DE10048377A1 - Halbleiter-Leistungsmodul mit elektrisch isolierender Wärmesenke und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Halbleiter-Leistungsmodul mit elektrisch isolierender Wärmesenke und Verfahren zu seiner Herstellung

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Abstract

Ein Halbleiter-Leistungsmodul beinhaltet einen Leiterrahmen mit einem ersten Abschnitt in einer ersten Höhenlage, einem zweiten Abschnitt, der den ersten Abschnitt in einer zweiten Höhenlage umgibt, und einer Mehrzahl von Anschlüssen, welche mit dem zweiten Abschnitt verbunden sind. Das Halbleiter-Leistungsmodul beinhaltet weiterhin einen Leistungsschaltkreis, der auf einer ersten Oberfläche des ersten Abschnittes angeordnet ist, und einen Isolator mit elektrischer Isolationseigenschaft und thermischer Leitfähigkeit. Der Isolator ist benachbart einer zweiten Oberfläche des ersten Abschnittes des Leiterrahmens. Das Halbleiter-Leistungsmodul beinhaltet weiterhin eine Versiegelung mit elektrischer Isolationseigenschaft, welche den Leistungsschaltkreis und den Steuerschaltkreis bedeckt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gegenstand der Erfindung
Die Erfindung betrifft allgemein ein Halbleiter-Lei­ stungsmodul und insbesondere betrifft die Erfindung ein Halbleiter-Leistungsmodul mit einer elektrisch isolieren­ den Wärmesenke.
Beschreibung zugehöriger Technologie
Allgemein gesagt, ein Halbleiter-Leistungsmodul ist eine verpackte Struktur, welche typischerweise eine Mehr­ zahl von Halbleiterchips beinhaltet, welche einen Lei­ stungsschaltkreis und einen Steuerschaltkreis bilden. Diese Halbleiterchips sind auf Chip-Aufnahmeflächen eines Leiterrahmens angeordnet, der zusammen mit einer abstrah­ lenden Metallplatte (allgemein als "Wärmesenke" bezeich­ net) unter Verwendung von Epoxyharz eingegossen ist.
Wie allgemein bekannt ist, enthält der Leistungs­ schaltkreis innerhalb eines Halbleiter-Leistungsmoduls typischerweise ein Leistungs-Halbleiterelement (z. B. ei­ nen Leistungstransistor), der als Leistungsschaltelement wirkt, und der Steuerschaltkreis beinhaltet typischerwei­ se ein Treiberelement zum Antreiben (d. h. zum Ein- und Ausschalten) des Leistungs-Halbleiterelements und ein Schutzelement, welches das Leistungs-Halbleiterelement vor Beschädigungen aufgrund von Überstrombedingungen, zu hohen Temperaturen etc. schützt. Allgemein gesagt, der Leistungsschaltkreis ist so aufgebaut, daß er eine erheb­ liche Menge von Wärme abstrahlt, da eine erhebliche Menge von Leistung durch das Leistungs-Halbleiterelement ge­ steuert und in Wärme umgesetzt wird. Andererseits zieht der Steuerschaltkreis typischerweise geringe Ströme und setzt keine wesentliche Leistungsmenge in Wärme um, und im Ergebnis muß der Steuerschaltkreis typischerweise nicht so aufgebaut werden, daß er eine wesentliche Wärme­ menge abstrahlt.
