgelegt ist, so daß der Si­ likonkunststoff 12 mit dem oberen Ende des gekrümmten Be­ reiches in Verbindung gebracht wird und das Epoxyharz 13 wird hierauf aufgebracht. Von daher kann auf eine gewisse Höhenerstreckung des gekrümmten Teiles zur Aufnahme von Formveränderungen nicht verzichtet werden, was es schwierig macht, Halbleitervorrichtungen mit geringer Bauhöhe zu er­ halten. Weiterhin muß der Anhaftungsbereich zwischen der isolierenden Platte 7 und der Anschlußelektrode 8 groß sein, um den Lötverbindungsbereich der Anschlußelektrode 8 zu verstärken, was ebenfalls zu Problemen bei der Herstel­ lung kleiner Halbleitervorrichtungen führt.
Um dieses Problem zu umgehen, wurde unlängst ein Aufbau entwickelt, bei dem das Gehäuse und nach außen führende An­ schlußelektroden einstückig ausgebildet sind, so daß die Anschlußelektroden unabhängig von der Platte festgelegt sind und sämtliche Zwischenverbindungen durch Drahtbondie­ rungen nicht nur zwischen den Halbleiterelementen und dem Verbindungsmuster, sondern auch zwischen den nach außen führenden Anschlußelektroden und den Halbleiterelementen hergestellt werden, so daß Formveränderungen der Platte aufgrund von Wärme, welche von den Leistungs-Halbleiterele­ menten erzeugt wird, keine thermischen Belastungen im Nah­ bereich der Verbindungen zwischen der isolierenden Platte und den Anschlußelektroden erzeugen.
Wenn jedoch bei dem obigen Aufbau, bei dem das Gehäuse und die Anschlußelektroden einstückig ausgebildet sind und sämtliche Verbindungen durch Drahtbondierungen gemacht wer­ den, die Verbindungsenden der Anschlußelektroden an der In­ nenseite des Gehäuses wie Auslegerarme vorstehen, vibrieren sie beim Herstellen der Drahtbondierungs-Verbindungen, wel­ che für gewöhnlich durch Ultraschall-Schweißanschlußverfah­ ren gemacht werden, was dazu führt, daß die Ultraschall­ energie nicht effektiv angewendet werden kann. Von daher sind die Anschluß- oder Verbindungsenden der nach außen führenden Anschlußelektroden im Inneren des Gehäuses an dem Gehäusekörper befestigt.
Da von daher die Anschlußenden der Anschlußelektroden in dem Gehäuse unmittelbar benachbart der Innenwand des Ge­ häuses vorgesehen werden müssen, ist es schwierig, im Nah­ bereich dieser Anschlußenden innerhalb des Gehäuses ausrei­ chend Platz zur Verfügung zu haben. Da nämlich der Draht zum Anschließen der Leistungs-Halbleiterelemente nicht ein dünner Golddraht mit einem Durchmesser von ungefähr 25 bis 30 µm ist, wie er bei herkömmlichen ICs verwendet wird, sondern ein Aluminiumdraht mit einem Durchmesser von unge­ fähr 0,1 bis 0,5 mm, der nach dem Bondierungsvorgang nicht einfach durch Anziehen unterbrochen werden kann, ist ein Drahtschneider notwendig, so daß wiederum ausreichend Raum zur Manipulation des Drahtschneiders benötigt ist. Wenn das Anschlußende der Anschlußelektrode an der Innenseite des Gehäuses ein zweiter Bondierungspunkt ist, muß der Abstand zwischen der Innenwand des Gehäuses und dem Anschlußende im Gehäuse groß genug sein, um ausreichend Platz im Nahbereich des Anschlußendes innerhalb des Gehäuses zu haben, so daß der Drahtschneider verwendet werden kann. Hieraus folgt, daß die Halbleitervorrichtung selbst große Abmessungen er­ hält. Wenn andererseits das Bondierungskissen an dem Halb­ leiterelement als zweiter Bondierungspunkt verwendet wird, muß ein Drahtschneider oberhalb des Halbleiterelementes eingesetzt werden, was zu Beschädigungen am Halbleiterele­ ment führen kann, was ein Problem hinsichtlich der Ferti­ gungsqualität ist.
Wenn das Gehäuse und die nach außen führenden Anschluß­ elektroden einstückig aufgebaut sind, liegt keine Haftung zwischen der isolierenden Platte und den Anschlußelektroden vor, so daß ein Anwachsen von örtlichen thermischen Bela­ stungen verhindert werden kann, beispielsweise von Bela­ stungen in dem Anhaftbereich zwischen der isolierenden Platte und den Anschlußelektroden aufgrund von Wärmeent­ wicklung der Leistungs-Halbleiterelemente. Wenn jedoch die isolierende Platte direkt an einem Kühlkörper angebracht ist, erfolgen dennoch - obgleich kein Anwachsen von örtli­ chen thermischen Belastungen vorliegt - Formveränderungen der gesamten isolierenden Platte aufgrund von Wärme der Leistungs-Halbleiterelemente, da die isolierende Platte ei­ ne zusammengesetzte Platte mit Materialien unterschiedli­ cher Art ist, so daß Beschädigungen an der Keramikplatte der isolierenden Platte erfolgen können.
Wenn der Aufbau verwendet wird, bei dem die isolierende Platte der Halbleitervorrichtung direkt mit dem Kühlkörper in Verbindung steht, fließt, wenn die Klebstoffmenge zum Befestigen der isolierenden Platte an dem Rahmen nur etwas zuviel ist, dieser Klebstoff auf die Oberfläche der isolie­ renden Platte auf der Seite, welche in Kontakt mit dem Kühlkörper ist. Wenn der Klebstoff aushärtet, kann ein Kon­ takt mit der isolierenden Platte und dem Kühlkörper nicht sichergestellt werden, wenn die Halbleitervorrichtung an dem Kühlkörper angebracht wird und die Kühlleistung nimmt ab oder aber der ausgehärtete Klebstoff kann beim Befesti­ gen einen lokalen Druck auf die isolierende Platte ausüben, so daß die Keramikschicht der isolierenden Platte beschä­ digt werden kann.
Wenn das Gehäuse und die nach außen führenden Anschluß­ elektroden einstückig aufgebaut sind, wird der Silikon­ kunststoff verwendet, die Halbleiterelemente und die Ver­ bindungsdrähte zu schützen, der Epoxy-Kunststoff wird je­ doch nicht verwendet, da keine Notwendigkeit besteht, die Anschlußelektroden zusätzlich zu befestigen. Anstelle hier­ von wird ein Deckel oder eine Abdeckung oberhalb der An­ schlußenden der nach außen führenden Anschlußelektroden auf der Innenseite des Gehäuses verwendet. Wenn der Silikon­ kunststoff bis zur Höhenlage des Deckels eingespritzt wird, kann ein Klebemittel zum Befestigen des Deckels nicht auf­ gebracht werden, so daß aus diesem Grund ein Freiraum un­ terhalb des Deckels verbleiben muß. Von daher wird die obere Oberfläche des Silikonkunststoffes so tief als mög­ lich gelegt, da es wünschenswert ist, die Höhe der gesamten Halbleitervorrichtung so gering wie möglich zu machen. Dann besteht jedoch Gefahr, daß der Aluminiumdraht an den An­ schlußenden der Anschlußelektroden im Inneren des Gehäuses in diesem Freiraum ungeschützt vorliegt, so daß er oxidie­ ren kann.
Wie aus der obigen Darlegung hervorgeht, haben herkömm­ liche Halbleitervorrichtungen Probleme hinsichtlich der Zu­ verlässigkeit bei der Herstellung, insbesondere dann, wenn sie aus einem einstückig aufgebauten Gehäuse zusammen mit nach außen führenden Anschlußelektroden mit geringer Größe hergestellt werden sollen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung mit geringem Abmessungen und hoher Zuverlässigkeit zu schaffen, so wie ein Verfahren zur Her­ stellung einer derartigen klein bauenden und sehr zuverläs­ sigen Halbleitervorrichtung.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die in den Ansprüchen 1 bzw. 17 angegebenen Merkmale, wobei die jeweiligen Unteransprüche vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung zum Inhalt haben.
Erfindungsgemäß ist somit gemäß eines Aspektes der vor­ liegenden Erfindung eine Halbleitervorrichtung vorgesehen mit: (a) einem äußeren Umfassungsgehäuse; wobei das äußere Umfassungsgehäuse aufweist: (a-1) einen Rahmen mit einer Durchgangsbohrung, welche durch eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche, welche einander gegenüberliegen verläuft und einen Stufenbereich aufweist, der von der er­ sten Oberfläche entlang einer Öffnung der Durchgangsbohrung in der ersten Oberfläche zurückspringt, und (a-2) eine An­ schlußelektrode, welche teilweise in dem Rahmen eingebettet ist und deren eines Ende von der zweiten Oberfläche des Rahmens vorsteht und deren anderes Ende eine freiliegende Oberfläche parallel zu der ersten Oberfläche der Durch­ gangsbohrung definiert, wobei die erste Oberfläche eine An­ bringoberfläche für die Halbleitervorrichtung definiert und wobei die Halbleitervorrichtung weiterhin aufweist: (b) ei­ ne isolierende Karte, wobei die isolierende Karte aufweist: (b-1) eine isolierende Platte mit zwei Hauptoberflächen, (b-2) eine erste leitfähige Folie, welche auf einer der Hauptoberflächen der isolierenden Platte angeordnet ist und ein Verdrahtungsmuster bildet, und (b-3) eine zweite leit­ fähige Folie auf der anderen der Hauptoberflächen der iso­ lierenden Platte, wobei die isolierende Karte an dem Stu­ fenbereich des Rahmens so befestigt ist, daß die Oberfläche der ersten leitfähigen Folie zur Innenseite der Durchgangs­ bohrung des Rahmens weist und die Oberfläche der zweiten leitfähigen Folie von der ersten Oberfläche des Rahmens aus vorsteht, wobei die Halbleitervorrichtung weiterhin auf­ weist: (c) ein Halbleiterelement, welches auf dem Verdrah­ tungsmuster angeordnet ist und auf seiner Oberfläche ein Bondierungskissen aufweist; und (d) einen Verbindungsdraht, der die freiliegende Oberfläche der Anschlußelektrode und das Bondierungskissen des Halbleiterelementes durch eine Bondierung verbindet; wobei die erste leitfähige Folie auf­ weist: (b-2-1) einen inselförmigen Bereich, an welchem ein Anschlußende des Verbindungsdrahtes angebondet ist und der keine elektrische Verbindung mit seiner Umgebung hat.
