DE102009011213A1 - Halbleitermodul und Verfahren zum Herstellen desselben - Google Patents

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Chikage Kariya Noritake
Takanori Kariya Teshima
Kuniaki Kariya Mamitsu
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Denso Corp
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Abstract

Ein Halbleitermodul (1) und ein Verfahren zum Herstellen desselben sind offenbart, die ein Halbleiterelement (2), das eine Elektrode hat, eine Wärmestrahlungsplatte (3), die in einer thermischen Berührung mit einer Hauptoberfläche des Halbleiterelements (2) platziert ist und mit der Elektrode desselben elektrisch verbunden ist, einen Isolationskörper (4), der an einer Außenoberfläche (31) der Wärmestrahlungsplatte (3) direkt gebildet ist, einen Metallkörper (5), der an einer Außenoberfläche (41) des Isolationskörpers (4) direkt gebildet ist und eine niedrigere Dicke als dieselbe des Isolationskörpers (4) hat, und ein Formharz (11), das die Wärmestrahlungsplatte (3), das Halbleiterelement (2) und den Isolationskörper (4) einheitlich formt, aufweisen. Der Isolationskörper (4) ist mit dem Metallkörper (5) und dem Formharz (11) bedeckt, und der Metallkörper (5) hat eine Außenoberfläche (51), die einem Äußeren des Formharzes (11) ausgesetzt ist.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2008-53848 , eingereicht am 4. März 2008, deren Inhalt hierdurch durch Bezugnahme aufgenommen ist.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Technisches Gebiet der Erfindung
  • Die vorlegende Erfindung bezieht sich auf ein Halbleitermodul und auf Verfahren zum Herstellen desselben und insbesondere auf ein Halbleitermodul, das ein Halbleiterelement und eine Wärmestrahlungsplatte, die in einer Berührung mit dem Halbleiterelement platziert ist, hat, die mit einem Formharz in eine einheitliche Struktur geformt sind, und auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Halbleitermoduls.
  • 2. Beschreibung der verwandten Technik
  • Versuche wurden vorher gemacht, ein Halbleitermodul zu schaffen, das ein Halbleiterelement enthält. Das Halbleitermodul weist das Halbleiterelement und zusätzlich eine Wärmestrahlungsplatte, die in einer thermischen Berührung mit dem Halbleiterelement platziert ist, auf, die einheitlich mit einem Formharz geformt sind. Mit einem solchen Halbleitermodul ist die Wärmestrahlungsplatte, die in einer thermischen Berührung mit dem Halbleiterelement platziert ist, hinsichtlich der Platzierung einer Oberfläche des Halbleitermoduls zum Strahlen von Wärme, die von dem Halbleiterelement erzeugt wird, ausgesetzt (siehe die japanischen Patentanmeldungsveröffentlichungen Nrn. 2003-110064 und 2006-147852 : Patentveröffentlichungen Nrn. 1 und 2).
  • Da jedoch die Wärmestrahlungsplatte mit einer Elektrode des Halbleiterelements elektrisch verbunden ist, kann keine Kühleinheit in einer direkten Berührung mit der Wärmestrahlungsplatte platziert werden. Es entsteht somit eine Notwendigkeit, ein Isolationsglied zwischen der Wärmestrahlungsplatte und der Kühleinheit vorzusehen. Es ist daher ein getrenntes Isolationsglied erforderlich, wenn das Halbleitermodul an die Wärmeeinheit montiert wird, was in einem Problem eines Bewirkens einer Erhöhung der Zahl von Bauteilen mit einem Abfall der Montageausführbarkeit resultiert.
  • Um sich einem solchen Problem zuzuwenden, wurde ein Versuch gemacht, einen Halbleiter mit einem keramischen Dünnfilm, der an einer Außenoberfläche einer Wärmestrahlungsplatte gebildet ist, zu schaffen, um eine elektrische Isolation zwischen der Wärmestrahlungsplatte und einer Kühleinheit ohne ein Dazwischenliegen eines getrennten Isolationsglieds vorzusehen (siehe die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2001-308237 : Patentveröffentlichung Nr. 3).
  • Die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2005-175130 (Patentveröffentlichung Nr. 4) offenbart ferner ein Halbleitermodul mit einer Wärmestrahlungsplatte, die auf einer Außenoberfläche einer Elektrodenplatte platziert ist. Die Elektrodenplatte ist mit einer Elektrode eines Halbleiterelements, wobei ein Isolationsblatt zwischen der Elektrodenplatte und der Wärmestrahlungsplatte liegt, elektrisch verbunden.
  • Die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2004-165281 (Patentveröffentlichung Nr. 5) offenbart ferner ein Halbleitermodul, bei dem eine Metallplatte auf einer Außenoberfläche einer Wärmestrahlungsplatte platziert ist, die mit einem Halbleiterelement in einer thermischen Berührung gehalten ist, wobei eine Isolationsharzschicht zwischen der Wärmestrahlungsplatte und der Metallplatte liegt.
  • Bei dem in der Patentveröffentlichung Nr. 3 offenbarten Halbleitermodul ist jedoch der keramische Dünnfilm der Außenoberfläche ausgesetzt. Es besteht somit ein Risiko eines Risses, der in dem keramischen Dünnfilm aufgrund einer äußeren Kraft, die an die Wärmestrahlungsplatte angelegt wird, wenn das Halbleitermodul an die Kühleinheit montiert wird, auftritt, was eine Wahrscheinlichkeit eines Abfalls einer Isolierfunktion bewirkt.
  • Bei dem Halbleitermodul, das in der Patentveröffentlichung Nr. 4 offenbart ist, ist das Isolationsblatt nicht an die Elektrodenplatte gebunden bzw. gebondet, mit einem resultierenden Problem eines Bewirkens, dass das Isolationsblatt von der Elektrodenplatte versetzt wird. Beim Herstellen des Halbleitermoduls besteht somit, um zu bewirken, dass das Isolationsblatt zuverlässig die Isolationsfunktion zeigt, ein Risiko einer auftretenden Schwierigkeit. Es ist zusätzlich denkbar, das Isolationsblatt durch ein Haftmittel an die Elektrodenplatte zu bonden. In diesem Fall gibt es eine Erhöhung des Wärmewiederstands zwischen der Elektrodenplatte und dem Isolationsblatt, was ein Risiko eines Abfalls einer Wärmstrahleigenschaft bewirkt.
  • Bei dem in der Patentveröffentlichung Nr. 5 offenbarten Halbleitermodul ist ferner die Metallplatte auf der Außenoberfläche der Wärmestrahlungsplatte über das Isolationsblatt angeordnet, das eine größere Größe als die Wärmestrahlungsplatte hat. Dies bewirkt, dass eine Notwendigkeit entsteht, die Isolationsharzschicht und die Metallplatte mit einem Formharz zu formen. Dies resultiert in dem Auftreten dessen, dass das Halbleitermodul hinsichtlich der physischen Größe größer als die Wärmestrahlungsplatte ist. Es wird somit schwierig, das Halbleitermodul mit einer resultierenden Schwierigkeit, die beim Verbessern der Wärmestrahleigenschaft bewirkt wird, zu miniaturisieren.
  • Bei dem in der Patentveröffentlichung Nr. 5 offenbarten Halbleitermodul ist ferner die Wärmestrahlungsplatte lediglich auf einer Seite des Halbleitermoduls platziert, und daher gibt es eine Grenze beim Erhöhen der Wärmestrahleigenschaft.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde mit der Absicht, sich dem vorhergehenden Problemen zuzuwenden, vollendet und hat eine Aufgabe, ein Halbleitermodul, das verfügbar ist, um ohne weiteres hergestellt zu werden, und das an eine Kühleinheit ohne weiteres montiert werden kann, während dasselbe eine ausgezeichnete Wärmestrahlfähigkeit hat, und ein Verfahren zum Herstellen desselben zu schaffen.
  • Um die vorhergehende Aufgabe zu lösen, schafft ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Halbleitermodul mit einem Halbleiterelement, das eine Elektrode hat, einer Wärmestrahlungsplatte, die in einer thermischen Berührung mit einer Hauptoberfläche des Halbleiterelements platziert ist und mit der Elektrode des Halbleiterelements elektrisch verbunden ist, einem Isolationskörper, der an einer Außenoberfläche der Wärmestrahlungsplatte direkt gebildet ist, wobei die Wärmestrahlungsplatte, das Halbleiterelement und der Isolationskörper aufeinandergestapelt sind, um einen Stapelkörper zu bilden, einem Formharz, das den Stapelkörper einheitlich formt, und einem Metallkörper, der an einer Außenoberfläche des Isolationskörpers direkt gebildet ist. Der Isolationskörper ist mit dem Metallkörper und dem Formharz bedeckt. Der Metallkörper hat eine Außenoberfläche, die einem Äußeren des Formharzes ausgesetzt ist.
  • Das Halbleitermodul einer solchen Struktur hat vorteilhafte Effekte, die im Folgenden aufgelistet sind.
  • Die Wärmestrahlungsplatte hat die Außenoberfläche, an der der Isolationskörper direkt gebildet ist, und der Metallkörper ist direkt an der Außenoberfläche des Isolationskörpers gebildet. Der Metallkörper ist zusätzlich dem Äußeren des Formharzes ausgesetzt. Dies erlaubt einer Kühleinheit, auf dem Metallkörper in einer Berührung mit demselben platziert zu sein, um zu ermöglichen, dass das Halbleiterelement Wärme mit einer erhöhten Effizienz strahlt, während ermöglicht wird, eine Isoliereigenschaft zwischen dem Halbleiterelement und der Kühleinheit sicherzustellen.
  • Wie im Vorhergehenden dargelegt ist, enthält ferner das Halbleitermodul einheitlich den Metallkörper, der von der Wärmestrahlungsplatte mit dem Isolationskörper elektrisch isoliert ist. Dies resultiert in keiner Notwendigkeit, zu bewirken, dass ein getrenntes Glied zwischen dem Halbleitermodul und der Kühleinheit liegt, und das Halbleitermodul kann direkt an die Kühleinheit montiert sein. Dies ermöglicht, dass das Halbleitermodul ohne weiteres an die Kühleinheit mit einer erhöhten Montierfähigkeit montiert wird.
  • Der Isolationskörper ist ferner direkt an der Außenoberfläche der Wärmestrahlungsplatte gebildet, und der Metallkörper ist direkt an dem Isolationskörper gebildet. Somit ist kein Isolationskörper von der Wärmestrahlungsplatte versetzt, und kein Metallkörper wird von dem Isolationskörper während der Montage des Halbleitermoduls versetzt. Dies erlaubt, dass das Halbleitermodul ohne weiteres hergestellt wird, während eine zuverlässige Isoliereigenschaft zwischen der Wärmestrahlungsplatte und dem Metallkörper sichergestellt wird.
  • Bei dem Halbleitermodul des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die Endkanten des Metallkörpers von den Endkanten des Isolationskörpers nach innen platziert. Dies ermöglicht, dass ein adäquater Isolierwiderstand zwischen der Wärmestrahlungsplatte und dem Metallkörper vorgesehen wird.
