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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung
mit Stiftanschlüssen zum Einführen in Durchgangslöcher
in einem Substrat.
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Es
gibt eine Übung des Verpackens einer Mehrzahl von Halbleiterelementen
in einem Gehäuse mit Stiftanschlüssen zum Bilden
einer modularisierten Halbleitervorrichtung. Diese Halbleitervorrichtung wird
auf einer gedruckten Leiterplatte durch Einführen der Stiftanschlüsse
ihres Gehäuses in Durchgangslöcher in der gedruckten
Leiterplatte angebracht. Diese Stiftanschlüsse werden dann
an der gedruckten Leiterplatte zum Befestigen der Halbleitervorrichtung
an der Platte verlötet.
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Beispiele
solcher modularisierten Halbleitervorrichtungen mit Stiftanschlüssen
enthalten Leistungsmodule, und es ist üblich, diese Module
auf einer gedruckten Leiterplatte durch das oben beschriebene Verfahren
anzubringen. Zum Beispiel werden oft Leistungsmodule mit Stiftanschlüssen,
die einen IGBT (bipolarer Transistor mit isoliertem Gate), einen Inverter
oder einen Konverter enthalten, auf einer gedruckten Leiterplatte
durch Ein führen der Stiftanschlüsse in die gedruckte
Leiterplatte angebracht. Weiter gibt es Halbleitervorrichtungen,
die IPMs (intelligente Leistungsmodule) genannt werden, bei denen
ein Leistungsmodul, eine Treiberschaltung, usw. in einer einzelnen
Packung verpackt werden. Diese Halbleitervorrichtung (IPMs) werden
auch oft auf einer gedruckten Leiterplatte durch Einführen
von Stiftanschlüssen angebracht, wie oben beschrieben wurde,
und sie werden weit benutzt, da sie einfach zu handhaben sind und
die Verringerung in der gesamten Vorrichtungsabmessung ermöglichen.
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Wenn
eine modularisierte Halbleitervorrichtung mit vielen Stiftanschlüssen
gleicher Länge auf einer gedruckten Leiterplatte angebracht
wird, wird es manchmal als schwierig gefunden, diese Stiftanschlüsse
in Durchgangslöcher in der gedruckten Leiterplatte einzuführen.
Zum Erleichtern der Einführung enthalten viele solcher
Halbleitervorrichtungen so genannte Führungsstifte, die
nach außen von der Vorrichtung weiter als die Stiftanschlüsse
vorstehen. Eine Halbleitervorrichtung, nämlich ein Leistungsmodul
mit Führungsstiften, ist in der
JP 05-94854 A (1993) beschrieben.
Dieses Leistungsmodul wird auf einem Substrat durch Einführen
zuerst der Führungsstifte in Führungsstiftlöcher
in einem Substrat und dann Einführen der Stiftanschlüsse
in Durchgangslöcher in dem Substrat angebracht. Diese Führungsstifte
dienen zum Führen der Stiftanschlüsse in die Durchgangslöcher
in dem Substrat, wodurch das Anbringen des Leistungsmoduls erleichtert
wird. Anderer Stand der Technik enthält die
JP 8-7956 A (1996),
JP 2000-223621 A und
JP 2004-186476 A und
die japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung
JP 7-53408 U (1995).
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Wenn
wie oben beschrieben eine Halbleitervorrichtung mit vielen Stiftanschlüssen
gleicher Länge an einem Substrat anzubringen ist, ist es
schwierig, diese Stiftanschlüsse mit Durchgangslöchern
in dem Substrat auszurichten, was in einer verringerten Produktivität
resultiert. Um dieses Problem zu überwinden, können
Führungsstifte, wie sie oben beschrieben wurden, zum Erleichtern
des Anbringens benutzt werden. Die Benutzung von Führungsstiften verhindert
jedoch, dass die Halbleitervorrichtung in der Größe
verkleinert und in den Kosten verringert wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist gemacht worden zum Lösen der
obigen Probleme.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung
mit Stiftanschlüssen vorzusehen, die einen Aufbau aufweist, der
die Ausrichtung dieser Stiftanschlüsse mit Durchgangslöchern
in dem Substrat erleichtert, auf dem die Halbleitervorrichtung angebracht
wird, wodurch die Anbringung erleichtert wird, und wobei der Halbleitervorrichtung
ermöglicht wird, in Größe und Kosten
verringert zu werden.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch eine Halbleitervorrichtung nach
Anspruch 1.