Gemäß dieses Aspektes der vorliegenden Erfindung ist somit der inselförmige Bereich des Verdrahtungsmusters vor­ gesehen, an welchem ein Anschlußende des einen Verbindungs­ drahtes zum Verbinden der freiliegenden Oberfläche der An­ schlußelektrode mit dem Bondierungskissen des Halbleitere­ lementes angebondet ist und von dem eine elektrische Ver­ bindung zu anderen Bereichen nicht vorliegt und der Draht kann an dem Bondierungspunkt in diesem inselförmigen Be­ reich abgeschnitten werden. Im Ergebnis werden die freilie­ gende Oberfläche der Anschlußelektrode und das Bondierungs­ kissen des Halbleiterelementes nicht mehr als zweiter Bon­ dierungspunkt verwendet, so daß die Halbleitervorrichtung ohne Verschlechterungen der elektrischen Eigenschaften und der Zuverlässigkeit des Halbleiterelementes verkleinert werden kann.
Bevorzugt bestehen die erste leitfähige Folie und die zweite leitfähige Folie im wesentlichen aus Metall, wobei Kupfer wenigstens eine Hauptkomponente ist.
Bevorzugt besteht der Verbindungsdraht im wesentlichen aus Aluminium und hat einen Durchmesser von ungefähr 0,1 bis 0,5 mm hat.
Weiterhin ist bevorzugt ein Versiegelungsmaterial zum Füllen der Innenseite der Durchgangsbohrung vorgesehen, so daß das Halbleiterelement, das Verdrahtungsmuster, die freiliegende Oberfläche und der Verbindungsdraht bedeckt sind. Hierbei ist das Versiegelungsmaterial im wesentlichen Epoxyharz.
Die isolierende Platte besteht bevorzugt aus einer ge­ sinterten Platte aus anorganischen Material.
Somit ist bei dieser Ausgestaltungsform der vorliegen­ den Erfindung die Möglichkeit gegeben, von dem Halbleitere­ lement erzeugte Wärme wirksam abzustrahlen, da die isolie­ rende Platte der isolierenden Karte eine anorganische ge­ sinterte Platte ist. Im Ergebnis wird die Wärmeabstrah­ lungsfläche der isolierenden Platte kleiner und die Halb­ leitervorrichtung kann ebenfalls verkleinert werden.
Bevorzugt besteht die isolierende Platte im wesentli­ chen aus Keramik.
Die isolierende Karte ist weiterhin bevorzugt in eine Mehrzahl von Einzelteilen unterteilt, wobei alle Einzel­ teile einen Teil der isolierenden Platte, einen Teil der ersten leitfähigen Folie und einen Teil der zweiten leitfä­ higen Folie aufweisen und wobei die Halbleitervorrichtung weiterhin aufweist: (e) eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden der Mehrzahl von unterteilten Einzelteile mitein­ ander, um thermische Ausdehnungen eines jeden der Einzel­ teile zu absorbieren.
Da bei dieser Ausgestaltungsform der vorliegenden Er­ findung die isolierende Karte in eine Mehrzahl von einzel­ nen Teilen unterteilt ist und die voneinander getrennten Teile jeweils mit der Verbindungsvorrichtung gekoppelt sind, um eine thermische Ausdehnung eines jeden der einzel­ nen Teile zu absorbieren, kann die thermische Ausdehnung der isolierenden Karte verringert werden, so daß ihre Ver­ formung verhindert wird und somit die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung verbessert ist.
Wenn der Verbindungsdraht als erster Verbindungsdraht genommen wird, weist die Halbleitervorrichtung bevorzugt weiterhin einen zweiten Verbindungsdraht auf, wobei der zweite Verbindungsdraht die Verdrahtungsmuster der Einzel­ teile untereinander elektrisch verbindet.
Die Verbindungseinrichtung weist bevorzugt auf: (e-1) eine Versiegelungsvorrichtung aus flüssigem Material, wobei die Halbleitervorrichtung weiterhin aufweist: (f) ein Ver­ siegelungsmaterial zum Versiegeln der Innenseite der Durch­ gangsbohrung.
Da bei dieser Ausgestaltungsform der vorliegenden Er­ findung die Abdichtvorrichtung oder das Versiegelungsmate­ rial aus einem flüssigen Material an der Verbindungsvor­ richtung vorgesehen ist und die Halbleitervorrichtung eben­ falls ein Abdichtmaterial zum Versiegeln oder Abdichten der Innenseite der Seitenwand beinhaltet, können die Halblei­ terelemente und der Verbindungsdraht sicher über eine lange Zeitdauer hinweg geschützt werden, so daß die Zuverlässig­ keit der Halbleitervorrichtung verbessert werden kann.
Das Versiegelungsmaterial besteht bevorzugt im wesent­ lichen aus Silikonharz.
Bevorzugt definiert der Rahmen eine Umfangswand, welche den Stufenbereich umgibt, wobei die Umfangswand zurück­ springend ist, so daß eine seitliche Oberfläche der isolie­ renden Karte, welche an dem Stufenbereich befestigt ist und die Umfangswand einen Ausnehmungsbereich bilden und wobei der Rahmen einen Kerbenbereich bildet, der mit dem Ausneh­ mungsbereich in Verbindung steht und sich zu der ersten Oberfläche über einen Teil der Umfangswand hinweg er­ streckt.
Bei dieser Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfin­ dung ist der Ausnehmungsbereich an der Umfangswand und der seitlichen Oberfläche der isolierenden Karte vorgesehen und der Kerbenbereich ist in einem Teil der Umfangswand vorge­ sehen, welche mit diesem Ausnehmungsbereich in Verbindung steht und verläuft zum Boden (der ersten Oberfläche) des Rahmens, so daß überschüssiges Klebemittel zum Kleben der isolierenden Platte in diesem Kerbenbereich austreten kann, so daß verhindert wird, daß dieser Kleber zu der Oberfläche der isolierenden Karte hin fließt. Somit kann das Klebemit­ tel nicht zu der Oberfläche der zweiten leitfähigen Folie hin fließen, so daß die Vorrichtung gute Wärmeabstrahlei­ genschaften und verbesserte Zuverlässigkeiten hat.
Bei der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung hat die isolierende Karte bevorzugt einen Eckbereich und der Ker­ benbereich ist in einem Teil der Umfangswand gegenüber dem Eckbereich angeordnet.
Somit ist bei dieser Ausgestaltungsform der vorliegen­ den Erfindung der Kerbenbereich in einem Teil der Umfangs­ wand ausgebildet, welche zu einem Eckbereich der isolieren­ den Karte weist. Beschädigungen des Eckbereiches der iso­ lierenden Karte können beim Bondieren der isolierenden Karte somit vermieden werden. Da weiterhin Beschädigungen an den Ecken der isolierenden Karte in der zusammengebauten Halbleitervorrichtung vermieden werden, kann die Ausbeute bei der Herstellung erhöht werden.
Bevorzugt springt bei der Halbleitervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung die Umfangswand von der seitli­ chen Oberfläche der isolierenden Karte bei Annäherung an den Kerbenbereich nach und nach zurück, so daß die Ausneh­ mungsbreite des Ausnehmungsbereiches mit Annäherung an den Kerbenbereich anwächst.
Da bei dieser Ausgestaltungsform der vorliegenden Er­ findung sich die Umfangswand nach und nach von der seitli­ chen Oberfläche der isolierenden Karte zurückzieht oder hiervon zurückspringt, wenn die Umfangswand sich dem Ker­ benbereich nähert, so daß die Breite der Ausnehmung bei der Annäherung an den Kerbenbereich sich vergrößert, kann der Klebstoff wirksam zu dem Kerbenbereich geführt werden, wäh­ rend die isolierende Karte positioniert wird. Somit kann der Klebstoff nicht auf die Oberfläche der zweiten leitfä­ higen Folie während des Zusammenbaus geraten, so daß die Vorrichtung eine gute Wärmeabstrahleigenschaft und hohe Zu­ verlässigkeit hat.
Der Rahmen hat bevorzugt eine zurückspringende Oberflä­ che, welche von der zweiten Oberfläche entlang einer Öff­ nung der Durchgangsbohrung in die zweite Oberfläche zurück­ springt, wobei, wenn der Stufenbereich als erster Stufenbe­ reich genommen wird, die zurückspringende Oberfläche einen zweiten Stufenbereich definiert, der näher an der zweiten Oberfläche ist als die freiliegende Oberfläche, wobei die Anschlußelektrode so angeordnet ist, daß die freie Oberflä­ che der Anschlußelektrode näher an der zweiten Oberfläche als das Bondierungskissen des Halbleiterelementes ist und wobei die Halbleitervorrichtung aufweist: (e) ein Versiege­ lungsmaterial zum Versiegeln des Innenbereichs der Durch­ gangsbohrung der isolierenden Karte gegenüber der freilie­ genden Oberfläche, (f) einen Deckel, der auf den zweiten Stufenbereich aufgebracht ist und die Öffnung der Durch­ gangsbohrung in der zweiten Oberfläche verschließt, und (g) einen Klebstoff, der den Deckel festlegt und einen freilie­ genden Teil des Verbindungsdrahtes auf der Oberfläche des Versiegelungsmaterials bedeckt.