Wie ebenfalls allgemein bekann ist, ist die Handha­ bung von in einem herkömmlichen Halbleiter-Leistungsmodul erzeugter Wärme durch die Tatsache kompliziert, daß der Leistungsschaltkreis und der Steuerschaltkreis stark un­ terschiedliche Wärmeableitungsanforderungen haben. Einige Entwicklungen haben versucht, die unterschiedlichen Wär­ meerzeugungscharakteristiken von Leistungsschaltkreis und Steuerschaltkreis innerhalb eines Halbleiter-Leistungsmo­ duls zu handhaben, während die Schaffung einer einfachen und kosteneffektiven Anordnung versucht wurde. Beispiels­ weise beschreibt die US-PS 5,703,399 im wesentlichen ein Halbleiter-Leistungsmodul mit einem Leiterrahmen, Lei­ stungs- und Steuerschaltkreisen, welche auf dem Leiter­ rahmen ausgebildet sind, eine elektrisch leitfähige Wär­ mesenke, welche benachbart dem Leistungsschaltkreis ange­ ordnet ist, und eine Versiegelung, welche zwischen die Wärmesenke und den Leiterrahmen gesetzt ist und die Wär­ mesenke elektrisch vom Leiterrahmen und den hierauf ange­ ordneten Schaltkreiskomponenten isoliert. Unglücklicher­ weise benötigt die in der US-PS 5,703,399 offenbarte Struktur eine Wärmesenke und eine separate Isolierschicht und macht weiterhin notwendig, daß die Wärmesenke in gleichförmiger und stabiler Weise beabstandet ist, um pa­ rasitäre elektrische Effekte steuern zu können, welche als Ergebnis der Verwendung eines elektrisch leitfähigen Materials für die Wärmesenke erzeugt werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der Erfindung beinhaltet ein Halblei­ ter-Leistungsmodul einen Leiterrahmen mit einem ersten Abschnitt in einer ersten Höhenlage, einem zweiten Ab­ schnitt, der den ersten Abschnitt in einer zweiten Höhen­ lage umgibt, und einer Mehrzahl von Anschlüssen, welche mit dem zweiten Abschnitt verbunden sind. Das Halbleiter- Leistungsmodul kann weiterhin einen Leistungsschaltkreis, der auf einer ersten Oberfläche des ersten Abschnittes angeordnet ist und einen Isolator mit elektrischer Isola­ tionseigenschaft und thermischer Leitfähigkeit aufweisen. Der Isolator kann benachbart einer zweiten Oberfläche des ersten Abschnittes des Leiterrahmens sein. Zusätzlich kann das Halbleiter-Leistungsmodul weiterhin eine Versie­ gelung mit elektrischer Isolationseigenschaft aufweisen, welche den Leistungsschaltkreis abdeckt.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Leistungs­ moduls mit einem Leiterrahmen mit einem ersten Abschnitt in einer ersten Höhenlage und einem zweiten Abschnitt, welcher den ersten Abschnitt in einer zweiten Höhenlage umgibt, die folgenden Schritte des Chip-Bondierens eines Leistungsschaltkreises auf eine erste Oberfläche des er­ sten Abschnittes des Leiterrahmens und des Drahtbondie­ rens von Elektroden des Leistungsschaltkreises mit ent­ sprechenden Abschnitten des Leiterrahmens. Das Verfahren kann weiterhin die Schritte des Eingießens des Leiterrah­ mens und des Leistungsschaltkreises mit einer Versiege­ lung und das Anheften eines Isolators mit thermischer Leitfähigkeit und elektrisch isolierender Eigenschaft an eine zweite Oberfläche des ersten Abschnittes beinhalten.
Die Erfindung selbst zusammen mit weiteren Eigenhei­ ten und zugehörigen Vorteilen ergibt sich am besten unter Bezugnahme auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung in Zusammenschau mit der beigefügten Zeichnung und den nachfolgenden Ansprüchen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Fig. 1 ist eine exemplarische schematische Quer­ schnittsdarstellung durch ein Halbleiter-Leistungsmodul gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ist eine exemplarische Draufsicht auf einen Leiterrahmen, der in dem Halbleiter-Leistungsmodul von Fig. 1 verwendet werden kann; und
Fig. 3 ist eine exemplarische schematische Quer­ schnittsdarstellung durch ein Halbleiter-Leistungsmodul gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Das Halbleiter-Leistungsmodul, welches hier beschrie­ ben wird, verwendet eine elektrisch isolierende Wärme­ senke, um die von einem Leistungsschaltkreis innerhalb des Halbleiter-Leistungsmoduls erzeugte Wärme abzuführen. Allgemein gesagt, das hier beschriebene Halbleiter-Lei­ stungsmodul beinhaltet einen Leistungsschaltkreis, der auf einem Leiterrahmen angeordnet ist und der mit einer elektrisch isolierenden Versiegelung abgedeckt ist, um den Schaltkreis vor Schäden aus der Umgebung zu schützen. Das hier beschriebene Halbleiter-Leistungsmodul beinhaltet auch eine elektrisch isolierende Wärmesenke, welche benachbart dem Leiterrahmen ist und welche vom Leistungs­ schaltkreis erzeugte Wärme abführt. Da die Wärmesenke aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt ist, ist eine separate Isolierschicht zwischen der Wärmesenke und dem Leiterrahmen nicht notwendig, und in einigen Ausfüh­ rungsformen kann die Wärmesenke den Leiterrahmen direkt kontaktieren. Weiterhin erzeugt die elektrisch isolie­ rende Wärmesenke des hier beschriebenen Halbleiter-Lei­ stungsmoduls nicht die unerwünschten parasitären elektri­ schen Effekte (z. B. parasitäre Kapazitäten etc.), also solche, welche durch elektrisch leitfähige Wärmesenken verursacht werden, welche in herkömmlichen Halbleiter- Leistungsmodulen verwendet werden.
