DE10066446B4 - Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils mit zwei Abstrahlungsbauteilen - Google Patents

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Yasuyoshi Hirai
Kazuhito Nomura
Yutaka Fukuda
Kazuo Kajimoto
Takeshi Miyajima
Tomoatsu Makino
Yoshimi Nakase
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    • H01L2224/371—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/37138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils, mit: Anordnen eines Heizelementes (201) zwischen ersten und zweiten Abstrahlungsbauteilen (202, 203) über ein Verbindungsbauteil (205); Anordnen einer Lehre (206) in einem Raum, der zwischen den ersten und zweiten Abstrahlungsbauteilen definiert ist, und Unterdrucksetzen der ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile von außen her, um die ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile und das Heizelement über das Verbindungsbauteil miteinander zu verbinden, wobei die Lehre die ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile berührt und die Lehre zum Festlegen eines Abstandes zwischen den ersten und zweiten Abstrahlungsbauteilen ist, und die Lehre einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat, der größer als derjenige der ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils bzw. Halbleitervorrichtung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung, wobei bei der Halbleitervorrichtung Wärme an beiden Seiten eines hierin aufgenommenen Halbleiterchips abgestrahlt wird.
  • Die JP 6-291 223 A offenbart ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung, bei der Hitze oder Wärme an beiden Seiten oder von beiden Seiten eines Halbleiterchips abgestrahlt wird. Die 1A bis 1C zeigen diese Halbleitervorrichtung. Gemäß diesen Figuren schließt ein Paar von Abstrahlungsbauteilen J2 und J3 mehrere Halbleiterchips J1 zwischen sich ein, wobei die Abstrahlungsbauteile thermisch und elektrisch mit den Halbleiterchips J1 verbunden sind. Die Anzahl von Halbleiterchips J1, die in einer Ebene angeordnet sind, und die Abstrahlungsbauteile J2 und J3 sind mit einem Kunststoff oder Kunstharz J5 eingegossen oder gekapselt.
  • Jedes der Abstrahlungsbauteile J2 und J3 dient als eine Elektrode und hat eine Oberfläche, welche frei von dem Kunstharz J5 an einer gegenüberliegenden Seite der Fläche ist, welche die Halbleiterchips J1 kontaktiert. Jedes der Abstrahlungsbauteile J2 und J3 führt die Abstrahlung von Wärme dadurch aus, dass die freiliegende Oberfläche einen Kontaktkörper (nicht gezeigt) berühren kann, der eine Abstrahlungswirkung durchführen kann. Ein Steueranschluss J4, der mit einer Steuerelektrode der Halbleiterchips J1 verbunden ist, steht zur Außenseite des Kunstharzes J5 vor.
  • Für die Abstrahlungsbauteile J2 und J3 wird entweder W (Wolfram) oder Mo (Molybdän) verwendet, da diese Materialien einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten haben, der annähernd gleich demjenigen der Halbleiterchips J1 ist. Das Abstrahlungsbauteil J2, welches mit den Oberflächen der Halbleiterchips J1 verbunden ist, an denen die Steuerelektrode ausgebildet ist, ist eine Emitterelektrode, und das Abstrahlungsbauteil J3, welches mit den Oberflächen der Halbleiterchips J1 an der gegenüberliegenden Seite der Steuerelektrode verbunden ist, ist eine Kollektorelektrode.
  • Eine Mehrzahl von Lötkissen J7 steht von einer isolierenden Platte J6 vor, welche mittig eine Durchgangsbohrung hat, in welche das Abstrahlungsbauteil J2 als Emitterelektrode vorragt. Die Lötkissen J7 sind mit Bondierungskissen verbunden, welche in Mustern auf den jeweiligen Halbleiterchips J1 vorhanden sind, die auf dem Abstrahlungsbauteil J3 als die Kollektorelektrode angeordnet sind.
  • Wenn die Abstrahlungsbauteile J2 und J3, welche auch als Elektroden dienen, aus einem Metall gefertigt sind, beispielsweise W oder Mo mit linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten annähernd gleich demjenigen der Halbleiterchips J1, welche aus Si (Silizium) sind, haben diese Metalle bezüglich ihrer elektrischen Leitfähigkeit ungefähr ein Drittel von derjenigen von Cu (Kupfer) oder Al (Aluminium) und die thermische Leitfähigkeit beträgt ungefähr ein Drittel bis zwei Drittel hiervon. Somit verursacht unter Berücksichtigung der Umstände, dass wachsender Bedarf für einen hohen Stromfluss im Halbleitchip besteht, die Verwendung von W oder Mo als Abstrahlungsbauteil und gleichzeitig als Elektrode viele Probleme.
  • Weiterhin wird allgemein ein größerer Chip notwendig, um einen größeren Strom aufnehmen zu können. Es gibt jedoch viele technologische Probleme, die Chipgröße zu erhöhen, und es ist leichter, eine Mehrzahl kleinerer Chips herzustellen und diese zu einer Packung oder einem Gehäuse zusammenzufassen.
