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DE69633214T2 - Herstellungsverfahren einer Leistungshalbleiteranordnung und Leiterrahmen - Google Patents

Herstellungsverfahren einer Leistungshalbleiteranordnung und Leiterrahmen Download PDF

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DE69633214T2
DE69633214T2 DE69633214T DE69633214T DE69633214T2 DE 69633214 T2 DE69633214 T2 DE 69633214T2 DE 69633214 T DE69633214 T DE 69633214T DE 69633214 T DE69633214 T DE 69633214T DE 69633214 T2 DE69633214 T2 DE 69633214T2
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DE
Germany
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connector
power
semiconductor element
control
power semiconductor
Prior art date
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DE69633214T
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English (en)
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Inventor
Toshikazu Masumoto
Shinobu Fukuoka-shi Takahama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung und eines Leiterrahmens und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung, die einen Halbleiterleistungschip, wie zum Beispiel einen Leistungstransistor oder ein Leistungs-MOSFET, und einen Steuerhalbleiterchip zum Steuern des Halbleiterleistungschip, welche in dem gleichen Gehäuse untergebracht sind, und einen Leiterrahmen aufweist.
  • Unter Bezugnahme auf die 20 und 21 wird ein herkömmliches Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung beschrieben. 20 zeigt eine Draufsicht, die einen Schritt in einer Zwischenstufe eines Herstellens einer herkömmlichen Leistungshalbleitervorrichtung darstellt.
  • Es wird auf 20 verwiesen. Ein Leistungsschaltungsleiterrahmen 2 und ein Steuerschaltungsleiterrahmen 3 sind gegenüberliegend angeordnet, um Leiter, welche jeweils darauf vorgesehen sind, nach innen zu richten. Leiter 22 bis 24 dehnen sich von einem Verbinderbalken 21 des Leistungsschaltungsrahmens 2 aus und ein Leistungshalbleiterchip 4 ist auf einen vorderen Endabschnitt 22a des Leiters 22 gelegt.
  • Andererseits dehnen sich Leiter 32 bis 37 von einem Verbinderbalken 31 des Steuerschaltungsleiterrahmens 3 aus und ein Steuerhalbleiterchip 5 zum Steuern des Leistungshalbleiterchip 4 ist auf einen vorderen Endabschnitt 32a des Leiters 32 gelegt.
  • Der vordere Endabschnitt 32a des Leiters 32 ist durch eine Isolationslage 8 auf dem vorderen Endabschnitt 22a des Leiters 22 angeordnet.
  • Der Leistungshalbleiterchip 4 ist über Aluminiumdrähte 6 elektrisch mit den Leitern 23 und 24 verbunden, während der Steuerhalbleiterchip 5 durch Golddrähte 7 elektrisch mit den Leitern 33 bis 37 verbunden ist.
  • Der Leiter 24 ist derart verzweigt, dass das verzweigte vordere Ende von ihm sich zu einem Abschnitt in der Nähe des Leiters 37 ausdehnt und elektrisch über einen Golddraht 7 mit dem Leiter 37 verbunden ist.
  • Der Leistungshalbleiterchip 4 und der Steuerhalbleiterchip 5 sowie die meisten Teile der Leiter 22 bis 24 und 32 bis 37 sind mit einem schützenden Harzteil 10 bedeckt. Zum Zwecke der Vereinfachung zeigt 20 das schützende Harzteil 10 durch gestrichelte Linien.
  • Wie es vorhergehend beschrieben worden ist, weist die Leistungshalbleitervorrichtung den Leistungshalbleiterchip 4 auf und daher ist es notwendig eine Wärmestrahlung aufzunehmen, welche von dem Leistungshalbleiterchip 4 unter Berücksichtigung erzeugt wird. Deshalb muß der Leistungsschaltungsleiterrahmen 4 aus einem Metall, wie zum Beispiel Kupfer, hergestellt werden, das eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit aufweist, während seine Dicke relativ groß sein muß.
  • Andererseits muß der Steuerschaltungsleiterrahmen 3, auf den der Steuerhalbleiterchip 5 gelegt wird, in Verbindung mit einer funktionalen Verbesserung des Steuerhalbleiterchip 5 mit einer großen Anzahl von Anschlussstiften versehen sein und fein gepackt sein. Daher muß unvermeidlich ein Kupfermaterial, das eine kleine Dicke und eine hohe Verarbeitbarkeit aufweist, verwendet werden.
  • Um beide Bedingungen zu erfüllen, müssen die Dicken des Leistungsschaltungsleiterrahmens 2 und des Steuerschaltungsleiterrahmens 3 zueinander unterschiedlich sein.
  • 21 zeigt eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie A-A in 20 genommen ist. Wie es in 21 gezeigt ist, ist die Dicke des Leistungsschaltungsleiterrahmens 2 größer als die des Steuerschaltungsleiterrahmens 3.
  • Schritte eines Herstellers der herkömmlichen Leistungshalbleitervorrichtung werden nun beschrieben. Der Leistungsschaltungsleiterrahmen 2 und der Steuerschaltungsleiterrahmen 3 werden entlang Förderlinien für diese befördert. Bezüglich des Leistungsschaltungsleiterrahmens 2 und des Steuerschaltungsleiterrahmens 3 werden die Strukturen, die in 20 gezeigt sind, kontinuierlich mehrfach ausgebildet, um lange Platten auszubilden.
  • In einer Zwischenstufe eines derartigen Beförderns wird die Isolationslage 8 auf dem vorderen Endabschnitt 22a des Leiters 22 des Leistungsschaltungsleiterrahmens 2 angeordnet und wird der vordere Endabschnitt 32a des Leiters 32 des Steuerschaltungsleiterrahmens 3 darauf angeordnet.
  • In diesem Zustand werden die langen Leistungs- und Steuerschaltungsleiterrahmen 2 und 3 jede vorgeschriebene Länge geschnitten. Die Abschnitte, welche in die vorgeschriebene Länge geschnitten sind, werden Rahmeneinheiten genannt.
  • Die Rahmeneinheiten werden aufeinanderfolgend einer Chipkontaktierungsvorrichtung (einem Chipkontaktierer) zugeführt, so dass der Leistungshalbleiterchip 4 mit einem Abschnitt des vorderen Endabschnitts 22a des Leiters 22 jedes Leistungsschaltungsleiterrahmens 2 drahtkontaktiert wird, welcher nicht mit der Isolationslage 8 bedeckt ist. Weiterhin wird der Steuerhalbleiterchip 5 mit dem vorderen Endabschnitt 32a des Leiters 32 jedes Steuerschaltungsleiterrahmens 3 drahtkontaktiert.
  • Jeder Leiterrahmen, welcher vollständig drahtkontaktiert ist, wird einer Drahtkontaktierungsvorrichtung (einem Drahtkontaktierer) für Aluminiumdrähte zugeführt, so dass die Aluminiumdrähte 6 zwischen jeweiligen Anschlüssen des Leistungshalbleiterchip 4 und den Leitern 23 und 24 drahtkontaktiert werden.
  • Danach werden die Golddrähte 7 zwischen jeweiligen Anschlüssen des Steuerhalbleiterchip 5 und den Leitern 33 bis 37 und zwischen dem Leiter 37 und dem verzweigten vorderen Endabschnitt des Leiters 24 jeweils in einer Drahtkontaktierungsvorrichtung für Golddrähte drahtkontaktiert.
  • Jede Rahmeneinheit, die vollständig mit den Golddrähten drahtkontaktiert ist, wird in eine Gussvorrichtung befördert und in ein Gussbauteil eingeschlossen. Dann wird das schützende Harzteil 10 durch Spritzgießen ausge bildet.