Fig. 1 ist eine exemplarische schematische Quer­ schnittsdarstellung durch ein Halbleiter-Leistungsmodul 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Wie in Fig. 1 gezeigt, beinhaltet das Halbleiter-Leistungsmodul 100 einen mittig angeordneten Leistungsschaltkreis 10, einen Wärmeerkennungsschaltkreis 20, der die vom Lei­ stungsschaltkreis 10 erzeugte Verlustwärme erkennt, und einen umfangsseitig angeordneten Steuerschaltkreis 30, der die Arbeitsweise des Leistungsschaltkreises 10 steu­ ert.
Der Leistungsschaltkreis 10 beinhaltet ein Leistungs- Halbleiterelement 11, welches einen Schaltvorgang durch­ führt. Das Leistungs-Halbleiterelement 11 enthält typi­ scherweise Emitter-, Kollektor- und Gateelektroden und kann beispielsweise ein Metalloxidhalbleiterfeldeffekt­ transistor (MOSFET) oder eine andere geeignete Schaltvor­ richtung sein. Im Betrieb schaltet das Leistungs-Halblei­ terelement 11 einen Stromfluß von der Kollektorelektrode zu der Emitterelektrode auf der Grundlage eines Signals, welches an die Gateelektrode angelegt wird. Der Lei­ stungsschaltkreis 10 kann weiterhin einen Schutzschalt­ kreis (nicht gezeigt) beinhalten, der verhindert, daß das Leistungs-Halbleiterelement 11 durch überhohe Rückwärts­ ströme beschädigt wird.
Der Wärmeerkennungsschaltkreis 20 enthält ein Thermi­ storelement 21, welches von dem Wärmeerkennungsschalt­ kreis 20 verwendet wird, um die vom Leistungs-Halbleiter­ element 11 erzeugte Verlustwärme zu erkennen. Der Wär­ meerkennungsschaltkreis 20 überwacht die Betriebstempera­ tur des Leistungs-Halbleiterelementes 11 (und des Lei­ stungsschaltkreises 10), um zu verhindern, daß der Lei­ stungsschaltkreis 10 als Ergebnis eines Übertemperaturzu­ standes beschädigt wird.
Der Steuerschaltkreis 30 ist mit dem Leistungsschalt­ kreis 10 elektrisch verbunden und beinhaltet ein inte­ griertes Schaltkreiselement 31. Der Steuerschaltkreis 30 kann weiterhin ein Widerstandselement und/oder ein kapa­ zitives Element beinhalten (von denen keines dargestellt ist).
Das Leistungs-Halbleiterelement 11, das Thermistor­ element 21 und das integrierte Schaltkreiselement 31 sind zusammen auf einem Leiterrahmen 40 angeordnet, der aus einem Material mit hoher thermischer Leitfähigkeit, bei­ spielsweise Kupfer, gefertigt ist. Das Leistungs-Halblei­ terelement 11, das Thermistorelement 21 und das inte­ grierte Schaltkreiselement 31 sind elektrisch mit geeig­ neten Abschnitten des Leiterrahmens 40 über Bondierungs­ drähte 50 verbunden, welche beispielsweise aus Gold, Alu­ minium oder einem anderen geeigneten Material sein kön­ nen.
Eine Versiegelung 60 überdeckt den Leiterrahmen 40, das Leistungs-Halbleiterelement 11, den Thermistor 21, das integrierte Schaltkreiselement 31 und die Bondie­ rungsdrähte 50. Die Versiegelung 60 schafft Widerstands­ fähigkeit gegen Einflüsse aus der Umgebung, beispielswei­ se Feuchtigkeit, Vibration, korrosive Gase und Flüssig­ keiten etc. Zusätzlich schafft die Versiegelung 60 eine gute elektrische Isolationseigenschaft und eine gute thermische Leitfähigkeit.