Bei der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausgestal­ tungsform der vorliegenden Erfindung ist der zweite abge­ stufte Bereich mit einer zurückspringenden Oberfläche von der zweiten Oberfläche aus gesehen am Umfang der Öffnung der zweiten Oberfläche vorgesehen, wobei die zurücksprin­ gende Oberfläche näher an der zweiten Oberfläche als an der freiliegenden Oberfläche ist. Die freiliegende Oberfläche von einem Ende der Verbindungselektrode ist näher an der zweiten Oberfläche angeordnet als das Bondierungskissen des Halbleiterelementes. Weiterhin ist die Innenseite der Durchgangsbohrung mit einem Versiegelungsmaterial in Rich­ tung der freiliegenden Oberfläche hin versiegelt und der Klebstoff ist vorgesehen, um den Deckel festzulegen, der in dem zweiten abgestuften Bereich vorhanden ist und ein­ stückig den Verbindungsdraht abdeckt, der auf der Oberflä­ che des Versiegelungsmateriales freiliegt. Somit liegt der Verbindungsdraht nicht an der freien Luft und eine Korro­ sion oder Oxydation des Verbindungsdrahtes kann verhindert werden, so daß die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrich­ tung verbessert ist.
Der Klebstoff ist bevorzugt ein thermisch aushärtendes Klebemittel.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, umfaßt die folgenden Schritte: (a) Bereitstellen eines äußeren Umfassungsgehäuses mit einer Durchgangsbohrung, welche durch eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche verläuft, die einander gegenüber liegen, wobei ein Stufenbereich von der ersten Oberfläche entlang einer Öffnung der Durchgangsbohrung in die erste Oberfläche zurückspringt und eine Anschlußelektrode teil­ weise in dem Rahmen eingebettet ist, wobei ihr eines Ende von der zweiten Oberfläche des Rahmens vorsteht und ihr an­ deres Ende eine freiliegende Oberfläche parallel zu der er­ sten Oberfläche in der Durchgangsbohrung bildet; (b) Be­ reitstellen einer isolierenden Karte mit einer isolierenden Platte mit zwei Hauptoberflächen, wobei eine erste leitfä­ hige Folie auf einer der Hauptoberflächen der isolierenden Platte aufgebracht wird und eine zweite leitfähige Folie auf die andere der Hauptoberflächen der isolierenden Platte aufgebracht wird; (c) Bereitstellen eines Halbleiterelemen­ tes mit einem Bondierungskissen auf seiner Oberfläche; (d) Bereitstellen von drahtförmiger Verbindungsverdrahtung; und (e) Ausbilden eines Verdrahtungsmusters durch selektives Entfernen der ersten leitfähigen Folie, wobei der Schritt (e) den folgenden Unterschritt aufweist: (e-1) Ausbilden ei­ nes inselförmigen Bereiches, als Teil des Verdrahtungsmu­ sters, der keine elektrische Verbindung mit seiner Umgebung hat, wobei das Herstellungsverfahren weiterhin die folgen­ den Schritte aufweist: (f) Aufbringen von Lot auf das Ver­ drahtungsmuster; (g) Anordnen des Halbleiterelementes auf dem Lot; (h) Aufbringen eines Klebstoffes auf den Stufenbe­ reich; und (i) Anordnen des Rahmens an der isolierenden Karte, so daß die Oberfläche des Verdrahtungsmusters der Innenseite der Durchgangsbohrung des Rahmens gegenüber liegt und ein Umfangsbereich der isolierenden Karte in An­ lage mit dem Stufenbereich mit dem aufgebrachten Klebstoff gelangt; wobei der Schritt (i) den folgenden Unterschritt aufweist: (i-1) Drücken des Rahmens gegen die isolierende Karte mit einem geeigneten Druckwert und wobei das Herstel­ lungsverfahren die weiteren folgenden Schritte aufweist: (j) Erwärmen des Lotes und des Klebstoffes, um das Halblei­ terelement an dem Verdrahtungsmuster und um die isolierende Karte an dem Rahmen zu befestigen, wobei dieses Erwärmen nach den Schritten (g) und (i) erfolgt; (k) Bondieren eines Endes des Verbindungsdrahtes auf die freiliegende Oberflä­ che der Anschlußelektrode nach dem Schritt (j); (l) Bondie­ ren eines ersten Punktes des Verbindungsdrahtes auf das Bondierungskissen des Halbleiterelementes, welches an dem Verdrahtungsmuster befestigt ist, wobei das Bondieren nach dem Schritt (k) erfolgt; (m) Bondieren eines zweiten Punk­ tes des Verbindungsdrahtes entfernt von dem ersten Punkt auf den inselförmigen Bereich, wobei dieses Bondieren nach dem Schritt (l) erfolgt; und (n) Schneiden des Verbindungs­ drahtes im Nahbereich des zweiten Punktes gegenüber dem er­ sten Punkt, wobei das Schneiden nach dem Schritt (m) er­ folgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt weiterhin bevor­ zugt die folgenden Schritte: (o) Bereitstellen eines Ver­ siegelungsmaterials, welches für Versiegelungszwecke geeig­ net ist; und (p) Versiegeln der Innenseite der Durchgangs­ bohrung mit dem Versiegelungsmaterial, so daß das Halblei­ terelement, das Verdrahtungsmuster, die freiliegende Ober­ fläche und der Verbindungsdraht bedeckt sind, wobei dieses Versiegeln nach dem Schritt (n) erfolgt.
Die in dem Schritt (b) bereitgestellte isolierende Karte kann bevorzugt in eine Mehrzahl von Einzelteilen un­ terteilt werden, wobei alle Einzelteile einen Teil der iso­ lierenden Platte, einen Teil der ersten leitfähigen Folie und einen Teil der zweiten leitfähigen Folie beinhalten, wobei das Herstellungsverfahren weiterhin den folgenden Schritt aufweist: (o) Bereitstellen eines Verbindungstei­ les, welches in der Lage ist, die Mehrzahl von Einzelteilen miteinander zu verbinden, um thermische Ausdehnung eines jeden der Einzelteile zu absorbieren und wobei der Schritt (i) den folgenden Unterschritt aufweist: (i-2) Anordnen des Verbindungsteiles zwischen die Mehrzahl von Einzelteilen und Verbinden der Einzelteile über das Verbindungsteil.
Bei dem bevorzugten Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird somit die isolierende Karte in eine Mehrzahl von voneinander getrennten Teilen unterteilt und die voneinander getrennten Teile sind jeweils unterein­ ander mit der Verbindungseinrichtung oder dem Verbindungs­ teil gekoppelt, so daß eine thermische Ausdehnung eines je­ den der einzelnen Teil absorbiert wird. Somit kann die thermische Ausdehnung der gesamten isolierenden Karte ver­ ringert werden, um irgendwelche Formveränderungen zu ver­ hindern, so daß die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrich­ tung verbessert ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfaßt das Ver­ fahren weiterhin: (p) Bereitstellen eines zweiten Verbin­ dungsdrahtes, wenn der Verbindungsdraht als erster Verbin­ dungsdraht definiert ist; und (g) Herstellen einer Verbin­ dung zwischen den Verdrahtungsmustern benachbarter Einzel­ teile mit dem zweiten Verbindungsdraht, wobei diese Verbin­ dungsherstellung nach dem Schritt (j) erfolgt.
Der oben genannte Schritt (i-2) kann bevorzugt den fol­ genden Unterschritt aufweisen: (i-2-1) Festlegen der Mehr­ zahl von Einzelteilen und des Verbindungsteiles unter Ver­ wendung eines Klebstoffes, wobei das Herstellungsverfahren weiterhin aufweist: (p) Bereitstellen eines Versiegelungs­ materiales, welches für Versiegelungszwecke geeignet ist; und (o) Versiegeln der Innenseite der Durchgangsbohrung mit dem Versiegelungsmaterial, wobei das Versiegeln nach dem Schritt (n) erfolgt.
Bei dieser vorteilhaften Ausgestaltungsform der vorlie­ genden Erfindung können die Halbleiterelemente und der Ver­ bindungsdraht stabil und zuverlässig über eine lange Zeit­ dauer hin geschützt werden und die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung wird verbessert, da die Verbindungs­ einrichtung und die Einzelteile mit dem Klebstoff miteinan­ der verbunden sind und die Innenseite der Seitenwand mit dem Versiegelungsmaterial abgedichtet ist.
Der in dem Schritt (a) bereitgestellte Rahmen kann be­ vorzugt in dem äußeren Umfassungsgehäuse eine Umfangswand definieren, wobei die Umfangswand zurückspringend ausgebil­ det wird, so daß die Umfangswand und eine seitliche Ober­ fläche der isolierenden Karte an dem Stufenbereich einen Ausnehmungsbereich bilden und wobei in dem Rahmen ein Ker­ benbereich ausgebildet wird, der mit dem Ausnehmungsbereich in Verbindung steht und sich durch die erste Oberfläche in einem Teil der Umfangswand erstreckt.
Bei dieser vorteilhaften Ausgestaltungsform des Her­ stellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung ist die Aus­ nehmung an der Umfangswand und der seitlichen Oberfläche der isolierenden Karte ausgebildet, wenn der Rahmen an der isolierenden Karte angebracht wird, so daß er in Eingriff mit dem abgestuften Bereich gelangt. Weiterhin ist der Ker­ benbereich in einem Teil der Umfangswand vorgesehen, der mit diesem Ausnehmungsbereich in Verbindung steht und sich zur Unterseite des Rahmens (der ersten Oberfläche) er­ streckt, so daß überschüssiger Klebstoff zum Befestigen der isolierenden Karte in diesen Kerbenbereich fließt, wenn der Rahmen unter Druck gegen die isolierende Karte gesetzt wird, so daß verhindert werden kann, daß der Klebstoff über die Oberfläche der isolierenden Karte hinaus läuft. Da so­ mit kein Klebstoff auf die zweite leitfähige Folie gelangen kann, hat die Vorrichtung gute Wärmeabstrahleigenschaften und hohe Zuverlässigkeit.
