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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungshalbleitermodul, welches
in seinem Innern einen oder mehrere Halbleiter-Chips enthält, auf
welchen Leistungshalbleiter-Einrichtungen angebracht sind. Die vorliegende
Erfindung betrifft außerdem
das Verfahren zur Herstellung des Leistungshalbleitermoduls.
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Leistungshalbleitermodule
werden für
Wechselrichter, unterbrechungsfreie Stromversorgungen, Werkzeugmaschinen,
Industrieroboter und derartige Vorrichtungen in Form von von diesen
Industrievorrichtungen unabhängigen
Gehäusen
verwendet. Das Leistungshalbleitermodul beherbergt in seinem Innern
einen oder mehrere Halbleiter-Chips, worauf Isolierschicht-Bipolartransistoren
(im folgenden als "IGBTs" bezeichnet) und
derartige Leistungshalbleiter-Einrichtungen, die eine Stromrichtschaltung
darstellen, angebracht sind. Das Leistungshalbleitermodul ist wie
oben beschrieben auf einer vorbestimmten Steuer-Leiterplatte zum
Steuern einer der Vorrichtungen befestigt (vgl. JP P 2002-50722
A (1 und 2)). Im folgenden wird ein Leistungshalbleitermodul
beschrieben, in dem eine Vielzahl von Halbleiter-Chips untergebracht
sind.
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Gewöhnlich sind
im Leistungshalbleitermodul die Halbleiter-Chips durch Löten auf
einer isolierenden Leiterplatte befestigt. Im Leistungshalbleitermodul
sind dessen mit der Steuer-Leiterplatte verbundene Außenzuleitung
und dessen Halbleiter-Chips durch Drahtkontaktierung unter Verwendung
von Metalldrähten
verbunden. Dann wird das Leistungshalbleitermodul, welches in seinem
Innern die auf der isolierenden Leiterplatte befestigten und durch
Drahtkontaktierung mit den Außenzuleitungen verbundenen
Halbleiter-Chips enthält,
durch Vergießen
in ein Kunstharzgehäuse
eingeschlossen. Eine auf der Seite gegenüber der Seite des Kunstharzgehäuses, auf
welcher Außenzuleitungen
befestigt sind, angeordnete Kühlfläche steht
in Kontakt mit einer Kühlrippe,
so dass die in den Leistungshalbleiter-Einrichtungen erzeugte Wärme nach
außen
abgegeben werden kann.
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Da
die Querschnittsfläche
der Metalldrähte, welche
im oben beschriebenen Leistungshalbleitermodul die Außenzuleitungen
und die Halbleiter-Chips verbinden, relativ klein ist, ist der Strombelastbarkeit
eines Metalldrahts eine gewisse Grenze gesetzt. Ein dicker Metalldraht
kann die Strombelastbarkeit verbessern. Jedoch ist es schwierig,
den dicken Metalldraht durch Ultraschall-Kontaktierung oder durch
Schweißen
zu kontaktieren.
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Der
Herstellungsprozess zur Herstellung des Leistungshalbleitermoduls
umfasst den Schritt des Lötens
des Halbleiter-Chips auf die isolierende Leiterplatte und den Schritt
des Verbindens der Halbleiter-Chips
und der Außenzuleitungen
durch Drahtkontaktierung. Die Metalldraht-Kontaktierung wird Draht für Draht
durchgeführt.
Da zum Herstellen des Leistungshalbleitermoduls gewöhnlich 200
bis 500 Metalldrähte
verwendet werden, kostet das Kontaktieren der Metalldrähte viel
Zeit.
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In
Anbetracht der vorstehenden Ausführungen
ist es Aufgabe der Erfindung, ein Leistungshalbleitermodul zu schaffen,
welches wirtschaftlich hergestellt werden kann. Ferner ist es Aufgabe
der Erfindung, ein Herstellungsverfahren zu schaffen, welches die
wirtschaftliche Herstellung des Leistungshalbleitermoduls ermöglicht.
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Die
Lösung
der Aufgabe ergibt sich aus Patentanspruch 1. Unteransprüche beziehen
sich auf bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung, wobei auch andere Kombinationen von Merkmalen als
die beanspruchten möglich
sind.
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Das
Leistungshalbleitermodul gemäß der Erfindung
enthält
einen oder mehrere Halbleiter-Chips, worauf Leistungshalbleiter-Einrichtungen
angebracht sind. Das Leistungshalbleitermodul ist auf der Steuer-Leiterplatte
einer Hauptvorrichtung befestigt. Das Leistungshalbleitermodul enthält Zuleitungsrahmen, ein
Anschlussklemmengehäuse
und eine isolierende Leiterplatte.
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Die
Zuleitungsrahmen enthalten in ihren ersten Endabschnitten mit der
Steuer-Leiterplatte verbundene Außenzuleitungen und in ihren
zweiten Endabschnitten mit den Halbleiter-Chips verbundene Innenzuleitungen.
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Die
Zuleitungsrahmen sind in das Anschlussklemmengehäuse, welches in seinem Innern die
Innenzuleitungen der Zuleitungsrahmen beherbergt, integriert.
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Die
isolierende Leiterplatte ist im Anschlussklemmengehäuse so untergebracht,
dass die eine Hauptoberfläche
der isolierenden Leiterplatte zu der Seite hin freiliegt, welche
der Seite, auf welcher das Anschlussklemmengehäuse auf der Steuer-Leiterplatte
befestigt ist, gegenüberliegt,
so dass eine Kühlfläche gebildet
wird. Der eine oder die mehreren Halbleiter-Chips sind auf der anderen
Hauptoberfläche
der isolierenden Leiterplatte, welche der Kühlfläche der isolierenden Leiterplatte
gegenüber
liegt, befestigt.
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Der
eine oder die mehreren Halbleiter-Chips sind auf die isolierende
Leiterplatte hartgelötet.
Die Zuleitungsrahmen sind auf den einen oder die mehreren Halbleiter-Chips
auf der Seite gegenüber
der Seite der isolierenden Leiterplatte hartgelötet. Obwohl verschiedene Arten
des Hartlötens
anwendbar sind, ist es vorzuziehen, den einen oder die mehreren Halbleiter-Chips
auf der isolierenden Leiterplatte durch Löten mittels Oberflächenmontage
zu befestigen und die Zuleitungsrahmen auf dem einen oder den mehreren
Halbleiter-Chips durch Löten
mittels Oberflächenmontage
zu befestigen.
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Das
durch das Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung hergestellte
Leistungshalbleitermodul enthält
einen oder mehrere Halbleiter-Chips, worauf Leistungshalbleiter-Einrichtungen
angebracht sind, und das Leistungshalbleitermodul ist auf der Steuer-Leiterplatte
zum Steuern einer Hauptvorrichtung angebracht.