  • In der Technik, wie sie in der oben genannten Veröffentlichung offenbart ist, sind die mehreren Halbleiterchips J1 in der Halbleitervorrichtung ausgebildet. Da jedoch gemäß 1A das Abstrahlungsbauteil J2 eine einfache rechteckförmige Gestalt hat und in der Mitte der Vorrichtung angeordnet ist, ist die Anordnung unterschiedlicher Halbleiterchips in einer Vorrichtung eingeschränkt. Mit anderen Worten, wenn sich die Halbleiterchips voneinander beispielsweise in der Dicke unterscheiden, ist es schwierig, die eine Emitterelektrode mit ihrer einfachen Form mit allen unterschiedlichen Halbleiterchips zu verbinden.
  • Die US 5 669 546 A beschreibt eine Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, bei der eine Elektrodenplatte, Lötfolien, Halbleiterchips und Kontaktkissen durch Strahlungswärme aufeinander laminiert werden. Hierbei werden Positionierführungen oder -lehren zur Ausrichtung der einzelnen Schichten und zur Beibehaltung der Ausrichtung während des Aufschmelzens des Lots verwendet. Die Führungen oder Lehren sind in der Elektrodenplatte, welche die Basis der Schichtfolge bildet, eingesetzt und durchtreten die darüber liegenden einzelnen Schichten.
  • Die US 5 691 892 A beschreibt eine Gleichrichteranordnung, bei der Halbleiterelemente zwischen Kühlkörpern und Stromschienen gesetzt und hiermit verlötet oder verschweißt werden. Abstandshalter dienen hierbei zur Belastungsaufnahme, um zu verhindern, dass bei der Montage auftretende Druckkräfte auf die Halbleiterelemente einwirken.
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Probleme im Stand der Technik gemacht. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils bzw. von Halbleitervorrichtungen derart bereitzustellen, dass bei den hiermit hergestellten Halbleitervorrichtungen die Abstrahlungseigenschaft und die elektrische Leitfähigkeit der Halbleitervorrichtung mit Abstrahlungsbauteilen verbessert sind.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im Anspruch 1 bzw. 2 angegebenen Merkmale. Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung bzw. vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungsformen hiervon sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen hiervon unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
  • Es zeigt:
  • 1A schematisch eine Halbleitervorrichtung nach dem Stand der Technik;
  • 1B eine Schnittdarstellung durch die Halbleitervorrichtung von 1A entlang der dortigen Linie IB-IB;
  • 1C eine Schnittdarstellung durch die Halbleitervorrichtung von 1A entlang der dortigen Linie IC-IC;
  • 2 eine Schnittdarstellung zur schematischen Veranschaulichung eines Herstellungsverfahrens für eine Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 3 eine Schnittdarstellung zur schematischen Veranschaulichung eines weiteren Herstellungsverfahrens einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 4 eine Schnittdarstellung zur schematischen Veranschaulichung eines anderen Verfahrens zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • <Erste Ausführungsform>
  • In einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird der Gegenstand der vorliegenden Erfindung bei einer Halbleitervorrichtung bei einem elektronischen Instrument oder einem elektronischen Element gemäß 2 angewendet. Die Halbleitervorrichtung besteht gemäß 2 im wesentlichen aus einem Heizelement 201 und einem Paar von Abstrahlungsbauteilen 202 und 203 zum Abstrahlen von Wärme von dem Heizelement 201. Auf einer Oberfläche 201a des Heizelementes 201 ist das Abstrahlungselement 202 der ersten Seite über einen Abstrahlungsblock 204 und ein Verbindungsbauteil 205 angeheftet, wohingegen auf der anderen Oberfläche 201b des Heizelementes 200 das Abstrahlungsbauteil 203 der zweiten Seite über ein Befestigungselement 205 angeheftet ist. Somit schließen die Abstrahlungsbauteile 202 und 203 das Halbleiterelement 201 über die Befestigungsbauteile 205 zwischen sich ein.
  • In dieser Ausführungsform ist das Heizelement 201 ein Leistungshalbleiterelement, beispielsweise ein IGBT oder ein Thyristor. Die Befestigungsbauteile 205 sind aus einem Lot gefertigt. Die Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite und der Abstrahlungsblock 204 sind aus Cu (Kupfer). Jede Ebenenform der Bauteile 201 bis 204 ist im wesentlichen rechteckförmig.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung dieser Halbleitervorrichtung erläutert. Zunächst werden das Halbleiterelement 201, die Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite und der Abstrahlungsblock 204 vorbereitet. Jedes der Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite hat einen Bereich in einer Ebenenrichtung größer als das Halbleiterelement 201 und der Abstrahlungsblock 204.
  • Nachdem eine Lotpaste im Nahbereich der Mitte der Oberfläche 203a des Abstrahlungsbauteiles 203 der zweiten Seite aufgebracht worden ist, wird das Halbleiterelement 201 aufgesetzt. Dann wird auf ähnliche Weise eine Lotpaste auf das Halbleiterelement 201 aufgebracht und der Abstrahlungsblock 204 hierauf gesetzt. Weiterhin wird die Lotpaste auf den Abstrahlungsblock 204 aufgebracht.