  • In der Rahmeneinheit, die mit dem schützenden Harzteil 10 versehen ist, werden die Verbinderbalken 21 und 31 der Leistungs- und Steuerschaltungsleiterrahmen 2 und 3 geschnitten, um eine unabhängige Leistungshalbleitervorrichtung fertigzustellen.
  • Die herkömmliche Leistungshalbleitervorrichtung, welche durch die zuvor erwähnten Schritte in der zuvor erwähnten Struktur hergestellt worden ist, weist die folgenden Probleme auf:
  • Während der Leiterrahmen den jeweiligen Schritten des Chipkontaktierens, Drahtkontaktierens und Spritzgießens unterzogen wird, werden der Leistungsschaltungsleiterrahmen 2 und der Steuerschaltungsleiterrahmen 3 während dieser Schritte im Wesentlichen voneinander getrennt. In diesem Zustand können die Leistungs- und Steuerschaltungsleiterrahmen 2 und 3 während eines Beförderns zwischen diesen Schritten zueinander falsch ausgerichtet werden. Insbesondere muß die Rahmeneinheit angehoben werden, um von dem Drahtkontaktierungsschritt zu dem Spritzgießschritt befördert zu werden. In diesem Fall ist es nicht einfach, die Rahmeneinheit ohne ein Lösen der feinen Aluminium- und Golddrähte 6 und 7 und ohne ein Falschausrichten der zwei Leiterrahmen zu befördern, sondern die Drähte können gelöst werden oder die zwei Leiterrahmen können falsch ausgerichtet werden, um das Fehlerverhältnis in den Schritten zu erhöhen. Daher ist eine Automatisierung schwer zu erreichen.
  • Weiterhin wird der vordere Endabschnitt 32a des Leiters 32 auf dem vorderen Endabschnitt 22a des Leiters 22 durch die Isolationslage 8 angeordnet und daher ist die hintere Oberfläche des Leistungsschaltungsleiterrahmens 2 nicht bündig zu der des Steuerschaltungsleiterrahmens 3, wie es in 21 gezeigt ist.
  • Während ein Leiterrahmen auf einer flachen Erwärmungspärmeplatte, die "Wärmeplatte" genannt wird, um bei einer Chipkontaktierung erwärmt zu werden, wird der Steuerschaltungsleiterrahmen 3 nicht direkt mit einer derartigen Wärmeplatte in Kontakt gebracht und wird daher ein Strahlungswir kungsgrad nachteilhaft verschlechtert. Ein ähnliches Problem wird ebenso bei dem Drahtkontaktieren der Golddrähte auf Grund eines ähnlichen Wärmeverfahrens verursacht.
  • Die US-A-5 313 095 offenbart eine Leistungshalbleitervorrichtung und ein entsprechendes Herstellungsverfahren. Die Vorrichtung weist einen Leistungsschaltungsleiterrahmen, der einen Leistungshalbleiterelementmontagebereich zum Montieren eines Leistungshalbleiterelements aufweist, und einen Steuerschaltungsleiterrahmen auf, der einen Steuerhalbleiterelementmontagebereich zum Montieren eines Steuerhalbleiterelements aufweist. Das Leistungshalbleiterelement und das Steuerhalbleiterelement sind in einem gemeinsamen Harzgehäuse untergebracht. Jedoch sind das Vorsehen von Verbindern, die den Leistungshalbleiterrahmen und den Steuerschaltungsleiterrahmen verbinden, und ein Ausbilden von hinteren Oberflächen des Leistungshalbleiterelementmontagebereichs und des Steuerhalbleiterelementmontagebereichs bündig zueinander nicht offenbart.
  • Abstract of JP-A-5029539 lehrt, zwei Leiterrahmen aneinander anzubringen und gleichzeitig die Wärmeableitungseigenschaften der Vorrichtung sicherzustellen. Jedoch offenbart diese Druckschrift weder das Vorsehen von Verbindern noch das Ausbilden von hinteren Oberflächen des Leistungshalbleiterelementmontagebereichs und des Steuerhalbleiterlementmontagebereichs bündig zueinander.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leistungshalbleitervorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen dieser Vorrichtung zu schaffen, wobei die Vorrichtung eine Struktur zum Zulassen eines verbesserten Wärmeaustauschs mit seiner Umgebung aufweist.
  • Diese Aufgabe wird durch die vorteilhaften Maßnahmen gelöst, die in Anspruch 1 und 8 angegeben sind.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • In dem Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 1 werden durch den Schritt (c) die vorderen Endabschnitte der ersten und zweiten Verbinder miteinander verbunden, um den Leistungsschaltungsleiterrahmen und den Steuerschaltungsleiterrahmen miteinander zu integrieren, so dass die Vorrichtung strukturell verstärkt wird, während die Schritte (d) bis (f) in diesem Zustand ausgeführt werden, wodurch eine Fehlausrichtung in der Anordnung und eine Deformation in der Bewegung zwischen den Schritten des Leistungsschaltungsleiterrahmens und des Steuerschaltungsleiterrahmens verhindert wird, das Fehlerverhältnis in den Schritten verringert wird und eine Automatisierung der Herstellung vereinfacht wird.
  • In dem Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 2 wird der vordere Endabschnitt des zweiten Verbinders in einem Zustand verbunden, in dem er auf dem gekerbten Stufenabschnitt des ersten Verbinders angeordnet ist, so dass der Gleiche nicht von der oberen Oberfläche des ersten Verbinders hervorstehen wird, wodurch verhindert wird, dass eine Vorrichtung zum elektrischen Verbinden mit dem vorderen Endabschnitt des zweiten Verbinders bei einem elektrischen Verbinden in den Schritten (d) und (e) zum Verringern des Fehlerverhältnisses in den Schritten kollidiert.
  • In dem Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 3 darf der vordere Endabschnitt des zweiten Verbinders nicht gebogen sein, wodurch die Herstellungsschritte vereinfacht werden und der Grad einer Integration auf Grund eines Vorsehens des nicht gebogenen Abschnitts verbessert werden kann.
  • In dem Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 4 wird der vordere Endabschnitt des zweiten Verbinders in einem Zustand verbunden, in dem er auf dem gekerbten Stufenabschnitt des ersten Verbinders angeordnet ist, so dass der Gleiche nicht von der oberen Oberfläche des ersten Verbinders hervorsteht, wodurch verhindert werden kann, dass eine Vorrichtung zum elektrischen Verbinden mit dem vorderen Endabschnitt des zweiten Verbinders bei einer elektrischen Verbindung in den Schritten (d) und (e) zum Verringern des Fehlerverhältnisses in den Schritten kollidiert. Weiterhin wird der vordere Endabschnitt des zweiten Verbinders durch eine Druckverarbeitung in das Durchgangsloch eingebracht, um dadurch die ersten und zweiten Verbinder miteinander zu verbinden, wodurch der Schritt zum Verbinden verglichen mit dem Fall eines Verbindens der ersten und zweiten Verbinder miteinander durch Löten vereinfacht werden kann.
  • In dem Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 5 darf der vordere Endabschnitt des zweiten Verbinders nicht gebogen sein, wodurch die Herstellungsschritte vereinfacht werden und der Grad einer Integration auf Grund des Vorsehens keines gebogenen Abschnitts verbessert werden kann. Weiterhin wird der vordere Endabschnitt des zweiten Verbinders durch eine Druckverarbeitung in das Durchgangsloch eingebracht, um dadurch die ersten und zweiten Verbinder miteinander zu verbinden, wodurch der Schritt zum Verbinden verglichen mit dem Fall eines Verbindens der ersten und zweiten Verbinder durch Löten miteinander vereinfacht werden kann.