Ein Isolator 70 kann an der Bodenfläche des Leiter­ rahmens 40 ausgebildet werden, welche gegenüber der Ober­ fläche liegt, auf der das Leistungs-Halbleiterelement 11 angeordnet ist. Der Isolator 70 ist aus einem Material mit guter thermischer Leitfähigkeit und guter elektri­ scher Isolationseigenschaft. Beispiele von Materialien wie Al2O3, AlN und BeO können zur Ausbildung des Isola­ tors 70 verwendet werden. Selbstverständlich können ande­ re Materialien mit guter thermischer Leitfähigkeit und elektrischen Isolationseigenschaften anstelle hiervon verwendet werden, ohne vom Gegenstand und Umfang der Er­ findung abzuweichen. Da der Isolator 70 gute elektrische Isolationseigenschaften hat, kann der Isolator 70 den Leiterrahmen 40 direkt kontaktieren, ohne daß elektri­ sches Kurzschließen oder unerwünschte parasitäre Effekte bewirkt werden, wie sie typischerweise durch herkömmliche elektrisch leitfähige Wärmesenken verursacht werden. Bei manchen Anwendungsfällen kann es jedoch wünschenswert sein, es der Versiegelung 60 zu ermöglichen, das Halblei­ ter-Leistungsmodul 100 vollständig einzukapseln, so daß die Versiegelung 60 die Bodenfläche des Leiterrahmens 40 abdeckt. In diesem Fall kann der Isolator 70 direkt an der Versiegelung 60 angeordnet werden, ohne daß Bedenken hinsichtlich einer gleichförmigen und/oder stabilen Beab­ standung des Isolators 70 zum Leiterrahmen 40 bestehen müssen, da der Isolator 70 keine parasitären elektrischen Effekte einbringt, wie sie von elektrisch leitfähigen Wärmesenken verwendet werden, welche bei herkömmlichen Halbleiter-Leistungsmodulen verwendet werden. Somit benö­ tigt das Halbleiter-Leistungsmodul, wie es hier beschrie­ ben wird, keine separate Wärmesenke und einen Isolator, wie es herkömmliche Halbleiter-Leistungsmodule tun, da der Isolator 70 als Wärmesenke wirkt.
Fig. 2 ist eine exemplarische Draufsicht auf den Lei­ terrahmen 40, der in dem Halbleiter-Leistungsmodul 100 von Fig. 1 verwendet werden kann. Wie in Fig. 2 gezeigt, hat der Leiterrahmen 40 einen mittig positionierten er­ sten Abschnitt 41, der von einer gestrichelten Linie um­ geben wird, und einen zweiten Abschnitt 42, der den er­ sten Abschnitt 41 umgibt und durch eine durchgezogene breite Linie angegeben ist. Der erste Abschnitt 41 des Leiterrahmens 40 beinhaltet eine Leistungs-Aufnahmefläche 411, auf der das Leistungs-Halbleiterelement 11 angeord­ net wird, und eine Wärmeerkennungs-Aufnahmefläche 211, auf der das Thermistorelement 21 angeordnet wird. Zusätz­ lich beinhaltet der zweite Abschnitt 42 des Leiterrahmens 40 eine Steuer-Aufnahmefläche 311, auf der das inte­ grierte Schaltkreiselement 31 angeordnet wird.
Der Leiterrahmen 40 beinhaltet weiterhin ein Zwi­ schenverbindungs-Verdrahtungsmuster, welches den Lei­ stungsschaltkreis 10, den Wärmeerkennungsschaltkreis 20 und den Steuerschaltkreis 30 über Drähte 50 miteinander verbindet. Das Zwischenverbindungs-Verdrahtungsmuster verbindet auch den Leistungsschaltkreis 10, den Wärmeer­ kennungsschaltkreis 20 und den Steuerschaltkreis 30 mit externen Anschlüssen 43 (welche Teil des zweiten Ab­ schnittes 42 sind), um es zu ermöglichen, daß elektrische Signale über die Anschlüsse 43 ein- oder ausgegeben werden. Ein Fachmann auf diesem Gebiet erkennt, daß das durch den Leiterrahmen 40 gebildete Zwischenverbindungs­ muster abgewandelt werden kann, um eine Anpassung an die gewünschte Schaltkreisfunktion innerhalb jeder bestimmten Anwendung zu haben.