  • Nachfolgend wird gemäß 2 eine Stütze oder Lehre 206 zum Festlegen des Abstandes zwischen den Abstrahlungsbauteilen 202 und 203 der ersten und zweiten Seite vorbereitet. Die Lehre 206 hat ein Paar von Oberflächen (parallelen Oberflächen) 206a und 206b, welche zueinander parallel sind. Die Lehre 206 wird so auf dem Abstrahlungsbauteil 203 der zweiten Seite angeordnet, dass die Oberfläche 206a die Oberfläche 203a des Abstrahlungsbauteiles 203 der zweiten Seite berührt, wo das Halbleiterelement 201 nicht liegt. Hierbei ist die Lehre 206 aus einem Material wie beispielsweise Al (Aluminium) mit einem größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als demjenigen der Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite, welche aus Cu gefertigt sind.
  • Dann wird das Abstrahlungsbauteil 202 der ersten Seite auf der auf den Abstrahlungsblock 204 und der Oberfläche 206b der Lehre 206 aufgebrachten Lotpaste angeordnet, und von der oberen Oberfläche 202b des Abstrahlungsbauteiles 202 der ersten Seite wird bei Bedarf beispielsweise durch ein Gewicht 208 eine Last aufgebracht. Somit gerät das Abstrahlungsbauteil 202 der ersten Seite von außen her unter Druck, so dass die Oberfläche 202a des Abstrahlungsbauteiles 202 der ersten Seite auf der Lehre 206 aufsitzt.
  • Danach werden die Bauteile 201 bis 204, welche auf obige Weise zusammenlaminiert wurden, in diesem Zustand einem Reflow-Vorgang unterworfen, so dass die Lotpaste aushärtet und zu dem Lot 205 wird und das Halbleiterelement 201, der Abstrahlungsblock 204 und die Abstrahlungsbauteile 202 und 203, der ersten und zweiten Seite miteinander verbunden werden. Danach wird das Gewicht 208 entfernt und die Lehre 206 wird durch Herausziehen in Seitenrichtung entfernt. Im Ergebnis ist die Halbleitervorrichtung dieser Ausführungsform fertig gestellt.
  • Bei dieser Ausführungsform ist der Abstand zwischen den Oberflächen (inneren Oberflächen) 202a und 203a der Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite, welche in Richtung des Halbleiterchips 201 weisen, durch die Dicke der Lehre 206 steuerbar. Wenn somit im Ergebnis die Bauteile 201 bis 204 miteinander durch Laminierung zusammengefügt werden, besteht keine Notwendigkeit, Abmessungstoleranzen seitens der Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite zu berücksichtigen. Von daher besteht auch keine Notwendigkeit, das Lot 205 dicker zu machen, um Abmessungstoleranzen der Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite auszugleichen oder aufzunehmen. Somit kann die Halbleitervorrichtung mit einer Lotdicke bereitgestellt werden, welche so gering wie möglich gemacht ist.
  • Allgemein dehnen sich die jeweiligen Bauteile bei der Erwärmung durch den Reflow-Vorgang aus und ziehen sich bei Abkühlung zusammen. Die Formänderung aufgrund dieser Ausdehnung und Zusammenziehung wird groß, wenn der thermische Ausdehnungskoeffizient groß wird. Da in dieser Ausführungsform der thermische Ausdehnungskoeffizient der Lehre 206 im Vergleich zu den Ausdehnungskoeffizienten der Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite und des Abstrahlungsblockes 204 groß ist, zieht sich die Lehre 206 viel weiter als die anderen Bauteile 201 bis 204 zusammen, wenn Rückkehr auf Raumtemperatur erfolgt, nachdem die Bauteile 201 bis 204 durch das Lot 205 zusammengefügt wurden, welches in einem Zustand aushärtet, in welchem sich die entsprechenden Bauteile 201 bis 204 beim Reflow ausdehnen.
  • Im Ergebnis wird der Spalt zwischen den Oberflächen 202a und 203a der Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite größer als der Abstand zwischen den parallelen Oberflächen 206a und 206b der Lehre 206. Aufgrund dieser Tatsache kann die Lehre 206 leicht entfernt werden. Da auch der Grad der Parallelität zwischen den Abstrahlungsbauteilen 202 und 203 der ersten und zweiten Seite durch die parallelen Oberflächen 206a und 206b der Lehre 206 gesteuert werden kann, lässt sich der Grad der Parallelität zwischen den Abstrahlungsbauteilen 202 und 203 der ersten und zweiten Seite sicherstellen, auch dann, wenn die Dicke des Lotes 205 verringert wird.
  • Die Form der Lehre 206 ist nicht auf die in der Figur gezeigten Form beschränkt, sondern kann auch andere Formen haben, solange die Lehre 206 den Abstand zwischen den Abstrahlungsbauteilen 202 und 203 der ersten und zweiten Seite bestimmen und festlegen kann.