  • In dem Leiterrahmen gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 6 werden die vorderen Endabschnitte der ersten und zweiten Verbinder miteinander verbunden, um dadurch den Leistungsschaltungsleiterrahmen und den Steuerschaltungsleiterrahmen miteinander zu verbinden, so dass die Vorrichtung strukturell verstärkt wird, wodurch verhindert wird, dass der Leistungsschaltungsleiterrahmen und der Steuerschaltungsleiterrahmen bei einem Anordnen fehlausgerichtet werden und bei einem Befördern deformiert werden.
  • Bei dem Leiterrahmen gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 7, werden die Leiter der Leistungsleitergruppe und der Steuerleitergruppe direkt miteinander verbunden, wodurch ein Leiterrahmen, welcher strukturell stärker ist, in Verbindung mit einem Übergang zwischen den ersten und zweiten Verbindern erzielt werden kann.
  • Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterschaltungsvorrichtung zu schaffen, welches bei einer Wärmeableitung eines Leistungshalbleiterchip hervorragend ist und mit einer Verbesserung der Funktion, einem Erhöhen der Anschlussstiftanzahl und einer Gehäuseverbesserung eines Steuerhalbleiterchip und einem Leiterrahmen zurechtkommt, der eine Automatisierung eines Zusammenbaus vereinfacht.
  • Die vorhergehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung ersichtlicher, wenn diese in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung durchgeführt wird, in welcher:
  • 1 eine Leistungshalbleitervorrichtung zum Erläutern des Gegenstands der vorliegenden Erfindung darstellt, welche jedoch als solche nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist:
  • 2 eine Schnittansicht darstellt, die entlang einer Linie A-A in 1 genommen ist;
  • 3 eine Schnittansicht darstellt, die entlang einer Linie B-B in 1 genommen ist;
  • 4 ein Flussdiagramm zeigt, das Schritte zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung in 1 darstellt;
  • 5 einen Schritt zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung in 1 darstellt;
  • 6 einen Schritt zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung in 1 darstellt;
  • 7 einen Schritt zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung in 1 darstellt;
  • 8 einen Schritt zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung in 1 darstellt;
  • 9 einen Schritt zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung in 1 darstellt;
  • 10 einen Schritt zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung in 1 darstellt;
  • 11 einen Schritt zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung in 1 darstellt;
  • 12 ein Ausführungsbeispiel 1 gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 13 ein Ausführungsbeispiel 2 gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 14 eine Querschnittsansicht darstellt, die entlang einer Linie B-B in 13 genommen ist;
  • 15 ein Ausführungsbeispiel 3 gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 16 eine Schnittansicht darstellt, die einen Abschnitt E in 15 zeigt, der entlang einer Linie B-B genommen ist;
  • 17 ein Ausführungsbeispiel 4 gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 18 eine Schnittansicht darstellt, die entlang einer Linie A-A in 17 genommen ist;
  • 19 ein Diagramm zeigt, das einen Aufbau einer Ansteuerschaltung eines dreiphasigen Motors mit Wechselstromeingang darstellt;
  • 20 eine herkömmliche Leistungshalbleitervorrichtung darstellt; und
  • 21 die herkömmliche Leistungshalbleitervorrichtung darstellt.
  • 1 eine Draufsicht zeigt, die einen Schritt darstellt, der in denjenigen zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung zum Verdeutlichen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung enthaften ist, welche jedoch an sich nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist.
  • Es wir auf 1 verwiesen. Ein Leistungsschaltungsleiterrahmen 20 und ein Steuerschaltungsleiterrahmen 30 sind gegenüberliegend angeordnet, um Leiter, die jeweils auf diesen vorgesehen sind, nach innen zu richten.
  • Leiter 202 bis 204 dehnen sich von einem Verbinderbalken 201 des Leistungsschaltungsleiterrahmens 20 aus und ein Leistungshalbleiterchip 4 ist auf einen vorderen Leiterendabschnitt 202a des Leiters 202 gelegt.
  • Andererseits dehnen sich Leiter 302 bis 307 von einem Verbinderbalken 301 des Steuerschaltungsleiterrahmens 30 aus und ist ein Steuerhalbleiterchip zum Steuern des Leistungshalbleiterchip 4 auf einen vorderen Leiterelementabschnitt 302a des Leiters 302 gelegt.
  • Die vorderen Leiterendabschnitte 202a und 302a der Leiter 202 und 302 sind in einem Zustand eines gegenüberliegenden Anordnens des Leistungsschaltungsleiterrahmens 20 und des Steuerschaltungsleiterrahmens 30 im Wesentlichen derart in der Mitte vorgesehen, dass sie einander gegenüberliegen. Ein Abschnitt um die vorderen Leiterendabschnitte 202a und 302a der Leiter 202 und 302 wird hier im weiteren Verlauf als ein Vorrichtungsmittenteil bezeichnet.
  • Der Leistungshalbleiterchip 4 ist elektrisch durch Aluminiumdrähte 6 mit den Leitern 203 und 204 verbunden, während der Steuerhalbleiterchip 5 elektrisch durch Golddrähte 7 mit den Leitern 303 bis 307 verbunden ist.
  • Der Leiter 204 ist derart verzweigt, dass sein verzweigter vorderer Leiterabschnitt 204a an eine Seite (hier im weiteren als eine Rückseite bezeichnet) des Leiters 307 kontaktiert wird, welche der gegenüberliegt, auf welche der Leistungshalbleiterchip 4 gelegt ist. Der Leiter 307 ist derart gebogen, dass sein Abschnitt mit dem vorderen Leiterabschnitt 204 verbunden ist, der sich über dem vorderen Leiterendabschnitt 204a ausdehnt.
  • Weiterhin dehnen sich Verbinder 205 vertikal von Außenseiten der Leiter 203 und 204 in dem Verbinderbalken 201 des Leistungsschaltungsleiterrahmens 20 aus, während sich Verbinder 308 vertikal von Außenseiten der Leiter 303 und 307 in dem Verbinderbalken 301 des Steuerschaltungsleiterrahmens 30 derart ausdehnen, dass sie den Verbindern 205 gegenüberliegen. Vordere Verbinderabschnitte 205a der Verbinder 205 sind mit Hinterseiten von vorderen Verbinderendabschnitten 308a der Verbinder 308 in dem Vorrichtungsmittenabschnitt verbunden. Die Übergänge der vorderen Verbinderendabschnitte 308a mit den vorderen Verbinderendabschnitten 205a sind derart gebogen, dass sie die vorderen Verbinderendabschnitte 205a bedecken.
  • Der Leistungshalbleiterchip 4, der Steuerhalbleiterchip 5 und die meisten Teile der Leiter 202 bis 204 und 302 bis 307 sind mit einem schützenden Harzteil 10 bedeckt. Unter Bezugnahme auf 1 ist das schützende Harzteil 10 durch gestrichelte Linien zum Zwecke einer Vereinfachung gezeigt.
  • 2 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie A-A in 1 genommen ist. Wie es in 2 gezeigt ist, ist die Dicke des Leistungsschaltungsleiterrahmens 20 größer als die des Steuerschaltungsleiterrahmens 30. Weiterhin sind die hinteren Oberflächen dieser Leiterrahmen 20 und 30 zueinander bündig. Die Dicken des Leistungsschaltungsleiterrahmens 20 und des Steuerschaltungsleiterrahmens 30, welche an zu verschiedenen Werten ausgewählt werden können, sind zum Beispiel 0,85 mm bzw. 0,25 mm.
  • Weiterhin reicht die Dicke des Leistungsschaltungsleiterrahmens 20 von weitestgehend so groß wie die des Steuerschaltungsleiterrahmens 30 bis zu zehn Mal so groß.
