DE102009049613B4 - Power semiconductor device - Google Patents

Power semiconductor device

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DE102009049613B4
DE102009049613B4 DE200910049613 DE102009049613A DE102009049613B4 DE 102009049613 B4 DE102009049613 B4 DE 102009049613B4 DE 200910049613 DE200910049613 DE 200910049613 DE 102009049613 A DE102009049613 A DE 102009049613A DE 102009049613 B4 DE102009049613 B4 DE 102009049613B4
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DE
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Grant
Patent type
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DE200910049613
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German (de)
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Shingo Sudo
Hiroshi Yoshida
Tatsuo Ota
Nobutake Taniguchi
Kiyoshi Arai
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901Structure
    • H01L2924/1904Component type
    • H01L2924/19043Component type being a resistor

Abstract

Leistungshalbleitervorrichtung mit: Power semiconductor device comprising:
einem Substrat (23), das eine Strahlungsplatte (18) an einer Bodenoberfläche davon enthält; a substrate (23) includes a radiation plate (18) on a bottom surface thereof;
einem Halbleiterelement (24, 26), das an einer oberen Oberfläche des Substrats (23) befestigt ist; a semiconductor element (24, 26) on an upper surface of the substrate (23) is mounted;
einem Harzgehäuse (10), a resin case (10),
das das Substrat (23) und das Halbleiterelement (24, 26) derart bedeckt, the substrate (23) and the semiconductor element (24, 26) so covered
dass die Strahlungsplatte (18), die die Bodenoberfläche des Substrats (23) darstellt, zu der Außenseite offen liegt; that the radiation plate (18), which is the bottom surface of the substrate (23) is open to the outside;
einer Elektrode (12, 14) mit einer zylindrischen Elektrode (12), die elektrisch mit dem Halbleiterelement (24, 26) verbunden ist, und einer Stiftelektrode (14), die an einer oberen Oberfläche des Harzgehäuses (10) zu der Außenseite offen liegt, wobei die obere Oberfläche eine entgegen gesetzte Oberfläche zu der Bodenoberfläche des Harzgehäuses (10) ist; an electrode (12, 14) with a cylindrical electrode (12) electrically connected to the semiconductor element (24, 26), and a pin electrode (14) located on an upper surface of the resin housing (10) to the outside open wherein the top surface is an opposite surface to the bottom surface of the resin case (10); und and
einer Befestigungsplatte (16) mit einem Durchgangsloch (17), an der eine Wärmesenke (52) zu befestigen ist, a mounting plate (16) having a through hole (17) to which a heat sink (52) is to be attached,
worin das Durchgangsloch (17) außerhalb des Harzgehäuses (10) angeordnet ist und wherein the through hole (17) outside of the resin case (10) is arranged and
ein Abschnitt der Befestigungsplatte (16) mit dem Harzgehäuse (10) bedeckt ist; a portion of the mounting plate (16) with the resin housing (10) is covered;
worin das Durchgangsloch (17) an einer Position angeordnet ist, an der es von dem Niveau der Bodenoberfläche des Substrats (23) zu dem Niveau der oberen Oberfläche des Substrats (23) hin verschoben ist. wherein the through hole (17) is disposed at a position at which it is shifted from the level of the bottom surface of the substrate (23) to the level of the upper surface of the substrate (23).