Schließlich kann der im obigen Schritt (a) bereitge­ stellte Rahmen des Umfassungsgehäuses mit einer zurück­ springenden Oberfläche ausgestattet werden, welche von der zweiten Oberfläche entlang einer Öffnung der Durchgangsboh­ rung in der zweiten Oberfläche zurückspringt, wobei, wenn der Stufenbereich als erster Stufenbereich definiert ist, die zurückspringende Oberfläche als zweiter Stufenbereich näher an der zweiten Oberfläche als die freiliegende Ober­ fläche definiert wird, wobei die Anschlußelektrode in dem Rahmen so angeordnet wird, daß die freiliegende Oberfläche der Anschlußelektrode näher an der zweiten Oberfläche als das Bondierungskissen des Halbleiterelementes ist, wenn die isolierende Karte mit dem Umfassungsgehäuse verbunden wird und wobei das Herstellungsverfahren die weiteren folgenden Schritte aufweist: (q) Bereitstellen eines Deckels, der mit dem zweiten Stufenbereich in Eingriff bringbar ist, um die Öffnung der Durchgangsbohrung in der zweiten Oberfläche zu verschließen; (r) Bereitstellen eines Versiegelungsmateri­ als, welches für Versiegelungszwecke geeignet ist; (s) Ver­ siegeln des inneren Bereiches der Durchgangsbohrung der isolierenden Karte in Richtung der freiliegenden Oberfläche mit dem Versiegelungsmaterial, wobei das Versiegeln nach dem Schritt (n) erfolgt; (t) wenn der Kleber als erster Kleber definiert ist, Aufbringen eines zweiten Klebers auf den zweiten Stufenbereich und das Versiegelungsmaterial, um einen Teil des Verdrahtungsmaterials oberhalb der Oberflä­ che des Versiegelungsmaterials zu bedecken; (u) Aufsetzen des Deckels auf den zweiten Stufenbereich, um die Öffnung der Durchgangsbohrung in der zweiten Oberfläche zu be­ decken; und (v) Aushärten des zweiten Klebstoffes.
Demzufolge wird bei dieser Ausgestaltung des Herstel­ lungsverfahrens der innere Bereich der Durchgansbohrung der isolierenden Karte mit dem Versiegelungsmaterial ausgefüllt und der zweite Klebstoff wird aufgebracht, um einen Teil des Verbindungsmateriales zu bedecken, welches auf der Oberfläche des Abdichtmateriales freiliegt, wonach dann der Deckel mit dem zweiten Klebstoff festgelegt wird, wobei der Deckel in Eingriff mit dem zweiten abgestuften Bereich ist. Somit liegt der Verbindungsdraht nicht an der Luft und eine Korrosion oder Oxidation des Verbindungsdrahtes kann ver­ hindert werden, so daß die Zuverlässigkeit der Halbleiter­ vorrichtung verbessert ist.
Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorlie­ genden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung von Ausführungsformen anhand der Zeichnung.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Halbleitervorrich­ tung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine Seitenansicht auf die Halbleitervorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung;
Fig. 4 eine Ansicht von unten auf die bevorzugte Aus­ führungsform der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung;
Fig. 5 eine vergrößerte Teilschnittdarstellung der er­ findungsgemäßen bevorzugten Halbleitervorrichtung;
Fig. 6 eine Ansicht von unten auf eine Halbleitervor­ richtung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform;
Fig. 7 eine Ansicht von unten auf eine Halbleitervor­ richtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung;
Fig. 8 eine Draufsicht auf eine Halbleitervorrichtung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 eine Querschnittsdarstellung der Halbleitervor­ richtung aus Fig. 8;
Fig. 10 eine Ansicht von unten auf die Halbleitervor­ richtung von Fig. 8;
Fig. 11 eine weitere Ansicht von unten auf die bevor­ zugte Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 eine Ansicht von unten auf eine weitere Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 eine weitere Ansicht von unten auf die Ausfüh­ rungsform von Fig. 12;
Fig. 14 eine Querschnittsdarstellung durch eine weitere Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 15 und 16 eine Schnittdarstellung bzw. eine Drauf­ sicht auf die bekannte Halbleitervorrichtung gemäß obiger Beschreibung.
Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Halbleitervorrich­ tung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 zeigt als Beispiel eine Leistungs-Halb­ leitervorrichtung (Power-Semiconductor) mit abgenommener Abdeckung, um die innere Anordnung in der Halbleitervor­ richtung darstellen zu können. Fig. 2 ist eine Quer­ schnittsdarstellung der Halbleitervorrichtung aus Fig. 1 entlang der dortigen Linie II-II, Fig. 3 ist eine Seitenan­ sicht der Halbleitervorrichtung von Fig. 1 und Fig. 4 ist eine Ansicht von unten auf die Halbleitervorrichtung von Fig. 1.
In den Fig. 1 bis 4 ist mit dem Bezugszeichen 30 ein Träger oder Rahmen bezeichnet. Der Rahmen 30 wird durch Spritzguß aus einem Thermoplasten gefertigt. Das Bezugszei­ chen 31 bezeichnet eine Durchgangsbohrung, das Bezugszei­ chen 32 bezeichnet eine Befestigungs- oder Anbringoberflä­ che als erste Oberfläche und das Bezugszeichen 33 bezeich­ net einen Stufenbereich mit einem Boden 34, der von der An­ bringoberfläche 32 zurückspringt und mit einer Umfangswand 35. Das Bezugszeichen 36 bezeichnet ein Verdrahtungsmuster in Form einer ersten leitfähigen Folie und das Bezugszei­ chen 37 bezeichnet eine isolierende Platte, welche aus ei­ nem anorganischen Material gesintert ist. Die Platte 37 aus anorganischem gesinterten Material besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Keramik. Das Bezugszeichen 38 bezeichnet einen Metallüberzug als zweite leitfähige Folie, wobei sowohl das Verdrahtungsmuster 36 als auch der Metall­ überzug 38 aus einem Kupfermaterial bestehen. Das Verdrah­ tungsmuster 36, die Keramikplatte 37 und der Metallüberzug 38 bilden eine isolierende Karte 39, welche mit dem Boden 34 des Stufenbereiches 33 verbunden ist, wobei das Verdrah­ tungsmuster 36 in Richtung der Durchgangsbohrung 31 weist.
Da das Leistungs-Halbleiterelement im Betrieb eine hohe Temperatur erreicht, wird als Klebstoff ein elastisches, technisch aushärtendes Silikonklebemittel verwendet. Für gewöhnlich wird die isolierende Karte 39 dadurch herge­ stellt, daß der Metallüberzug 38 mit einer Dicke von unge­ fähr 0,1 bis 0,4 mm auf beide Oberflächen einer Keramik­ platte mit einer Dicke von ungefähr 0,5 bis 1 mm aufge­ bracht wird, wobei wenigstens einer der Metallüberzüge .als Verdrahtungsmuster 36 verwendet wird.
Halbleiterelemente 40 sind auf die Oberfläche des Ver­ drahtungsmusters 36 aufgelötet. Auf der Oberfläche des Halbleiterelementes 40 ist ein Bondierungskissen 41 vorge­ sehen. Diese Halbleitervorrichtung ist mit sechs Dioden für den Wandler, sechs Transistoren für den Inverter, sechs Freilaufdioden für den Inverter, einen Transistor für den Brems- oder Generatorbetrieb und eine Freilaufdiode für den Brems- oder Generatorbetrieb versehen. Ein sogenanntes Dummy-Kissen 42 in Form eines inselförmigen Bereiches in dem Verdrahtungsmuster 36 steht nicht elektrisch mit ande­ ren Teilen in Verbindung.
Eine Anschlußelektrode 43 für den nach außen gehenden Anschluß ist L-förmig und an dem Rahmen 30 angegossen. Die Hinterseite des inneren Endes oder ein Ende dieser An­ schlußelektrode 43 sitzt auf dem Rahmen 30 auf. Die obere Oberfläche dieses inneren Endes liegt frei in Richtung ei­ nes Innenraumes 44 des Rahmens 30 vor, wobei die freilie­ gende Oberfläche, auf welcher der Verbindungsdraht aufge­ bondet ist, parallel zur Oberfläche des Verdrahtungsmusters 36 der isolierenden Karte 39 und ebenfalls parallel zu der Aufbringoberfläche 32 liegt. Das andere Ende der Anschluß­ elektrode oder ihr äußeres Ende hiervon steht als vorste­ hendes Ende von einer oberen Oberfläche 49 des Rahmens 30 vor, welche die zweite Oberfläche des Rahmens 30 ist. Die Anschlußelektroden 43 und der Rahmen 30 bilden ein äußeres Umfassungsgehäuse 45.
Da die Stromkapazität dieses Leistungs-Halbleiterele­ mentes hoch ist, wird ein Aluminiumdraht mit einem Durch­ messer von ungefähr 0,1 bis 0,5 mm als Verbindungsdraht 46 verwendet. Ein gelartiges Silikonharz 47 wird auf die frei­ liegenden Oberflächen der inneren Enden der Anschlußelek­ troden 43 aufgebracht, um die Halbleiterelemente 50 und die Anschlußelektroden 43 zu schützen. Ein Deckel 48 ist mit einem Deckelsitz 50 verbunden, der eine zweite Stufe ist, welche von der oberen Oberfläche 49 des Rahmens 30 zurück­ springt. Die Befestigung des Deckels 48 erfolgt mit einem elastischen, thermisch aushärtenden Klebstoff. Dieser Kleb­ stoff 51 verbindet den Deckel 48 mit dem Deckelsitz 50 und versiegelt den Verbindungsdraht 46, der von der Oberfläche des Silikonharzes 47 vorsteht.