  • Das Lot 205 wird als Verbindungsbauteil verwendet und wird beim Reflow-Vorgang durch Aushärten einer Lotpaste gebildet. Die Verbindung kann jedoch auch durch Zwischenlegen von Lotfolien zwischen die zu laminierenden Bauteile und durch Aufschmelzen und Aushärten der Lotfolien durchgeführt werden. Alternativ kann auch ein leitfähiger Klebstoff verwendet werden.
  • Die Anordnungsreihenfolge von Halbleiterelement 201, Abstrahlungsblock 204, Lotpaste und Lehre 206 auf dem Abstrahlungsbauteil 203 der zweiten Seite ist nicht auf die oben beschriebene beschränkt und ist änderbar, vorausgesetzt, dass der in der Figur gezeigte Aufbau erhalten werden kann. Es wurde beschrieben, dass die Lehre 206 parallele Oberflächen 206a und 206b hat; diese Oberflächen 206a und 206b müssen jedoch nicht immer notwendigerweise parallel zueinander sein, vorausgesetzt, dass die Lehre 206 den Abstand zwischen der Oberfläche 202a des Abstrahlungsbauteiles 202 der ersten Seite und der Oberfläche 203a des Abstrahlungsbauteiles 203 der zweiten Seite festlegen kann. Beispielsweise kann die Lehre 206 wenigstens drei Vorsprünge an Abschnitten haben, welche die Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite berühren.
  • Weiterhin kann, obgleich in der Zeichnung nicht gezeigt, in einem Fall, in welchem ein Kontaktkissen, das auf der Oberfläche des Halbleiterelementes 201 ausgebildet ist, mit einem Leiterrahmen drahtbondiert wird, dieses Drahtbondieren durchgeführt werden, nachdem die Lehre 206 von den zusammengefügten Bauteilen entnommen oder entfernt worden ist. Wenn in diesem Fall das Halbleiterelement 201 im Nahbereich des Kantenbereichs des Abstrahlungsbauteiles 203 der zweiten Seite liegt, liegt ein Fall vor, in welchem das Drahtbondieren problemlos durchgeführt werden kann; die Form des Abstrahlungsbauteiles 203 der zweiten Seite kann jedoch geeignet abgeändert werden, so dass die Drahtbondierung zu dem Kontaktkissen vereinfacht wird.
  • Weiterhin lässt sich noch die folgende Vorgehensweise betrachten: Nachdem das Kontaktkissen auf dem Halbleiterelement 201 über einen Draht mit dem Leiterrahmen drahtbondiert worden ist, wird die Lehre 206 auf dem Abstrahlungsbauteil der ersten Seite angeordnet, wobei der Draht und der Leiterrahmen umgangen werden, und dann wird das Abstrahlungsbauteil der zweiten Seite angeordnet. In diesem Zustand können die Bauteile 201 bis 204 bondiert oder zusammengebracht werden. Die Halbleitervorrichtung in dieser Ausführungsform kann mit einem Harz oder Kunststoff vergossen werden. Auch können die Abstrahlungsbauteile 202 bis 204 Keramiksubstrate mit metallisierten Oberflächen sein.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • 3 zeigt schematisch ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform. Diese Ausführungsform ist im wesentlichen identisch mit der ersten Ausführungsform, was den Aufbau der Halbleitervorrichtung betrifft, unterscheidet sich jedoch in dem Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung. Genauer gesagt, das Verfahren zum Einstellen der Abmessung zwischen den Oberflächen 202a und 203a der Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite unterscheidet sich von der vorangegangenen Ausführungsform. Gleiche Teile wie in der ersten Ausführungsform sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In dieser Ausführungsform werden zunächst die Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite, der Abstrahlungsblock 204 und das Halbleiterelement 201 vorbereitet. Die Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite weisen Durchgangsbohrungen 221 und 231 auf, welche diese Bauteile in Dickenrichtung in den entsprechenden vier Ecken der Ebene durchdringen. Die Durchgangsbohrungen 221 und 231 nehmen erste und zweite vorspringende Abschnitte 261 und 271 auf, welche nachfolgend beschrieben werden.
  • Weiterhin werden erste und zweite Lehren 260 und 270 vorbereitet. Die Lehren 260 bzw. 270 haben rechteckförmige Plattenabschnitte, und in der ersten Lehre 260 stehen vier erste vorstehende Abschnitte 261 von einer Oberfläche 260a des Plattenabschnittes vor und in der zweiten Lehre 270 stehen vier zweite vorstehende Abschnitte 271 von einer Oberfläche 270a des Plattenabschnittes vor. Die ersten und zweiten vorstehenden Abschnitte 261 und 271 sind annähernd symmetrisch angeordnet, und zwar an inneren Abschnitten und nicht an den Kanten oder Rändern der Plattenabschnitte.
  • An den entsprechenden Kantenabschnitten der Lehren 260 und 270 stehen vorspringende Abschnitte 262 und, 272 zur Positionierung von den Oberflächen 260a und 270a zum Festlegen des Abstandes zwischen der ersten Lehre 260 und der zweiten Lehre 270 vor. Die vorstehenden Abschnitte 261, 262, 271 und 272 haben vordere Endabschnitte 261a, 262a, 271a und 272a, von denen jeder eine im wesentlichen flache Stirnfläche hat. Die ersten und zweiten Lehren 260 und 270 sind beispielsweise aus C (Kohlenstoff) gefertigt.