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Die
Halbleitervorrichtung enthält ein Anschlussgehäuse
mit einem Halbleiterelement und einer Mehrzahl von Stiftanschlüssen
gleicher Länge, die in dem Anschlussgehäuse angebracht
sind und elektrisch mit dem Halbleiterelement verbunden sind. Die
Mehrzahl von Stiftanschlüssen steht nach außen von
einer vorbestimmten Oberfläche des Anschlussgehäuses
in der gleichen Richtung vor. Mindestens ein vorstehender Stiftanschluss,
der in dem Anschlussgehäuse angebracht ist, steht nach
außen von der vorbestimmten Oberfläche des Anschlussgehäuses
in der gleichen Richtung weiter als die Mehrzahl von Stiftanschlüssen
vor.
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Weitere
Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht der Halbleitervorrichtung der Ausführungsform;
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2 ein
Bild, das die Ausrichtung der Halbleitervorrichtung mit einem Substrat
zeigt, das zum Anbringen der Vorrichtung an dem Substrat vorbereitet
ist;
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3 eine
Halbleitervorrichtung mit vier vorstehenden Stiftanschlüssen,
von denen jeder an einer entsprechenden Ecke der rechteckigen oberen Oberfläche
des Anschlussgehäuses vorgesehen ist;
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4 vorstehende
Stiftanschlüsse, die entsprechend an beiden Enden der Linie
von Stiftanschlüssen vorgesehen sind;
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5 vorstehende
Stiftanschlüsse, die entsprechend an den anderen zwei Ecken
der rechteckigen oberen Oberfläche des Anschlussgehäuses
angebracht sind; und
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6 vorstehende
Stiftanschlüsse, die keine elektrische Funktion aufweisen.
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Eine
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme
auf 1 bis 6 beschrieben. Es soll angemerkt
werden, dass gleiche Bezugszeichen gleiche Materialien oder entsprechen de
Komponenten bezeichnen, und diese Materialien und Komponenten brauchen
nur einmal beschrieben zu werden.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Halbleitervorrichtung 10 der
vorliegenden Ausführungsform. Die Halbleitervorrichtung 10 enthält
ein kastenförmiges Anschlussgehäuse 24 aus
z. B. Harz, in dem Halbleiterelemente und Stiftanschlüsse (später
beschrieben) angebracht werden können. Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform enthält das Anschlussgehäuse 24 eine
Mehrzahl von Halbleiterelementen 21 und eine Abdeckung 27,
die die Elemente 21 abdeckt. Diese Halbleiterelemente 21 sind
von außerhalb nicht sichtbar und sind durch gestrichelte
Linien zur Erleichterung der Darstellung gezeichnet. Die Halbleiterelemente 21 der
vorliegenden Ausführungsform sind typisch IGBTs und ihre
Steuerschaltungen, sie sind aber nicht darauf begrenzt.
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Jedes
Halbleiterelement 21 ist mit einem entsprechenden Stiftanschluss 16 durch
einen Draht 23 (durch eine gestrichelte Linie wie das Halbleiterelement 21 gezeigt)
verbunden. Die Stiftanschlüsse 16 werden zum Verbinden
der Halbleiterelemente 21 mit einer externen Vorrichtung
oder Schaltung benutzt. Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform sind die Stiftanschlüsse (einschließlich
der Stiftanschlüsse 16) in dem Anschlussgehäuse 24 angebracht
und entlang der vier Seiten seiner rechteckigen oberen Oberfläche
angeordnet, wie in 1 gezeigt ist. Die Bezugszeichen 16, 18, 20 und 22 bezeichnen
jeweils eine Mehrzahl von Stiftanschlüssen, die entlang
einer entsprechenden Seite der oberen Oberfläche des Anschlussgehäuses
angeordnet sind.
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Diese
Stiftanschlüsse 16, 18, 20 und 22,
die entlang einer entsprechenden Seite der rechteckigen oberen Oberfläche
des Anschlussgehäuses 24 angeordnet sind, sind
von gleicher Länge. Sie stehen in einem gleichen Abstand
nach außen von dem Anschlussgehäuse 24 in
der gleichen Richtung vor. Nachdem die Halbleitervorrichtung angebracht
ist, werden die Stiftanschlüsse 16, 18, 20 und 22 elektrisch
mit einer externen Vorrichtung oder Schaltung zum Übertragen
von Signalen daran usw. verbunden.