Mit dem Bezugszeichen 52 ist eine Befestigungsbohrung der Halbleitervorrichtung bezeichnet und mit Bezugszeichen 53 eine Ausrichtbohrung. Das Bezugszeichen 54 bezeichnet eine Fließausnehmung für den Klebstoff, welche in der Um­ fangswand 35 des Stufenbereiches 33 der Aufbringoberfläche 32 der Halbleitervorrichtung und in der seitlichen Oberflä­ che der isolierenden Karte 39 eingebracht ist, welche in dem Stufenbereich 33 befestigt ist. Eine Klebstoffaufnahme 55 in Kerbenform ist wie ein kreisförmiger Bogen der glei­ chen Tiefe wie der Stufenbereich 33 ausgebildet und steht mit der Fließausnehmung 34 in Verbindung.
Die Halbleitervorrichtung gemäß obiger Beschreibung wird im wesentlichen wie folgt hergestellt.
Zunächst werden gleichzeitig mit der Herstellung des Rahmens 30 durch einen Spritzgußvorgang die Anschlußelek­ troden 43 eingesetzt und bearbeitet, so daß das äußere Um­ fassungsgehäuse 45 vorbereitet ist. Weiterhin wird die iso­ lierende Karte 39 durch Ausbilden eines bestimmten Verdrah­ tungsmusters 36 in einer der Metallüberzüge der isolieren­ den Karte vorbereitet. Wenn dieses Muster ausgebildet wird, wird der inselförmige Bereich, der als Dummy-Kissen 42 ver­ wendet wird, im Nahbereich des Musters des Halbleiterele­ mentes ausgebildet.
Nachfolgend wird eine Lotpaste auf das Verdrahtungsmu­ ster 36 der isolierenden Karte 39 aufgebracht und elektri­ sche Bauteile, beispielsweise die Halbleiterelemente, wer­ den in ihren bestimmten Positionen angeordnet.
Nachfolgend wird ein Klebstoff auf den Stufenbereich 33 des Rahmens 30 aufgebracht und dann wird das äußere Umfas­ sungsgehäuse 45 auf der isolierenden Karte 39 angeordnet, wobei das Verdrahtungsmuster 36 in der isolierenden Karte 39 nach oben weist. Es wird dann ein gewisser Druck aufge­ bracht, um überschüssigen Klebstoff von der Verbindungsflä­ che auszutreiben. Es erfolgt dann ein Erwärmungsvorgang und die elektrischen Bauteile werden festgelötet und das äußere Umfassungsgehäuse 45 und die isolierende Karte 39 werden miteinander verbunden.
Nachfolgend werden die Halbleiterelemente 40, das Ver­ drahtungsmuster 36 und die inneren Enden der Anschlußelek­ troden 43 mit dem Verbindungsdraht 46 durch einen Bondie­ rungsvorgang miteinander verbunden, wobei ein Ultraschall- Druckverbindungsverfahren angewendet wird. Insbesondere wenn das Halbleiterelement 40 und das innere Ende der An­ schlußelektrode 43 miteinander verbunden werden, werden das innere Ende der Anschlußelektrode 43 und das Halbleiterele­ ment 40 aufeinanderfolgend verbunden, der Verbindungsdraht 46 wird mit dem Dummy-Kissen 42 im Nahbereich des Halblei­ terelementes 40 verbunden und dann wird der Verbindungs­ draht 46 abgeschnitten.
Nachfolgend wird das Silikonharz 47 auf die freilie­ gende Oberfläche der inneren Enden der Anschlußelektroden aufgebracht und ausgehärtet und dann wird der Klebstoff 51 auf den Deckelsitz 50 aufgebracht, um den Verbindungsdraht 46 vollständig zu bedecken, der mit den freiliegenden Ober­ flächen der inneren Enden der Anschlußelektroden 43 außerhalb der Oberfläche des Silikonharzes 47 bondiert ist, wo­ nach dann der Klebstoff 51 ausgehärtet wird, um den Deckel 48 zu befestigen.
Die Arbeitsweise dieser Halbleitervorrichtung wird nachfolgend beschrieben.
Wie bereits erläutert, weist diese Halbleitervorrich­ tung sechs Dioden für den Halbleiter-Wandler, sechs Transi­ storen für den Inverter, sechs Freilaufdioden für den In­ verter, einen Transistor für den Brems- oder Generatorbe­ trieb und eine Freilaufdiode für den Brems- oder Generator­ betrieb auf, wobei als Eingangsenergieversorgung eine drei­ phasige Wechselstromversorgung angelegt wird. Diese Wech­ selstromversorgung wird von dem Wandler in einen Gleich­ strom umgesetzt und dann von dem Inverter in einen Wechsel­ strom mit variabler Frequenz umgesetzt. Dieser Strom wird an einen Elektromotor angelegt und dazu verwendet, als Drehzahlregelung für den Motor zu dienen.
Da bei dieser Halbleitervorrichtung die isolierende Karte direkt an einem nicht dargestellten externen Kühlkör­ per angebracht ist, wird durch den Betrieb der Transistoren für den Invertierer erzeugte Wärme effektiv zur Außenseite hin abgestrahlt.
Das äußere Umfassungsgehäuse 45 weist die Anschlußelek­ troden 43 und den Rahmen 30 auf, welche einstückig ausge­ bildet sind, wobei die Anschlußelektroden 43 mit ihren vor­ stehenden Enden entlang den beiden Seiten des Rahmens 30 einander gegenüberliegend mit der Durchgangsbohrung 31 da­ zwischen angeordnet sind.
Wenn die Anschlußelektroden wie oben beschrieben mit dem Kunststoff versiegelt werden, besteht keine Notwendig­ keit, die Anschlußelektroden 43 an dem Verdrahtungsmuster 36 der isolierenden Karte 39 mit einem Lot zu befestigen. Demzufolge wird eine große Lötfläche zum Tragen der An­ schlußelektroden 43 nicht benötigt, so daß die Fläche der isolierenden Karte 39 klein gemacht werden kann. Weiterhin ist es nicht notwendig, die Anschlußelektroden mit gekrümm­ ten Abschnitten zur Belastungsaufnahme aufgrund thermischer Verformungen der isolierenden Karte 39 auszustatten, so daß eine Halbleitervorrichtung geringer Höhe hergestellt werden kann.
Die Anschlüsse mittels des Verbindungsdrahtes 46 erfol­ gen sämtlich durch Bondieren. Insbesondere wenn das Halb­ leiterelement 40 und das innere Ende der Anschlußelektrode 43 miteinander verbunden werden, wird der Anschlußdraht 46 zunächst mit dem inneren Ende der Anschlußelektrode 43 als erster Bondierungspunkt verbunden und dann wird er mit dem Bondierungskissen 41 des Halbleiterelementes 40 ohne Ab­ schneiden des Verbindungsdrahtes 46 verbunden. Der Verbin­ dungsdraht 46 wird dann weitergeführt und mit dem Dummy- Kissen 42 als zweiter Bondierungspunkt verbunden und erst dann wird der Verbindungsdraht 46 hier geschnitten. Die Verbindung wird derart insbesondere dann gemacht, wenn das Halbleiterelement 40 und das innere Ende der Anschlußelek­ trode 43 miteinander verbunden werden, wobei der Grund hierfür wie folgt ist: wenn das innere Ende der Anschluß­ elektrode 43 als zweiter Bondierungspunkt verwendet wird, muß der Aluminiumdraht oder Verbindungsdraht 46 nach dem Aufbondieren auf die freie Oberfläche des inneren Endes der Anschlußelektrode 43 geschnitten werden. Der Aluminiumdraht ist jedoch im Gegensatz zu den bei herkömmlichen ICs ver­ wendeten Golddraht nicht durch einfaches ziehen abzureißen, so daß ein Drahtschneider verwendet werden muß.
Da jedoch das innere Ende jeder Anschlußelektrode 43 nahe der Innenwand der Durchgangsbohrung 31 des Rahmens 30 hier zur Hälfte versenkt ist, liegt kein spezieller Frei­ raum vor, der es möglich macht, daß das Ultraschall-Druck­ verbindungswerkzeug und der Drahtschneider nahe dieses in­ neren Endes herangebracht werden können. Um einen derarti­ gen zusätzlichen Raum sicherzustellen, müßte das innere En­ de der Anschlußelektrode 43 ausreichend von der Seitenwand der Durchgangsbohrung 31 des Rahmens 30 entfernt werden, was zu einem Anwachsen der Größe des Rahmens 30 führen würde.
Wenn das Bondierungskissen 41 des Halbleiterelementes 40 als zweiter Bondierungspunkt verwendet wird, liegt Frei­ raum zum Heranbringen des Ultraschall-Druckverbindungswerk­ zeuges und des Drahtschneiders vor, aber der Drahtschneider muß auf dem Bondierungskissen 41 des Halbleiterelementes 40 wirksam werden, was mechanische Belastungen auf das Halb­ leiterelement 40 aufbringt, so daß dessen elektrische Ei­ genschaften und die Zuverlässigkeit möglicherweise beein­ trächtigt werden.
Es ist daher bei der geschilderten bevorzugten Ausge­ staltungsform der vorliegenden Erfindung das Dummy-Kissen 42 nahe dem Halbleiterelement 40 vorgesehen und der Verbin­ dungsdraht 46 wird erst dann abgeschnitten, wenn er mit diesem Dummy-Kissen 42 bondiert worden ist. Somit können die inneren Enden der Anschlußelektroden 43 und die Halb­ leiterelemente 40 ohne Beeinträchtigungen der elektrischen Eigenschaften und der Zuverlässigkeit des Halbleiterelemen­ tes miteinander verbunden werden.