Der Leiterrahmen 40 weist weiterhin eine Mehrzahl von Öffnungsabschnitten 401 auf, welche verwendet werden kön­ nen, um die Position des Leiterrahmens 40 während des Zu­ sammenbaus des Halbleiter-Leistungsmoduls 100 festzule­ gen. Wie in Fig. 2 gezeigt, sind die Anschlüsse 43 mit den Aufnahmeflächen 211, 311 und 411 verbunden, um über ein Verbindungsteil 45 eine einstückige Struktur zu bil­ den. Nachdem der Eingießvorgang abgeschlossen ist, wie in Fig. 1 gezeigt, wird das Verbindungsteil 45 abgeschnit­ ten, so daß die Anschlüsse 43 voneinander getrennt sind.
Bevorzugt ist der Leiterrahmen 40 aus einem Kupferma­ terial oder einem Legierungsmaterial auf Kupferbasis ge­ fertigt. Weiterhin bevorzugt ist der Leiterrahmen 40 oberflächenbehandelt, um zu verhindern, daß der Leiter­ rahmen 40 oxidiert. Beispielsweise kann die Oberfläche des Leiterrahmens 40 mit Nickel oder einem anderen geeig­ neten Plattierungsmaterial elektroplattiert sein. In man­ chen Anwendungsfällen kann es wünschenswert sein, eine zusätzliche Elektroplattierungsmaterial-Schichtdicke auf Abschnitten des Leiterrahmens 40 vorzusehen, welche als Aufnahmeflächen für Halbleiterchips verwendet werden.
Bezugnehmend wieder auf Fig. 1, ist der Leiterrahmen 40 in einem Biegeabschnitt 44 stumpfwinklig abgebogen, so daß der erste Abschnitt 41 und der zweite Abschnitt 42 in unterschiedlichen Höhenlagen liegen und daß der erste Ab­ schnitt 41 näher am Isolator 70 ist als der zweite Ab­ schnitt 42. Mit dem Aufbau von Fig. 1 wird die vom Leistungs-Halbleiterelement 11 (welches auf dem ersten Ab­ schnitt 41 angeordnet ist) erzeugte Verlustwärme wirksam über den Isolator 70 abgeführt. Der Biegeabschnitt 44 des Leiterrahmens 40 hat eine Breite kleiner als diejenige der ersten und zweiten Abschnitte 41 und 42, und der zweite Abschnitt 42 des Leiterrahmens 40, der mit den An­ schlüssen 43 verbunden ist, ist in eine Richtung entge­ gengesetzt zum Isolator 70 gebogen. Wenn somit das Halb­ leiter-Leistungsmodul 100 in einem Anwendungsgerät ange­ ordnet wird, welche eine unbeschränkte Abstrahlungsplatte hat, können die Anschlüsse 43 um einen bestimmten Abstand von der unbeschränkten Abstrahlungsplatte ausreichend voneinander beabstandet werden, während Kontakt dazwi­ schen verhindert ist.
Der Wärmeerkennungsschaltkreis 20 kann auf dem zwei­ ten Abschnitt 42 des Leiterrahmens 40 anstelle des ersten Abschnittes 41 ausgebildet sein. Alternativ kann auf den Wärmeerkennungsschaltkreis 20 vollständig verzichtet wer­ den. Weiterhin kann der Steuerschaltkreis 30 auf dem er­ sten Abschnitt 41 des Leiterrahmens 40 ausgebildet wer­ den, wobei konstante Betriebscharakteristiken beibehalten werden, indem geeignete Abwandlungen an dem Halbleiter- Leistungsmodul 100 vorgenommen werden.
Bei der Herstellung des Halbleiter-Leistungsmoduls 100 von Fig. 1 kann der Leiterrahmen 40 unter Verwendung eines Stanzvorganges hergestellt werden. Eine Lot-Vorform (z. B. eine Lotpaste) kann dann auf dem Leiterrahmen 40 ausgebildet werden, und Chips, beispielsweise das Lei­ stungs-Halbleiterelement 11, das Thermistorelement 21 und das integrierte Schaltkreiselement 31, werden auf den Aufnahmeflächen 211, 311 und 411 angeordnet. Die Zusam­ mensetzung der Lot-Vorform wird so ausgewählt und gesteu­ ert, daß das Vorformmaterial bei einer Temperatur von ungefähr 300°C geschmolzen werden kann. Das Leistungs-Halb­ leiterelement 11 ist auf dem ersten Abschnitt 41 des Lei­ terrahmens 40 nahe dem Außenumfang des Halbleiter-Lei­ stungsmoduls 100 ausgerichtet, so daß die vom Halbleiter­ element 11 erzeugte Verlustwärme noch leichter abgeführt werden kann.