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Die
Halbleitervorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform
weist zusätzlich vorstehende Stiftanschlüsse 12 und 14 zu
den oben beschriebenen Stiftanschlüssen 16, 18, 20 und 22 auf.
Die vorstehenden Stiftanschlüsse 12 und 14 stehen
nach außen von der oberen Oberfläche des Anschlussgehäuses 24 in
der gleichen Richtung aber weiter als die Stiftanschlüsse 16, 18, 20 und 22 vor.
Der vorstehende Stiftanschluss 12 ist an einem Ende der
Linie von Stiftanschlüssen 16 angeordnet (d. h.
an einem Ende der Seite der oberen Oberfläche des Anschlussgehäuses 24 angebracht,
entlang der die Stiftanschlüsse 16 angeordnet
sind), wohingegen der vorstehende Stiftanschluss 14 an
einem Ende der Reihe von Stiftanschlüssen 18 angeordnet
ist (d. h. an einem Ende der Seite der oberen Oberfläche
angebracht ist, entlang der die Stiftanschlüsse 18 angeordnet
sind). Genauer, diese vorstehenden Stiftanschlüsse 12 und 14 sind
an im Wesentlichen diagonalen Ecken der rechteckigen oberen Oberfläche
des Anschlussgehäuses 14 vorgesehen, wie in 2 gezeigt
ist.
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Nachdem
die Halbleitervorrichtung 10 angebracht ist, werden die
vorstehenden Stiftanschlüsse 12 und 14 elektrisch
mit einer externen Vorrichtung oder Schaltung zum Übertragen
von Signalen dahin usw. verbunden.
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Die
Halbleitervorrichtung 10 enthält auch Sockel 19 zum
Unterstützen eines Substrates und Anbringungslöcher 26 zum
Anbringen einer Wärmesenke usw. auf der hinteren Oberfläche
der Halblei tervorrichtung 10. Dieses vervollständigt
die Beschreibung des Aufbaues der Halbleitervorrichtung 10 der
vorliegenden Ausführungsform.
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2 ist
ein Bild, das die Ausrichtung der Halbleitervorrichtung 10 mit
einem Substrat 30 zum Vorbereiten des Anbringens der Vorrichtung
an dem Substrat darstellt. Wie in 2 gezeigt
ist, weist das Substrat 30 Durchgangslöcher 32 und 34 für
die vorstehenden Stiftanschlüsse und Mehrzahlen von Durchgangslöchern 36, 38, 40 und 42 auf.
Die Durchgangslöcher 36, 38, 40 und 42 sind
jeweils in einer Linie angeordnet und so positioniert, dass sie
zum Aufnehmen der Stiftanschlüsse 16, 18, 20 bzw. 22 der Halbleitervorrichtung 10 geeignet
sind. Die Halbleitervorrichtung 10 wird auf dem Substrat 30 auf
die folgende Weise angebracht. Zuerst werden die vorstehenden Stiftanschlüsse 12 und 14 der
Halbleitervorrichtung 10 in die Durchgangslöcher 32 bzw. 34 der vorstehenden
Stiftanschlüsse in dem Substrat 30 zum genauen
Ausrichten der Halbleitervorrichtung 10 mit dem Substrat 30 eingeführt.
Als nächstes werden die Stiftanschlüsse 16, 18, 20 und 22 in
die Durchgangslöcher 36, 38, 40 und 42 eingeführt.
Die vorstehenden Stiftanschlüsse 12 und 14 und
die Stiftanschlüsse 16, 18, 20 und 22 werden
dann mit dem Substrat 30 verlötet, wodurch das
Anbringen der Halbleitervorrichtung 10 an dem Substrat 30 beendet ist.
Es soll angemerkt werden, dass die Durchgangslöcher 32 und 34 der
vorstehenden Stiftanschlüsse und die Durchgangslöcher 36, 38, 40 und 42 alle
den gleichen Durchmesser aufweisen; diese Durchgangslöcher
sind im wesentlichen die gleichen, obwohl sie hierin durch unterschiedliche
Bezugszeichen zur Erleichterung der Darstellung bezeichnet sind.