  • Der Isolationskörper ist ferner mit dem Metallkörper und dem Formharz bedeckt und nicht der Außenoberfläche des Halbleitermoduls ausgesetzt. Die Wärmestrahlungsplatte, die von dem Isolationskörper nach innen platziert ist, verbleibt daher in einem Zustand, der in einem inneren Teil des Formharzes um einen Wert vergraben ist, der äquivalent zu einer Gesamtdicke des Isolationskörpers und des Metallkörpers ist. Dies ermöglicht, dass ein erhöhter elektrischer Isolationswiderstand zwischen der Wärmestrahlungsplatte und dem Metallkörper und zwischen der Wärmestrahlungsplatte und der Außenoberfläche des Halbleitermoduls auf eine Art und Weise vorgesehen wird, die im Folgenden erörtert ist.
  • Der Isolationskörper ist ferner der Außenoberfläche des Halbleitermoduls nicht ausgesetzt. Es besteht somit kein Risiko einer Beschädigung, die an dem Isolationskörper auftritt, während die Verhinderung eines Abfalls der Isoliereigenschaft während eines Verfahrens eines Montierens des Halbleitermoduls an die Kühleinheit ermöglicht wird.
  • Da ferner der Metallkörper an der Außenoberfläche des Isolationskörpers direkt gebildet ist, kann eine Isoliereigenschaft des Isolationskörpers ohne weiteres geprüft werden. Das heißt, wenn der Metallkörper nicht an die Außenoberfläche des Isolationskörpers gebondet ist, dann entsteht eine Notwendigkeit, eine Stehspannung beim Verwenden von Elektrodenanschlussstellen zu messen, die gegen den Isolationskörper gedrückt werden, um eine gesamte Oberfläche desselben zu bedecken. Es besteht jedoch eine Wahrscheinlichkeit, dass es schwierig ist, zu bewirken, dass die Elektrodenanschlussstellen zuverlässig gegen die gesamte Oberfläche des Isolationskörpers gedrückt werden. Es besteht daher ein Risiko einer Schwierigkeit, die beim Erreichen einer genauen Messung auftritt.
  • Bei der Struktur des Halbleitermoduls des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist im Gegensatz dazu der Metallkörper direkt an der Außenoberfläche des Isolierkörpers gebildet, und es entsteht daher keine Notwendigkeit, dass Elektrodenanschlussstellen einer solch großen Größe gegen den Isolationskörper gedrückt werden. In diesem Fall erlaubt das Platzieren der Elektrode auf dem Metallkörper in einem Kontakt mit demselben, dass die Stehspannung gemessen wird, was ermöglicht, dass die Isolationseigenschaft des Isolationskörpers adäquat geprüft wird.
  • Wie im Vorhergehenden dargelegt ist, ermöglicht die vorliegende Erfindung die Bereitstellung eines Halbleitermoduls, das ohne weiteres hergestellt werden kann und ohne weiteres an eine Kühlvorrichtung montiert werden kann, während dasselbe eine erhöhte Wärmestrahlfähigkeit hat.
  • Das Halbleitermodul des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann vorzugsweise den Metallkörper, der Endkanten hat, die bei von Endkanten des Isolationskörpers nach innen versetzten Positionen platziert sind, den Isolationskörper, der einen Hauptoberflächenabschnitt, der die Außenoberfläche der Wärmestrahlungsplatte bedeckt, und Seitenwandabschnitte, die auf mindestens Teilen von Endkanten der Wärmestrahlungsplatte gebildet sind, aufweist, und den Metallkörper aufweisen, der Endkanten hat, die bei von Endkanten des Isolationskörpers nach innen versetzten Positionen platziert sind.
  • Das Halbleitermodul einer solchen Struktur hat vorteilhafte Effekte, die im Folgenden aufgelistet sind.
  • Bei dem Halbleitermodul ist der Isolationskörper direkt an der Außenoberfläche der Wärmestrahlungsplatte gebildet, und der Metallkörper ist direkt an der Außenoberfläche des Isolationskörpers gebildet. Der Metallkörper ist zusätzlich dem Äußeren des Formharzes ausgesetzt. Dies ermöglicht, dass das Halbleiterelement Wärme mit einer erhöhten Effizienz strahlt, während eine Isoliereigenschaft zwischen dem Halbleiterelement und der Kühleinheit sichergestellt ist.
  • Das Halbleitermodul enthält ferner einheitlich den Metallkörper, der von der Wärmestrahlungsplatte mit dem Isolationskörper elektrisch isoliert ist. Das Halbleitermodul kann somit an die Kühleinheit ohne eine Notwendigkeit eines Vorbereitens eines getrennten Isolationsglieds, das zwischen dem Halbleitermodul und der Kühleinheit liegt, montiert werden.
  • Der Isolationskörper ist ferner direkt an der Außenoberfläche der Wärmestrahlungsplatte gebildet, und der Metallkörper ist direkt an der Außenoberfläche des Isolationskörpers gebildet. Dies resultiert in einer Erleichterung eines Herstellens des Halbleitermoduls, während eine Isoliereigenschaft zwischen der Wärmstrahlungsplatte und dem Metallkörper zuverlässig erhalten wird, ohne ein Risiko eines Versatzes des Isolationskörpers hinsichtlich der Wärmestrahlungsplatte und eines Versatzes des Metallkörpers hinsichtlich des Isolationskörpers zu bewirken.
  • Der Isolationskörper weist ferner den Hauptoberflächenabschnitt, der direkt an der Außenoberfläche der Wärmestrahlungsplatte gebildet ist, und die Seitenwandabschnitte, die auf mindestens den Teilen der Endkanten der Wärmestrahlungsplatte gebildet sind, auf. Der Metallkörper ist an der Außenoberfläche des Isolationskörpers direkt gebildet, wobei die Endkanten bei den nach innen liegenden Positionen zurück weg von den Endkanten des Isolationskörpers platziert sind. Dies ermöglicht, dass die Isoliereigenschaft zwischen der Wärmestrahlungsplatte und dem Metallkörper adäquat erhalten wird.
  • Der Isolationskörper ist ferner mit dem Metallkörper und dem Formharz bedeckt, und keines der Teile des Isolationskörpers ist einer Außenoberfläche des Halbleitermoduls ausgesetzt. Dies erlaubt, dass die Wärmestrahlungsplatte von dem Isolationskörper nach innen platziert ist, um in einem Zustand zu verbleiben, der in einem inneren Teil des Harzformkörpers um eine Tiefe vergraben ist, die äquivalent zu einer Gesamtdicke des Isolationskörpers und des Metallkörpers ist. Dies resultiert in einer Erhöhung einer elektrischen Isoliereigenschaft zwischen der Wärmestrahlungsplatte und dem Metallkörper und zwischen der Wärmestrahlungsplatte und der Außenoberfläche des Halbleitermoduls.
  • Der Isolationskörper ist außerdem nicht der Außenoberfläche des Halbleitermoduls ausgesetzt. Wenn somit das Halbleitermodul auf der Kühleinheit montiert wird, besteht kein Risiko einer Beschädigung, die an dem Isolationskörper auftritt, wobei ein Abfall einer Isolierfunktion verhindert wird.
  • Da ferner der Metallkörper direkt an der Außenoberfläche des Isolationskörpers gebildet ist, kann die Isoliereigenschaft des Isolationskörpers ohne weiteres geprüft werden.
  • Der Isolationskörper ist zusätzlich direkt an der Außenoberfläche der Wärmestrahlungsplatte und mindestens den Teilen der Endkanten der Wärmestrahlungsplatte gebildet. Wenn somit ein Versuch vorgenommen wird, eine Größe des Metallkörpers, der an der Außenoberfläche des Isolationskörpers gebildet ist, zu erhöhen, wird es möglich, einen adäquaten Isoliereffekt zwischen der Wärmestrahlungsplatte und dem Metallkörper sicherzustellen. Als ein Resultat kann das Halbleitermodul eine erhöhte Wärmestrahleigenschaft haben.
  • Wie im Vorhergehenden dargelegt ist, kann die vorliegende Erfindung ein Halbleitermodul schaffen, das ohne weiteres hergestellt und ohne weiteres an eine Kühleinheit montiert werden kann, während dasselbe ausgezeichnete Wärmestrahlfähigkeiten hat.
  • Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleitermoduls, wobei das Verfahren die Schritte eines Vorbereitens eines Halbleiterelements, das eine Elektrode hat, eines Positionierens einer Wärmestrahlungsplatte auf einer Hauptoberfläche des Halbleiterelements, die in einer thermischen Berührung mit demselben montiert wird und die Wärmestrahlungsplatte mit der Elektrode des Halbleiterelements elektrisch verbindet, eines Bondens des Halbleiterelements und der Wärmestrahlungsplatte aneinander zum Vorsehen eines Stapelkörpers, eines Bildens eines Isolationskörpers direkt an einer Außenoberfläche der Wärmestrahlungsplatte, eines Bildens eines Metallkörpers direkt an einer Außenoberfläche des Isolationskörpers, eines Formens des Stapelkörpers, des Isolationskörpers und des Metallkörpers mit einem Formharz, und eines Bearbeitens einer Oberfläche des Metallkörpers und des Formharzes aufweist, um zu bewirken, dass der Metallkörper eine Außenoberfläche, die einem Äußeren des Formharzes ausgesetzt ist, hat.
  • Das Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls hat verschiedene vorteilhafte Effekte, die im Folgenden aufgelistet sind.
  • Bei dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird es möglich, das Halbleitermodul des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung ohne weiteres herzustellen. Das heißt, das Halbleitermodul kann ohne weiteres mit einer Erleichterung bei einem Montieren an einer Kühleinheit hergestellt werden, während dasselbe eine ausgezeichnete Wärmestrahlfähigkeit hat.
  • Bei dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird ferner das Formharz an dem Stapelkörper, dem Isolationskörper und dem Metallkörper gebildet, um diese Bauteile zu bedecken, wonach die Oberfläche des Metallkörpers und des Formharzes einem Bearbeiten, wie zum Beispiel einem Schneiden oder Schleifen, ausgesetzt werden, um zu bewirken, dass der Metallkörper dem Äußeren des Formharzes ausgesetzt wird. Dies ermöglicht, dass der Metallkörper ohne weiteres der Außenoberfläche des Halbleitermoduls ausgesetzt wird, ohne zu bewirken, dass der Isolationskörper der Außenoberfläche des Halbleitermoduls ausgesetzt wird. Der Metallkörper kann zusätz lich hinsichtlich der Oberfläche geglättet werden, was eine Erhöhung eines Kontaktoberflächenbereichs zwischen dem Metallkörper und der Kühleinheit, die in einem Kontakt mit demselben zu platzieren ist, ermöglicht. Dies ermöglicht, dass das Halbleitermodul eine erhöhte Wärmestrahleigenschaft hat.
  • Wie im Vorhergehenden dargelegt ist, kann die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleitermoduls, das ohne weiteres hergestellt und ohne weiteres an eine Kühleinheit montiert werden kann, während dasselbe eine ausgezeichnete Wärmestrahlfähigkeit hat, schaffen.
  • Bei dem Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls weist der Schritt des Bildens des Metallkörpers ein Bilden des Metallkörpers direkt an der Außenoberfläche des Isolationskörpers derart auf, dass Endkanten des Metallkörpers bei von Endkanten des Isolationskörpers nach innen versetzten Positionen platziert sind; Der Schritt eines Bildens des Isolationskörpers weist ein Bilden eines Hauptoberflächenabschnitts direkt auf der Außenoberfläche der Wärmestrahlungsplatte und von Seitenwandabschnitten direkt auf mindestens Teilen der Endkanten der Wärmestrahlungsplatte auf; und der Schritt eines Bildens des Metallkörpers weist ein Bilden des Metallkörpers derart auf, dass der Metallkörper Endkanten hat, die bei von Endkanten des Isolationskörpers nach innen versetzten Positionen platziert sind.