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Der
eine oder die mehreren Halbleiter-Chips werden durch Bilden von
Leistungshalbleiter-Einrichtungen auf einem oder mehreren vorbestimmten Halbleitersubstraten
gebildet. Im Schritt des Bildens einer isolierenden Leiterplatte
werden auf der einen Hauptoberfläche
einer Isolierschicht Elektroden darstellende Elektrodenschichten
gebildet und wird auf der anderen Hauptoberfläche der Isolierschicht eine eine
Kühlfläche darstellende
Kühlschicht
gebildet. Auf den Elektroden werden erste Lotschichten gebildet.
Dann wird der eine oder werden die mehreren Halbleiter-Chips auf
den ersten Lotschichten befestigt und werden auf dem einen oder
den mehreren Halbleiter-Chips zweite Lotschichten gebildet.
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Im
parallel zu den oben beschriebenen Schritten durchgeführten Schritt
des Bildens von Zuleitungsrahmen werden durch Stanzen einer vorbestimmten
Metallplatte Zuleitungsrahmen, welche über Traversen verbundene Zuleitungen
enthalten, gebildet. Dann wird durch Spritzgießen eines Kunstharzes unter
Verwendung einer vorbestimmten Gießform ein in seinem Innern
die Zuleitungsrahmen beherbergendes Anschlussklemmengehäuse gebildet.
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Dann
wird eine isolierende Leiterplatte auf dem Anschlussklemmengehäuse befestigt
und werden die Innenzuleitungen der Zuleitungsrahmen in Kontakt
mit den jeweiligen zweiten Lotschichten gebracht. Dann werden die
erste und die zweite Lotschicht zum Aufschmelzen gebracht, um die
isolierende Leiterplatte mit dem einen oder den mehreren Halbleiter-Chips
zu verlöten
und um den einen oder die mehreren Halbleiter-Chips mit den Zuleitungsrahmen
zu verlöten.
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Dann
wird das Anschlussklemmengehäuse zwecks
isolierender Versiegelung mit einem thermisch aushärtbaren
Kunstharz gefüllt
und wird das aushärtbare
Kunstharz ausgehärtet.
Dann werden Zuleitungen der Zuleitungsrahmen getrennt, um Außenzuleitungen
an den Zuleitungsrahmen zu bilden.
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Im
Leistungshalbleitermodul gemäß der Erfindung
sind die Außenzuleitungen
und die Innenzuleitungen einstückig
an den Zuleitungsrahmen gebildet und sind die Halbleiter-Chips an
die Innenzuleitungen und an die isolierende Leiterplatte hartgelötet. Da
es, im Gegensatz zur herkömmlichen
Drahtkontaktierung, gemäß der Erfindung
nicht notwendig ist, Metalldrähte
einen nach dem anderen zu kontaktieren, werden Leistungshalbleitermodule
wirtschaftlich hergestellt und verringert sich die Anzahl der Bestandteile.
Die Verbindung über
Zuleitungsrahmen ermöglicht,
eine ausreichende Strombelastbarkeit zu erzielen.
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Drahtkontaktierung
kommt beim Verfahren zur Herstellung des Leistungshalbleitermoduls
gemäß der Erfindung
nicht zur Anwendung. Die Kontaktierung zwischen der isolierenden
Leiterplatte und dem einen oder den mehreren Halbleiter-Chips und die
Kontaktierung zwischen dem einen oder den mehreren Halbleiter-Chips
und den Zuleitungsrahmen werden in einem einzigen Schritt des Aufschmelzlötens durchgeführt. Deshalb
verkürzt
sich die Montagezeit und werden Leistungshalbleitermodule wirtschaftlich
hergestellt.
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Nun
wird im folgenden die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen,
welche die bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung veranschaulichen, ausführlich beschrieben.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, welche das äußere Erscheinungsbild eines
Leistungshalbleitermoduls gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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2(A) ist eine Draufsicht des Leistungshalbleitermoduls.
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2(B) ist eine Vorderansicht des Leistungshalbleitermoduls.
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2(C) ist eine Unteransicht des Leistungshalbleitermoduls.
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3(A) ist eine Seitenansicht des Leistungshalbleitermoduls.
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3(B) ist eine Schnittansicht längs der
Linie A-A in 3(A).
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3(C) ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs
B in 3(B).
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4 ist
eine Schnittansicht des auf der Steuer-Leiterplatte eines Wechselrichters
befestigten Leistungshalbleitermoduls gemäß der ersten Ausführungsform.
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5 ist
ein Ablaufdiagramm, welches die Herstellungsschritte gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung zur Herstellung des Leistungshalbleitermoduls gemäß der ersten
Ausführungsform
beschreibt.
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6(A) ist eine Draufsicht eines Halbleiter-Chips.
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6(B) ist eine Schnittansicht längs der Linie C-C in 6(A).
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7(A) zeigt eine isolierende Kunstharzschicht
und Kupferfolienmuster, welche auf einer isolierenden Haupt-Leiterplatte
gebildet sind.
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7(B) zeigt auf die Kupferfolienmuster
in 7(A) gedruckte erste Lotschichten.
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7(C) zeigt auf den ersten Lotschichten in 7(B) befestigte Halbleiter-Chips.
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7(D) zeigt auf die Halbleiter-Chips und die
Kupferfolienmuster aufgebrachte zweite Lotschichten.
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8(A) zeigt durch Pressformung aus einer
rechteckigen Kupferplatte ausgestanzte Zuleitungsrahmen.
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8(B) ist eine Schnittansicht längs der
Linie D-D in 8(A).
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9(A) ist eine Draufsicht, welche ein in seinem
Innern die Zuleitungsrahmen beherbergendes Anschlussklemmengehäuse zeigt.
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9(B) ist eine Schnittansicht längs der Linie E-E in 9(A).
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10(A) ist eine Draufsicht, welche an den Zuleitungsrahmen
gebildete Innenzuleitungen zeigt.
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10(B) ist eine Schnittansicht längs der Linie
E-E in 10(A).
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10(C) ist ein Längsschnitt der Innenzuleitung
einschließlich
eines im mittleren Teil ihres Endabschnitts gebildeten kleinen Vorsprungs.
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11(A) ist eine Draufsicht, welche eine auf
dem Anschlussklemmengehäuse
befestigte isolierende Leiterplatte zeigt.
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11(B) ist eine Schnittansicht längs der Linie
E-E in 11(A).
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11(C) ist eine Schnittansicht, welche
die mit der zweiten Lotschicht in Kontakt gebrachte Innenzuleitung
zeigt.
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12(A) ist eine Draufsicht, welche ein
in das Anschlussklemmengehäuse
gefülltes
Epoxidharz zeigt.