  • Nachfolgend wird die Oberfläche 202a des Abstrahlungsbauteiles 202 der ersten Seite auf der Oberfläche 201a der Halbleitervorrichtung 201 über den Abstrahlungsblock 204 und eine Lotpaste angeordnet. Auf die andere Oberfläche 201b des Halbleiterelementes 201 wird das Abstrahlungsbauteil 203 der zweiten Seite auf seiten der Oberfläche 203a über eine Lotpaste angeordnet. Somit werden ähnlich zur elften Ausführungsform das Abstrahlungsbauteil 203 der zweiten Seite, das Halbleiterelement 201 und der Abstrahlungsblock 204 über eine Lotpaste festgelegt, und das Abstrahlungsbauteil 202 der ersten Seite wird über eine aufzubringende Lotpaste an dem Abstrahlungsblock 204 befestigt.
  • Sodann wird die erste Lehre 260 mit der Oberfläche 260a nach oben weisend angeordnet und ein Federbauteil 290, bestehend aus einer Schraubenfeder und einer rechteckförmigen Basis 291, welche am Ende der Schraubenfeder befestigt ist, wird auf der Oberfläche 260a angeordnet. Das andere Ende der Schraubenfeder 290 kann mit der Oberfläche 260a der ersten Lehre 260 in Verbindung stehen oder nicht.
  • Sodann werden die laminierten Bauteile 201 bis 204 auf der ersten Lehre 260 so angeordnet, dass die Oberfläche 203b des Abstrahlungsbauteiles 203 der zweiten Seite von der Basis 290 der Schraubenfeder getragen wird, welche sich auf der Oberfläche 260a der Lehre 260 abstützt, wobei die ersten vorspringenden Abschnitte 261 in die Bohrungen 231 eingeführt werden, welche im Abstrahlungsbauteil 203 der zweiten Seite ausgebildet sind. Sodann wird das Gewicht 208 auf die Oberfläche 202b des Abstrahlungsbauteiles 202 der ersten Seite gesetzt. Die zweite Lehre 270 wird mit der Oberfläche 270a nach unten weisend ausgerichtet und der Oberfläche 202b des Abstrahlungsbauteiles 202 der ersten Seite angenähert und dann so eingebaut, dass die zweiten vorstehenden Abschnitte 271 in die Bohrungen 221 eingeführt werden, welche in dem Abstrahlungsbauteil 202 der ersten Seite ausgebildet sind. Somit sind die Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite, der Abstrahlungsblock 204 und das Halbleiterelement 201, welche wie oben laminiert sind, von den ersten und zweiten Lehren 260 und 270 eingefasst.
  • Nachfolgend lässt man die vorderen Endabschnitte 262a der vorstehenden Abschnitte 262, die an der ersten Lehre 260 zum Positionieren ausgebildet sind, an den vorderen Endabschnitten 272a der vorspringenden Abschnitte 272, die an der zweiten Lehre 270 zur Positionierung ausgebildet sind, anstoßen. infolgedessen kann ein festgelegter Abstand zwischen den ersten und zweiten Lehren 260 und 270 beibehalten werden. Mit anderen Worten, besagter Abstand wird die Summe der Längen der vorstehenden Abschnitte 262 und 272.
  • Zu diesem Zeitpunkt stehen die vorderen Endabschnitte 261a der ersten vorstehenden Abschnitte 261 an der Oberfläche 202a des Abstrahlungsbauteiles 202 der ersten Seite an und die vorderen Endabschnitte 271a der zweiten vorstehenden Abschnitte 271 stehen an der Oberfläche 203a des Abstrahlungsbauteiles 203 der zweiten Seite an. Weiterhin werden die Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite von den Oberflächen 202a und 203a durch die elastische Kraft des Federbauteiles 290 und durch die Gewichtskraft des Gewichtes 208 unter Druck gesetzt.
  • Im Zustand, wo die entsprechenden Bauteile 201 bis 204 durch die ersten und zweiten Lehren 260 und 270 festgelegt sind, wird das Lot durch Reflow ausgehärtet, und die Abstrahlungsbauteile 202 und 230 der ersten und zweiten Seite, der Abstrahlungsblock 204 und das Halbleiterelement 201 werden durch das Lot 205 zusammengeheftet. Dann werden die erste Lehre 260 und die zweite Lehre 270 in eine Richtung nach oben bzw. nach unten bewegt, so dass die zusammengehefteten Bauteile 201 bis 204 aus den Lehren 260 bis 270 entnommen werden können. Danach ist die Halbleitervorrichtung fertig.