  • Das Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat verschiedene vorteilhafte Effekte, die im Folgenden aufgelistet sind.
  • Bei dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird es möglich, das Halbleitermodul des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung ohne weiteres herzustellen. Das heißt, das Halbleitermodul kann ohne weiteres mit einer Erleichterung bei einem Montieren an einer Kühleinheit hergestellt werden, während dasselbe eine ausgezeichnete Wärmestrahlfähigkeit hat.
  • Wie bei dem Halbleitermodul des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung kann ferner der Metallkörper ohne weiteres der Außenoberfläche des Halbleitermoduls ausgesetzt werden, ohne zu bewirken, dass die Außenoberfläche des Isolationskörpers der Außenoberfläche des Halbleitermoduls ausgesetzt wird. Die Oberfläche des Metallkörpers wird zusätzlich geglättet, was eine Erhöhung eines Oberflächenberührungsbereichs zwischen dem Metallkörper und der Kühleinheit, die in einem Kontakt mit demselben platziert ist, ermöglicht. Dies resultiert in einer Fähigkeit eines Erhöhens einer Wärmestrahleigenschaft des Halbleitermoduls.
  • Der Isolationskörper ist ferner direkt an nicht nur der Außenoberfläche der Wärmestrahlungsplatte, sondern ferner an den Teilen der Endflächen der Wärmestrahlungsplatte gebildet. Selbst wenn somit der Isolationskörper mit einer großen Größe des Metallkörpers gebildet wird, kann eine adäquate Isolation zwischen der Wärmestrahlungsplatte und der Metallplatte sichergestellt werden. Als ein Resultat wird es möglich, eine erhöhte Wärmestrahleigenschaft zu erhalten.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung, die im Vorhergehenden dargelegt ist, ist es möglich, ein Halbleiterelement zu schaffen, das mit einer Erleichterung bei einem Montieren an einer Kühleinheit ohne weiteres hergestellt werden kann und eine ausgezeichnete Wärmestrahlfähigkeit hat.
  • Das Halbleitermodul, das die vorliegende Erfindung implementiert, kann bei Elektroleistungswandlern, wie zum Beispiel einem Wechselrichter und einem Wandler etc., angewendet sein.
  • Das Halbleitermodul kann ferner ein einzelnes Halbleiterelement oder eine Mehrzahl von Halbleiterelementen aufweisen. Das Halbleitermodul kann ferner die Form von beispielsweise einem IGBT (= Insulated Gate Bipolar Transistor = Bipolartransistor mir isoliertem Gate), einem MOSFET (= Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor = Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) oder einer Diode etc. annehmen.
  • Bei dem Halbleitermodul, das die vorliegende Erfindung implementiert, kann der Isolationskörper an den Teilen der Endkanten der Wärmestrahlungsplatte oder an einer gesamten Oberfläche derselben gebildet sein.
  • Der Isolationskörper kann ferner vorzugsweise den Hauptoberflächenabschnitt, der an der Außenoberfläche der Wärmestrahlungsplatte direkt gebildet ist, und die Seitenwandabschnitte, die direkt an mindestens Teilen der Endkanten der Wärmestrahlungsplatte gebildet sind, aufweisen.
  • Bei einer solchen Struktur kann ferner eine erhöhte Isoliereigenschaft zwischen der Wärmestrahlungsplatte und dem Metallkörper erhalten werden. Dies resultiert in einer Fähigkeit eines Erhaltens eines Halbleitermoduls, das eine weiter erhöhte Isoliereigenschaft hat.
  • Bei dem Halbleitermodul einer solchen Struktur kann der Isolationskörper ferner an den Teilen der Endkanten der Wärmestrahlungsplatte oder auf einer gesamten Oberfläche derselben gebildet sein.
  • Bei dem Halbleitermodul des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann der Metallkörper vorzugsweise an einem gesamten Bereich der Außenoberfläche des Isolationskörpers gebildet sein,
  • Bei einer solchen Struktur kann der Metallkörper einen so groß wie möglich erhöhten Oberflächenbereich haben, wodurch ermöglicht wird, dass eine Außenoberfläche, die als eine Wärmestrahloberfläche dient, des Metallkörpers der Außenseite des Halbleitermoduls mit einem erhöhten Oberflächenbereich ausgesetzt ist. Dies resultiert in einer Fähigkeit eines Erhaltens eines Halbleitermoduls, das eine weiter erhöhte Wärmestrahleigenschaft hat.
  • Bei dem Halbleitermodul des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann der Isolationskörper ferner einen Isolationsfilm, der an der Wärmestrahlungsplatte durch min destens entweder CVD, PVD oder ein thermisches Spritzen als ein Film gebildet ist, aufweisen.
  • Bei einer solchen Struktur kann der Isolationskörper als ein dünner und dichter Film gebildet sein, ohne zu bewirken, dass ein Einschluss, wie zum Beispiel ein Haftmittel, dazwischen liegt. Dies resultiert in einer Reduzierung des thermischen Widerstands, während adäquat eine elektrische Isoliereigenschaft sichergestellt wird. Ein Halbleiter kann somit mit einer Struktur erhalten werden, die eine ausgezeichnete Wärmestrahlfähigkeit und Isoliereigenschaft hat.
  • Bei dem Halbleitermodul des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann der Metallkörper vorzugsweise einen Metallfilm, der an dem Isolationskörper durch mindestens entweder PVD (= Physical Vapor Deposition = physikalische Dampfabscheidung) oder CVD (= Chemical Vapor Deposition = chemische Dampfabscheidung) als ein Film gebildet ist, aufweisen.
  • In diesem Fall kann der Metallkörper ohne weiteres und direkt an der Außenoberfläche des Isolationskörpers auf eine leichte und zuverlässige Art gebildet werden.
  • Der Metallkörper kann zusätzlich durch einen anderen Schritt, wie zum Beispiel durch ein metallisierendes Plattieren, vorzugsweise gebildet werden.
  • Bei dem Halbleitermodul des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann der Isolationskörper ferner vorzugsweise aus einem anorganischen Material hergestellt sein.
  • Bei einer solchen Struktur kann der Isolationskörper eine reduzierte Dicke haben, was die Bereitstellung eines Halbleitermoduls, das eine ausgezeichnete Wärmestrahlfähigkeit hat, ermöglicht.
  • Beispiele eines anorganischen Materials können beispielsweise Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Yttriumoxid, Zirconiumoxid, AlN, SiON, SiCN, SiC und SiOC etc. aufweisen.
  • Bei dem Halbleitermodul des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann der Metallkörper ferner vorzugsweise aus einem Metall hergestellt sein, das aus einer Gruppe, die aus Aluminium, Nickel, Kupfer, Silber, Gold oder einer Legierung dieser Komponenten besteht, ausgewählt ist.
  • Bei einer solchen Struktur kann der Metallkörper eine erhöhte thermische Leitfähigkeit haben, wodurch die Bereitstellung eines Halbleitermoduls ermöglicht wird, das eine ausgezeichnete Wärmestrahlfähigkeit hat. Dies erlaubt zusätzlich, dass der Metallkörper ohne weiteres durch Schneiden oder Schleifen bearbeitet wird.
  • Bei dem Halbleitermodul des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann außerdem die Wärmestrahlungsplatte vorzugsweise aus einem Metall hergestellt sein, das aus einer Gruppe, die aus Aluminium, Kupfer oder einer Legierung dieser Komponenten besteht, ausgewählt ist.
  • Bei einer solchen Struktur kann der Metallkörper eine erhöhte thermische Leitfähigkeit haben, wodurch die Bereitstellung eines Halbleitermoduls, das eine ausgezeichnete Wärmestrahlfähigkeit hat, ermöglicht wird.
  • Bei dem Halbleitermodul des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann nebenbei bemerkt die Wärmestrahlungsplatte vorzugsweise ein Paar von Wärmestrahlungsplatten, die auf beiden Hauptoberflächen des Halbleiterelements platziert sind, aufweisen.
  • Bei einer solchen Struktur kann das Halbleiterelement auf beiden Hauptoberflächen gekühlt werden, was es ermöglicht, dass das Halbleitermodul eine weiter erhöhte Wärmestrahleigenschaft hat.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind im Lichte der folgenden Beschreibung offensichtlicher, wie es in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. Es zeigen:
  • 1 eine Querschnittsansicht, die ein Halbleitermodul eines ersten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 eine Querschnittsansicht des Halbleitermoduls des ersten Ausführungsbeispiels, bei dem beide Seiten in einem engen Kontakt mit Kühleinheiten gehalten sind;
  • 3 eine perspektivische Ansicht des Halbleitermoduls des ersten Ausführungsbeispiels, das in 1 gezeigt ist;
  • 4 eine Draufsicht des Halbleitermoduls des ersten Ausführungsbeispiels betrachtet in einer Richtung senkrecht zu Außenoberflächen eines Isolationskörpers und eines Metallkörpers;
  • 5 eine Querschnittsansicht, die ein Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls des ersten Ausführungsbeispiels darstellt, bevor ein Stapelkörper und relevante Bauteile mit einem Formharz geformt werden;
  • 6 eine Querschnittsansicht, die das Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls des ersten Ausführungsbeispiels darstellt, nachdem der Stapelkörper und die relevanten Bauteile mit dem Formharz geformt sind;
  • 7A eine Querschnittsansicht, die die Beziehung zwischen einer Wärmestrahlungsplatte, dem Isolationskörper und dem Metallkörper darstellt, bevor das Halbleitermodul des ersten Ausführungsbeispiels dem Bearbeiten durch ein Schneiden oder Schleifen ausgesetzt wird;
  • 7B eine Querschnittsansicht, die die Beziehung zwischen der Wärmestrahlungsplatte, dem Isolationskörper und dem Metallkörper darstellt, nachdem das Halbleitermodul des ersten Ausführungsbeispiels dem Bearbeiten durch ein Schneiden oder Schleifen ausgesetzt wurde.