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12(B) ist eine Schnittansicht längs der Linie
E-E in 12(A).
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12(C) ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs
F in 12(B).
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13(A) ist eine Draufsicht, welche die voneinander
getrennten Außenzuleitungen
zeigt.
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13(B) ist eine Schnittansicht längs der Linie
E-E in 13(A).
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14 ist
eine Schnittansicht eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung, welche eine isolierende DCB-Leiterplatte verwendet.
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15 ist
eine Draufsicht, welche das mittels der im Anschlussklemmengehäuse gebildeten spitzen
Ausschnitte am Anschlussklemmengehäuse eingehakte Epoxidharz zeigt.
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16(A) ist eine Schnittansicht, welche
ein erhabenes erstes Schraubenaufnahme-Halteende und eine durch
das erste Schraubenaufnahme-Halteende hindurch gebildete Schraubenaufnahmebohrung
zum Anschrauben sowohl des Leistungshalbleitermoduls als auch der
Steuer-Leiterplatte
an die Kühlrippe
zeigt.
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16(B) ist eine Schnittansicht, welche
ein erhabenes zweites Schraubenaufnahme-Halteende und eine durch
das zweite Schraubenaufnahme-Halteende hindurch gebildete Schraubenaufnahmebohrung
zum Anschrauben des Leistungshalbleitermoduls und der Steuer-Leiterplatte
an die Kühlrippe zeigt.
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17(A) ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche
ein erhabenes drittes Schraubenaufnahme-Halteende, das aus einer Schraubbefestigungsplatte
nach oben vorsteht, zeigt.
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17(B) ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche
ein erhabenes viertes Schraubenaufnahme-Halteende, das aus der Schraubbefestigungsplatte
nach oben vorsteht, zeigt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit einem Leistungshalbleitermodul
zum Steuern eines Wechselrichters beschrieben.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, welche das äußere Erscheinungsbild eines
Leistungshalbleitermoduls gemäß der ersten
Ausführungsform der
Erfindung zeigt. In den folgenden Beschreibungen werden die vertikalen
Lagebeziehungen bisweilen bezüglich
der Ausrichtung des in 1 gezeigten Leistungshalbleitermoduls
beschrieben.
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Wie
in 1 gezeigt, enthält ein Leistungshalbleitermodul 1 ein
eine später
beschriebene isolierende Leiterplatte beherbergendes Kunstharz-Anschlussklemmengehäuse 2 und
auf der isolierenden Leiterplatte befestigte Halbleiter-Chips. Da
das Anschlussklemmengehäuse 2 mit
einem Epoxidharz (aushärtbaren
Kunstharz) 3 gefüllt
und versiegelt ist, sind die isolierende Leiterplatte und die Halbleiter-Chips in 1 nicht
dargestellt.
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Schraubbefestigungsplatten 4 zum
Kontaktieren des Leistungshalbleitermoduls 1 an eine später beschriebene
Kühlrippe
mittels Schrauben gehen von einem Seitenflächen-Paar am Rumpf des Anschlussklemmengehäuses 2 aus.
Ein Vorsprung 5 zum Positionieren des Leistungshalbleitermoduls 1 beim
Befestigen des Leistungshalbleitermoduls 1 auf der nicht
gezeigten Steuer-Leiterplatte eines Wechselrichters ist auf der
Oberseite der Schraubbefestigungsplatte 4 angeordnet.
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Eine
Vielzahl von Außenzuleitungen 6,
welche mit der oben beschriebenen Steuer-Leiterplatte verbunden
werden, erstrecken sich vom anderen Seitenflächen-Paar des Anschlussklemmengehäuses 2 nach
außen.
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2(A) ist eine Draufsicht des Leistungshalbleitermoduls. 2(B) ist eine Vorderansicht des Leistungshalbleitermoduls. 2(C) ist eine Unteransicht des Leistungshalbleitermoduls. 3(A) ist eine Seitenansicht des Leistungshalbleitermoduls. 3(B) ist eine Schnittansicht längs der
Linie A-A in 3(A). 3(C) ist
eine vergrößerte Ansicht
des Bereichs B in 3(B).
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Wie
in diesen Figuren (insbesondere in 3(B))
gezeigt, enthält
das Leistungshalbleitermodul 1 das Anschlussklemmengehäuse 2,
welches in seinem Innern eine isolierende Leiterplatte 7,
auf der isolierenden Leiterplatte 7 befestigte Halbleiter-Chips 8 und
die Halbleiter-Chips 8 mit der Steuer-Leiterplatte verbindende Zuleitungsrahmen 9 beherbergt.
Das Anschlussklemmengehäuse 2 ist
mit einem Epoxidharz 3 gefüllt und versiegelt. Die Außenzuleitungen 6 sind
aus den Endabschnitten der Zuleitungsrahmen 9 gebildet.
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Wie
in den 2(A) bis 2(C) gezeigt,
enthält das
Anschlussklemmengehäuse 2 einen
mit einem rechteckigen Rahmen geformten Rumpf 11. Wie in 3(C) deutlich gezeigt, ist in der oberen Öffnung des
Rumpfs 11 längs
des Innenumfangs von dessen rechteckigem Rahmen ein Absatz 12 gebildet.
Der Absatz 12 ermöglicht
das Verstärken
der Adhäsion des
Epoxidharzes 3 am Anschlussklemmengehäuse 2 und das Halten
des ausgehärteten
Epoxidharzes 3. Die untere Öffnung des Rumpfs 11 ist
so aufgeweitet, dass ein Absatz 13 zum Einfügen der
isolierenden Leiterplatte 7 gebildet wird. Der Absatz 13 ist
einwärts
nach oben abgeschrägt.
Zur isolierenden Leiterplatte 7 hin vorstehende Vorsprünge 14 sind
in der Nähe
der vier Ecken des Absatzes 13 angeordnet. Die Funktionen
der Vorsprünge 14 werden
später
beschrieben.
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Wie
in 3(B) deutlich gezeigt, ist die
Rahmenbreite des Rumpfs 11 zum Halten des eingefüllten Epoxidharzes 3 ein
wenig größer als
dessen Rahmenbreite zum Einfügen
der isolierenden Leiterplatte 7 und ist die Innenfläche des
rahmenförmigen Rumpfs 11 in
dessen Höhenrichtung
gestuft. Wie in den 2(A) bis 2(C) gezeigt, ist ein Paar von Flanschen 15 an
beiden Endabschnitten jeder langen Seitenfläche des mit dem Epoxidharz 3 gefüllten Abschnitts
im Rumpf 11 angeordnet. Die Flansche 15 auf der
einen Seitenfläche
stehen entgegengesetzt zu den Flanschen 15 auf der anderen
Seitenfläche und
senkrecht zur Längsrichtung
des Rumpfs 11 vor. Die wie oben beschrieben angeordneten
Flansche 15 verbessern die Steifigkeit des mit dem Epoxidharz 3 gefüllten Abschnitts
im Rumpf 11. Demgegenüber sind
feine Rinnen 16, welche die Unterseite des Rumpfs 11 wesentlich
dünner
machen, in diesem gebildet, so dass die Steifigkeit des Abschnitts
im Rumpf 11 zum Einfügen
der isolierenden Leiterplatte 7 verringert wird. Die oben
beschriebenen Schraubbefestigungsplatten 4 erstrecken sich
von den Endflächen über die
Breite des Abschnitts im Rumpf 11 zum Einfügen der
isolierenden Leiterplatte 7 nach außen.