  • 3 zeigt eine Schnittansicht, die entlang der Linie B-B in 1 genommen ist. Wie es in 3 gezeigt ist, ist der Verbinder jedes vorderen Verbinderendabschnitts 308a mit jedem vorderen Verbinderendabschnitt 205a gebogen, um den vorderen Verbinderendabschnitt 205a zu bedecken, und ist die hintere Oberfläche des Verbinders 308 ausgenommen des vorde ren Verbinderendabschnitts 308a zu der des Verbinders 205 bündig.
  • Die Herstellungsschritte werden nun unter Bezugnahme auf die 4 bis 11 beschrieben. 4 zeigt ein Flussdiagramm der Herstellungsschritte. In einem Schritt S1 werden der Leistungsschaltungsleiterrahmen 20 und der Steuerschaitungsleiterrahmen 30 aus langen Plattenteilen ausgestanzt, die durch jeweiliges Pressen unterschiedliche Dicken aufweisen.
  • Die 5 und 6 zeigen den Leistungsschaltungsleiterrahmen 20 und den Steuerschaltungsleiterrahmen 20, welche jeweils durch Pressstanzen ausgebildet sind. Die 5 und 6 zeigen den Leistungsschaltungsleiterrahmen 20 bzw. den Steuerschaltungsleiterrahmen 30, welche durch Pressstanzen ausgebildet sind. Wie es in 5 gezeigt ist, weist der Leistungsschaltungsleiterrahmen 20 einen Verbinderbalken 201A auf, welcher dem Verbinderbalken 201 zu diesem Zeitpunkt gegenüberliegt, und diese Verbinderbalken 201A und 201 sind durch die Verbinder 205 miteinander verbunden. Wie es in 6 gezeigt ist, weist der Steuerschaltungsleiterrahmen andererseits ebenso einen Verbinderbalken 301A auf, welcher dem Verbinderbalken 301 gegenüberliegt, diese Verbinderbalken 301A und 301 sind durch die Verbinder 308 miteinander verbunden. Gleichzeitig ist ein Übergang 307a des Leiters 307 mit dem vorderen Leiterendabschnitt 204a gebogen, um sich über den vorderen Leiterendabschnitt 204a auszudehnen.
  • In einem Schritt S2 werden unnötige Abschnitte des Leistungsschaltungsleiterrahmens 20 und des Steuerschaltungsleiterrahmens 30 durch Schneiden entfernt, wie es durch gestrichelte Linien C bzw. D gezeigt ist.
  • Der Leistungsschaltungsleiterrahmen 20 und der Steuerschaltungsleiterrahmen 30 von welchem die unnötigen Abschnitte vollständig entfernt sind, werden entlang jeweiligen Förderlinien für diese befördert, so dass ein Übergang von dem vorderen Verbinderendabschnitt 308a mit dem vorderen Verbinderendabschnitt 205a in dem Steuerschaltungsleiterrahmen 30 in einem Schritt S3 biege/pressverarbeitet wird.
  • In einem Schritt S4 werden der Leistungsschaltungsleiterrahmen 20 und der Steuerschaltungsleiterrahmen 30 zu einer gemeinsamen Förderlinie befördert und derart gegenüberliegend angeordnet, dass die Leiter, die jeweils auf diesen vorgesehen sind, nach innen gerichtet sind. Zu diesem Zeitpunkt ist der vordere Leiterendabschnitt 204a unter dem Übergang 307a des Leiters 307 angeordnet, während der vordere Verbinderendabschnitt 205a unter dem biege/pressverarbeiteten Abschnitt des vorderen Verbinderendabschnitts 308a angeordnet ist. Der vordere Leiterendabschnitt 204a und der Verbinder 307a sowie die vorderen Verbinderendabschnitte 205a und 308a sind zum Beispiel durch Löten miteinander verbunden, um dadurch einen langen verbundenen Leiterrahmen auszubilden. Das Verbindungsverfahren ist nicht auf Löten beschränkt.
  • In einem Schritt S5 wird der verbundene Leiterrahmen in vorgeschriebene Längen geschnitten. Die Abschnitte, welche in die vorgeschriebenen Längen geschnitten sind, werden Rahmeneinheiten FU genannt. 7 zeigt eine Draufsicht die eine beispielhafte Rahmeneinheit FU zeigt.
  • In einem Schritt S6 werden die Rahmeneinheiten FU aufeinanderfolgend zu einer Chipkontaktierungsvorrichtung (einem Chipkontaktierer) befördert, so dass der Leistungshalbleiterchip 4 an dem vorderen Endabschnitt 202a des Leiters 202 jedes Leistungsschaltungsleiterrahmens 20 chipkontaktiert wird, wie es in 8 gezeigt ist. Weiterhin wird der Steuerhalbleiterchip 5 an dem vorderen Endabschnitt 302a des Leiters 302 jedes Steuerschaltungsleiterrahmens 30 chipkontaktiert.
  • Jede Rahmeneinheit FU, die vollständig chipkontaktiert ist, wird in einem Schritt S7 zu einer Drahtkontaktierungsvorrichtung (einem Drahtkontaktierer) für Aluminiumdrähte befördert, so dass die Aluminiumdrähte zwischen jeweiligen Anschlüssen von jedem Leistungshalbleiterchip 4 und den Leitern 203 bzw. 204 drahtkontaktiert werden, wie es in 9 gezeigt ist.
  • In einem Schritt S8 wird die Rahmeneinheit FU zu einer Drahtkontaktierungsvorrichtung (Drahtkontaktierer) für Golddrähte befördert, so dass die Golddrähte 7 zwischen jeweiligen Anschlüssen von jedem Steuerhalbleiterchip 5 und den Leitern 303 bis 307 drahtkontaktiert werden, wie es in 10 gezeigt ist.
  • Jede Rahmeneinheit FU, die vollständig drahtkontaktiert mit den Golddrähten ist, wird in einem Schritt S9 zu einer Gussvorrichtung befördert und in ein Gussbauteil eingeschlossen. Dann wird das schützende Harzteil 10 durch Spritzgießen ausgebildet.
  • Die Verbinderbalken 201 und 301 werden von jedem Leistungsschaltungsleiterrahmen 20 und jedem Steuerschaltungsleiterrahmen 30 in jeder Rahmeneinheit FU geschnitten, welche mit dem schützenden Harzteil 10 verbunden ist, wodurch unabhängige Leistungshalbleitervorrichtungen 100 fertiggestellt werden, wie sie in 11 gezeigt sind.
  • Während die Dicke des Leistungsschaltungsleiterrahmens 20 größer als die des Steuerschaltungsleiterrahmens 30 des Verfahrens zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung ist, die in 1 gezeigt ist, können die Dicken dieser Leiterrahmen alternativ gleich zueinander sein, wenn der Steuerschaltungsleiterrahmen durch ein Teil ausgebildet ist, welches verglichen mit dem Leistungsschaltungsleiterrahmen 20 leichter bearbeitet werden kann.
  • Wie es zuvor beschrieben worden ist, werden sowohl der vordere Leiterabschnitt 204a und der Übergang 307 als auch die vorderen Verbinderendabschnitte 205a und 308a in dem Schritt S4 miteinander verbunden, wodurch die Rahmeneinheit strukturell verstärkt wird. Deshalb wird verhindert, dass der Leistungsschaltungsleiterrahmen 20 und der Steuerschaltungsleiterrahmen 30 während eines Bewegens zwischen den jeweiligen Schritten fehlausgerichtet werden. Insbesondere wird auch dann verhindert, dass die zwei Leiterrahmen fehlausgerichtet werden, wenn die Rahmeneinheit angehoben wird, um von dem Drahtkontaktierungsschritt zu dem Spritzgießschritt befördert zu werden, wodurch die feinen Aluminium- und Golddrähte 6 und 7 nicht gelöst werden, sondern das Fehlerverhältnis in den Schritten verringert wird und eine Automatisierung vereinfacht wird.