  • 8 eine Querschnittsansicht, die das Halbleitermodul des ersten Ausführungsbeispiels darstellt, um Abmessungen von verschiedenen Teilen einschließlich eines Isolationsraumabstands des Halbleitermoduls des ersten Ausführungsbeispiels darzustellen;
  • 9 eine fragmentarische vergrößerte Querschnittsansicht des Halbleitermoduls des ersten Ausführungsbeispiels, die in der Nachbarschaft eines Endabschnitts des Isolationskörpers dargestellt ist;
  • 10 eine fragmentarische vergrößerte Querschnittsansicht eines Halbleitermoduls, die in der Nachbarschaft eines Endabschnitts des Isolationskörpers bei der Abwesenheit eines Metallkörpers dargestellt ist;
  • 11 eine Querschnittsansicht des Halbleitermoduls in der Abwesenheit des Metallkörpers;
  • 12 eine Querschnittsansicht des Halbleitermodus in der Abwesenheit des Metallkörpers, die darstellt, wie ein Stehspannungsmessungsverfahren ausgeführt wird;
  • 13 eine Querschnittsansicht des Halbleitermoduls des ersten Ausführungsbeispiels, die darstellt, wie das Stehspannungsmessungsverfahren ausgeführt wird;
  • 14 eine Querschnittsansicht, die ein Halbleitermodul eines zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 15 eine Querschnittsansicht, die ein Halbleitermodul eines dritten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 16 eine Querschnittsansicht, die ein Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls des dritten Ausführungsbeispiels darstellt, bevor ein Stapelkörper und relevante Bauteile mit einem Formharz geformt werden;
  • 17 eine Querschnittsansicht, die das Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls des dritten Ausführungsbeispiels darstellt, nachdem der Stapelkörper und die relevanten Bauteile mit dem Formharz geformt sind;
  • 18 eine fragmentarische vergrößerte Querschnittsansicht des Halbleitermoduls des dritten Ausführungsbeispiels, die in der Nachbarschaft eines Endabschnitts des Isolationskörpers dargestellt ist;
  • 19 eine Querschnittsansicht, die ein Halbleitermodul eines vierten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 20 eine fragmentarische vergrößerte Querschnittsansicht des Halbleitermoduls des vierten Ausführungsbeispiels, die in der Nachbarschaft eines Endabschnitts des Isolationskörpers dargestellt ist;
  • 21 eine Querschnittsansicht, die ein Halbleitermodul eines fünften Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 22 eine Querschnittsansicht, die ein Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls des fünften Ausführungsbeispiels darstellt, bevor ein Stapelkörper und relevante Bauteile mit einem Formharz geformt werden;
  • 23 eine Querschnittsansicht, die das Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls des fünften Ausführungsbeispiels darstellt, nachdem der Stapelkörper und die relevanten Bauteile mit dem Formharz geformt wurden.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • Halbleitermodule von verschiedenen Ausführungsbeispielen gemäß der vorliegenden Erfindung und Verfahren zum Herstellen der Halbleitermodule der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind nun im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch so aufzufassen, dass dieselbe nicht auf solche Ausführungsbeispiele, die im Folgenden beschrieben sind, begrenzt ist, und technische Konzepte der vorliegenden Erfindung können in Kombina tion mit anderen bekannten Technologien implementiert sein, oder die andere Technologie kann Funktionen haben, die äquivalent zu solchen bekannten Technologien sind.
  • In der folgenden Beschreibung versteht es sich von selbst, dass solche Ausdrücke wie „nach innen”, „außen”, „Ende”, „Kante”, „Anschluss” und dergleichen vorteilhafte Wörter sind und nicht als begrenzende Ausdrücke aufgefasst werden sollten.
  • [Ausführungsbeispiele]
  • (Erstes Ausführungsbeispiel)
  • Ein Halbleitermodul eines Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung und das Verfahren zum Herstellen desselben sind im Folgenden im Detail unter Bezugnahme auf 1 bis 13 der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Wie in 1 gezeigt ist, weist das Halbleitermodul 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Halbleiterelement 2 und ein Paar von Wärmestrahlungsplatten 3, die in einer thermischen Berührung mit dem Halbleiterelement 2 auf beiden Hauptoberflächen desselben platziert sind und mit Elektroden des Halbleiterelements 2 elektrisch verbunden sind, auf, wobei beide mit einem Formharz 11 in eine einheitliche Struktur geformt sind.
  • Das Paar von Wärmestrahlungsplatten 3 hat Außenoberflächen 31, an denen Isolationskörper 4 jeweils direkt gebildet sind. Die Isolationskörper 4 haben Außenoberflächen 41, an denen Metallkörper 5 direkt gebildet sind, wobei Endkanten 52 jeweils bei von Endkanten 42 der Isolationskörper 4 nach innen versetzten Positionen platziert sind.
  • Jeder der Isolationskörper 4 ist somit mit jedem der Metallkörper 5 und dem Formharz 11 bedeckt, und die Metallkörper 5 haben Außenoberflächen 51, die dem Äußeren des Formharzes 11 ausgesetzt sind (siehe 1 und 3).
  • Die Isolationskörper 4 weisen Isolationsfilme, die an den Außenwänden 31 der Wärmestrahlungsplatten 3 durch eine chemische Dampfabscheidung (CVD) jeweils gebildet sind, auf. Jeder der Isolationsfilme ist insbesondere aus einem Aluminiumoxidfilm, der aus einem anorganischen Material hergestellt ist, zusammengesetzt. Die Metallkörper 5 weisen zusätzlich Metallfilme, die an den Außenwänden 41 der Isolationskörper 4 durch jeweils eine physikalische Dampfabscheidung (PVD) gebildet sind, auf. Jeder der Metallfilme ist insbesondere aus einem Aluminiumfilm, der durch Sputtern bzw. Zerstäuben gebildet ist, zusammengesetzt.
  • Jeder Isolationskörper 4 hat ferner eine Dicke, die sich abhängig von einer gewünschten Spannung einer dielektrischen Festigkeit erhöht oder verringert und die bei einem Wert, der von beispielsweise 10 bis 30 μm reicht, liegt. Jeder der Metallkörper 5 hat eine Dicke eines Werts, die von 10 bis 200 μm reicht.
  • Das Halbleitermodul 1 wird bei Elektroleistungswandlervorrichtungen, wie zum Beispiel einem Wechselrichter und einem Wandler etc., verwendet.
  • Wie in 1 gezeigt ist, hat bei dem Halbleitermodul 1 das Halbleiterelement 2 eine Oberfläche, an die eine Wärmestrahlungsplatte 3, die aus Kupfer hergestellt ist, über eine Lötschicht 12 gebondet ist, und eine andere Oberfläche, an die ein Abstandshalter 13, der aus Kupfer hergestellt ist, über eine andere Lötschicht 12 gebondet ist. Der Abstandshalter 13 hat eine Oberfläche, die zu dem Halbleiterelement gewandt ist, und eine andere Oberfläche, an die die Wärmestrahlungsplatte 3 über die Lötschicht 12 gebondet ist. Dies erlaubt, dass das Halbleiterelement 2 an das Paar von Wärmestrahlungsplatten 3 thermisch gebondet wird.
  • Obwohl es in den Zeichnungsfiguren nicht gezeigt ist, enthält das Halbleitermodul 1 darin zwei Stücke von Halbleiterelementen 2, wobei eines derselben ein IGBT (= Insulated Gate Bipolar Transistor = Bipolartransistor mit isoliertem Gate) ist und das andere derselben eine Diode ist.
  • Der Abstandshalter ist in einer kleineren Größe als das Halbleiterelement (IGBT) 2 gebildet. Das Halbleiterelement 2 hat eine Oberfläche, die dem Abstandshalter 13 zugewandt ist, die mit Basisanschlüssen 2a, die jeweils mit einem Endabschnitt 14a der Signalanschlüsse 14 über Bonddrähte 141 elektrisch verbunden sind, gebildet ist. Die Signalanschlüsse 14, die durch das Formharz 11 gestützt sind, haben die anderen Endabschnitte, die sich von dem geformten Harz 11 lateral nach außen erstrecken. Das Halbleiterelement (IGBT) 2 hat zusätzlich eine andere Oberfläche, die dem Abstandshalter 13 zugewandt ist und mit einem Emitter-Anschluss gebildet ist, und die eine Oberfläche, die mit einem Kollektor-Anschluss gebildet ist. Die Emitter- und Kollektor-Anschlüsse sind mit dem Paar von Wärmestrahlungsplatten 3 jeweils elektrisch verbunden.
  • Die Wärmestrahlungsplatten 3 haben vorstehende Enden, die jeweils mit Elektrodenanschlüssen 32 gebildet sind, die von dem Formharz 11 jeweils lateral nach außen vorstehen, wie es in 1 und 3 gezeigt ist. Die Signalanschlüsse 14 stehen zusätzlich von dem Formharz 11 in einer Richtung entgegengesetzt zu den Elektrodenanschlüssen 32 lateral nach außen vor.
  • Die Isolationskörper 4 sind auf gesamten Oberflächen der Wärmestrahlungsplatten 3 jeweils auf den Außenoberflächen 31 abgeschieden. Es wird hier angenommen, dass die Außenoberflächen 31 der Wärmestrahlungsplatten 3 keine Oberflächen der Elektrodenanschlüsse 31 betreffen. Die Außenoberflächen 41 der Isolationskörper 4 tragen außerdem auf denselben jeweils die Metallkörper 5, die in den jeweiligen Filmen gebildet sind und jeweils eine kleinere Größe als jeder der Isolationskörper 4 aufweisen.
  • Wie in 4 gezeigt ist, hat die Außenwand 31 der Wärmestrahlungsplatte 3, die in einer rechtwinkligen Form gebildet ist, einen gesamten Bereich, auf dem der Isolationskörper 4 als ein Film gebildet ist. Der Metallkörper 5 ist an dem Isolationskörper 4 als ein Film in einer rechtwinkligen Form derart gebildet, dass eine Endkante des Metallkörpers 5 von der Endkante 42 des Isolationskörpers 4 nach innen platziert ist. Das heißt, die rechtwinklige Form des Metallkörpers 5 hat eine Kontur, die von einer Kontur der rechtwinkligen Form des Isolationskörpers 4 nach innen platziert ist.
  • Wie in 2 gezeigt ist, wird das Halbleitermodul 1, wenn beide Hauptoberflächen in einer engen Berührung mit jeweils den Kühleinheiten 6 gehalten sind, verwendet. Die Kühleinheiten 6 haben insbesondere Kühloberflächen 61, die in einer Berührung mit den Außenoberflächen 51 der Metallkörper 5 bei Positionen gehalten sind, die jeweils beiden Hauptoberflächen ausgesetzt sind.
  • Jede der Kühleinheiten 6, die aus einem metallischen Material, wie zum Beispiel Aluminium, das eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit hat, hergestellt sind, weist Kühlmediumströhmungskanäle 62, die lateral aneinandergrenzend sind, auf, um die Strömung eines Kühlmediums zuzulassen. Die vorliegende Erfindung ist außerdem nicht auf die Kühleinheiten 6 des Typs, der ein solches Kühlmedium verwendet, begrenzt, dieselben können jedoch Kühleinheiten verwenden, die jeweils beispielsweise mit Kühlrippen für Kühlzwecke gebildet sind.
  • Ein Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls der vorliegenden Erfindung ist nun im Folgenden im Detail beschrieben.
  • Wie in 5 gezeigt ist, wird zuerst der Abstandshalter 13 auf das Halbleiterelement 2 über die Lötschicht 12 gestapelt, und das Paar von Wärmestrahlungsplatten 3 wird auf den Abstandshalter 13 und das Halbleiterelement, die folglich zwischen dem Paar von Wärmestrahlungsplatten 3 angeordnet sind, gestapelt, wodurch ein Stapelkörper 10 vorbereitet wird. Die Isolationskörper 4 werden dann direkt an den Außenoberflächen 31 von jeweils den Strahlungsplatten 3 gebildet, wonach die Metallkörper 5 an den Außenoberflächen 41 der Isolationskörper jeweils direkt gebildet werden. In diesem Fall werden die Endkanten 52 jeweils von den Endkanten 42 der Isolationskörper 4 nach innen platziert. Während des Bildungsschrittes können die Isolationskörper 4 und die Metallkörper 5 vorzugsweise als jeweilige Filme, bevor der Stapelkörper 10 gebildet wird, gebildet werden.