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Es
wurde gefunden, dass es beim Einführen von vielen Stiftanschlüssen
gleicher Länge in Durchgangslöcher in einem Substrat schwierig
ist, diese Stiftanschlüsse mit den Durchgangslöchern
auszurichten, was in einer verringerten Produktivität resultiert.
Der Grund dafür ist der, dass all die Stiftanschlüsse
gleichzeitig mit den Durchgangslöchern ausgerichtet und
in sie eingeführt werden müssen. Die Halbleitervorrichtung 10 der
vorliegenden Ausführungsform ist zum Vermeiden dieses Problems aufgebaut.
Genauer, wenn die Halbleitervorrichtung 10 auf dem Substrat 30 angebracht
wird, werden die vorstehenden Stiftanschlüsse 12 und 14 zuerst
in die Durchgangslöcher 32 und 34 für
die vorstehenden Stiftanschlüsse eingeführt, wodurch
die Ausrichtung der Halbleitervorrichtung 10 mit dem Substrat 30 fertig
ist. Es wird angemerkt, dass es leicht ist, zwei Stiftanschlüsse
in Durchgangslöcher einzuführen. Nach der Einführung
der vorstehenden Stiftanschlüsse 12 und 13 können
die Stiftanschlüsse 16, 18, 20 und 22 leicht
in ihre entsprechenden Durchgangslöcher in dem Substrat
eingeführt werden, da die eingeführten vorstehenden
Stiftanschlüsse 12 und 14 als Führungen
für diese Einführungstätigkeit dienen. Somit
erlaubt die vorliegende Ausführungsform, dass Halbleitervorrichtungen
mit vielen Stiftanschlüssen leicht und fertig angebracht
werden können.
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Weiterhin
sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform,
nachdem die Halbleitervorrichtung auf dem Substrat angebracht ist,
sowohl die Stiftanschlüsse als auch die vorstehenden Stiftanschlüsse elektrisch
mit der externen Vorrichtung oder Schaltung verbunden, zu der die
Halbleitervorrichtung Signale usw. überträgt,
wenn sie in Betrieb ist. Es soll angemerkt werden, dass einige Halbleitervorrichtungen
nach dem Stand der Technik mit Führungsstiften zum Erleichtern
ihres Anbringens an einem Substrat usw. versehen sind (siehe z.
B.
JP 05-94854 A ,
wie oben angemerkt wurde). Diese Führungsstifte werden
jedoch nicht elektrisch mit irgendeiner externen Vorrichtung oder
Schaltung ver bunden. Sie weisen keinerlei elektrische Funktion auf,
anders als die vorstehenden Stiftanschlüsse der vorliegenden
Ausführungsform. Das heißt, der Aufbau der Halbleitervorrichtung
der vorliegenden Ausführungsform beseitigt die Notwendigkeit
für Führungsstifte (die nur als Einführungsführungen
dienen), trotzdem erlaubt sie der Vorrichtung, leicht und fertig
auf einem Substrat angebracht zu werden. Dieses ermöglicht
es, dass die Halbleitervorrichtung in Größe und
Kosten verringert wird als auch die Beseitigung der Notwendigkeit
des Bildens von Durchgangslöchern für Führungsstifte
in dem Substrat, auf dem die Vorrichtung angebracht wird.
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Es
ist zu verstehen, dass die Halbleitervorrichtung der vorliegenden
Erfindung nicht auf den oben beschriebenen Aufbau begrenzt ist,
sondern verschiedene Änderungen können daran durchgeführt
werden. Zum Beispiel kann die Halbleitervorrichtung vier vorstehende
Stiftanschlüsse 12, 13, 14 und 15 enthalten,
die jeweils an einer entsprechenden Ecke der rechteckigen oberen
Oberfläche des Anschlussgehäuses 24 vorgesehen
sind, wie in 3 gezeigt ist. Diese Anordnung
verbessert weiter die Ausrichtungsgenauigkeit der Halbleitervorrichtung
mit dem Substrat.