  • Die hinteren Oberflächen des Leistungsschaltungsleiterrahmens 20 und des Steuerschaltungsleiterrahmens 30 sind bündig zueinander, wie es in 2 gezeigt ist, wodurch diese Leiterrahmen auf einer Wärmeplatte angeordnet werden können, um für die Drahtkontaktierung wirksam erwärmt zu werden. Dies trifft ebenso auf die Drahtkontaktierung der Golddrähte zu.
  • Obgleich es nicht notwendig ist, die Leiterrahmen bei der Drahtkontaktierung der Aluminiumdrähte zu erwärmen, da eine Ultraschallkontaktierung verwendet wird, müssen die Leiterrahmen stabil auf einer flachen Platte ohne Zwischenraum angeordnet werden, so dass Ultraschallwellen ausreichend zu Kontaktierungspunkten übertragen werden. Dies ist eine Bedingung, welche ebenso in dem Fall eines Erwärmens notwendig ist. Die Rahmeneinheit FU ist derart strukturell verstärkt, dass verhindert werden kann, dass die Gleiche deformiert wird, wodurch kein Zwischenraum definiert wird, wenn die Leiterrahmen auf der flachen Platte angeordnet werden, und das Fehlerverhältnis beim Drahtkontaktieren der Aluminiumdrähte kann verringert werden.
  • In jeder Leistungshalbleitervorrichtung 100 sind der Leistungsschaltungsleiterrahmen 20 und der Steuerschaltungsleiterrahmen strukturell voneinander getrennt, wodurch die Dicke des ersteren verglichen mit des letzteren erhöht werden kann, und eine hervorragende Wärmeableitung kann durch Verwenden eines Teils erzielt werden, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, wie zum Beispiel sauerstofffreies Kupfer mit geringem Zirkon.
  • Weiterhin kann die Dicke des Steuerschaltungsleiterrahmen 30 verringert werden, wodurch die Leiterbreiten der Leiter 202 bis 204 ebenso verringert werden können. Im Allgemeinen hängt die Verarbeitbarkeit durch Pressstanzen derart von der Dicke des Teils ab, dass eine Bearbeitung, die einen Ebenenbreite von nicht mehr als 0,8 Mal der Dicke erzielt, weitestgehend unmöglich ist, sondern die Ebenenbreite ist in der Praxis ungefähr 1,1 Mal der Dicke. Deshalb kann die Ebenenbreite, das heißt die Leiterbreite, verringert werden, wenn die Dicke verringert werden kann.
  • Wenn die Leiterbreite verringert werden kann, wird ebenso der Raum zwischen den Kontaktierungspunkten, die mit den Golddrähten zu verbinden sind, verschmälert, wodurch die Länge der Golddrähte verringert werden kann. Die Herstellungskosten können durch Verringern der Länge der Golddrähte verringert werden, wodurch verhindert werden kann, dass sich die Golddrähte in dem Spritzgießschritt neigen, so dass keine geneigten Gold drähte in Kontakt mit benachbarten Golddrähten und benachbarten Leiter kommen, um Betriebsfehlverhalten zu verursachen. Wenn sauerstofffreies Kupfer mit niedrigem Zirkon als das Material für den Leistungsschaltungsleiterrahmen 20 verwendet wird, kann nicht nur die Wärmeableitung, sondern ebenso eine hervorragende Verarbeitbarkeit erzielt werden.
  • 12 zeigt eine Schnittansicht zum Darstellen eines Ausführungsbeispiels 1 des Verfahrens zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche einem Abschnitt entspricht, der entlang einer Linie B-B in 1 genommen ist. Eine Draufsicht dieses Ausführungsbeispiels, welche ähnlich zu der ist, die in 1 gezeigt ist, ist weggelassen.
  • Es wird auf 12 verwiesen. Ein vorderer Verbinderendabschnitt 205a eines Verbinders 205, der sich von einem Verbinderbalken 201 eines Leistungsschaltungsleiterrahmens 20 ausdehnt, ist auf seiner Oberfläche (hier im weiteren Verlauf als eine obere Oberfläche bezeichnet) vorgesehen, auf welche ein Leistungshafbleiterchip 4 mit einem gekerbten Stufenabschnitt C1 gelegt ist, der eine vertikale Differenz aufweist, die der Dicke eines Steuerschaltungsleiterrahmens 30 entspricht. Wenn der Leistungsschaltungsleiterrahmen 20 und der Steuerschaltungsleiterrahmen 30 derart angeordnet werden, dass der gekerbte Stufenabschnitt C1 mit einem vorderen Verbinderendabschnitt 308a eines Verbinders 308 bedeckt ist, der sich von einem Verbinderbalken 301a ausdehnt und zum Beispiel durch Löten in einem Schritt eines Verbindens der Leiterrahmen verbunden wird, der dem Schritt S4 entspricht, der unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in 4 beschrieben worden ist, wird deshalb der vordere Verbinderendabschnitt 308a nicht über die obere Fläche des vorderen Verbinderendabschnitts 205a hervorstehen.
  • Eine ähnliche Struktur wird ebenso bei einem Übergang zwischen einem Leiter 307 und einem vorderen Leiterendabschnitt 204a verwendet, welcher ebenso mit einem gekerbten Stufenabschnitt C1 versehen ist.
  • Der gekerbte Stufenabschnitt C1 kann durch Pressen eines entsprechenden Abschnitts in einem Schritt ausgebildet werden, der dem Schritt S1 entspricht, der unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in 4 beschrieben ist. Deshalb ist es nicht notwendig, einen neuen Schritt hinzuzufügen.
  • Wenn ein Kontaktieren an einem ersten Kontaktierungspunkt in einem allgemeinen Drahtkontaktierungsschritt fertiggestellt ist, wird eine Kapillare von dem ersten Kontaktierunspunkt nach oben bewegt, während eine Probe horizontal bewegt wird (die Kapillare wird lediglich vertikal bewegt), um einen zweiten Kontaktierungspunkt an einem Abschnitt unter der Kapillare auszubilden. Wenn Vorsprünge in der Nähe der Kontaktierungspunkte vorhanden sind, kann das vordere Ende der Kapillare, welche jetzt noch nicht ausreichend nach oben bewegt worden ist, während der horizontalen Bewegung der Probe mit den Vorsprüngen kollidieren.
  • Gemäß dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung wird jedoch eine Drahtkontaktierung von Golddrähten in einem derartigen Zustand durchgeführt, dass der vordere Verbinderendabschnitt 308a und der Leiter 307 nicht über die oberen Oberflächen des vorderen Verbinderendabschnitts 205a bzw. des vorderen Leiterendabschnitts 204a hervorstehen, wodurch das zuvor erwähnte Problem einer Kollision der Kapillare gelöst werden kann und das Fehlerverhältnis in den Schritten verringert werden kann.
  • 13 ist eine Draufsicht, die einen von Schritten zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung zeigt, welche durch ein Ausführungsbeispiel 2 des Verfahrens zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Bezugszeichen und eine redundante Beschreibung bezüglich strukturellen Teilen, welche zu denjenigen in 1 identisch sind, sind weggelassen. Es wird auf 13 verwiesen. Die Verbinder 308 und 205 und die Leiter 307 und 204, die in 1 gezeigt sind, sind durch Verbinder 309 und 206 bzw. Leiter 310 und 207 ersetzt.