  • Die Signalanschlüsse 14 werden ferner mit den Basisanschlüssen 2a des Halbleiterelements 2 über die Bonddrähte 141 elektrisch verbunden.
  • Die Filme der Isolationskörper werden ferner durch CVD (= Chemical Vapor Deposition = chemische Dampfabscheidung) gebildet, und die Filme der Metallkörper werden durch Zerstäuben etc. gebildet.
  • Der Stapelkörper 10, die Isolationskörper 4 und die Metallkörper 5 werden anschließend mit dem Formharz 11 bedeckt, um den Stapelkörper 10, die Isolationskörper 4 und die Metallkörper 5 in einer Struktur, die in 6 gezeigt ist, einzubetten. Beispiele des Formharzes 11 können vorzugsweise beispielsweise Epoxidformharz aufweisen. Während des Formschrittes wird das Formharz 11 auf allen Konstruktionselementen des Halbleitermoduls 1 außer Teilen des Paars der Elektrodenanschlüsse 32 und der Signalanschlüsse 14 aufgebracht.
  • Ein Bearbeiten der Oberflächen des Paars von Metallkörpern 5 und des Formharzes 11 durch Schneiden oder Schleifen bewirkt, dass die Metallkörper 5 dem Äußeren des Formharzes 11 ausgesetzt werden. Das heißt, das Bearbeiten wird an dem Formharz 11 und den Metallkörpern 5 bis zu Formgebungspositionen, die durch gestrichelte Linien G in 6 angegeben sind, ausgeführt.
  • Bei den vorhergehenden Schritten, die auf die im Vorhergehenden dargelegte Art und Weise ausgeführt werden, wird das Halbleitermodul 1 mit den beiden Oberflächen, denen die Außenoberflächen 51 der Metallkörper 5 ausgesetzt sind, erhalten.
  • Das Halbleitermodul 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat verschiedene vorteilhafte Effekte, wie es im Folgenden beschrieben ist.
  • Die Isolationskörper 4 sind an den Außenoberflächen 31 des Paars von Strahlungsplatten 3 direkt gebildet. Die Metallkörper 5 sind an den Außenoberflächen 41 der Isolationskörper 4 direkt gebildet, wobei die Endkanten 52 der Metallkörper 5 von den Endkanten 42 der Isolationskörper 4 jeweils nach innen platziert sind. Die Metallkörper 5 sind zusätzlich zu dem Äußeren des Formharzes 11 ausgesetzt. Das Platzieren der Kühleinheiten 6 auf dem Paar von Metallkörpern 5 in einem direkten Kontakt mit den selben, wie es in 2 gezeigt ist, ermöglicht somit jeweils, dass das Halbleiterelement 2 eine Wärmestrahlung effizient durchführt, wobei eine Isoliereigenschaft zwischen dem Halbleiterelement 2 und den Kühleinheiten 6 sichergestellt ist.
  • Wie im Vorhergehenden dargelegt ist, nimmt ferner das Halbleitermodul 1 die Form einer einheitlichen Struktur ein, die die Metallkörper 5, die jeweils über die Isolationskörper 4 von den Wärmestrahlungsplatten 3 isoliert sind, enthalten. Es entsteht somit keine Notwendigkeit nach Isolationsgliedern, die jeweils als getrennte Bauteile zwischen dem Halbleitermodul 1 und den Kühleinheiten 6 vorzusehen sind, und das Halbleitermodul 1 kann direkt an die Kühleinheiten 6 montiert sein. Dies resultiert in einer verbesserten Montageausführbarkeit des Halbleitermoduls 1 hinsichtlich der Kühleinheiten 6.
  • Die Isolationskörper 4 sind jeweils ferner direkt an den Außenoberflächen 31 der Wärmestrahlungsplatten 3 gebildet, und die Metallkörper 5 sind jeweils an den Außenoberflächen 31 der Isolationskörper 3 direkt gebildet. Daher tritt während eines Herstellens des Halbleitermoduls 1 kein Risiko auf, dass die Isolationskörper 4 jeweils von den Wärmestrahlungsplatten 3 versetzt sind, und die Metallkörper 5 jeweils von den Isolationskörpern 4 versetzt sind. Dies liefert eine Erleichterung eines Herstellens des Halbleitermoduls 1, während eine Isoliereigenschaft zwischen den Wärmestrahlungsplatten 3 und den Metallkörpern 5 zuverlässig erhalten wird.
  • Die Metallkörper 5 sind ferner an den Isolationskörpern 4 gebildet, wobei die Endkanten 52 von den Endkanten 42 der Isolationskörper 4 jeweils nach innen platziert sind. Dies stellt adäquat eine Isoliereigenschaft zwischen den Wärmestrahlungsplatten 3 und den Metallkörpern 5 sicher.
  • Die Isolationskörper 4 sind außerdem mit den Metallkörpern 5 und dem Formharz 11 derart bedeckt, dass die Isolationskörper 4 einer äußeren Oberfläche des Halbleitermoduls 1 nicht ausgesetzt sind. Wie in 9 gezeigt ist, verbleibt daher die Wärmestrahlungsplatte 5, die an dem Isolationskörper 5 in dem Bereich von der Endkante 42 nach innen direkt gebildet ist, in einem Zustand, bei dem die Wärmestrahlungsplatte 3 in dem Formharz 11 um einen Abstand vergraben ist, der äquivalent zu einer Gesamtdicke des Isolationskörpers 4 und des Metallkörpers 5 ist. Wie im Folgenden beschrieben ist, erhöhen sich daher elektrische Isoliereigenschaften zwischen der Wärmestrahlungsplatte 5 und dem Metallkörper 5 und der Wärmestrahlungsplatte 3 und der äußeren Oberfläche des Halbleitermoduls 1.
  • Das heißt, wenn kein Metallkörper 5 auf der Außenwand 41 des Isolationskörpers 4 platziert ist, dann verbleibt die Wärmestrahlungsplatte 3 in einem Zustand, der in dem Formharz 11 mit einer Tiefe vergraben ist, die äquivalent zu einer Dicke d1 des Isolationskörpers 4 ist. Dies resultiert jedoch in einem Effekt, dass ein Isolierabstand in dem Festkörper zwischen der Wärmestrahlungsplatte 3 und der äußeren Oberfläche 101 des Halbleitermoduls 1 auf einen Wert gleich lediglich der Dicke d1 des Isolationskörpers 4 fällt. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Isolierabstand in einem Festkörper” auf einen Abstand zwischen einer Begrenzungsoberfläche zwischen dem Isolationskörper 4 und dem Formharz 11 und der äußeren Oberfläche 101 des Halbleitermoduls 1.
  • Das heißt, der Isolierabstand in dem Festkörper stellt einen Abstand dar, auf dem ein innerer Teil eines Festkörpers einen Weg hat, der auf einem minimalen Widerstandswert liegt. Im Gegensatz dazu muss ein Isolationsraumabstand, der einen Abstand eines Wegs darstellt, auf dem der Festkörper eine Oberfläche hat, die einen minimalen Widerstandswert hat, adäquat länger als der Isolierabstand in dem Festkörper sein. Sonst kann kein äquivalenter Isolationswiderstand erhalten werden.
  • Wenn das Halbleitermodul 9 daher den Isolierabstand innerhalb des Festkörpers nicht lediglich durch einen Wert, der äquivalent zu der Dicke des Isolationskörpers 4 ist, sicherstellen kann, muss das Halbleitermodul 9 einen erhöhten Isolationsraumabstand D1 zwischen der Kante der Wärmestrahlungsplatte 3 und dem Signalanschluss 14 haben, wie in 11 gezeigt ist. Dies resultiert in einer Erhöhung in einem physischen Körper des Halbleitermoduls 9.
  • Bei dem Halbleitermodul 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind im Gegensatz dazu die Metallkörper 5 jeweils an den Außenoberflächen 41 der Isolationskörper 4 gebildet, wobei die Endkante 52 von jedem Metallkörper 5 in dem Bereich von der Kante 42 von jedem Isolationskörper 4 nach innen platziert ist. Das heißt, wie in 8 gezeigt ist, jeder Metallkörper 5 hat beispielsweise eine Länge A, die kürzer als eine Länge B von jedem Isolationskörper 4 ist. Wie in 9 gezeigt ist, ist daher der Isolierabstand in dem Festkörper äquivalent zu einem Abstand d2, der die Dicke d1 des Isolationskörpers 4 betrifft, und einem Abstand von (B – A)/2 zwischen der Endkante 52 des Isolationskörpers 4 und der Endkante 52 des Metallkörpers 5. Dies ermöglicht, dass ein merklich erhöhter Isolierabstand in dem Festkörper erhalten wird. Wie in 8 gezeigt ist, entsteht daher keine Notwendigkeit, den Isolationsraumabstand D2 zu erhöhen, was eine Reduzierung der physischen Größe des Halbleitermoduls 1 ermöglicht.
  • Wie im Vorhergehenden dargelegt ist, kann außerdem das Halbleitermodul 1, das die Struktur hat, die eine solche Erhöhung des Isolierabstands in dem Festkörper ermöglicht, einen erhöhten Isolierabstand zwischen der Wärmestrahlungsplatte 3 und dem Metallkörper 5, das heißt einen erhöhten Isolierabstand zwischen dem Halbleitermodul 1 und der Kühleinheit 6, haben.
  • Wie in 8 und 9 gezeigt ist, hat das Formharz 11 mit anderen Worten nach innen gerichtete Vorsprünge 11a, die jeweils eine Endfläche haben, die in einer engen Berührung mit der Endkante 52 des Metallkörpers 5 gehalten ist. Dies erhöht den Isolierabstand in dem Festkörper zwischen der Endkante 42 des Isolationskörpers 4 und der Endkante 52 des Metallkörpers 5. Dies erlaubt, dass das Halbleitermodul 1 einen erhöhten Isolationswiderstand hat, ohne eine Erhöhung der physischen Größe des Halbleitermoduls 1 zu bewirken.
  • Keiner der Isolationskörper 4 ist ferner der äußeren Oberfläche 101 des Halbleitermoduls 1 ausgesetzt. Somit tritt kein Risiko einer Beschädigung an den Isolationskörpern 4 während eines Verfahrens eines Montierens des Halbleitermoduls 1 an den Kühleinheiten 46 auf, während das Auftreten einer Verschlechterung einer Isolierfunktion verhindert wird.
  • Da jeweils ferner die Metallkörper 5 an den Außenoberflächen 41 der Isolationskörper 5 direkt gebildet sind, können die Isoliereigenschaften der Isolierkörper 4 ohne weiteres untersucht werden. Wenn die Metallkörper 5 nicht jeweils an die Außenoberflächen 41 der Isolationskörper 4 gebondet sind, wie in 12 gezeigt ist, müssen Elektrodenanschlussstellen 71 gegen die Isolationskörper 4 gedrückt werden, um die gesamten Oberflächen der Isolationskörper 4 zum Messen einer Stehspannung zu bedecken. Es gibt jedoch eine Wahrscheinlichkeit einer Schwierigkeit, die beim zuverlässigen Drücken der Elektrodenanschlussstellen 71 gegen die Isolationskörper 4 auftritt. Dies resultiert in einem Risiko einer Schwierigkeit, die beim Durchführen der Messung der Stehspannung auf eine zuverlässige Art und Weise auftritt.