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Weiter
kann die Halbleitervorrichtung so ausgelegt sein, dass sie nur eine
Reihe von Stiftanschlüssen 16 aufweist. In solch
einem Fall können die vorstehenden Stiftanschlüsse 12 und 13 entsprechend
an beiden Enden der Reihe von Stiftanschlüssen 16 vorgesehen
sein (d. h. an zwei Ecken der rechteckigen oberen Oberfläche
des Anschlussgehäuses 14 angebracht sein), wie
in 4 gezeigt ist, zum Erleichtern und Beschleunigen
des Anbringens der Halbleitervorrichtung an dem Substrat. Es kann jedoch
sein, dass die Halbleitervorrichtung nicht ausreichend an dem Substrat
nach der Anbringung gesichert ist, da die Halblei tervorrichtung
nur eine Reihe von Stiftanschlüssen aufweist und nicht
Führungsstifte aufweist.
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Zum
Vermeiden dieses Problems können vorstehende Stiftanschlüsse 52 und 54 entsprechend an
den anderen beiden Ecken der rechteckigen oberen Oberfläche
des Anschlussgehäuses 24 angebracht sein, wie
in 5 gezeigt ist, so dass die Halbleitervorrichtung
fester an dem Substrat gesichert werden kann. Es soll angemerkt
werden, dass wie Führungsstifte die vorstehenden Stiftanschlüsse 52 und 54,
die in 5 gezeigt sind, nur zum Erleichtern des Anbringens
der Halbleitervorrichtung auf dem Substrat dienen und nicht irgendwelche
elektrischen Signale empfangen oder senden. Viele Halbleitervorrichtungen
mit Stiftanschlüssen weisen jedoch Anschlussanbringungsräume
(oder Stellen) für zusätzliche Stiftanschlüsse
auf, so dass sie bei verschiedenen Anwendungen benutzt werden können. In
solch einem Fall können die vorstehenden Stiftanschlüsse
an diesen verfügbaren Stellen zum Erleichtern und Beschleunigen
des Anbringens der Halbleitervorrichtung an dem Substrat angebracht
sein. Diese Anordnung weist einen Vorteil gegenüber der
Benutzung von Führungsstiften insoweit auf, dass die Halbleitervorrichtung
weiter in Kosten und Größe verringert werden kann.
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Weiter
kann bei einer Abwandlung der Halbleitervorrichtung von 4 mit
nur einer Reihe von Stiftanschlüssen 16 der vorstehende
Stiftanschluss 13 weggelassen werden und ein vorstehender
Stiftanschluss 54 ohne elektrische Funktion kann zusätzlich
an einer Stelle vorgesehen werden, die für einen zusätzlichen
Stiftanschluss zur Verfügung steht, wie oben beschrieben
wurde, so dass der vorstehende Stiftanschluss 54 diagonal
gegenüber dem vorstehenden Stiftanschluss 12 ist,
wie in 6 gezeigt ist.
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Dieses
erzielt immer noch die Vorteile der oben beschriebenen Erfindung.
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Obwohl
bei der vorliegenden Ausführungsform Stiftanschlüsse
gleicher Länge in dem Anschlussgehäuse 24 angebracht
sind und entlang einer Seite oder entlang von Seiten seiner rechteckigen
oberen Oberfläche angeordnet sind, ist zu verstehen, dass
die vorliegende Erfindung auf andere Aufbauten angewendet werden
kann. Zum Beispiel kann die Technik der vorliegenden Erfindung auf Halbleitervorrichtungen
angewendet werden, bei denen eine Zahl von Stiftanschlüssen
gleicher Länge um einen zentralen Abschnitt der oberen
Oberfläche des Anschlussgehäuses 24 angebracht
und angeordnet sind, wobei immer noch die Vorteile der oben beschriebenen
Erfindung erzielt werden, da solche Stiftanschlüsse ebenfalls
schwierig mit dem Substrat auszurichten sind, in das sie einzuführen
sind. Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform die obere
Oberfläche des Anschlussgehäuses in der Form rechteckig
ist, ist zu verstehen, dass bei anderen Ausführungsformen
eine unterschiedliche Form vorgesehen sein kann.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht die Herstellung einer
Halbleitervorrichtung, die leicht anzubringen ist und die in der
Größe und in den Kosten verringert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 05-94854
A [0004, 0026]
- - JP 8-7956 A [0004]
- - JP 2000-223621 A [0004]
- - JP 2004-186476 A [0004]
- - JP 7-53408 U [0004]