DE19518753A1 - Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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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:
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:
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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