  • Bei den Metallkörpern 5, die jeweils direkt an den Außenoberflächen 41 der Isolationskörper 4 gebildet sind, entsteht im Gegensatz dazu keine Notwendigkeit, die Elektrodenanschlussstellen 71 der großen Größen gegen die Isolationskörper 4 zu drücken. Das heißt, Messelektroden können direkt in einen elektrischen Kontakt mit den Metallkörpern 5 zum Messen der Stehspannung gebracht werden, wodurch adäquat ermöglicht wird, die Isoliereigenschaften der Isolationskörper 4 sicherzustellen, wie es in 13 gezeigt ist.
  • In 12 und 13 bezeichnet außerdem die Bezugsziffer 72 eine Stehspannungstesteinheit.
  • Die Isolationskörper 4 sind ferner aus den Isolationsfilmen, die an den Außenoberflächen 31 der Wärmestrahlungsplatten 3 durch chemische Dampfabscheidung (CVD) gebildet sind, zusammengesetzt. Die Isolierfilme können daher jeweils an den Wärmestrahlungsplatten gebildet sein, ohne eine Notwendigkeit, dass dazwischenliegende Substanzen, wie zum Beispiel ein Haftmittel, vorgesehen sind. Dies ermöglicht, dass die Isolationskörper 4 jeweils als dünne und dichte Filme gebildet sind, was eine Reduzierung des thermischen Widerstands ermöglicht, während eine elektrische Isoliereigenschaft adäquat sichergestellt ist. Es ist daher möglich, ein Halbleitermodul 1, das eine ausgezeichnete Wärmestrahlfähigkeit und Isoliereigenschaft hat, ohne weiteres zu erhalten.
  • Die Metallkörper 5 werden ferner als Filme durch das Zerstäubungsverfahren gebildet. Dies ermöglicht, dass die Metallkörper 5 an den Außenoberflächen 41 der Isolationskörper 4 auf eine einfache und zuverlässige Art und Weise direkt gebildet werden.
  • Da außerdem die Isolationskörper 4 aus Aluminiumoxid hergestellt sind, kann jeder der Isolationskörper 4 eine reduzierte Dicke haben, was das Bereitstellen eines Halbleitermoduls 1, das eine ausgezeichnete Wärmestrahlfähigkeit hat, ermöglicht.
  • Da ferner die Metallkörper 5 aus Aluminium mit einer erhöhten thermischen Leitfähigkeit hergestellt sind, ermöglicht dies, dass das Halbleitermodul 1 eine erhöhte Wärmestrahlfähigkeit hat. Die Metallkörper 5 können zusätzlich ohne weiteres durch Schneiden oder Schleifen bearbeitet werden.
  • Die Wärmestrahlungsplatten 3 sind ferner aus Kupfer hergestellt, wodurch eine erhöhte thermische Leitfähigkeit geliefert wird. Dies macht es möglich, ein Halbleitermodul zu erhalten, das eine ausgezeichnete Wärmestrahlfähigkeit hat.
  • Bei dem Verfahren eines Herstellens des Halbleitermoduls, das im Vorhergehenden dargelegt ist, wird außerdem das Formharz 11 auf eine Art und Weise gebildet, um den Stapelkörper 10, die Isolationskörper 4 und die Metallkörper 5 zu bedecken. Ein Bearbeiten der Oberflächen des Paars von Metallkörpern 5 und des Formharzes 11 durch Schneiden oder Schleifen erlaubt danach, dass die Metallkörper 5 nach außen ausgesetzt werden. Dies ermöglicht, dass die Metallkörper 5 zu dem Äußeren des Formharzes 11 ohne weiteres ausgesetzt werden. Dies erlaubt ferner, dass die Oberflächen (Außenoberflächen 51) der Metallkörper 5 geglättet werden, wodurch eine Erhöhung eines Kontaktoberflächenbereichs zwischen den Metallkörpern 5 und den Kühleinheiten 6, die in einer Berührung mit denselben gehalten werden, ermöglicht wird. Dies resultiert in einer Fähigkeit eines Erhaltens eines Halbleitermoduls 1, das eine verbesserte Wärmestrahlfähigkeit hat.
  • Das heißt, wie in 7 gezeigt ist, es besteht eine Wahrscheinlichkeit eines Bewirkens, dass die Außenoberfläche 31 der Wärmestrahlungsplatte 3 uneben oder wellig ist, wenn dieselbe einer Wärme während des Lötens ausgesetzt wird. Wenn der Isolationskörper 4 und der Metallkörper 5 an der Außenoberfläche 31 der Wärmestrahlungsplatte 3 als dünne Filme bei einem solchen unebenen oder welligen Zustand gebildet werden, hat der Metallkörper 5 eine Oberfläche (Außenoberfläche 510), die in einem unebenen oder welligen Zustand bleibt, wie es in 7A gezeigt ist. Wenn die Kühleinheit 6 dann in einer Berührung mit der Oberfläche (Außenoberfläche 510) des Metallkörpers 5 für eine Montage gebracht wird, tendiert die Oberfläche (Außenoberfläche 510) des Metallkörpers 5 dazu, einen verringerten Kontaktoberflächenbereich zu haben, mit einem resultierenden Risiko eines Abfalls, der in einer Wärmestrahleffizienz auftritt.
  • Durch die Verwendung des im Vorhergehenden dargelegten Herstellungsverfahren kann jedoch die Oberfläche des Metallkörpers 5 durch Schneiden oder Schleifen bearbeitet werden, wodurch eine glatte Außenoberfläche 51, wie in 7B gezeigt ist, gebildet wird. Dies macht es möglich, ein Halbleitermodul 1 zu erhalten, das eine ausgezeichnete Wärmestrahlfähigkeit hat.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird es, wie es im Vorhergehenden dargelegt ist, möglich, ein Halbleitermodul zu liefern, das verfügbar ist, um ohne weiteres mit einer Fähigkeit, um ohne weiteres an Kühleinheiten montiert zu werden, hergestellt zu werden, während dasselbe eine erhöhte Wärmestrahlfähigkeit hat, und ein Verfahren zum Herstellen desselben zu liefern.
  • (Zweites Ausführungsbeispiel)
  • Ein Halbleitermodul eines zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Verfahren zum Herstellen desselben sind im Folgenden unter Bezugnahme auf 14 beschrieben.
  • Das Halbleitermodul 1A des vorlegenden Ausführungsbeispiels, das in 14 gezeigt ist, unterscheidet sich von dem Halbleitermodul 1 des ersten Ausführungsbeispiels hinsichtlich der Isolationskörper 4A, die gebildet sind, um jeweils Teile von Endflächen 33 der Wärmestrahlungsplatten 3 zu bedecken.
  • Jeder der Isolationskörper 4A hat insbesondere einen Hauptoberflächenabschnitt 4a, der eine gesamte Oberfläche der Außenoberfläche 31 von jeder Wärmestrahlungsplatte 3 bedeckt, und Seitenwandabschnitte 4b, die an vier Seiten des Hauptoberflächenabschnitts 4a gebildet sind, um Teile von vier Endflächen 33 von jeder Wärmestrahlungsplatte 3 bei Positionen in nächster Nähe zu der Außenoberfläche 31 der Wärmestrahlungsplatte 3 zu bedecken. Mit einer solchen Struktur werden der Hauptoberflächenabschnitt 4a, der über der gesamten Oberfläche der Außenoberfläche 31 von jeder Wärmestrahlungsplatte 3 gebildet wird, und die Seitenwandabschnitte 4b, die auf den vier Endflächen 33 von jeder Wärmestrahlungsplatte 3 platziert werden, miteinander kontinuierlich gebildet.
  • Das Halbleitermodul 1A des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat ein andere gleiche Struktur wie dieselbe des Halbleitermoduls des ersten Ausführungsbeispiels.
  • Das Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls 1A des vorliegenden Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von dem Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls 1 des ersten Ausführungsbeispiels dahingehend, dass die Isolationskörper 4A als Filme über erweiterten Bereichen gebildet werden, um nicht nur jeweils die Hauptoberflächen der Außenoberflächen 31 der Wärmestrahlungsplatten 3 und die Teile der Endflächen 33 der Wärmestrahlungsplatten 3 zu bedecken. Das Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls 1A des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist andere gleiche Schritte wie dieselben des Verfahrens zum Herstellen des Halbleitermoduls 1 des ersten Ausführungsbeispiels auf.
  • Bei einer solchen Struktur des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist die Isoliereigenschaft zwischen der Wärmestrahlungsplatte 3 und dem Metallkörper 5 weiter erhöht. Das heißt, die Struktur des Isolationskörpers 4A kann einen erhöhten Isolierab stand in dem Festkörper haben. Dies resultiert in einer Erhöhung der Isoliereigenschaft zwischen der Wärmestrahlungsplatte 3 und dem Metallkörper 5, während eine Erhöhung der Isoliereigenschaft zwischen der Wärmestrahlungsplatte 3 und dem Signalanschluss 14 ermöglicht wird.
  • Es wird als ein Resultat möglich, ein Halbleitermodul 1A zu erhalten, das eine weiter erhöhte Isoliereigenschaft hat.
  • Das Halbleitermodul 1A hat ferner die gleichen anderen Vorteile wie dieselben des Halbleiterelements 1 des ersten Ausführungsbeispiels.
  • (Drittes Ausführungsbeispiel)
  • Ein Halbleitermodul eines dritten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Verfahren zum Herstellen desselben sind im Folgenden unter Bezugnahme auf 15 bis 18 beschrieben.
  • Das Halbleitermodul 1B des vorliegenden Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von dem Halbleitermodul 1 des ersten Ausführungsbeispiels dahingehend, dass die Isolationskörper 4A jeweils an den Wärmestrahlungsplatten 3 in den erweiterten Bereichen direkt gebildet sind, um jeweils die Außenoberflächen 31 des Paars von Wärmestrahlungsplatten 3 und mindestens die Teile der Endflächen 33 der Wärmestrahlungsplatten 3 zu bedecken, während Metallkörper 5B direkt an Außenoberflächen 41A der Isolationskörper 4A in gesamten Oberflächenbereichen, die die Kantenabschnitte 411 bedecken, gebildet sind.
  • Das heißt, das Halbleitermodul 1B des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist hinsichtlich der Struktur ähnlich zu dem Halbleitermodul 1A des zweiten Ausführungsbeispiels, das in 14 gezeigt ist, dahingehend, dass jeder der Isolationskörper 4A einen Hauptoberflächenabschnitt 4a hat, der die gesamte Oberfläche der Außenoberfläche 31 von jeder Wärmestrahlungsplatte 3 bedeckt, und die Seitenwandabschnitte 4b an den vier Seiten der Hauptoberflächenabschnittes 4a gebildet sind, um die Teile der vier End flächen 33 von jeder Wärmestrahlungsplatte 3 bei den Positionen in einer nächsten Nähe zu der Außenoberfläche 31 der Wärmestrahlungsplatte 3 zu bedecken. Bei dem Halbleitermodul 1B des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind jedoch Metallkörper 5B jeweils an gesamten Oberflächenbereichen der Außenoberflächen 41A der Isolierkörper 4A gebildet. Keiner der Metallkörper 5 ist zusätzlich an den Seitenwandabschnitten 4b von jedem Isolationskörper 4 in Bereichen gebildet, die näher zu Endkanten 42 desselben als Kantenabschnitte 411 sind. Das heißt, keiner der Metallkörper 5 ist an Endoberflächen 43 von jedem Isolationskörper 4, Endflächen 33 von jeder Wärmestrahlungsplatte 3 bedeckend, gebildet.