  • Bei der beschriebenen Ausführungsform können die vorstehenden Abschnitte 261 und 271 jeweils an den Oberflächen 202a und 203a der Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite anschlagen, wobei eine konstante Distanz zwischen den ersten und zweiten Lehren 260 und 270 erhaltbar ist. Infolgedessen lässt sich die Distanz oder der Abstand zwischen den Oberflächen 202a und 203a der Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite einstellen oder regeln. Genauer gesagt, gemäß 3 ist die Überlappungslänge K der ersten und zweiten vorstehenden Abschnitte 261 und 271 konstant. Weiterhin werden die Oberflächen 202a und 203a der Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite jeweils von den vier ersten vorstehenden Abschnitten 261 und den vier zweiten vorstehenden Abschnitten 271 getragen. Somit kann der Grad der Parallelität zwischen den Abstrahlungsbauteilen 202 und 203 der ersten und zweiten Seite durch Einstellen der Längen der vorstehenden Abschnitte 261 und 271 sichergestellt werden.
  • Es besteht daher keine Notwendigkeit, Dimensionstoleranzen der Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite zu berücksichtigen und keine Notwendigkeit, das Lot 205 dicker zu machen, um derartige Abmessungstoleranzen der Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite zu kompensieren. Das Herstellungsverfahren der beschriebenen Ausführungsform kann eine Halbleitervorrichtung schaffen, bei der die Dicke des Lotes so dünn wie möglich gemacht wird.
  • Da weiterhin die Bohrungen 221 und 231 in den Abstrahlungsbauteilen 202 und 203 der ersten und zweiten Seite ausgebildet sind, schlagen die vorderen Endabschnitte 261a und 271a der ersten und zweiten vorstehenden Abschnitte 261 und 271 ausreichend an den Oberflächen 202a und 203a der Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite an, indem sie die Bohrungen 231 und 221 durchtreten. Das Einführen der ersten und zweiten vorstehenden Abschnitte 261 und 271 in die Bohrungen 231 und 221 in den Abstrahlungsbauteilen 203 und 202 der zweiten und ersten Seite kann die Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite in Horizontalrichtung, d. h. in einer Richtung parallel zu den Oberflächen 202a und 203a, positionieren.
  • Da das Abstrahlungsbauteil 203 der zweiten Seite von dem Federbauteil 290 gehalten wird, kann das Abstrahlungsbauteil 203 der zweiten Seite geeignet durch die Elastizität des Federbauteiles 290 unter Druck gesetzt werden, auch wenn der Abmessungsfehler im Abstrahlungsbauteil 203 der zweiten Seite hoch sein sollte. Da weiterhin das Abstrahlungsbauteil 202 der ersten Seite durch das bewegliche Gewicht 208 unter Druck gesetzt wird, kann das Abstrahlungsbauteil 202 der ersten Seite ausreichend oder geeignet unter Druck gesetzt werden, auch wenn der Abmessungsfehler im Abstrahlungsbauteil 202 der ersten Seite groß sein sollte.
  • Selbst wenn die Abstrahlungsbauteile 202 und 203 zueinander unterschiedliche Dicken haben sollten, können die gleichen Lehren 260 und 270 wie oben beschrieben verwendet werden, da das Unter-Druck-Setzen durch das Federbauteil 290 und das Gewicht 208 gesteuert werden kann und aufgrund der gleichen Gründe wie oben beschrieben im Zusammenhang mit der Verwendung des Federbauteiles 290 und des Gewichtes 208.
  • Genauer gesagt, es sei beispielsweise im Zustand von 3 angenommen, dass Festkörper hoher Steifigkeit im Spalt zwischen dem Abstrahlungsbauteil 202 der ersten Seite und der zweiten Lehre 270 und in dem Spalt zwischen dem Abstrahlungsbauteil 203 der zweiten Seite und der ersten Lehre 260 liegen sollen, mit Höhen entsprechend der Spalte. Wenn in diesem Fall die Dicke der Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite zu hoch sind, können auf die Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite aufgebrachte Belastungen erhöht werden, indem sie zwischen die vorderen Endabschnitte 261a und 271a der vorstehenden Abschnitte 261 und 271 und die Festkörper gebracht werden. Dies kann zu einem Bruch der Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite führen. Andererseits, wenn die Dicke der Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite zu gering ist, können die vorderen Endabschnitte 261a und 271a der vorstehenden Abschnitte 261 und 271 nicht an den jeweiligen Abstrahlungsbauteilen 202 und 203 anliegen. Im Gegensatz hierzu können bei der beschriebenen Ausführungsform die Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite durch Verwenden des Federbauteiles 290 und des Gewichtes 208 hinreichend oder ausreichend unter Druck gesetzt werden.
  • Da weiterhin der Aufbau so ist, dass die Halbleitervorrichtung von den Lehren 260 und 270 durch Abheben der Lehren 260 bzw. 270 nach oben bzw. unten entnommen werden kann, ist die Entnahme einfach. Die Lehren 260 und 270 müssen nicht Plattenform haben, sondern können unterschiedliche Formen haben, solange die ersten und zweiten vorstehenden Abschnitte 261 und 271 vorgesehen sind. Um die Oberflächen 202a und 203a der Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite zu lagern, ist es ausreichend, drei vorstehende Abschnitte 261 und 271 jeweils vorzusehen. Die vorderen Endabschnitte 261a, 262a, 271a und 272a der vorstehenden Abschnitte 261, 262, 271 und 272 müssen weiterhin nicht unbedingt flach sein.