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Ein
Schraubenaufnahme-Halteende 21 zum Einführen einer später beschriebenen
Schraube ist an einer vom Rumpf 11 des Anschlussklemmengehäuses 2 beabstandeten
Stelle der Schraubbefestigungsplatte 4 angeordnet. Eine
Schraubenaufnahmebohrung 22 ist senkrecht in den mittleren
Teil des Schraubenaufnahme-Halteendes 21 gebohrt. Ein ringförmiger Vorsprung 23 ist
an der Unterseite der Schraubbefestigungsplatte 4 so angeordnet,
dass der ringförmige
Vorsprung 23 aus der Unterseite der Schraubbefestigungsplatte 4 hervorsteht.
Die Schraubenaufnahmebohrung 22 ist durch den Mittelpunkt
des hervorstehenden ringförmigen
Vorsprungs 23 gebildet. Die ferne Endfläche des ringförmigen Vorsprungs 23 dient
als eine Kontaktfläche,
welche mit einer später
beschriebenen Kühlrippe
Kontakt hat. Ein Ausschnitt 24 mit U-förmigem Querschnitt ist zwischen
dem Schraubenaufnahme-Halteende 21 und dem Rumpf 11 des
Anschlussklemmengehäuses 2 so
gebildet, dass der unter dem Ausschnitt 24 zwischen dem
Schraubenaufnahme-Halteende 21 und dem Rumpf 11 des
Anschlussklemmengehäuses 2 belassene
Abschnitt der Schraubbefestigungsplatte 4 (im folgenden
als der "Boden des
Ausschnitts 24" bezeichnet)
dünn ist.
Ein sich in Querrichtung des Anschlussklemmengehäuses 2 erstreckender
langer Schlitz 25 ist im mittleren Teil des Bodens des
Ausschnitts 24 gebildet, um dessen Biegsamkeit zu erhöhen.
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Die
isolierende Leiterplatte 7 ist als eine zum unteren Innenumfang
des Rumpfs 11 des Anschlussklemmengehäuses 2 passende rechteckige
Platte geformt, wie in den 2(B) und 2(C) gezeigt. Wie in 3(C) deutlich
gezeigt, enthält
die isolierende Leiterplatte 7 ein Hauptsubstrat 26 aus
Aluminium oder Kupfer, eine isolierende Kunstharzschicht 27 aus
einem Epoxidharz, das einen eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Füllstoff
(wie Aluminiumnitrid-Pulver und Kieselsäureanhydrid-Pulver) enthält, und auf die isolierende
Kunstharzschicht 27 gedruckte Kupferfolienmuster 28.
Der Halbleiter-Chip 8 ist über eine Lotschicht 29 auf
der Kupferfolie oberflächenmontiert.
Ein enger Spalt ist zwischen der isolierenden Leiterplatte 7 und
dem Rumpf 11 des Anschlussklemmengehäuses 2 gebildet, so
dass die isolierende Leiterplatte 7 sicher innerhalb des Rumpfs 11 gehalten
werden kann, wobei das Epoxidharz 3 den Spalt ausfüllt. Wie
in 3(A) deutlich gezeigt, liegt die
Unterseite der isolierenden Leiterplatte 7 unter dem Anschlussklemmengehäuse 2 frei,
so dass eine Kühlfläche gebildet
wird. Die Kühlfläche der
isolierenden Leiterplatte 7 ragt um eine bestimmte Länge nach
unten über
die fernen Endflächen
der ringförmigen
Vorsprünge 23 hinaus.
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Der
Zuleitungsrahmen 9 ist eine lange Kupferplatte, die so
mit dem Rumpf 11 des Anschlussklemmengehäuses 2 vergossen
ist, dass der Zuleitungsrahmen 9 sich parallel zum Rumpf 11 des
Anschlussklemmengehäuses 2 erstreckt.
Das eine Ende des Zuleitungsrahmens 9 erstreckt sich so
vom Rumpf 11 nach außen,
dass eine Außenzuleitung 6 mit
L-förmigem
Längsquerschnitt
gebildet wird, und das andere Ende des Zuleitungsrahmens 9 erstreckt sich
so in den Rumpf 11 hinein, dass eine Innenzuleitung 30 mit
L-förmigem
Längsquerschnitt
gebildet wird. Der Endabschnitt der Außenzuleitung 6 liegt fast
in derselben Ebene wie die Oberseite des Rumpfs 11 und
erstreckt sich parallel zur Oberseite des Rumpfs 11. Der
Endabschnitt der Außenzuleitung 6 ist
durch Löten
an die Steuer-Leiterplatte eines später beschriebenen Wechselrichters
kontaktiert. Der Endabschnitt der Innenzuleitung 30 erstreckt sich
parallel zur Oberseite des Halbleiter-Chips 8 und ist über eine
Lotschicht 31 mit der Elektrode des Halbleiter-Chips 8 verbunden.
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Das
wie oben beschrieben konfigurierte Leistungshalbleitermodul 1 ist
auf der Steuer-Leiterplatte eines Wechselrichters montiert, und
am Leistungshalbleitermodul 1 ist eine Kühlrippe
angebracht. 4 ist eine Schnittansicht des
auf der Steuer-Leiterplatte eines Wechselrichters befestigten Leistungshalbleitermoduls
gemäß der ersten
Ausführungsform.
Der Vereinfachung wegen zeigt 4 eine Teil-Schnittansicht.
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Beim
Befestigen des Leistungshalbleitermoduls 1 auf einer Steuer-Leiterplatte 101 wird
das Leistungshalbleitermodul 1 durch Einführen der
Positioniervorsprünge 5 am
Leistungshalbleitermodul 1 in durch die Steuer-Leiterplatte 101 hindurch
gebildete Positionierlöcher 102 an
eine vorbestimmte Stelle der Steuer-Leiterplatte 101 gesetzt.