  • Das Halbleitermodul des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat eine andere gleiche Struktur wie dieselbe des Halbleitermoduls des ersten Ausführungsbeispiels.
  • Bei dem Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls 1B des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden Metallkörper 5B als Filme auf eine Art und Weise gebildet, wie es in 16 gezeigt ist. Das heißt, die Metallkörper 5B werden an gesamten Oberflächenbereichen der Außenoberflächen 41A der Isolationskörper 4 in Bereichen gebildet, die die Kantenabschnitte 411 bedecken. Das Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls 1B des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist andere gleiche Schritte wie dieselben des Verfahrens zum Herstellen des Halbleitermoduls 1A des zweiten Ausführungsbeispiels auf.
  • Das heißt, wie in 16 und 17 gezeigt ist, dass das Halbleiterelement 2, der Abstandshalter 13 und das Paar von Wärmestrahlungsplatten 3 aufeinandergestapelt werden, um einen Stapelkörper 10B zu bilden. Die Isolationskörper 4 werden dann auf dem Stapelkörper 10B an beiden Seiten desselben gebildet, wonach die Metallkörper 5 jeweils an den Außenoberflächen 41A der Isolatorkörper gebildet werden, wodurch eine Teilmontage gebildet wird. Die Teilmontage wird anschließend vollständig mit einem Formharz 11B bedeckt.
  • Ein Bearbeiten von Oberflächen des Paars von Metallkörpern 5B und des Formharzes 11 an Positionen, die durch gestrichelte Linien G angegeben sind, durch Schnei den oder Schleifen ermöglicht dann, dass die Metallkörper 5B zu dem Äußeren des Formharzes 11B ausgesetzt werden.
  • Bei dem Halbleitermodul 1B des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden die Isolationskörper 4A jeweils direkt an der Außenoberfläche 31 der Wärmestrahlungsplatten 3 auf den gesamten Oberflächen derselben und den Teilen der vier Endflächen 33 der Wärmestrahlungsplatten 3 gebildet. Selbst wenn daher die Metallkörper 5B an den Außenoberflächen 41 der Isolationskörper 4 mit vergrößerten Größen gebildet werden, wird es möglich, eine erhöhte Isoliereigenschaft zwischen jeder Wärmestrahlungsplatte 3 und jedem Metallkörper sicherzustellen.
  • Es entsteht somit keine Notwendigkeit, dass die Metallkörper 5B Endkanten haben, die von den Endflächen 33 der Wärmestrahlungsplatten 3 nach innen platziert sind, wie es bei dem Halbleitermodul 1 des ersten Ausführungsbeispiels erforderlich ist.
  • Bei dem Halbleitermodul 1B des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die Metallkörper 5 an den gesamten Außenoberflächen 41A der Isolationskörper 4A in Bereichen gebildet, die die Kantenabschnitte 411 bedecken. Dies führt zu einer Erhöhung in jedem der Oberflächenbereiche der Metallkörper 5, was bewirkt, dass die Außenoberflächen 51B der Metallkörper 5B zu dem Äußeren des Halbleitermoduls 1B in erhöhten Oberflächenbereichen als Strahloberflächen ausgesetzt sind. Als ein Resultat wird es möglich, ein Halbleitermodul 1B zu erhalten, das eine weiter erhöhte Wärmestrahleffizienz hat.
  • Wie in 18 gezeigt ist, stellt außerdem eine solche Struktur des Halbleitermoduls 1B des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen adäquaten Isolierabstand d3 in dem Körper zwischen jeder Wärmestrahlungsplatte 3 und jedem Metallkörper 5B sicher, wodurch eine adäquate Isoliereigenschaft sichergestellt wird.
  • (Viertes Ausführungsbeispiel)
  • Ein Halbleitermodul eines vierten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Verfahren zum Herstellen desselben sind im Folgenden unter Bezugnahme auf 19 und 20 beschrieben.
  • Das Halbleitermodul 1C des vorliegenden Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von dem Halbleitermodul 1 des ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass die Isolationskörper 4A an den Wärmestrahlungsplatten 3 in den erweiterten Bereichen jeweils direkt gebildet sind, um jeweils die Außenoberflächen 31 des Paars von Wärmestrahlungsplatten 3 und mindestens die Teile der Endflächen 33 der Wärmestrahlungsplatten 3 zu bedecken, während Metallkörper 5C nicht nur an den Außenoberflächen 41A der Isolationskörper 4A sondern ferner an mindestens Teilen der Seitenwände 4b der Isolationskörper 4A direkt gebildet sind.
  • Die Metallkörper 5C werden insbesondere an den Außenoberflächen 41A direkt gebildet und haben Seitenwandabschnitte 5Ca, die Seitenwände 4b der Isolationskörper 4A bedecken, um die Kantenabschnitte 411 der Isolationskörper 4A zu bedecken, die gebildet sind, um die Kantenabschnitte 311 der Wärmestrahlungsplatten 3 zu bedecken. Die Seitenwandabschnitte 5Ca der Metallkörper 5C haben zusätzlich Endkanten 52, die bei Positionen platziert sind, die von den Endkanten 42 der Isolationskörper 4A zurückgesetzt sind.
  • Das Halbleitermodul 1C des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat eine andere gleiche Struktur wie dieselbe des Halbleitermoduls des ersten Ausführungsbeispiels.
  • Bei dem Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls 1C des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die Metallkörper 5C als Filme auf eine Art und Weise, wie in 19 gezeigt ist, gebildet. Das heißt, die Metallkörper 5C werden an den gesamten Oberflächenbereichen der Außenoberflächen 41A der Isolationskörper 4 gebildet, wobei die Seitenwandabschnitte 5Ca auf den Seitenwandabschnitten 4b der Isolationskörper 4A platziert werden. Das Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls 1C des vor liegenden Ausführungsbeispiels weist andere gleiche Schritte wie dieselben des Verfahrens zum Herstellen des Halbleitermoduls 1A des zweiten Ausführungsbeispiels auf.
  • Bei dem Halbleitermodul 1C des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden die Metallkörper 5C als Filme gebildet, um die Außenoberflächen 41A und die Seitenwandabschnitte 4b der Isolationskörper 4A zu bedecken. Dies ermöglicht, dass die Metallkörper 5C die Kantenabschnitte 411 der Isolationskörper 4A effektiv schützen.
  • Das heißt, es besteht eine Wahrscheinlichkeit, dass mechanische Spannungen dazu tendieren, sich bei Kantenabschnitten 411 der Isolationskörper 4A zu konzentrieren. Ein Ablösen oder Reißen tritt daher an den Kantenabschnitten 411 der Isolationskörper 4A leichter auf als jenes, was bei den anderen Bereichen der Isolationskörper 4A angetroffen wird. Das Bedecken der Kantenabschnitte 411 der Isolationskörper 4A mit den Metallkörpern 5C, die jeweils eine relativ erhöhte Flexibilität haben, ermöglicht, dass verhindert wird, dass bei dem Isolationskörper 4A das Ablösen oder Reißen etc. angetroffen wird.
  • Das Halbleitermodul 1C des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat eine andere gleiche Struktur wie dieselbe des Halbleitermoduls des ersten Ausführungsbeispiels.
  • (Fünftes Ausführungsbeispiel)
  • Ein Halbleitermodul eines fünften Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Verfahren zum Herstellen desselben sind im Folgenden unter Bezugnahme auf 21 bis 23 beschrieben.
  • Das Halbleitermodul 1D des vorliegenden Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von dem Halbleitermodul 1 des ersten Ausführungsbeispiels dahingehend, dass eine einzelne Wärmestrahlungsplatte 3D in einer thermischen Berührung mit einer der Hauptoberflächen des Halbleiterelements 2 gehalten ist.
  • Wie in 21 gezeigt ist, weist insbesondere das Halbleitermodul 1D des vorliegenden Ausführungsbeispiels das Halbleiterelement 2 und die Wärmestrahlungsplatte 3D, die an eine der Hauptoberflächen des Halbleiterelements über die Lötschicht 12 gebondet ist, auf. Die Wärmestrahlungsplatte 3D hat zusätzlich eine Außenoberfläche 31D, die gegenüber dem Halbleiterelement 2 platziert ist, an der der Isolationskörper 4 direkt gebildet ist. Der Metallkörper 5 ist an der Außenoberfläche 41 des Isolationskörpers 4 derart direkt gebildet, dass die Endkanten 52 des Metallkörpers 5 von den Endkanten 42 des Isolationskörpers 4 nach innen platziert sind.
  • Bei einer Montage werden das Halbleiterelement 2, die Wärmestrahlungsplatte 3D und der Metallkörper 5 aufeinandergestapelt, wodurch ein Stapelkörper 10D, wie in 22 gezeigt ist, gebildet wird. Der Stapelkörper 10D wird dann mit einem Formharz 11D bedeckt. Das Formharz 11D wird anschließend einem Bearbeiten durch Schneiden oder Schleifen auf eine Ebene, die durch die gestrichelte Linie G angegeben ist, ausgesetzt, derart, dass der Metallkörper 5 dem Äußeren ausgesetzt wird. Dies erlaubt, dass das Halbleitermodul 1D eine Oberfläche hat, die mit einer Kühloberfläche gebildet ist.
  • Das Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls 1D weist grundsätzlich nahezu die gleichen Schritte wie dieselben des Verfahrens zum Herstellen des Halbleitermoduls 1 des ersten Ausführungsbeispiels auf.
  • Das heißt, wie in 22 gezeigt ist, dass das Halbleiterelement 2 und die Wärmestrahlungsplatte 3 mittels der Lötschicht 12 aneinander gelötet werden, wodurch der Stapelkörper 10D vorbereitet wird. Der Isolationskörper 4 wird dann direkt an der Außenoberfläche 31 der Wärmestrahlungsplatte 3D gebildet, und anschließend wird der Metallkörper 5 direkt an der Außenoberfläche 41 des Isolationskörpers 4 derart gebildet, dass der Metallkörper 5 Endkanten 52 hat, die von den Endkanten 42 des Isolationskörpers 4 nach innen plattziert sind. Während solchen Bildungsschritten können der Isolationskörper 4 und der Metallkörper 5 vorzugsweise als Filme gebildet werden, bevor der Stapelkörper 10D vorbereitet wird.
  • Der Signalanschluss 14 wird ferner mit dem Basisanschluss 2a des Halbleiterelements 2 unter Verwendung des Bonddrahtes 141 elektrisch verbunden.
  • Der Isolationskörper 4 wird ferner durch eine Plasma-PVD (= Plasma Chemical Vapor Deposition = chemische Plasmadampfabscheidung) als ein dünner Film gebildet, und der Metallkörper 5 wird durch das Zerstäubungsverfahren als ein dünner Film gebildet.
  • Wie in 23 gezeigt wird, wird anschließend das Formharz 11D gebildet, um den Stapelkörper 10D, den Isolationskörper 4 und den Metallkörper 5 zu bedecken. Bei einem solchen Zustand werden alle Konstruktionselemente des Halbleitermoduls 1D mit dem Formharz 11D bedeckt, wobei ein Teil des Elektrodenanschlusses 32 und ein Teil des Signalanschlusses 14 dem Äußeren des Formharzes 11D ausgesetzt werden.