Nachdem die verschiedenen Chips zur Verwendung inner­ halb des Halbleiter-Leistungsmoduls 100 auf dem Leiter­ rahmen 40 angeordnet worden sind, werden die Elektroden des Halbleiterelementes 11, des Thermistors 21 und des integrierten Schaltkreiselementes 31 mit geeigneten Ab­ schnitten des Verdrahtungs-Zwischenverbindungsmusters, welches durch den Leiterrahmen 40 gebildet wird, draht­ bondiert. Dieser Drahtbondierungs-Vorgang kann jeder be­ kannte Prozeß sein, beispielsweise ein Keil- oder Kugel­ bonden, unter Verwendung jeglichen geeigneten Drahtmate­ rials, beispielsweise Aluminium oder Gold.
Nach dem Chip-Bondierungsvorgang wird der Leiterrah­ men mit den hierauf angeordneten Chips mit einer Epoxy- Gußmasse zur Bildung der Versiegelung 60 bedeckt. Bevor­ zugt härtet das Epoxy bei ungefähr 160°C bis 170°C aus, es können jedoch auch andere Temperaturen und Aushärtbe­ dingungen (z. B. unter Verwendung von unter Ultraviolett­ strahlung aushärtendem Epoxy) verwendet werden, ohne vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen.
Nach Anbringung der Versiegelung 60 wird der Isolator 70, der folienförmig sein kann, benachbart der Bodenflä­ che des Leiterrahmens 40 nahe dem ersten Abschnitt 41 an­ geheftet. Im Betrieb wirkt der Isolator 70 als Wärmesenke und führt wirksam die vom Leistungs-Halbleiterelement 11 erzeugte Verlustenergie ab. Zusätzlich wirkt der Isolator 70 dahingehend, Belastungen von externen Stößen gleichförmig zu verteilen, um das Auftreten von Rissen und an­ deren Schäden am Leistungs-Halbleitermodul 100 zu verhin­ dern. In manchen Ausführungsformen kann der Isolator 70 an dem Leiterrahmen 40 unter Verwendung eines Klebstoffes mit einem Füllstoff, beispielsweise Al2O3, AlN oder BeO, angeheftet werden, der gute elektrische Isolationseigen­ schaften und gute thermische Leitfähigkeit schafft. Wei­ terhin kann der Isolator 70 gebogen werden, um Verformun­ gen hiervon zu verhindern, welche durch das Anhaften von anderen Materialien hieran bewirkt werden. In anderen Ausführungsformen können die Versiegelung 60 und der Iso­ lator 70 Ringe oder Ausnehmungen haben, welche es ermög­ lichen, daß der Isolator 70 entfernbar an dem Halbleiter- Leistungsmodul 100 anbringbar ist (z. B. aufgedrückt, auf­ geschraubt etc.).
Fig. 3 ist eine exemplarische schematische Quer­ schnittsdarstellung durch ein Leistungsmodul gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Das Leistungsmodul von Fig. 3 enthält viele der gleichen oder ähnlichen Kom­ ponenten, welche in der Ausführungsform von Fig. 1 ver­ wendet werden. Im Leistungsmodul von Fig. 3 ist jedoch der Wärmeerkennungsschaltkreis 20 weggelassen und der Steuerschaltkreis 30 ist auf dem ersten Abschnitt 41 des Leiterrahmens 40 ausgebildet.
Eine Reihe von Änderungen und Abwandlungen kann an den bevorzugten Ausführungsformen gemäß obiger Beschrei­ bung gemacht werden. Die voranstehende detaillierte Be­ schreibung sollte als rein illustrativ und nicht als ein­ schränkend betrachtet werden, und die nachfolgenden An­ sprüche einschließlich aller Äquivalente beabsichtigen, den Umfang der Erfindung zu definieren.