Lotschichten 103 sind an den Stellen, welche den Außenzuleitungen 6 des
Leistungshalbleitermoduls 1 entsprechen, im voraus durch
Siebdruck gebildet. Beim Aufsetzen des Leistungshalbleitermoduls 1 werden
die Außenzuleitungen 6 auf
den Lotschichten 103 angebracht. Die Schraubenaufnahmebohrungen 22 des
Leistungshalbleitermoduls 1 werden an den Stellen, welche durch
die Steuer-Leiterplatte 101 hindurch im voraus gebildeten
Aufnahmebohrungen 104 entsprechen, angebracht.
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In
diesem Zustand wird Aufschmelzlöten durchgeführt, um
das Leistungshalbleitermodul 1 an die Steuer-Leiterplatte 101 zu
kontaktieren. Da in der Nähe
der vier Ecken auf der Oberseite des Rumpfs 11 des Anschlussklemmengehäuses 2 kleine
Vorsprünge 17 gebildet
sind, ist zu dem Zeitpunkt, wenn die Lotschichten zum Aufschmelzen
gebracht werden, eine gewisse Lotschichtdicke sichergestellt.
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Die
Einheit, in welcher das Leistungshalbleitermodul 1 und
die Steuer-Leiterplatte 101 kombiniert sind, ist auf einer
Kühlrippe 110,
deren Oberseite eben ist, befestigt. Eine Gewindebohrung 111 ist
an der Stelle der Kühlrippe 110,
welche der Schraubenaufnahmebohrung 22 des Leistungshalbleitermoduls 1 entspricht,
gebildet. Die Einheit, in welcher das Leistungshalbleitermodul 1 und
die Steuer-Leiterplatte 101 kombiniert sind, wird durch
Einführen
einer Schraube 120 von der Seite der Steuer-Leiterplatte 101 in
die Schraubenaufnahmebohrungen 104 und 22 und
durch Eindrehen der Schraube 120 in die Gewindebohrung 111 an
der Kühlrippe 110 befestigt.
Da die Kühlfläche der
isolierenden Leiterplatte 7 wie vorher beschrieben um eine
bestimmte Länge
nach unten über
die fernen Endflächen
der ringförmigen
Vorsprünge 23 hinausragt,
werden die Böden
der Ausschnitte 24 wegen der Höhendifferenz durch das Anschrauben
verbogen. Da die Kühlfläche der
isolierenden Leiterplatte 7 fest an die Kühlrippe 110 gedrückt wird,
wird ein hervorragender Wärmeübergang
zwischen der isolierenden Leiterplatte 7 und der Kühlrippe 110 erzielt,
und deshalb wird eine ausreichende Wärmeabstrahlwirkung erzielt.
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Nachfolgend
wird das Verfahren zur Herstellung des Leistungshalbleitermoduls
ausführlich
beschrieben. 5 ist ein Ablaufdiagramm, welches die
Herstellungsschritte gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung zur Herstellung des Leistungshalbleitermoduls gemäß der ersten
Ausführungsform
beschreibt. Die 6(A) bis 14 sind Zeichnungen
zur Beschreibung der Schritte zur Herstellung des Leistungshalbleitermoduls.
Im folgenden wird der Herstellungsprozess entsprechend der Reihenfolge
der in 5 beschriebenen Schrittnummern (S11 bis S37) beschrieben.
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Zuerst
werden Halbleiter-Chips 8 gebildet (Schritt S11). 6(A) ist eine Draufsicht des Halbleiter-Chips B. 6(B) ist eine Schnittansicht längs der
Linie C-C in 6(A).
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Im
einzelnen werden IGBTs, Freilaufdioden (FWDs) und derartige Leistungshalbleiter-Einrichtungen
auf einem vorbestimmten Halbleitersubstrat gebildet. Polyimidschichten 42 werden
auf den Oberflächen
der Leistungshalbleiter-Einrichtungen außer auf deren Elektrodenoberflächen gebildet.
Vernickelungsschichten 43 werden durch stromloses Niederschlagen
auf den jeweiligen Elektroden der Leistungshalbleiter-Einrichtungen
gebildet. Vergoldungsschichten 44 werden durch stromloses
Niederschlagen auf den Vernickelungsschichten 43 gebildet. Dann
wird das Halbleitersubstrat in Chips 41 zerschnitten. Die
oben beschriebenen Niederschlagsbehandlungen werden durchgeführt, um
das Fließvermögen des
Lots zu verbessern, da die Elektroden der Leistungshalbleiter-Einrichtungen
Aluminiumschichten sind. Die Niederschlagsbehandlungen bewirken, dass
die Oberflächen
der Polyimidschichten 42 das Lot abstoßen und dass das Lot genau
an den Elektroden anhaftet, soweit die Menge des später aufge brachten
Lots angemessen ist.
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Gleichzeitig
mit dem Bilden der Halbleiter-Chips 8 wird eine isolierende
Leiterplatte 7 gebildet (Schritt S12). Wie in 3(C) gezeigt, ist auf einem Hauptsubstrat 26 aus
Aluminium oder Kupfer eine isolierende Kunstharzschicht 27 aus
einem Epoxidharz, das einen eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Füllstoff
(wie Aluminiumnitrid-Pulver und Kieselsäureanhydrid-Pulver) enthält, gebildet.
Dann werden auf der isolierenden Kunstharzschicht 27 Kupferfolienmuster 28,
welche die Elektroden darstellen, gebildet, wie in 7(A) gezeigt.
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Dann
werden durch Siebdruck Lotschichten 29 (erste Lotschichten)
an den vorbestimmten Stellen auf die Muster 28 gedruckt,
wie in 7(B) gezeigt (Schritt S13).
Dann werden die Halbleiter-Chips 8 auf den jeweiligen Lotschichten 29 befestigt,
wie in 7(C) gezeigt (Schritt S14).
Außerdem
wird gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung ein Thermistor 45 zur Temperaturerfassung
auf der Lotschicht befestigt. Dann werden mit einem Spender Lotschichten 31 (zweite
Lotschichten) an den vorbestimmten Stellen auf die Halbleiter-Chips 8 und
an den vorbestimmten Stellen auf die Muster 28 aufgebracht,
wie in 7(D) gezeigt (Schritt S15).
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Unabhängig von
den oben beschriebenen Schritten werden das Anschlussklemmengehäuse 2 und
derartige Teile gebildet.
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Im
einzelnen werden die in 8(A) gezeigten
Zuleitungsrahmen 9 durch Stanzen einer vorbestimmten rechteckigen
Kupferplatte durch Pressformerei gebildet (Schritt S21). In den
Zuleitungsrahmen 9 sind Zuleitungen 51 durch Traversen
verbunden, so dass die Zuleitungsrahmen 9 eben sind, wie in 8(B), welche eine Schnittansicht längs der
Linie D-D in 8(A) ist, gezeigt. Die
benachbarten Zuleitungen sind durch Traversen 52 auf ihrer
Innenzuleitungs-Seite und durch Traversen 53 auf ihrer Außenzuleitungs-Seite
so verbunden, dass die benachbarten Zuleitungen kurzgeschlossen
sind.