  • Die vorstehenden Abschnitte 262 und 272 zur Positionierung müssen nicht an den jeweiligen Lehren 260 und 270 vorhanden sein. Beispielsweise kann das Abstrahlungsbauteil der zweiten Seite mit einem langen vorstehenden Abschnitt zur Positionierung mit einem vorderen Endabschnitt versehen sein, der an der Oberfläche 260a der Lehre 260 anschlägt, ohne dass der vorstehende Abschnitt zur Positionierung gegenüber der ersten Lehre 260 gebildet ist. Weiterhin kann eine externe Vorrichtung oder dergleichen den Abstand zwischen den Lehren 260 und 270 festlegen; hierbei besteht dann keine Notwendigkeit, die vorstehenden Abschnitte für die Positionierung vorzusehen.
  • In der Figur ist nur eine Halbleitervorrichtung während der Herstellung gezeigt; es versteht sich, dass mehrere oder verschiedene Halbleitervorrichtungen gleichzeitig unter Verwendung erster und zweiter Lehren hergestellt werden können, welche mehrere Paare erster und zweiter vorstehender Abschnitte haben. Obgleich die Bohrungen 221 und 231 zur Aufnahme der vorstehenden Abschnitte 261 und 271 so ausgebildet sind, dass die Abstrahlungsbauteile 202 und 203 der ersten und zweiten Seite durchtreten werden, können anstelle dieser Bohrungen 221 und 231 Kerben oder Ausnehmungen an den Kantenbereichen der Abstrahlungsbauteile 202 und 203 ausgebildet werden, welche den Durchtritt der vorstehenden Abschnitte 261 und 271 erlauben.
  • Weiterhin können beispielsweise die ersten vorstehenden Abschnitte 261 durch die Außenseite des Abstrahlungsbauteiles 203 der zweiten Seite verlaufen, indem der Bereich oder die Größe des Abstrahlungsbauteiles 203 der zweiten Seite verkleinert wird. In diesem Fall sind die Bohrungen 231 nicht in dem Abstrahlungsbauteil 203 der zweiten Seite ausgebildet. Das Abstrahlungsbauteil 202 der ersten Seite hat die Durchgangsbohrungen 221, um es zu ermöglichen, dass die zweiten vorstehenden Abschnitte 271 eingesetzt werden.
  • Weiterhin können die jeweiligen Abstrahlungsbauteile 202 und 203 an Kantenbereichen verformt oder gebogen sein, so dass die vorstehenden Abschnitte 261 und 271 vorbeilaufen oder hindurchlaufen können, wobei die vorderen Endabschnitte 261a der ersten vorstehenden Abschnitte 261 an der Oberfläche 202a des Abstrahlungsbauteiles 202 der ersten Seite anliegen und die vorderen Endabschnitte 271a der zweiten vorstehenden Abschnitte 271 an der Oberfläche 203a des Abstrahlungsbauteiles 203 der zweiten Seite anliegen.
  • Obgleich das Gewicht 208 am Abstrahlungsbauteil 202 der ersten Seite liegt, kann das Federbauteil 290 zwischen der Oberfläche 202b des Abstrahlungsbauteiles 202 der ersten Seite und der Oberfläche 270a der zweiten Lehre 270 liegen. Obgleich weiterhin das Federbauteil 290 in der beschriebenen Ausführungsform aus einer Schraubenfeder besteht, kann es auch aus anderen elastischen Bauteilen bestehen. Weiterhin können die vorderen Endabschnitte 261a und 271a der ersten und zweiten vorstehenden Abschnitte 261 und 271 in Kontakt mit den Abstrahlungsbauteilen 202 und 203 gebracht werden, wenn der Reflow-Vorgang durchgeführt wird, um die Bauteile 201 bis 204 zu verbinden, wobei ein thermisch verformbares Bauteil, beispielsweise eine Form/Gedächtnis-Legierung, ein Bimetall oder dergleichen verwendet wird, welches sich während des Reflow-Vorgangs verformt.
  • Gemäß 4 kann bei Weglassen des Gewichtes 208 die zweite Lehre 270 eine Durchgangsöffnung 273 aufweisen, welche sich in Dickenrichtung erstreckt. In diesem Fall wird, nachdem die laminierten Bauteile von den ersten und zweiten Lehren 260 und 270 eingefasst worden sind, ein Bauteil 281 in die Durchgangsöffnung 273 von der Seite der Oberfläche 270b der Lehre 270 her eingesetzt und übt Druck auf die Oberfläche 202b des Abstrahlungsbauteiles 202 der ersten Seite aus.