  • 14 zeigt eine Schnittansicht, die entlang der Linie B-B in 13 genommen ist. Es wird auf 14 verwiesen. Ein vorderer Verbinderendabschnitt 206a des Verbinders 206, der sich von einem Verbinderbalken 201 eines Leistungsschaltungsleiterrahmens 20 ausdehnt, ist auf seiner hinteren Oberfläche mit einem gekerbten Stufenabschnitt C2 versehen, der eine vertikale Differenz aufweist, die der Dicke eines Steuerschaltungsleiterrahmens 30 entspricht. Eine ähnliche Struktur wird ebenso bei einem Übergang zwischen dem Leiter 310 und dem vorderen Leiterendabschnitt 207a verwendet, welcher ebenso mit einem gekerbten Stufenabschnitt C2 versehen ist. Deshalb werden der Leistungsschaltungsleiterrahmen 20 und der Steuerschaltungsleiterrahmen 30 derart angeordnet, dass der gekerbte Stufenabschnitt C2 einen vorderen Verbinderendabschnitt 309a des Verbinders 309 bedeckt, der sich von einem Verbinderbalken 301 ausdehnt, und wird zum Beispiel durch Löten in einem Schritt eines Verbindens der Leiterrahmen verbunden, der dem Schritt S4 entspricht, der unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in 4 beschrieben ist.
  • Der gekerbte Stufenabschnit C2 kann durch Pressen eines entsprechenden Abschnitts in einem Schritt ausgebildet werden, der dem Schritt S1 entspricht, der unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in 4 beschrieben ist. Deshalb ist es nicht notwendig, einen neuen Schritt hinzuzufügen.
  • Gemäß dem zuvor erwähnten Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung darf der vordere Verbinderendabschnitt 309a vorhergehend nicht gebogen sein, wodurch der Schritt S3, der unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in 4 beschrieben ist, nicht notwendig ist, und können die Herstellungsschritte vereinfacht werden.
  • Weiterhin kann der Grad einer Integration auf Grund eines Weglassens eines biegeverarbeiteten Abschnitts bei dem Übergang zwischen dem Leiter 310 und dem vorderen Leiterabschnitt 207a verbessert werden.
  • 15 zeigt eine Draufsicht, die einen von Schritten zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung darstellt, welcher von einem Ausführungsbeispiel 3 des Verfahrens zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet wird. Bezugszeichen und eine redundante Beschreibung bezüglich strukturellen Teilen, weiche zu denjenigen in 1 identisch sind, sind weggelassen. Es wird auf 15 verwiesen. Die Verbinder 308 und 205 und die Leiter 307 und 204, die in 1 gezeigt sind, sind durch Verbinder 311 und 208 bzw. Leiter 312 und 209 ersetzt.
  • 16 zeigt eine Schnittansicht, die einen Abschnitt E in 15 zeigt, der entlang der Linie B-B genommen ist. Es wird auf 16 verwiesen. Ein vorderer Verbinderendabschnitt 208 des Verbinders 208, der sich von einem Verbinderbalken 201 eines Leistungsschaltungsleiterrahmens 20 ausdehnt, ist auf seiner oberen Oberfläche mit einem gekerbten Stufenabschnitt C3 versehen, der eine vertikale Differenz aufweist, die der Dicke eines Steuerschaltungsleiterrahmens 30 entspricht, während ein Durchgangsloch HL in einen ebenen Teil des gestuften Stufenabschnitts C3 vorgesehen ist. Eine ähnliche Struktur wird ebenso bei einem Übergang 312a zwischen dem Leiter 312 und einem vorderen Leiterendabschnitt 209a verwendet, welcher ebenso mit einem gekerbten Stufenabschnitt C3 und einem Durchgangsloch HL versehen ist.
  • Deshalb sind der Leistungsschaltungsleiterrahmen 20 und der Steuerschaltungsleiterrahmen 30 derart angeordnet, dass der gekerbte Stufenabschnitt C3 mit einem vorderen Verbinderendabschnitt 311a des Verbinders 311, der sich von einem Verbinderbalken 301 ausdehnt, und dem vorderen Leiterendabschnitt 209a bedeckt ist, während der vordere Verbinderendabschnitt 311a und der vordere Leiterendabschnitt 209a durch ein Pressen in einem Schritt eines Verbindens der Leiterrahmen in das Durchgangsloch HL eingebracht werden, der dem Schritt S4 entspricht, der unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in 4 beschrieben ist, um dadurch den Leistungsschaltungsleiterrahmen 20 und den Steuerschaltungsleiterrahmen 30 miteinander zu verbinden.
  • Der gekerbte Stufenabschnitt C3 und das Durchgangsloch HL können durch Pressen entsprechender Abschnitte in einem Schritt ausgebildet werden, der dem Schritt S1 entspricht, der unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in 4 beschrieben worden ist. Deshalb ist es nicht notwendig, einen neuen Schritt hinzuzufügen.
  • Gemäß dem zuvor erwähnten Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung sind der Leistungsschaltungsleiterrahmen 20 und der Steuer schaltungsleiterrahmen 30 durch Pressen miteinander verbunden, wodurch der Schritt verglichen mit einem Löten, das einen Erwärmungsschritt und einen Lotaufbringungsschritt erfordert, vereinfacht werden kann.
  • Während die Struktur dieses Ausführungsbeispiels der des Ausführungsbeispiels 2 entspricht, kann die Gleiche alternativ der des Ausführungsbeispiels 2 entsprechen, wenn ein vorderer Leiterendabschnitt eines Verbinders, der sich von einem Verbinderbalken 201 des Leistungsschaltungsleiterrahmens 20 ausdehnt, mit einem Durchgangsloch HL versehen ist, so dass der Verbinder, der sich von dem Verbinderbalken 301 ausdehnt, in das Gleiche gepresst wird.
  • 17 zeigt eine Draufsicht, die einen von Schritten zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung zeigt, welche durch ein Ausführungsbeispiel 4 des Verfahrens zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Bezugszeichen und eine redundante Beschreibung bezüglich strukturellen Teilen, welche zu denjenigen in 1 identisch sind, werden weggelassen. Es wird auf 17 verwiesen. Der vordere Leiterendabschnitt 202a des Leiters 202 und der vordere Leiterendabschnitt 302a des Leiters 302, die in 1 gezeigt sind, werden durch einen vorderen Leiterendabschnitt 202b bzw. einen vorderen Leiterendabschnitt 302b ersetzt. Der vordere Leiterendabschnitt 202b und der vordere Leiterendabschnitt 302b weisen Vorsprünge PP1 bzw. PP2 auf jeweiligen Seiten auf, die einander gegenüberliegen.
  • 18 zeigt eine Schnittansicht, die entlang einer Linie A-A in 17 genommen ist. Wie es in 18 gezeigt ist, ist der Vorsprung PP2 derart angeordnet, dass er den Vorsprung PP1 bedeckt. Deshalb sind der Leistungsschaltungsleiterrahmen 20 und der Steuerschaltungsleiterrahmen 30 derart angeordnet, dass der Vorsprung PP2 den Vorsprung PP1 bedecken kann und zum Beispiel durch Löten in einem Schritt eines Verbindens der Leiterrahmen, der dem Schritt S4 entspricht, der unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in 4 beschrieben ist, verbunden werden kann.
  • Natürlich gibt es eine Struktur, in der ein gekerbter Stufenabschnitt (nicht gezeigt), welcher eine vertikale Differenz aufweist, die der Dicke des Vorsprungs PP2 entspricht, auf einer oberen Oberfläche des Vorsprungs PP1 vorgesehen ist und der Vorsprung PP2 darüber angeordnet ist, um zu verhindern, dass der Vorsprung PP2 sich über die obere Oberfläche des Vorsprungs PP1 ausdehnt, ähnlich dem Ausführungsbeispiel 1, wie es unter Bezugnahme auf 12 beschrieben ist.