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Dann
werden die Zuleitungsrahmen 9 in eine vorbestimmte Gießform gesetzt
und wird das in seinem Innern, wie in 9(A) gezeigt,
die Zuleitungsrahmen 9 beherbergende Anschlussklemmengehäuse 2 durch
Spritzgießen
eines Polyphenylensulfid-Kunstharzes (im folgenden als ein "PPS-Kunstharz" bezeichnet) gebildet
(Schritt S22). Vorsprünge 14 und
der Absatz 12, wie in 3(C) gezeigt,
werden durch Spritzgießen
am Anschlussklemmengehäuse 2 gebildet.
Auch Schraubbefestigungsplatten 4 werden durch Spritzgießen so gebildet,
dass die Schraubbefestigungsplatten 4 in das Anschlussklemmengehäuse integriert
sind. In diesem Zustand sind die Zuleitungsrahmen 9 noch
eben, wie in 9(B), welche eine Schnittansicht
längs der
Linie E-E in 9(A) ist, gezeigt. Zur
Verbesserung der Haftfähigkeit
des PPS-Kunstharzes am Epoxidharz kann dem PPS-Kunstharz eine vorbestimmte
Menge eines Polyhydroxyetherharzes oder eines Esters beigemischt
werden.
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Dann
werden die Traversen 52 auf der Innenzuleitungs-Seite des
Zuleitungsrahmens 9 abgeschnitten und werden, wie in 10(A) und 10(B) gezeigt,
die Innenzuleitungen 30 gebildet, indem die Innenzuleitungs-Seite
des Zuleitungsrahmens 9 senkrecht zu dessen Ebene gepresst
wird (Schritt S23). Gleichzeitig wird durch die auf die Innenzuleitung 30 angewendete
Prägeformung
im mittleren Teil des Endabschnitts der Innenzuleitung 30 ein
nach unten vorstehender Vorsprung 61 gebildet, wie in 10(C) gezeigt.
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Dann
wird die isolierende Leiterplatte 7 auf dem Anschlussklemmengehäuse 2 befestigt,
wie in 11(A) und 11(B) gezeigt,
und werden die Innenzuleitungen 30 der Zuleitungen 51 in
Kontakt mit der Lotschicht 31 gebracht, wie in 11(C) gezeigt (Schritt S31). In dieser
Phase ragt die Kühlfläche der isolierenden
Leiterplatte 7 um eine bestimmte Länge nach unten über die
fernen Endflächen
der ringförmigen
Vorsprünge 23 der
Schraubbefestigungsplatten 4 hinaus, wie oben beschrieben.
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Dann
wird in diesem Zustand Aufschmelzlöten durchgeführt (Schritt
S32). Im einzelnen werden die erste Lotschicht 29 und die
zweite Lotschicht 31 gleichzeitig zum Aufschmelzen gebracht
und werden die Halbleiter-Chips 8 gleichzeitig an die isolierende Leiterplatte 7 und
an die Innenzuleitungen 30 gelötet. Die von den Polyimidschichten
abgestoßenen
Lotschichten bewegen sich durch Selbstausrichtung an die Stellen
zwischen den Innenzuleitungen 30 und den Elektroden der
Halbleiter-Chips B. Infolgedessen bewegen sich auch die Halbleiter-Chips 8 auf
eine selbstausrichtende Art und Weise und werden an den jeweiligen
richtigen Stellen kontaktiert. Da durch die Vorsprünge 61 auf
den Innenzuleitungen 30, wie in 11(C) gezeigt,
eine erforderliche Lotdicke zwischen den Innenzuleitungen 30 und
den Halbleiter-Chips 8 sichergestellt ist, wird eine ausreichende Lötkontaktierungsfestigkeit
erzielt.
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Dann
wird Vorwärmen
durchgeführt
(Schritt S33) und wird schmelzflüssiges
Epoxidharz 3 in das Anschlussklemmengehäuse 2 gefüllt, wie
in den 12(A) und 12(B) gezeigt
(Schritt S34). Wie in 12(C), welche
die vergrößerte Ansicht
des Bereichs F in 12(B) darstellt,
gezeigt, wird das Epoxidharz 3 durch den durch die Vorsprünge 14 zwischen
dem Anschlussklemmengehäuse 2 und
der isolierenden Leiterplatte 7 gebildeten Spalt eingefüllt. Das
das Anschlussklemmengehäuse 2 ausfüllende Epoxidharz 3 wird
in einem Aushärteofen
ausgehärtet
(Schritt S35). Das Epoxidharz 3 wird vom Absatz 12 des
Anschlussklemmengehäuses 2 sicher
gehalten. Um zu verhindern, dass sich das Epoxidharz 3 von
den Halbleiter-Chips 8 oder vom Zuleitungsrahmen 9 ablöst, ist
vorzugsweise ein Epoxidharz auszuwählen, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweist, welcher mit denjenigen der Halbleiter-Chips 8 und
der Zuleitungsrahmen 9 nahezu übereinstimmt.
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In
diesem Zustand werden durch Einspeisen eines Stroms in ein Paar
von Traversen 53 Isolationsprüfungen durchgeführt (Schritt
S36). Dann werden, wie in den 13(A) und 13(B) gezeigt, die Außenzuleitungen 6 gebildet,
indem die außenzuleitungsseitigen
Abschnitte der Zuleitungen 51, welche die Isolationsprüfungen bestanden
haben, senkrecht zur Ebene der Zuleitungen 51 gepresst
werden, um die Traversen 53 abzuschneiden, so dass die
Zuleitungen 51 voneinander getrennt werden (Schritt S37). Obwohl
die Erfindung bis jetzt im Zusammenhang mit dem DIP-Anschlussklemmengehäuse 2,
bei welchem die Außenzuleitungen 6 von
beiden Seitenflächen
des Gehäuses
ausgehen, beschrieben wurde, kann das Anschlussklemmengehäuse auch
ein SIP-Gehäuse,
bei welchem die Außenzuleitungen von
einer Seitenfläche
des Gehäuses
ausgehen, oder ein QFP-Gehäuse,
bei welchem die Außenzuleitungen
von der Gehäuseoberseite
ausgehen, sein.
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Wie
oben beschrieben, umfassen die Zuleitungsrahmen 9 im Leistungshalbleitermodul 1 gemäß der ersten
Ausführungsform
die Innenzuleitungen 30 und die Außenzuleitungen 6.