  • Nachfolgend sei noch ein weiteres Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung dieser Ausführungsform dargelegt. Beim obigen Verfahren werden, nachdem die entsprechenden Bauteile 201 bis 204 unter Verwendung einer Lotpaste laminiert worden sind, sie von den ersten und zweiten Lehren 260 und 270 aufgenommen und eingeschlossen. Nachdem die laminierten Bauteile 201 bis 204 zur Verbindung durch das Lot 205 einem Reflow-Vorgang unterworfen worden sind, können die Bauteile, welche so zusammengefügt worden sind, erst dann von den ersten und zweiten Lehren 260 und 270 eingefasst werden und dann erneut einem Reflow-Vorgang unterzogen werden. Hierbei wird das ausgehärtete Lot geschmolzen oder erweicht, um es den Bauteilen 201 bis 204 zu ermöglichen, sich zu bewegen, und die Bauteile 201 bis 204 können abhängig von den durch die Lehren 260 bis 270 bestimmten Dimensionen neu angeordnet werden. In diesem Zustand wird dann das Lot 205 erneut ausgehärtet.
  • Alternativ hierzu kann der Zustand gemäß 3 verwendet werden, wobei das Federbauteil 290, die Basis 291, das Abstrahlungsbauteil 203 der zweiten Seite, eine Lotfolie, das Halbleiterelement 201, eine Lotfolie, der Abstrahlungsblock 204, eine Lotfolie, das Abstrahlungsbauteil 202 der ersten Seite, das Gewicht 208 und die zweite Lehre 270 in dieser Reihenfolge auf der ersten Lehre 260 angeordnet werden, wonach dann ein Reflow-Vorgang durchgeführt wird, um die Lotfolien zu schmelzen und auszuhärten und um die Bauteile 201 bis 204 zusammenzufügen.
  • Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die voranstehenden Ausführungsformen und deren Modifikationen und Abwandlungen beschrieben und in der beigefügten Zeichnung beschrieben; dem Fachmann auf diesem Gebiet ergibt sich jedoch, dass Änderungen hinsichtlich Form und Details gemacht werden können, ohne vom Gegenstand und Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen und deren Äquivalenten definiert ist.

Claims (6)

  1. Ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils, mit: Anordnen eines Heizelementes (201) zwischen ersten und zweiten Abstrahlungsbauteilen (202, 203) über ein Verbindungsbauteil (205); Anordnen einer Lehre (206) in einem Raum, der zwischen den ersten und zweiten Abstrahlungsbauteilen definiert ist, und Unterdrucksetzen der ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile von außen her, um die ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile und das Heizelement über das Verbindungsbauteil miteinander zu verbinden, wobei die Lehre die ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile berührt und die Lehre zum Festlegen eines Abstandes zwischen den ersten und zweiten Abstrahlungsbauteilen ist, und die Lehre einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat, der größer als derjenige der ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile ist.
  2. Ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils, mit: Anordnen eines Heizelementes (201) zwischen ersten und zweiten Oberflächen (202a, 203a) erster und zweiter Abstrahlungsbauteile (202, 203) mit einem ersten wärmeschmelzenden und wieder aushärtenden Verbindungsbauteil (205) zwischen der ersten Oberfläche des ersten Abstrahlungsbauteiles und dem Heizelement und einem zweiten wärmeschmelzenden und wieder aushärtenden Verbindungsbauteil (205) zwischen der ersten Oberfläche des zweiten Abstrahlungsbauteiles und dem Heizelement; Bereitstellen einer ersten Lehre (260) mit einem ersten vorstehenden Abschnitt (261) an einer ersten Lehrenoberfläche (260a) und einer zweiten Lehre (260) mit einem zweiten vorstehenden Abschnitt (271) und einer zweiten Lehrenoberfläche (270a); Anordnen der ersten Lehre mit der ersten Lehrenoberfläche in Richtung der zweiten Oberfläche (203b) des zweiten Abstrahlungsbauteiles weisend und der zweiten Lehre mit der zweiten Lehrenoberfläche in Richtung einer zweiten Oberfläche (202b) des ersten Abstrahlungsbauteiles weisend; Anschlagenlassen eines vorderen Endabschnittes (261a) des ersten vorstehenden Abschnittes an der ersten Oberfläche des ersten Abstrahlungsbauteiles und Anschlagenlassen eines vorderen Endabschnittes (271a) des zweiten vorstehenden Abschnittes an der ersten Oberfläche des zweiten Abstrahlungsbauteiles, und Unterdrucksetzen der ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile von den zweiten Oberflächen der ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile her, um die ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile und das Heizelement über die ersten und zweiten Verbindungsbauteile miteinander zu verbinden, wobei ein Abstand zwischen der ersten Lehre und der zweiten Lehre konstant gehalten wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verbindungsbauteil (205) ein solches aus einem Lot ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das erste Abstrahlungsbauteil eine Durchgangsöffnung (221) hat, durch welche der zweite vorstehende Abschnitt verläuft.
  5. Verfahren nach Anspruch 4 wobei das zweite Abstrahlungsbauteil eine Durchgangsöffnung (231) hat, durch welche der erste vorstehende Abschnitt verläuft.
  6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile durch die elastische Kraft eines Federbauteiles (290) unter Druck gesetzt werden.
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