Claims (18)

1. Ein Halbleiter-Leistungsmodul, mit:
einem Leiterrahmen mit einem ersten Abschnitt in ei­ ner ersten Höhenlage, einem zweiten Abschnitt, der den ersten Abschnitt in einer zweiten Höhenlage umgibt, und einer Mehrzahl von Anschlüssen, welche mit dem zweiten Abschnitt verbunden sind;
einem Leistungsschaltkreis, der auf einer ersten Oberfläche des ersten Abschnittes angeordnet ist;
einem Isolator mit elektrischer Isolationseigen­ schaft und thermischer Leitfähigkeit, wobei der Isolator benachbart einer zweiten Oberfläche des ersten Abschnit­ tes ist; und
einer Versiegelung mit elektrischer Isolationseigen­ schaft, welche den Leistungsschaltkreis abdeckt.
2. Das Halbleiter-Leistungsmodul nach Anspruch 1, wobei der erste Abschnitt des Leiterrahmens mittig inner­ halb des Leiterrahmens positioniert ist.
3. Das Halbleiter-Leistungsmodul nach Anspruch 1, wobei der Leistungsschaltkreis ein Leistungs-Halbleiter­ element beinhaltet.
4. Das Halbleiter-Leistungsmodul nach Anspruch 1, wobei die erste Oberfläche des ersten Abschnittes eine obere Oberfläche ist und wobei die zweite Oberfläche des ersten Abschnittes eine Bodenfläche ist.
5. Das Halbleiter-Leistungsmodul nach Anspruch 1, weiterhin mit einem Steuerschaltkreis, der den Leistungs­ schaltkreis betreibt.
6. Das Halbleiter-Leistungsmodul nach Anspruch 1, weiterhin mit einem Wärmeerkennungsschaltkreis, der von dem Leistungsschaltkreis erzeugte Wärme erkennt.
7. Das Halbleiter-Leistungsmodul nach Anspruch 1, wobei der Isolator die zweite Oberfläche des Leiterrah­ mens direkt kontaktiert.
8. Das Halbleiter-Leistungsmodul nach Anspruch 1, wobei der Isolator an wenigstens entweder dem Leiterrah­ men oder der Versiegelung mit einem Kleber angeheftet ist.
9. Das Halbleiter-Leistungsmodul nach Anspruch 8, wobei der Kleber einen Füllstoff enthält, der wenigstens einen Bestandteil aus der Gruppe bestehend aus Al2O3, AlN und BeO enthält.
10. Das Halbleiter-Leistungsmodul nach Anspruch 1, wobei der Isolator und die Versiegelung jeweils Ausneh­ mungen oder Ringe haben und wobei der Isolator und die Versiegelung miteinander über die Ausnehmungen oder die Ringe verbunden sind.
11. Das Halbleiter-Leistungsmodul nach Anspruch 1, wobei der Isolator folienförmig ist und wenigstens einen Bestandteil ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Al2O3, AlN und BeO aufweist.
12. Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter- Leistungsmoduls mit einem Leiterrahmen mit einem ersten Abschnitt in einer ersten Höhenlage und einem zweiten Ab­ schnitt, welcher den ersten Abschnitt in einer zweiten Höhenlage umgibt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Chip-Bondieren eines Leistungsschaltkreises auf eine erste Oberfläche des ersten Abschnittes des Leiterrah­ mens;
Drahtbondieren von Elektroden des Leistungsschalt­ kreises mit dem Leiterrahmen;
Eingießen des Leiterrahmens und des Leistungsschalt­ kreises mit einer Versiegelung; und
Anheften eines Isolators mit thermischer Leitfähig­ keit und elektrischer Isolationseigenschaft an einer zweiten Oberfläche des ersten Abschnittes.
13. Das Verfahren nach Anspruch 12, weiterhin mit dem Schritt des Chip-Bondierens eines Wärmeerkennungs­ schaltkreises auf den Leiterrahmen.
14. Das Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Anheftens des Isolators auf die zweite Ober­ fläche des ersten Abschnittes den Schritt des Anheftens des Isolators direkt auf den ersten Abschnitt des Leiter­ rahmens beinhaltet.
15. Das Verfahren nach Anspruch 12, mit dem Schritt des Anheftens des Isolators auf die zweite Oberfläche des ersten Abschnittes mittels eines Klebers.
16. Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Kleber wenigstens einen Bestandteil ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Al2O3, AlN und BeO enthält.
17. Das Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Isola­ tor und die Versiegelung jeweils Ausnehmungen oder Ringe haben und wobei der Isolator und die Versiegelung mitein­ ander über die Ausnehmungen oder die Ringe verbunden sind.
18. Das Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Isola­ tor folienförmig ist und wenigstens einen Bestandteil ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Al2O3, AlN und BeO aufweist.
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