Die Außenzuleitungen 6 werden
durch Löten
gleichzeitig an die Halbleiter-Chips 8 kontaktiert. Im
Vergleich zur Kontaktierung der Außenzuleitungen und der Halbleiter-Chips über Kontaktierungsdrähte verringert
sich deshalb die Anzahl der Bestandteile. Da es nicht erforderlich ist,
die Außenzuleitungen
eine nach der anderen an den Halbleiter-Chip zu kontaktieren, wird
das Leistungshalbleitermodul 1 wirtschaftlich hergestellt.
Da Außenzuleitungen
und Halbleiter-Chips nicht über Kontaktierungsdrähte verbunden
werden, ist eine ausreichende Strombelastbarkeit sichergestellt.
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Bei
der Herstellung des Leistungshalbleitermoduls 1 gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung kommt keine Drahtkontaktierung zur Anwendung. Die
Kontaktierung zwischen der isolierenden Leiterplatte 7 und
den Halbleiter-Chips 8 und die Kontaktierung zwischen den
Halbleiter-Chips 8 und den Zuleitungsrahmen 9 werden
in einem einzigen Schritt des Aufschmelzlötens gleichzeitig durchgeführt. Deshalb
verkürzt
sich die Montagezeit extrem und wird ein Leistungshalbleitermodul
sehr wirtschaftlich hergestellt.
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Obwohl
die Erfindung bis jetzt im Zusammenhang mit ihrer ersten und zweiten
Ausführungsform
beschrieben wurde, sind für
den Durchschnittsfachmann Änderungen
und Abwandlungen offensichtlich, ohne vom Gedanken der Erfindung
abzuweichen.
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Eine
das Aluminium-Hauptsubstrat 26 und die auf dem Aluminium
Hauptsubstrat 26 gebildete isolierende Kunstharzschicht 27 umfassende
Aluminium-Isolierplatte, wie in den 3(A) bis 3(C) gezeigt, dient in der ersten und in
der zweiten Ausführungsform
als die isolierende Leiterplatte 7. Alternativ kann problemlos
eine DCB-Isolierplatte (DCB: Direct Copper Bond = Direkt-Kupfer-Kontaktierung)
als Ersatz für
die Aluminium-Isolierplatte verwendet werden.
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14 ist
eine Schnittansicht eines Leistungshalbleitermoduls 201 gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung, welches eine DCB-Isolierplatte verwendet. 14 zeigt
den Querschnittsaufbau, welcher dem in 3(B) gezeigten
Querschnittsaufbau ähnelt.
Zur Vereinfachung werden die gleichen Bezugszeichen wie in 3(B) verwendet, um gleiche oder ähnliche
Bestandteile zu benennen, und wird auf erneute Beschreibungen derselben
verzichtet.
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Wie
aus 14 ersichtlich, sind auf dem Leistungshalbleitermodul 201 eine
isolierende Leiterplatte 207, welche ein isolierendes Keramiksubstrat 211 aus
Aluminiumoxid (Al2O3),
Aluminiumnitrid (AlN), Siliziumnitrid (SiN) und derartiger Keramik
umfasst; eine auf der Unterseite des isolierenden Keramiksubstrats 211 durch
Auflaminieren von Kupferfolien gebildete Kühlfläche 212; und auf der
Oberseite des isolierenden Keramiksubstrats 211 gebildete Kupferfolienmuster 213 angebracht.
Halbleiter-Chips 8 sind über die Lotschichten 29 auf
den Kupferfolienmustern 213 oberflächenmontiert. Die Vorsprünge 14 auf
dem Anschlussklemmengehäuse 2 kommen
mit dem Keramiksubstrat 211 in Kontakt.
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Die
Vernickelungsschichten 43 und die Vergoldungsschichten 44 werden
durch stromloses Niederschlagen auf den Elektroden der Leistungshalbleiter-Chips 8 gebildet,
um das Fließvermögen des Lots
gemäß der zweiten
Ausführungsform,
wie anhand der 6(A) und 6(B) beschrieben, zu verbes sern. Alternativ
können
die Nickelschichten und die Goldschichten durch andere Verfahren
gebildet werden. Zum Beispiel können
Plasma-CVD-, Bedampfungs-, Zerstäubungs-
und derartige Verfahren zum Niederschlagen dünner Schichten als Ersatz für das stromlose
Niederschlagen verwendet werden. Als Ersatz für die Nickelschichten können Zinnschichten niedergeschlagen
werden.
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Der
Absatz 12 ist, gemäß der ersten
Ausführungsform,
am oberen Teil im Anschlussklemmengehäuse 2 gebildet, wie
in den 3(B) und 3(C) gezeigt,
um die Adhäsion
des Epoxidharzes 3 am Anschlussklemmengehäuse 2 zu
verstärken.
Alternativ kann eine Struktur, welche das Einhaken des Epoxidharzes 3 ermöglicht,
zur Anwendung kommen. Das Epoxidharz 3 kann zum Beispiel
durch in den oberen Teilen am Innenumfang des Anschlussklemmengehäuses 2 gebildete
spitze Ausschnitte 302, wie in 15 gezeigt,
fest am Anschlussklemmengehäuse 2 verankert
sein.
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Das
Leistungshalbleitermodul 1 ist, gemäß der ersten Ausführungsform,
auf der Steuer-Leiterplatte 101 befestigt wie in 4 gezeigt.
Alternativ kann das Leistungshalbleitermodul 1 auf die
abgewandelte Art und Weise, wie in den 16(A) bis 17(B) gezeigt, auf der Steuer-Leiterplatte 101 befestigt
sein. In den 16(A) bis 17(B) werden
die gleichen Bezugszeichen wie in 4 verwendet,
um gleiche Bestandteile zu benennen, und auf erneute Beschreibungen
derselben wird verzichtet.
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Ein
erhabenes Schraubenaufnahme-Halteende 405, wie in 16(A) gezeigt, kann zum Positionieren
des Leistungshalbleitermoduls auf der Steuer-Leiterplatte 101 vorgesehen
sein. Das Schraubenaufnahme-Halteende 405 ist auf einer Schraubbefestigungsplatte 404 des
Leistungshalbleitermoduls so angebracht, dass das Schraubenaufnahme-Halteende 405 nach
oben übersteht.
Das Leistungshalbleitermodul wird durch Einführen des Schraubenaufnahme-Halteendes 405 in
eine in der Steuer-Leiterplatte
gebildete Aufnahmebohrung 114 auf der Steuer-Leiterplatte
positioniert. Eine Schraubenaufnahmebohrung 406 zum Anschrauben
des Leistungshalbleitermoduls und der Steuer-Leiterplatte 101 an
die Kühlrippe 110 ist
durch das Schraubenaufnahme-Halteende 405 hindurch gebildet.