  • Als ein Beispiel der Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung ist eine allgemeine Ansteuerschaltung eines dreiphasigen Motors mit Wechselstromeingang in 19 gezeigt. Eine dreiphasige Wechselstrom-Energieversorgung APW, welche einen dreiphasigen Motor M mit Wechselstromeingang mit Energie versorgt, ist mit einer Wandlerschaltung CC verbunden, die zwischen Leitungen P und N in 19 angeordnet ist. Der Wandler CC besteht aus in Reihe geschalteten Dioden D10 und D20, in Reihe geschalteten Dioden D30 und D40 und in Reihe geschalteten Dioden D50 und D60, welche zwischen den Leitungen P und N parallel geschaltet sind.
  • Als Totem-Pol geschaltete Transistoren T1 und T2 (T3 und T4, T5 und T6), von denen jede eine Leistungsvorrichtung, wie zum Beispiel ein IGBT (Isolierschicht-Bipolartransistor) ist, sind zwischen den Leitungen P und N angeschlossen. Weiterhin sind Steuerelemente 51 bis 56 mit den Transistoren T1 bis T6 verbunden und sind Freilaufdioden D1 bis D6 antiparallel mit jeweiligen der Transistoren T1 bis T6 verbunden. Die Steuerelemente 51 bis 56 sind mit einer extern vorgesehenen Steuervorrichtung MP, wie zum Beispiel einer MPU (Mikroprozessoreinheit), verbunden.
  • Eingangsenden für die jeweiligen Phasen des Motors M sind mit Knoten U, V und W von jeweiligen der als Totem-Pol geschalteten Transistoren verbunden.
  • Wenn die Leistungshalbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung an der zuvor aufgebauten Ansteuerschaltung des dreiphasigen Motors mit Wechselstromeingang angewendet wird, entsprechen die Transistoren T1 bis T6 dem Leistungshalbleiterchip 4 und entsprechen die Steuerelemente 51 bis 56 dem Steuerhalbleiterchip 5.
  • Normalerweise weist eine dreiphasige Wechselstromenergieversorgung APW eine Spannung von 100 V oder 200 V auf. Demgemäß wird die Spannung von 100 V oder 200 V an den Leistungshalbleiterchip (d. h. die Transistoren T1 bis T6) angelegt und ändert sich der angelegte Spannungswert immer. Andererseits wird normalerweise eine Spannung von ungefähr 5 V an den Steuerhalbleiterchip 5, (d. h. die Steuerelemente 51 bis 56) angelegt, die konstant gehalten wird.
  • Die Änderung der Spannung, die an den Leistungshalbleiterchip 4 angelegt wird, verursacht ein Fehlverhalten des Steuerhalbleiterchip 5 und genauer gesagt kann der Steuerhalbleiterchip 5 den Leistungshalbleiterchip 4 einschalten, wenn er nicht eingeschaltet werden sollte, oder kann ihn ausschalten, wenn er nicht ausgeschaltet werden sollte.
  • Um das vorhergehende Fehlverhalten so viel wie möglich zu verringern, sind eine Trägeranschlussfläche (d. h. der vordere Leiterendabschnitt 202b) für die Transistoren T2, T4 und T6, die mit der an Masse gelegten Leitung N verbunden sind, und eine Trägeranschlussfläche (d. h. der vordere Leiterendabschnitt 302b) für die Steuerelemente 52, 54 und 56 gemeinsam an das Massepotential gelegt.
  • Die Trägeranschlussflächen sind jedoch nicht direkt miteinander verbunden, sondern indirekt durch verschiedene Pfade verbunden, und deshalb erzeugt eine Änderung des an Masse gelegten Potentials auf Grund einer Änderung der Spannung, die an den Leistungshalbleiterchip 4 angelegt ist, eine Differenz zwischen dem Potential der vorderen Leiterendabschnitte 202b und 302b, was ein Fehlverhalten des Steuerhalbleiterchip 5 verursacht.
  • In der Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung sind die Vorsprünge PP1 und PP2 verbunden und elektrisch direkt miteinander verbunden. Dies verhindert, dass eine Differenz zwischen den Potentialen der vorderen Leiterendabschnitte 202b und 302b erzeugt wird, um die zwei Potentiale auch dann gleich zueinander zu halten, wenn sich die an den Leistungshalbleiterchip 4 angelegte Spannung ändert, was ein Fehlverhalten des Steuerhalbleiterchip 5 vermeidet.
  • Eine Trägeranschlussfläche für die Transistoren T1, T3 und T5, die mit der Leitung P zum Übertragen des Energieversorgungspotentials verbunden sind, und eine Trägeranschlussfläche für die Steuerelemente 51, 53 und 55 können nicht miteinander verbunden werden. Deshalb kann das Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung nicht an diesem Teil angewendet werden.
  • Die Leistungshalbleitervorrichtung, wie sie unter Bezugnahme auf 17 beschrieben worden ist, weist einen vorderen Leiterendabschnitt 202b und einen vorderen Leiterendabschnitt 302b auf, welche einen Leistungshalbleiterchip 4 bzw. einen Steuerhalbleiterchip 5 tragen. Wenn die Struktur an der Ansteuerschaltung des dreiphasigen Motors mit Wechselstromeingang in 19 angewendet wird, werden der Transistor T2 und das Steuerelement 52 zum Beispiel auf die vorderen Leiterendabschnitte 202b bzw. 302b gelegt.
  • In letzter Zeit ist eine Leistungshalbleitervorrichtung entwickelt worden, in welcher ein Steuerhalbleiterchip eine Mehrzahl von Leistungshalbleiterchips steuert. Die Vorrichtung ist mit einer Trägeranschlussfläche für das Steuerelement und einer Mehrzahl von Trägeranschlussflächen für Leistungsvorrichtungen versehen. In diesem Fall ist es lediglich erforderlich, dass irgendeine einer Mehrzahl von Trägeranschlussflächen für Leistungsvorrichtungen mit der Trägeranschlussfläche für das Steuerelement verbunden ist.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung, die ein Leistungshalbleiterelement (4) und ein Steuerhalbleiterelement (5) zum Steuern des Leistungshalbleiterelements aufweist, die in dem gleichen Gehäuse untergebracht sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: [a] Vorbereiten eines Leistungsschaltungs-Leiterrahmens (20), der eine Leistungsleitergruppe (202 bis 204) aufweist, die sich einseitig von einem ersten Verbindungsbalken (201) ausdehnt und einen ersten Leiter beinhaltet, der einen Leistungshalbleiterelement-Befestigungsbereich beinhaltet und mindestens einen ersten Verbinder (205) aufweist, der auf dem ersten Verbindungsbalken auf einer Seite der Leistungsleitergruppe ausgebildet ist, um sich in der gleichen Richtung wie die Leistungsleitergruppe auszudehnen, und einen gekerbten Stufenabschnitt (C1) aufweist; [b] Vorbereiten eines Steuerschaltungs-Leiterrahmens (30), dessen Dicke kleiner als die des Leistungsschaltungs-Leiterrahmens (20) ist, und der eine Steuerleitergruppe (302 bis 307) aufweist, die sich einseitig von einem zweiten Verbinderbalken (301) ausdehnt und einen zweiten Leiter beinhaltet, der einen Steuerhalbleiterelement-Befestigungsbereich aufweist, und mindestens einen zweiten Verbinder (308) aufweist, der auf dem zweiten Verbinderbalken auf einer Seite der Steuerleitergruppe ausgebildet ist, um sich in der gleichen Richtung wie die Steuerleitergruppe auszudehnen, wobei der gekerbte Stufenabschnitt (C1), der in einem Stück [a] ausgebildet wird, eine vertikale Höhe aufweist, die der Dicke des Steuerschaltungs-Leiterrahmens (30) entspricht. [c) Anordnen des Leistungsschaltungs-Leiterrahmens und des Steuerschaltungs-Leiterrahmens, um der Leistungsleitergruppe und der Steuerleitergruppe gegenseitig gegenüberzuliegen sowie um hintere Oberflächen des Leistungshalbleiterelements-Befestigungsbereichs und des Steuerhalbleiterelements-Befestigungsbereichs bündig zueinander anzuordnen, und Bringen eines vorderen Endabschnitts des zweiten Verbinders in Eingriff mit dem gekerbten Stufenabschnitt (C1) des ersten Verbinders, um dadurch den Leistungsschaltungs-Leiterrahmen und den Steuerschaltungs-Leiterrahmen miteinander zu integrieren; [d] Aufbringen des Leistungshalbleiterelements auf den Leistungshalbleiterelement-Befestigungsbereich und elektrisches Verbinden des gleichen mit der Leistungsleitergruppe; [e] Aufbringen des Steuerhalbleiterelements auf den Steuerhalbleiterelement-Befestigungsbereich und elektrisches Verbinden des gleichen mit der Steuerleitergruppe; [f] Unterbringen des Leistungshalbleiterelements und des Steuerhalbleiterelements in dem gleichen Gehäuse durch Harzverkapseln.