  • Durch danach Bearbeiten der Oberfläche des Metallkörpers 5 und des Formharzes 11D durch Schneiden oder Schleifen wird der Teil des Metallkörpers 5 dem Äußeren des Formharzes 11D ausgesetzt. Das heißt, das Schneiden oder Schleifen wird an dem Formharz 11D und dem Metallkörper 5 zu einer Ebene durchgeführt, die durch die in 23 gezeigte gestrichelte Linie G angegeben ist.
  • Bei dem Vorhergehenden wird das Halbleitermodul 1D mit einer Hauptoberfläche erhalten, an der die Außenoberfläche 51 des Metallkörpers 5, wie in 21 gezeigt ist, ausgesetzt ist.
  • Das Halbleitermodul 1D des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat eine andere gleiche Struktur wie dieselbe des Halbleitermoduls des ersten Ausführungsbeispiels.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann eine minimale Zahl von Bauteilen verwendet werden, wodurch ein Halbleitermodul 1D erhalten wird, das ohne weiteres mit einem niedrigen Aufwand hergestellt werden kann.
  • Bei einem Herstellen der Halbleitermodule 1 bis 1D der verschiedenen Ausführungsbeispiele, die im Vorhergehenden dargelegt sind, können außerdem das Formharz und der Metallkörper vorzugsweise dem Bearbeitungsschritt, wie zum Beispiel einem Schneiden oder Schleifen, ausgesetzt werden. Ein solcher Bearbeitungsschritt ist jedoch nicht notwendigerweise erforderlich.
  • Durch Ausdenken einer Struktur einer Formwerkzeuganordnung zum Formen des Formharzes kann das Formharz in eine Struktur gebildet werden, um zu erlauben, dass die Außenoberfläche des Metallkörpers dem Äußeren des Formharzes ausgesetzt wird.
  • In einem solchen Fall besteht ein Risiko einer Schwierigkeit eines adäquaten Sicherstellens einer Glätte der Außenoberfläche des Metallkörpers, und es wird schwierig, zu erlauben, dass der Metallkörper 5 in einer Berührung mit der Kühleinheit 6 in einem erhöhten Berührungsoberflächenbereich gehalten ist.
  • Es besteht jedoch keine Notwendigkeit, den Bearbeitungsschritt, wie zum Beispiel ein Schneiden oder Schleifen, durchzuführen, mit einer resultierenden Erhöhung einer Produktivität, was in einem Vorteil eines Erreichens einer Reduzierung des Produktionsaufwands resultiert.
  • Obwohl spezifische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben sind, ist es für Fachleute offensichtlich, das verschiedene Modifikationen und Alternativen an den Details im Lichte der Gesamtlehren der Offenbarung entwickelt werden könnten. Die offenbarten speziellen Anordnungen sind dementsprechend lediglich darstellend gemeint und nicht auf den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung begrenzt, dem die volle Breite der folgenden Ansprüche und aller Äquivalente derselben gegeben ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (19)

  1. Halbleitermodul (1; 1A; 1B; 1C) mit: einem Halbleiterelement (2), das eine Elektrode hat; einer Wärmestrahlungsplatte (3), die in einer thermischen Berührung mit einer Hauptoberfläche des Halbleiterelements (2) platziert ist und mit der Elektrode des Halbleiterelements (2) elektrisch verbunden ist; einem Isolationskörper (4; 4A), der an einer Außenoberfläche (31) der Wärmestrahlungsplatte (3) direkt gebildet ist, wobei die Wärmestrahlungsplatte (3), das Halbleiterelement (2) und der Isolationskörper (4; 4A) aufeinandergestapelt sind, um einen Stapelkörper (10) zu bilden; einem Formharz (11), das den Stapelkörper (10) einheitlich formt; und einem Metallkörper (5), der an einer Außenoberfläche (41) des Isolationskörpers (4; 4A) direkt gebildet ist; wobei der Metallkörper (5) Endkanten (52) hat, die bei Positionen, die von Endkanten (42) des Isolationskörpers (4; 4A) nach innen versetzt sind, platziert sind; und der Isolationskörper (4; 4A) mit dem Metallkörper (5) und dem Formharz (11) bedeckt ist; wobei der Metallkörper (5) eine Außenoberfläche (51) hat, die einem Äußeren des Formharzes (11) ausgesetzt ist.
  2. Halbleitermodul (1A; 1B; 1C) nach Anspruch 1, bei dem der Isolationskörper (4A) einen Hauptoberflächenabschnitt (4a), der an der Außenoberfläche (31) der Wärmestrahlungsplatte (3) direkt gebildet ist, und Seitenwandabschnitte (4b), die an mindestens Teilen der Endkanten (33) der Wärmestrahlungsplatte (3) direkt gebildet sind, aufweist.
  3. Halbleitermodul (1A) nach Anspruch 1, bei dem der Isolationskörper (4A) einen Hauptoberflächenabschnitt (4a), der an der Außenoberfläche (31) der Wärmestrahlungsplatte (3) direkt gebildet ist, und Seitenwandabschnitte (4b), die an mindestens Teilen von Endkanten (33) der Wärmestrahlungsplatte (3) direkt gebildet sind, aufweist; und der Metallkörper (5) Endkanten (52) hat, die bei Positionen, die von den Endkanten (42) des Isolationskörpers (4A) nach innen versetzt sind, platziert sind.
  4. Halbleitermodul (1A; 1B; 1C) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Isolationskörper (4; 4A) einen Isolationsfilm, der an der Wärmestrahlungsplatte (3) durch mindestens entweder CVD, PVD oder thermisches Spritzen als ein Film gebildet ist, aufweist.
  5. Halbleitermodul (1A; 1B; 1C) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Metallkörper (5) einen Metallfilm, der an dem Isolationskörper (4; 4A) durch mindestens entweder PVD, CVD oder ein thermisches Spritzen als ein Film gebildet ist, aufweist.
  6. Halbleitermodul (1A; 1B; 1C) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Isolationskörper (4; 4A) aus einem anorganischen Material hergestellt ist.
  7. Halbleitermodul (1A; 1B; 1C) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Metallkörper (5) aus einem Metall hergestellt ist, das aus einer Gruppe, die aus Aluminium, Nickel, Kupfer, Silber, Gold und einer Legierung dieser Komponenten besteht, ausgewählt ist.
  8. Halbleitermodul (1A; 1B; 1C) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Wärmestrahlungsplatte (3) aus einem Metall hergestellt ist, das aus einer Gruppe, die aus Aluminium, Kupfer und einer Legierung derselben besteht, ausgewählt ist.
  9. Halbleitermodul (1A; 1B; 1C) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Wärmestrahlungsplatte (3) ein Paar von Wärmestrahlungsplatten (3), die auf beiden Hauptoberflächen des Halbleiterelements (2) platziert sind, aufweist.
  10. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitermoduls (1A; 1B; 1C), mit folgenden Schritten: Vorbereiten eines Halbleiterelements (2), das eine Elektrode hat; Positionieren einer Wärmestrahlungsplatte (3) auf einer Hauptoberfläche des Halbleiterelements (2), die in einer thermischen Berührung mit demselben platziert ist, und elektrisches Verbinden der Wärmestrahlungsplatte (3) mit der Elektrode des Halbleiterelements (2); Bonden des Halbleiterelements (2) und der Wärmestrahlungsplatte (3) aneinander zum Liefern eines Stapelkörpers (10); Bilden eines Isolationskörpers (4; 4A) direkt an einer Außenoberfläche (31) der Wärmestrahlungsplatte (3), wobei der Schritt des Bildens des Isolationskörpers (4; 4A) das Bilden des Isolationskörpers (4; 4A) an der Außenoberfläche (31) der Wärmestrahlungsplatte (3) und an mindestens Teilen der Endkanten (32) der Wärmestrahlungsplatte (3) aufweist; Bilden eines Metallkörpers (5) direkt an einer Außenoberfläche (41) des Isolationskörpers (4; 4A); Formen des Stapelkörpers (10), des Isolationskörpers (4; 4A) und des Metallkörpers (5) mit einem Formharz (11), und Bearbeiten einer Oberfläche des Metallkörpers (5) und des Formharzes (11), um zu bewirken, dass der Metallkörper (5) eine Außenoberfläche (51) hat, die einem Äußeren des Formharzes (11) ausgesetzt ist.
  11. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitermoduls (1; 1A) nach Anspruch 10, bei dem der Schritt des Bildens des Metallkörpers (5) ein Positionieren von Endkanten (52) des Metallkörpers (5) in Bereichen, die bei Positionen, die von Endkanten (42) des Isolationskörpers (4; 4A) nach innen versetzt sind, platziert sind, aufweist.
  12. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitermoduls (1A) nach Anspruch 10, bei dem der Schritt des Bildens des Isolationskörpers (4A) ein Bilden eines Hauptoberflächenabschnitts (4a) direkt an der Außenoberfläche (32) der Wärmestrahlungsplatte (3) und von Seitenwandabschnitten (4b) direkt an mindestens Teilen der Endkanten (33) der Wärmestrahlungsplatte (3) aufweist; und der Schritt des Bildens des Metallkörpers (5) ein Bilden des Metallkörpers (5) derart aufweist, dass der Metallkörper (5) Endkanten (52) hat, die bei Positionen, die von Endkanten (42) des Isolationskörpers (4A) nach innen versetzt sind, platziert sind.
  13. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitermoduls (1B; 1C) nach Anspruch 10, bei dem der Schritt des Bildens des Metallkörpers (5) ein Bilden des Metallkörpers (5) an einem gesamten Bereich der Außenoberfläche (41A) des Isolationskörpers (4; 4A) aufweist.
  14. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitermoduls (1A; 1B; 1C) nach Anspruch 10, bei dem der Schritt des Bildens des Isolationskörpers (4; 4A) ein Bilden eines Isolationsfilms an der Wärmestrahlungsplatte (3) durch mindestens entweder CVD, PVD oder thermisches Spritzen aufweist.
  15. Verfahrenn zum Herstellen eines Halbleitermoduls (1A; 1B; 1C) nach Anspruch 10, bei dem der Schritt des Bildens des Metallkörpers (5) ein Bilden des Metallfilms an dem Isolationskörper (4; 4A) durch mindestens entweder PVD, CVD oder thermisches Spritzen aufweist.
  16. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitermoduls (1A; 1B; 1C) nach Anspruch 10, bei dem der Isolationskörper (4; 4A) aus einem anorganischen Material hergestellt wird.
  17. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitermoduls (1A; 1B; 1C) nach Anspruch 10, bei dem der Metallkörper (5) aus einem Metall hergestellt wird, das aus einer Gruppe, die aus Aluminium, Nickel, Kupfer, Silber, Gold und einer Legierung dieser Komponenten besteht, ausgewählt ist.
  18. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitermoduls (1A; 1B; 1C) nach Anspruch 10, bei dem die Wärmestrahlungsplatte (3) aus einem Metall hergestellt wird, das aus einer Gruppe, die aus Aluminium, Kupfer und einer Legierung dieser Komponenten besteht, ausgewählt ist.
  19. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitermoduls (1A; 1B; 1C) nach Anspruch 10, bei dem die Wärmestrahlungsplatte (3) ein Paar von Wärmestrahlungsplatten (3), die auf beiden Hauptoberflächen des Halbleiterelements (2) platziert sind, aufweist.
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