Die Schraubenaufnahmebohrung 406 geht auch für die vorher
beschriebene Schraubenaufnahmebohrung 22. Das Leistungshalbleitermodul 1 und
die Steuer-Leiterplatte 101 werden durch Eindrehen der Schraube 120 durch
die Aufnahmebohrung 406 in die Gewindebohrung 111 der
Kühlrippe 110 an
der Kühlrippe 110 befestigt.
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Alternativ
ist ein aus einer Schraubbefestigungsplatte 424 vorstehendes
erhabenes Schraubenaufnahme-Halteende 425 mit einem Absatz 427 versehen,
wie in 16(B) gezeigt, so dass das Schraubenaufnahme-Halteende 425 auf
der Höhe, auf
welcher der Absatz 427 gebildet ist, mit der Steuer-Leiterplatte 101 zusammengefügt und an
dieser befestigt ist. Durch Festlegen der Höhe des Absatzes 427 wird
die Lagebeziehung zwischen den Außenzuleitungen 6 und
der Steuer-Leiterplatte 101 bestimmt und wird außerdem beim
Aufschmelzen der Lotschichten 103 eine gewisse Lotdicke
sichergestellt.
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Alternativ
ist ein aus einer Schraubbefestigungsplatte 434 nach oben
vorstehendes erhabenes Schraubenaufnahme-Halteende 435,
wie in einer vergrößerten Schnittansicht
in 17(A) gezeigt, so angeordnet, dass
das ferne Ende des Schraubenaufnahme-Halteendes 435 mit
der Steuer-Leiterplatte 101 zusammengefügt und an dieser befestigt
ist. Durch Festlegen der Höhe
des Schraubenaufnahme-Halteendes 435 wird
die Lagebeziehung zwischen den Außenzuleitungen 6 und
der Steuer-Leiterplatte 101 bestimmt und wird außerdem beim
Aufschmelzen der Lotschichten 103 eine gewisse Lotdicke
sichergestellt. Eine Schraubenaufnahmebohrung 436 zum Anschrauben
des Leistungshalbleitermoduls und der Steuer-Leiterplatte 101 an
die Kühlrippe 110 ist
durch das Schraubenaufnahme-Halteende 435 hindurch gebildet.
Die Schraubenaufnahmebohrung 436 ist auch für die vorher
beschriebene Schraubenaufnahmebohrung 22 nutzbar. Das Leistungshalbleitermodul 1 und
die Steuer-Leiterplatte 101 werden durch Eindrehen der
Schraube 120 durch die Aufnahmebohrung 436 in
die Gewindebohrung 111 der Kühlrippe 110 an der
Kühlrippe 110 befestigt.
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Alternativ
ist ein zu seinem fernen Ende hin konisch zulaufendes und aus einer
Schraubbefestigungsplatte 444 nach oben vorstehendes erhabenes Schraubenaufnahme-Halteende 445,
wie in einer vergrößerten Schnittansicht
in 17(B) gezeigt, so angeordnet, dass
das Schraubenaufnahme-Halteende 445 an
einer vorbestimmten Stelle seines Konus mit der Aufnahmebohrung 114 der
Steuer-Leiterplatte 101 zusammengefügt und an
dieser befestigt ist. Durch angemessenes Festlegen der Höhe und der Konizität des Schraubenaufnahme-Halteendes 445 wird
die Lagebeziehung zwischen den Außenzuleitungen 6 und
der Steuer-Leiterplatte 101 bestimmt und wird außerdem beim
Aufschmelzen der Lotschichten 103 eine gewisse Lotdicke
sichergestellt. Eine Schraubenaufnahmebohrung 436 zum Anschrauben
des Leistungshalbleitermoduls 1 und der Steuer-Leiterplatte 101 an
die Kühlrippe 110 ist
durch das Schraubenaufnahme-Halteende 445 hindurch gebildet.
Die Schraubenaufnahmebohrung 436 ist auch für die vorher
beschriebene Schraubenaufnahmebohrung 22 nutzbar. Das Leistungshalbleitermodul 1 und
die Steuer-Leiterplatte 101 werden durch Eindrehen der
Schraube 120 durch die Aufnahmebohrung 436 in
die Gewindebohrung 111 der Kühlrippe 110 an der
Kühlrippe 110 befestigt.
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Gemäß den Ausführungsformen
der Erfindung sind die Halbleiter-Chips 8 auf der isolierenden Leiterplatte 7 oberflächenmontiert
und sind die Zuleitungsrahmen 9 auf den Halbleiter-Chips 8 oberflächenmontiert.
Alternativ kann die sogenannte Steckmontage zur Anwendung kommen
und können
die Halbleiter-Chips 8 durch Löten an die isolierende Leiterplatte 7 und
an den Zuleitungsrahmen 9 kontaktiert werden. Alternativ
können
Hartlöten
unter Verwendung eines Hartlot-Füllmaterials
einschließlich
Silberpaste und ein elektrisch leitfähiger, von Lot verschiedener
Klebstoff zur Anwendung kommen.
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Gemäß den Ausführungsformen
der Erfindung wird das Epoxidharz als isolierende Versiegelungsmasse
verwendet. Alternativ kann problemlos Silikon-Gel und derartiges
Gel-Füllmaterial
in das Anschlussklemmengehäuse 2 gespritzt
und darin ausgehärtet
werden. Jedoch ist noch immer das Epoxidharz vorzuziehen, da das
Epoxidharz sich durch hervorragenden Wärmeübergang, hervorragende Wärmebeständigkeit
und hohe Steifigkeit auszeichnet. Bei Verwendung eines Gel-Füllmaterials
ist es erforderlich, mit einer Kunstharzplatte Druck auf dessen Oberseite
auszuüben
und derartige Vorkehrungen zu treffen.
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Obwohl
im Zusammenhang mit den obigen Ausführungsformen nicht speziell
beschrieben, ist es vorzuziehen, die Dicke der auf der isolierenden
Leiterplatte 7 befestigten Halbleiter-Chips 8 gleichzumachen.
Durch Gleichmachen der Dicke der Halbleiter-Chips 8 können die
Biegelängen
der Zuleitungsrahmen 9 auf der Seite der Innenzuleitungen 30 standardisiert
werden. Infolgedessen ist die zum Bilden der Biegung durch Pressen
verwendete Pressform einfach herzustellen.
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Obwohl
im Zusammenhang mit den obigen Ausführungsformen nicht speziell
beschrieben, können
Kupferkern-Kugeln oder Nickelkern-Kugeln mit einem gewissen Durchmesser
(z.B. von einigen zehn bis zu einigen hundert um Durchmesser) in
der Lötpaste
dispergiert sein, um beim Aufschmelzen der Lotschichten eine gewisse
Lotschichtdicke sicherzustellen.