Auf den Stufenbereich 33 der Aufbringoberfläche 32 der Halbleitervorrichtung wird Klebstoff mit geringem Überschuß aufgebracht, um die isolierende Karte 39 mit dem Stufenbe­ reich 33 zu verbinden. Der Überschußanteil des Klebstoffes wird durch Aufdrücken des äußeren Umfassungsgehäuses 45 ausgetrieben, wenn das Umfassungsgehäuse 45 auf der isolie­ renden Karte 39 angeordnet wird, so daß der überschüssige Klebstoff in die Klebstoffaufnahme 55 über die Fließausneh­ mung 54 strömt. Somit kann verhindert werden, daß der Kleb­ stoff auf die untere Oberfläche des Metallüberzuges 38 der isolierenden Karte 39 während des Zusammenbaus fließt. Wenn nämlich der Klebstoff auf diese untere Oberfläche des Me­ tallüberzuges 38 gerät und hier aushärtet, verbleibt der Klebstoff auf dem Metallüberzug 38. Der thermische Wider­ stand in diesem Abschnitt wächst hierdurch an. Weiterhin gerät der mittlere Bereich des Metallüberzuges 38 nicht in Kontakt mit dem Kühlkörper, so daß der thermische Wider­ stand weiterhin anwächst und die Wärmeabstrahlung in der Halbleitervorrichtung gestört wird.
Die Klebstoffaufnahme 55 kann in jeder Stelle der Um­ fangswand 35 ausgebildet sein.
Fig. 5 zeigt einen Teilschnitt durch die erfindungsge­ mäße Halbleitervorrichtung.
Gemäß Fig. 5 ist der Verbindungsdraht 46 auf die freie Oberfläche des inneren Endes der Anschlußelektrode 43 auf­ bondiert und erstreckt sich über die freie Oberfläche in Form einer leichten Bogenkrümmung. Wenn die Höhe des Ver­ bindungsdrahtes 46 als Scheitelpunkt des Bogens definiert wird, so ist der Deckelsitz 50 in einer Höhenlage etwas oberhalb der Scheibenhöhe angeordnet. Die Lagebeziehung zwischen dem Deckelsitz 50 und der freien Oberfläche des inneren Endes der Anschlußelektrode 43 wird so ausgewählt, da, wenn die Scheitelhöhe nicht sichergestellt wird, dann der Verbindungsdraht 46 eingeklemmt werden kann und an ei­ nem Bondierungspunkt abbrechen kann, wodurch die Vorrich­ tung unbrauchbar gemacht werden würde. Wenn die Höhe zu groß wäre, würde die Gesamthöhe der Halbleitervorrichtung anwachsen, so daß eine geringe Bauhöhe nicht erzielt werden kann.
Der Verbindungsdraht 46, der mit der freien Oberfläche des inneren Endes der Anschlußelektrode 43 verbunden ist liegt oberhalb der Oberfläche des Silikonharzes 47, da das Silikonharz 47 nur auf die freie Oberfläche des inneren Endes aufgebracht wird. Wenn der Deckel 48 aufgebracht wird, wird der Klebstoff 51 aufgebracht, um den Verbin­ dungsdraht 46, der oberhalb der Oberfläche des Silikonhar­ zes 47 liegt, vollständig zu bedecken und den Deckel 48 festzulegen. Wenn das Silikonharz 47 so eingebracht werden würde, daß der Verbindungsdraht 46 vollständig bedeckt wä­ re, würde das Silikonharz beim Verschließen des Deckels 48 austreten, was beim endgültigen Befestigen des Deckels 48 Schwierigkeiten machen würde. Somit ist es notwendig, den Raum zwischen dem Deckel 48 und der Oberfläche des Silikon­ harzes 47 zu lassen. Wenn der Verbindungsdraht 46 in diesem Raum liegt, könnte das Aluminium des Verbindungsdrahtes 46 durch Luftfeuchtigkeit angegriffen werden und die Zuverläs­ sigkeit beeinträchtigen. Die Korrosion des Verbindungsdrah­ tes 46 kann dadurch verhindert werden, daß der Verbindungs­ draht 46 vollständig oberhalb des Silikonharzes 47 mit dem Klebstoff zum Befestigen des Deckels 48 bedeckt wird.
Fig. 6 ist eine Ansicht von unten auf eine zweite Aus­ führungsform einer erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung.
Gemäß Fig. 6 ist die Klebstoffaufnahme 55 in der Um­ fangswand 35 des Stufenbereiches 33 gegenüber einer Ecke 66 der isolierenden Karte 39 vorgesehen. Der verbleibende Auf­ bau entspricht demjenigen der ersten Ausführungsform mit Ausnahme der Anordnung der Klebstoffaufnahme 55 in der in Fig. 6 gezeigten Weise.
Die Anordnung der Klebstoffaufnahme 55 gemäß Fig. 6 kann ein Ausbrechen der Ecke 66 der isolierenden Karte 39 verhindern und zusätzlich wird einem Klebstoffüberschuß das Austreten in diese Klebstoffaufnahme 55 erlaubt. Die Ecke 66 der isolierenden Karte 39 kann bei der Handhabung leicht brechen. Wenn die Ecke 66 bei der Handhabung bricht, wird die Kriechdistanz kürzer und die dielektrische Stärke ver­ ringert. Weiterhin wird direkter Kontakt zwischen der Ecke 66 der isolierenden Karte 39, welche leicht bricht und der Umfangswand 35 des Stufenbereiches 33 vermieden, so daß ein Brechen der Ecke 66 der isolierenden Karte 39 verhindert wird, selbst dann, wenn die isolierende Karte 39 und das Umfassungsgehäuse 45 miteinander verbunden werden, so daß die Herstellungsausbeute erhöht wird.
Fig. 7 zeigt eine Ansicht von unten auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Halbleitervorrich­ tung.
Gemäß Fig. 7 tritt die Umfangswand 35 nach und nach zu­ rück, je mehr sie sich der Klebstoffaufnahme 55 nähert, wo­ bei die isolierende Karte 39 in Mittelbereichen der Seiten der Umfangswand 35 positioniert ist, so daß die Breite der Klebstoff-Fließausnehmung 54 erhöht wird, und so das Flie­ ßen des Klebstoffes in der Fließausnehmung 54 der Umfangs­ wand 35 erleichtert wird und somit die Aufnahme des Kleb­ stoffes in der Klebstoffaufnahme 55 verbessert wird.
Dadurch, daß die Umfangswand sich allmählich in Rich­ tung der Klebstoffaufnahme 55 zurückzieht, kann jeglicher Klebstoffüberfluß wirksam in diese Klebstoffaufnahmen 55 geleitet werden und er verbleibt hier auch.
Fig. 8 ist eine Draufsicht auf eine vierte Ausführungs­ form einer erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung, wobei der innere Aufbau der Halbleitervorrichtung mit abgenomme­ nem Deckel dargestellt ist. Fig. 9 ist eine Querschnitts­ darstellung entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 8 und die Fig. 10 und 11 sind Ansichten von unten auf die Halblei­ tervorrichtung von Fig. 8.
In den Fig. 9 und 10 ist mit dem Bezugszeichen 60 eine isolierende Karte A und mit dem Bezugszeichen 61 eine isolierende Karte B bezeichnet. Das Bezugszeichen 62 be­ zeichnet eine Trennplatte, welche eine Verbindungs- oder Kupplungsvorrichtung zwischen der isolierenden Karte A 60 und der isolierenden Karte B 61 ist. Die Trennplatte 62 hat konvexen Querschnitt und ist zwischen die isolierende Karte A 60 und die isolierende Karte B 61 mit dem vorstehenden Be­ reich zwischen diesen Karten eingesetzt. Die Trennplatte erzeugt eine Versiegelungsfunktion zwischen dem Silikonharz 47 und einem Klebstoff 65, verbindet die isolierenden Kar­ ten A 60 und B 61 und verbindet die Karten A 60 und B 61 mit dem Stufenbereich 33. Das Bezugszeichen 63 bezeichnet einen Verbindungsdraht zur Herstellung einer elektrischen Verbin­ dung zwischen den Verdrahtungsmustern auf den isolierenden Karten A 60 und B 61, wobei der Verbindungsdraht 63 über die Trennplatte 62 hinweggeführt ist.
Da bei dieser Halbleitervorrichtung das äußere Umfas­ sungsgehäuse 45 und die Anschlußelektroden 43, welche nach außen führen einstückig ausgeführt sind, gibt es keinen Bondierungsbereich zwischen der isolierenden Karte 39 und den Anschlußelektroden 43, wenn die isolierende Karte 39 als Einzelkarte wie in der ersten Ausführungsform ausge­ führt ist und ein Anwachsen von lokalen thermischen Bela­ stungen kann verhindert werden. Es verbleibt jedoch noch die Möglichkeit, daß in den Halbleiterelementen 40 erzeugte Wärme eine thermische Verformung der gesamten isolierenden Karte 39 bewirken kann, was dann wiederum die Keramikplatte 37 beschädigen könnte. Bei der vierten bevorzugten Ausfüh­ rungsform ist daher die isolierende Karte in zwei Teilbe­ reiche, nämlich die Karte A 60 und die Karte B 61 unterteilt, welche untereinander mittels eines elastischen Klebstoffes unter Verwendung der Trennplatte 62 verbunden sind, so daß die thermischen Ausdehnungen der entsprechenden Karten A 60 und B 61 verlängert werden. Somit werden thermische Verfor­ mungen der gesamten isolierenden Karte vermieden. Demzu­ folge ist auch die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrich­ tung gegenüber thermischen Verformungen verbessert.