  2. Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schritt [b] einen Schritt eines Biegens des vorderen Endabschnitts des zweiten Verbinders (308) beinhaltet, während der gleiche auf dem gekerbten Stufenabschnitt (C1) des ersten Verbinders (205) angeordnet ist, so dass die hinteren Oberflächen des Leistungshalbleiterelements-Befestigungsbereichs und des Steuerhalbleiterelements-Befestigungsbereichs zueinander bündig sind, und der Schritt [c] einen Schritt eines Anordnens des vorderen Endabschnitts des zweiten Verbinders auf dem gekerbten Stufenabschnitt des ersten Verbinders und eines Lötens der gleichen miteinander beinhaltet.
  3. Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schritt [c] einen Schritt eines Bedeckens des vorderen Endabschnitts des zweiten Verbinders (308) mit dem gekerbten Stufenabschnitt (C1) des ersten Verbinders (205) und Lötens der gleichen miteinander beinhaltet.
  4. Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schritt [a] weiterhin den Schritt eines Ausbildens eines Durchgangslochs in dem gekerbten Stufenabschnitt (C1) beinhaltet, der Schritt [b] einen Schritt eines Biegens des vorderen Endabschnitts des zweiten Verbinders (308) beinhaltet, wobei der gleiche auf dem gekerbten Stufenabschnitt (C1) des ersten Verbinders (205) angeordnet ist, so dass hinteren Oberflächen des Leistungshalbleiterelements-Befestigungsbereichs und des Steuerhalbleiterelements-Befestigungsbereichs zueinander bündig sind und der Schritt [c] den Schritt eines Anordnens des vorderen Endabschnitts des zweiten Verbinders auf dem gekerbten Stufenabschnitt (C1) des ersten Verbinders (205) und Einbringens der gleichen in das Durchgangsloch durch eine Druckverarbeitung beinhaltet.
  5. Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schritt [a] weiterhin der Schritt des Ausbildens eines Durchgangslochs in dem gekerbten Stufenabschnitt beinhaltet, und der Schritt [c] einen Schritt eines Bedeckens des vorderen Endabschnitts des zweiten Verbinders (308) mit dem gekerbten Stufenabschnitt des ersten Verbinders und eines Einbringens der gleichen in das Durchgangsloch durch eine Druckverarbeitung beinhaltet.
  6. Leiterrahmen zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung, die ein Leistungshalbleiterelement (4) und ein Steuerhalbleiterelement (5) zum Steuern des Leistungshalbleiterelements aufweist, die in dem gleichen Gehäuse untergebracht sind, wobei der Leiterrahmen aufweist: einen Leistungsschaltungs-Leiterrahmen (20), der eine Leistungsleitergruppe (202 bis 204), die sich einseitig von einem ersten Verbinderbalken (201) ausdehnt und einen ersten Leiter beinhaltet, der einen Leistungshalbleiterelements-Befestigungsbereich beinhaltet, der mit dem Leistungshalbleiterelement beladen ist und mindestens einen ersten Verbinder (205) beinhaltet, der auf dem ersten Verbinderbalken auf einer Seite der Leistungsleitergruppe ausgebildet ist, um sich in der gleichen Richtung wie die Leistungsleitergruppe auszudehnen, wobei der erste Verbinder einen gekerbten Stufenabschnitt (C1) aufweist; einen Steuerschaltungs-Leiterrahmen (30), dessen Dicke kleiner als die des Leistungsschaltungs-Leiterrahmens (20) ist und der eine Steuerleitergruppe (302 bis 307) aufweist, die sich einseitig von einem zweiten Verbinderbalken (301) ausdehnt und einen zweiten Leiter beinhaltet, der einen Steuerhalbleiterelement-Befestigungsbereich aufweist, der mit dem Steuerhalbleiterelement beladen ist, und mindestens einen zweiten Verbinder (308) aufweist, der auf dem zweiten Verbinderbalken auf einer Seite der Steuer leitergruppe ausgebildet ist, um sich in der gleichen Richtung wie die Steuerleitergruppe auszudehnen, wobei der gekerbte Stufenabschnitt (C1) eine vertikale Differenz aufweist, die der Dicke des Steuerschaltungs-Leiterrahmens (30) auf einer oberen oder unteren Oberfläche des vorderen Endabschnitts des ersten Verbinders (205) entspricht, und wobei der Leistungsschaltungs-Leiterrahmen und der Steuerschaltungs-Leiterrahmen derart angeordnet sind, dass die Leistungsleitergruppe und die Steuerleitergruppe einander gegenüberliegen und hintere Oberflächen des Leistungshalbleiterelements-Befestigungsbereichs und des Steuerhalbleiterelements-Befestigungsbereichs zueinander bündig sind, wobei der vordere Endabschnitt des zweiten Verbinders mit dem gekerbten Stufenabschnitt (C1) des ersten Verbinders in Eingriff steht.
  7. Leiterrahmen nach Anspruch 6, wobei diejenigen der Leiter der Leistungsleitergruppe und der Steuerleitergruppe, die imstande sind, gemeinsame Potentiale aufzuweisen, direkt miteinander verbunden sind.
  8. Leiterrahmen nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Leistungshalbleiterelement-Befestigungsbereich und der Steuerhalbleiterelement-Befestigungsbereich einen ersten Vorsprung bzw. einen zweiten Vorsprung aufweisen, welche sich in derartige Richtungen ausdehnen, dass sie einander gegenüberliegen, und ein vorderer Endabschnitt des ersten Vorsprungs und ein vorderer Endabschnitt des zweiten Vorsprungs miteinander verbunden sind.
  9. Leiterrahmen nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Leistungsschaltungs-Leiterrahmen (20) und der Steuerschaltungs-Leiterrahmen (30) aus sauerstofffreiem Kupfer eines geringem Zirkoniumgehalts bestehen.
  10. Leiterrahmen nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Dicke des Leistungsschaltungs-Leiterrahmens (20) nicht mehr als zehn Mal so groß wie die des Steuerschaltungs-Leiterrahmens (30) ist.
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