Fig. 10 zeigt die Anordnung der Klebstoffaufnahmen 55 in der Umfangswand 35 des Stufenbereichs 33 gegenüber den Ecken 66 der isolierenden Karte 39, wie bereits unter Bezug auf die zweite Ausführungsform beschrieben wurde.
Fig. 11 zeigt den Aufbau mit der unterteilten isolie­ renden Karte und der Ausnehmung mit sich vergrößernder Breite, wie bereits unter Bezug auf die dritte Ausführungs­ form beschrieben.
Die Fig. 12 und 13 zeigen Ansichten von unten auf eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Halb­ leitervorrichtung.
Fig. 12 zeigt einen Aufbau, bei dem die isolierende Karte 39 in drei Teile unterteilt ist und die Klebstoffauf­ nahmen 55 in der Umfangswand 35 des Stufenbereiches 33 ge­ genüber den Ecken 66 der isolierenden Karte 39 angeordnet sind, wie bereits unter Bezug auf die zweite Ausführungs­ form beschrieben.
Fig. 13 zeigt einen Aufbau, bei dem die isolierende Karte 39 ebenfalls in drei Teile unterteilt ist und die Breite der Ausnehmung anwachsend gemacht ist, wie bereits unter Bezug auf die dritte Ausführungsform erläutert.
Bei der fünften Ausführungsform ist somit die isolie­ rende Karte 39 in drei Teile unterteilt. Hierbei sind vor­ teilhafter Weise auch drei Arten von Halbleiterelementen auf den jeweiligen isolierenden Platten angeordnet. Die Halbleiterelemente können grob gesagt in Elemente für die Wandlung, Elemente für die Invertierung und Elemente für den Brems- oder Generatorbetrieb unterteilt werden. Die Elemente für den Invertierer erzeugen hierbei die größte Wärmemenge. Demzufolge ist es möglich, eine Keramikplatte mit guter thermischer Leitfähigkeit als isolierende Platte nur für die isolierende Karte zu verwenden, welche die Ele­ mente für den Inverter trägt und Keramikplatten mit gerin­ gerem Preis und etwas schlechterer thermischer Leitfähig­ keit können als isolierende Platte für die isolierende Karte mit den anderen Elementen verwendet werden, was die Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit verringerten Kosten ermöglicht.
Fig. 14 ist eine Querschnittsdarstellung einer sechsten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Halbleitervorrich­ tung.
Gemäß Fig. 14 ist ein Epoxyharz 64 anstelle des Sili­ konharzes 47 vorgesehen, um im ausgehärteten Zustand die Halbleiterelemente 40 und den Verbindungsdraht 46 zu schüt­ zen und um die Oberfläche der Halbleitervorrichtung anstel­ le des Deckels 48 zu versiegeln. Der verbleibende Aufbau entspricht demjenigen der ersten Ausführungsform mit Aus­ nahme, daß die Oberfläche der Halbleitervorrichtung durch das Epoxyharz 64 versiegelt ist.
Da thermisch aushärtendes Epoxyharz eine bessere Wärme­ leitfähigkeit als Silikonharz hat, kann die entstehende Wärme nicht nur auf Seiten der isolierenden Karte abge­ strahlt werden, sondern auch zur Seite des Epoxyharzes hin, so daß die Wärmeabstrahlungseigenschaften verbessert sind.
Die Beschreibung der vorliegenden Erfindung erfolgte anhand von exemplarisch zu verstehenden Ausführungsbeispie­ len und unter Bezugnahme auf eine Leistungs-Halbleitervor­ richtung; es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung auch bei anderen Halbleitervorrichtungen anwendbar ist. Weiterhin versteht sich, daß die beschriebenen Ausführungs­ beispiele als nicht einschränkend zu verstehen sind, son­ dern daß eine Vielzahl von weiteren Abwandlungen und Modi­ fikationen möglich ist, ohne den Rahmen und Gegenstand der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims (24)

1. Eine Halbleitervorrichtung mit:
  • (a) einem äußeren Umfassungsgehäuse; wobei das äußere Umfassungsgehäuse aufweist:
  • (a-1) einen Rahmen mit einer Durchgangsbohrung, welche durch eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche, welche einander gegenüberliegen, verläuft und einen Stufen­ bereich aufweist, der von der ersten Oberfläche entlang ei­ ner Öffnung der Durchgangsbohrung in der ersten Oberfläche zurückspringt, und
  • (a-2) eine Anschlußelektrode, welche teilweise in dem Rahmen eingebettet ist und deren eines Ende von der zweiten Oberfläche des Rahmens vorsteht und deren anderes Ende eine freiliegende Oberfläche parallel - zu der ersten Oberfläche der Durchgangsbohrung definiert, wobei die erste Oberfläche eine Anbringoberfläche für die Halbleitervorrichtung defi­ niert und wobei die Halbleitervorrichtung weiterhin auf­ weist:
  • (b) eine isolierende Karte, wobei die isolierende Karte aufweist:
  • (b-1) eine isolierende Platte mit zwei Hauptoberflä­ chen,
  • (b-2) eine erste leitfähige Folie, welche auf einer der Hauptoberflächen der isolierenden Platte angeordnet ist und ein Verdrahtungsmuster bildet, und
  • (b-3) eine zweite leitfähige Folie auf der anderen der Hauptoberflächen der isolierenden Platte,
    wobei die isolierende Karte an dem Stufenbereich des Rah­ mens so befestigt ist, daß die Oberfläche der ersten leit­ fähigen Folie zur Innenseite der Durchgangsbohrung des Rah­ mens weist und die Oberfläche der zweiten leitfähigen Folie von der ersten Oberfläche des Rahmens aus vorsteht,
    wobei die Halbleitervorrichtung weiterhin aufweist:
  • (c) ein Halbleiterelement, welches auf dem Verdrah­ tungsmuster angeordnet ist und auf seiner Oberfläche ein Bondierungskissen aufweist; und
  • (d) einen Verbindungsdraht, der die freiliegende Ober­ fläche der Anschlußelektrode und das Bondierungskissen des Halbleiterelementes durch eine Bondierung verbindet; wobei die erste leitfähige Folie aufweist:
  • (b-2-1) einen inselförmigen Bereich, an welchem ein Anschlußende des Verbindungsdrahtes angebondet ist und der keine elektrische Verbindung mit seiner Umgebung hat.
2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste leitfähige Folie und die zweite leitfähige Folie im wesentlichen aus Metall bestehen, wobei Kupfer wenigstens eine Hauptkomponente ist.
3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Verbindungsdraht im wesentlichen aus Aluminium besteht und einen Durchmesser von ungefähr 0,1 bis 0,5 mm hat.
4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, weiterhin mit (e) einem Versiegelungsmaterial zum Füllen der Innen­ seite der Durchgangsbohrung, so daß das Halbleiterelement, das Verdrahtungsmuster, die freiliegende Oberfläche und der Verbindungsdraht bedeckt sind.
5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Versiegelungsmaterial im wesentlichen aus Epoxyharz be­ steht.
6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die isolierende Platte aus einer gesinterten Platte aus anorga­ nischen Material besteht.
7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die isolierende Platte im wesentlichen aus Keramik besteht.
8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die isolierende Karte in eine Mehrzahl von Einzelteilen unter­ teilt ist, wobei alle Einzelteile einen Teil der isolieren­ den Platte, einen Teil der ersten leitfähigen Folie und ei­ nen Teil der zweiten leitfähigen Folie aufweisen und wobei die Halbleitervorrichtung weiterhin aufweist:
  • (e) eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden der Mehrzahl von unterteilten Einzelteile miteinander, um ther­ mische Ausdehnungen eines jeden der Einzelteile zu absor­ bieren.
9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei, wenn der Verbindungsdraht als erster Verbindungsdraht genommen wird, die Halbleitervorrichtung weiterhin einen zweiten Verbindungsdraht aufweist, wobei der zweite Verbindungs­ draht die Verdrahtungsmuster der Einzelteile untereinander elektrisch verbindet.
10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Verbindungsvorrichtung aufweist:
  • (e-1) eine Versiegelungsvorrichtung aus flüssigem Ma­ terial und wobei die Halbleitervorrichtung weiterhin auf­ weist:
  • (f) ein Versiegelungsmaterial zum Versiegeln der In­ nenseite der Durchgangsbohrung.
11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Versiegelungsmaterial im wesentlichen aus Silikonharz be­ steht.
12. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Rahmen eine Umfangswand definiert, welche den Stufenbereich umgibt, wobei die Umfangswand zurückspringend ist, so daß eine seitliche Oberfläche der isolierenden Karte, welche an dem Stufenbereich befestigt ist und die Umfangswand einen Ausnehmungsbereich bilden und wobei der Rahmen einen Ker­ benbereich bildet, der mit dem Ausnehmungsbereich in Ver­ bindung steht und sich zu der ersten Oberfläche über einen Teil der Umfangswand hinweg erstreckt.
13. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, wobei die isolierende Karte einen Eckbereich hat und wobei der Ker­ benbereich in einem Teil der Umfangswand gegenüber dem Eck­ bereich angeordnet ist.
14. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Umfangswand von der seitlichen Oberfläche der isolierenden Karte bei Annäherung an den Kerbenbereich nach und nach zu­ rückspringt, so daß die Ausnehmungsbreite des Ausnehmungs­ bereiches mit Annäherung an den Kerbenbereich anwächst.
15. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Rahmen eine zurückspringende Oberfläche hat, welche von der zweiten Oberfläche entlang einer Öffnung der Durchgangsboh­ rung in die zweite Oberfläche zurückspringt, wobei, wenn der Stufenbereich als erster Stufenbereich genommen wird, die zurückspringende Oberfläche einen zweiten Stufenbereich definiert, der näher an der zweiten Oberfläche ist als die freiliegende Oberfläche,
wobei die Anschlußelektrode so angeordnet ist, daß die freie Oberfläche der Anschlußelektrode näher an der zweiten Oberfläche als das Bondierungskissen des Halbleiterelemen­ tes ist und
wobei die Halbleitervorrichtung aufweist:
  • (e) ein Versiegelungsmaterial zum Versiegeln des In­ nenbereichs der Durchgangsbohrung der isolierenden Karte gegenüber der freiliegenden Oberfläche,
  • (f) einen Deckel, der auf den zweiten Stufenbereich aufgebracht ist und die Öffnung der Durchgangsbohrung in der zweiten Oberfläche verschließt, und
  • (g) einen Klebstoff, der den Deckel festlegt und einen freiliegenden Teil des Verbindungsdrahtes auf der Oberflä­ che des Versiegelungsmaterials bedeckt.
16. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 15, wobei der Klebstoff ein thermisch aushärtendes Klebemittel ist.
17. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrich­ tung, insbesondere einer Halbleitervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, mit den folgenden Schritten:
  • (a) Bereitstellen eines äußeren Umfassungsgehäuses mit einer Durchgangsbohrung, welche durch eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche verläuft, die einander gegenüber liegen, wobei ein Stufenbereich von der ersten Oberfläche entlang einer Öffnung der Durchgangsbohrung in die erste Oberfläche zurückspringt und eine Anschlußelektrode teil­ weise in dem Rahmen eingebettet ist, wobei ihr eines Ende von der zweiten Oberfläche des Rahmens vorsteht und ihr an­ deres Ende eine freiliegende Oberfläche parallel zu der er­ sten Oberfläche in der Durchgangsbohrung bildet;
  • (b) Bereitstellen einer isolierenden Karte mit einer isolierenden Platte mit zwei Hauptoberflächen, wobei eine erste leitfähige Folie auf einer der Hauptoberflächen der isolierenden Platte aufgebracht wird und eine zweite leit­ fähige Folie auf die andere der Hauptoberflächen der iso­ lierenden Platte aufgebracht wird;
  • (c) Bereitstellen eines Halbleiterelementes mit einem Bondierungskissen auf seiner Oberfläche;
  • (d) Bereitstellen von drahtförmiger Verbindungsver­ drahtung; und
  • (e) Ausbilden eines Verdrahtungsmusters durch selekti­ ves Entfernen der ersten leitfähigen Folie, wobei der Schritt (e) den folgenden Unterschritt aufweist:
  • (e-1) Ausbilden eines inselförmigen Bereiches, als Teil des Verdrahtungsmusters, der keine elektrische Verbin­ dung mit seiner Umgebung hat, wobei das Herstellungsverfah­ ren weiterhin die folgenden Schritte aufweist:
  • (f) Aufbringen von Lot auf das Verdrahtungsmuster;
  • (g) Anordnen des Halbleiterelementes auf dem Lot;
  • (h) Aufbringen eines Klebstoffes auf den Stufenbe­ reich; und
  • (i) Anordnen des Rahmens an der isolierenden Karte, so daß die Oberfläche des Verdrahtungsmusters der Innenseite der Durchgangsbohrung des Rahmens gegenüber liegt und ein Umfangsbereich der isolierenden Karte in Anlage mit dem Stufenbereich mit dem aufgebrachten Klebstoff gelangt; wobei der Schritt (i) den folgenden Unterschritt aufweist:
  • (i-1) Drücken des Rahmens gegen die isolierende Karte mit einem geeigneten Druckwert und wobei das Herstellungs­ verfahren die weiteren folgenden Schritte aufweist:
  • (j) Erwärmen des Lotes und des Klebstoffes, um das Halbleiterelement an dem Verdrahtungsmuster und um die iso­ lierende Karte an die Rahmen zu befestigen, wobei dieses Erwärmen nach den Schritten (g) und (i) erfolgt;
  • (k) Bondieren eines Endes des Verbindungsdrahtes auf die freiliegende Oberfläche der Anschlußelektrode nach dem Schritt (j);
  • (l) Bondieren eines ersten Punktes des Verbindungs­ drahtes auf das Bondierungskissen des Halbleiterelementes, welches an dem Verdrahtungsmuster befestigt ist, wobei das Bondieren nach dem Schritt (k) erfolgt;
  • (m) Bondieren eines zweiten Punktes des Verbindungs­ drahtes entfernt von dem ersten Punkt auf den inselförmigen Bereich, wobei dieses Bondieren nach dem Schritt (l) er­ folgt; und
  • (n) Schneiden des Verbindungsdrahtes im Nahbereich des zweiten Punktes gegenüber dem ersten Punkt, wobei das Schneiden nach dem Schritt (m) erfolgt.
18. Verfahren nach Anspruch 17, weiterhin mit den fol­ genden Schritten:
  • (o) Bereitstellen eines Versiegelungsmaterials, wel­ ches für Versiegelungszwecke geeignet ist; und
  • (p) Versiegeln der Innenseite der Durchgangsbohrung mit dem Versiegelungsmaterial, so daß das Halbleiterele­ ment, das Verdrahtungsmuster, die freiliegende Oberfläche und der Verbindungsdraht bedeckt sind, wobei dieses Versie­ geln nach dem Schritt (n) erfolgt.
19. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die in dem Schritt (b) bereitgestellte isolierende Karte in eine Mehr­ zahl von Einzelteilen unterteilt wird, wobei alle Einzel­ teile einen Teil der isolierenden Platte, einen Teil der ersten leitfähigen Folie und einen Teil der zweiten leitfä­ higen Folie beinhalten, wobei das Herstellungsverfahren weiterhin den folgenden Schritt aufweist:
  • (o) Bereitstellen eines Verbindungsteiles, welches in der Lage ist, die Mehrzahl von Einzelteilen miteinander zu verbinden, um thermische Ausdehnung eines jeden der Einzel­ teile zu absorbieren und wobei der Schritt (i) den folgen­ den Unterschritt aufweist:
  • (i-2) Anordnen des Verbindungsteiles zwischen die Mehrzahl von Einzelteilen und Verbinden der Einzelteile über das Verbindungsteil.
20. Verfahren nach Anspruch 19, weiterhin mit den Schritten:
  • (p) Bereitstellen eines zweiten Verbindungsdrahtes, wenn der Verbindungsdraht als erster Verbindungsdraht defi­ niert ist; und
  • (q) Herstellen einer Verbindung zwischen den Verdrah­ tungsmustern benachbarter Einzelteile mit dem zweiten Ver­ bindungsdraht, wobei diese Verbindungsherstellung nach dem Schritt (j) erfolgt.
21. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Schritt (i-2) den folgenden Schritt aufweist:
(i-2-1) Festlegen der Mehrzahl von Einzelteilen und des Verbindungsteiles unter Verwendung eines Klebstoffes und wobei das Herstellungsverfahren weiterhin aufweist:
  • (p) Bereitstellen eines Versiegelungsmateriales, wel­ ches für Versiegelungszwecke geeignet ist; und
  • (o) Versiegeln der Innenseite der Durchgangsbohrung mit dem Versiegelungsmaterial, wobei das Versiegeln nach dem Schritt (n) erfolgt.
22. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der in dem Schritt (a) bereitgestellte Rahmen in dem äußeren Umfas­ sungsgehäuse eine Umfangswand definiert, wobei die Umfangs­ wand zurückspringend ausgebildet wird, so daß die Umfangs­ wand und eine seitliche Oberfläche der isolierenden Karte an dem Stufenbereich einen Ausnehmungsbereich bilden und wobei in dem Rahmen ein Kerbenbereich ausgebildet wird, der mit dem Ausnehmungsbereich in Verbindung steht und sich durch die erste Oberfläche in einem Teil der Umfangswand erstreckt.
23. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der im Schritt (a) bereitgestellte Rahmen des Umfassungsgehäuses mit einer zurückspringenden Oberfläche ausgestattet wird, welche von der zweiten Oberfläche entlang einer Öffnung der Durch­ gangsbohrung in der zweiten Oberfläche zurückspringt,
wobei, wenn der Stufenbereich als erster Stufenbereich de­ finiert ist, die zurückspringende Oberfläche als zweiter Stufenbereich näher an der zweiten Oberfläche als die frei­ liegende Oberfläche definiert wird,
wobei die Anschlußelektrode in dem Rahmen so angeordnet wird, daß die freiliegende Oberfläche der Anschlußelektrode näher an der zweiten Oberfläche als das Bondierungskissen des Halbleiterelementes ist, wenn die isolierende Karte mit dem Umfassungsgehäuse verbunden wird und wobei das Herstel­ lungsverfahren die weiteren folgenden Schritte aufweist:
  • (q) Bereitstellen eines Deckels, der mit dem zweiten Stufenbereich in Eingriff bringbar ist, um die Öffnung der Durchgangsbohrung in der zweiten Oberfläche zu verschlie­ ßen;
  • (r) Bereitstellen eines Versiegelungsmaterials, wel­ ches für Versiegelungszwecke geeignet ist;
  • (s) Versiegeln des inneren Bereiches der Durchgangs­ bohrung der isolierenden Karte in Richtung der freiliegen­ den Oberfläche mit dem Versiegelungsmaterial, wobei das Versiegeln nach dem Schritt (n) erfolgt;
  • (t) wenn der Kleber als erster Kleber definiert ist, Aufbringen eines zweiten Klebers auf den zweiten Stufenbe­ reich und das Versiegelungsmaterial, um einen Teil des Ver­ drahtungsmaterials oberhalb der Oberfläche des Versiege­ lungsmaterials zu bedecken;
  • (u) Aufsetzen des Deckels auf den zweiten Stufenbe­ reich, um die Öffnung der Durchgangsbohrung in der zweiten Oberfläche zu bedecken; und
  • (v) Aushärten des zweiten Klebstoffes.
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