Description

  • [0001]
    Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leistungshalbleitervorrichtung, bei der ein Halbleiterelement mit einem Harzgehäuse bedeckt ist und eine Strahlungsplatte an einer Bodenoberfläche des Harzgehäuses offen liegt. The present invention relates to a power semiconductor device in which a semiconductor element is covered with a resin housing and a radiating plate is exposed at a bottom surface of the resin housing.
  • [0002]
    Ein Halbleiterelement, das einen Teil einer Leistungshalbleitervorrichtung darstellt, ist an einem Schaltungsmuster angebracht und haftet daran. A semiconductor element, which is a part of a power semiconductor device is mounted on a circuit pattern and adhered. Das Schaltungsmuster ist auf einer Strahlungsplatte über einem thermisch leitenden elektrisch isolierenden Klebstoff angeordnet. The circuit pattern is arranged on a radiation plate via a thermally conductive electrically insulating adhesive. Die Strahlungsplatte, der thermisch leitende elektrisch isolierende Klebstoff und das Schaltungsmuster werden gemeinsam ein Metallbasissubstrat genannt. The radiation plate of thermally conductive electrically insulating adhesive and the circuit pattern are collectively called a metal base substrate. Das Metallbasissubstrat und das Halbleiterelement sind mit dem Harz zum Zwecke des Schützens des Halbleiterelements und des Schaltungsmusters vor z. The metal base substrate and the semiconductor element with the resin for the purpose of protecting the semiconductor element and the circuit pattern before z. B. Feuchtigkeit und Fremdkörpern abgedichtet. For example, moisture and foreign bodies sealed.
  • [0003]
    Das oben erwähnte Harz wird für die Abdichtung derartig verarbeitet, dass eine Bodenoberfläche der Strahlungsplatte von der Bodenoberfläche des Harzgehäuses offen liegt. The above-mentioned resin is used for sealing such that a bottom surface of the radiation plate from the bottom surface of the resin package is exposed. Andererseits ist es wünschenswert, dass eine Elektrode, die mit dem Halbleiterelement in dem Harzgehäuse verbunden ist, sich von einer oberen Oberfläche des Harzgehäuses zu der Außenseite des Harzgehäuses zum Sicherstellen eines Isolationsabstands zu der Strahlungsplatte erstreckt. On the other hand, it is desirable that an electrode is connected to the semiconductor element in the resin case, extending from an upper surface of the resin case to the outside of the resin case to ensure an insulation distance to the radiation plate. Die obere Oberfläche des Harzgehäuses ist die Oberfläche entgegengesetzt zu der Bodenoberfläche des Harzgehäuses. The upper surface of the resin case, the surface opposite to the bottom surface of the resin housing.
  • [0004]
    Eine Wärmesenke ist an der Bodenoberfläche der Strahlungsplatte angebracht. A heat sink is attached to the bottom surface of the radiation plate. Wärme in der Leistungshalbleitervorrichtung, die mit dem Harzgehäuse abgedichtet ist, erreicht die Wärmesenke durch die Strahlungsplatte, so dass sie zu der Außenseite abgestrahlt wird. Heat in the power semiconductor device which is sealed with the resin housing, reaches the heat sink through the radiation plate so that it is radiated to the outside. Strukturen, die eine Strahlungsplatte enthalten, die von der Bodenoberfläche des Harzgehäuses freiliegt, als auch die Wärmesenke, die an der Strahlungsplatte angebracht ist, sind z. Structures containing a radiation plate that is exposed from the bottom surface of the resin package, and the heat sink, which is mounted on the radiation plate, z are. B. in der B. JP 2004-87552 A JP 2004 to 87,552 A und in der and in the JP 2007-184315 A JP 2007-184315 A offenbart. disclosed.
  • [0005]
    Bei der Leistungshalbleitervorrichtung der In the power semiconductor device of JP 2004-87552 A JP 2004 to 87,552 A erstreckt sich eine Elektrode von einer Seitenoberfläche des Harzgehäuses zu der Außenseite. an electrode from a side surface of the resin case extending to the outside. Eine Blattfeder ist auf der oberen Oberfläche des Harzgehäuses so eingebaut, dass die Strahlungsplatte auf der Bodenoberfläche des Harzgehäuses die Wärmesenke berührt. A leaf spring is mounted on the upper surface of the resin package so that the radiation plate on the bottom surface of the resin package in contact with the heat sink. Andererseits haftet bei der On the other hand, is liable for the JP 2007-184315 A JP 2007-184315 A ein Gießharz an einem Graben, der in einer Metallbasis (Kupferbasis) gebildet ist, so dass die Wärmestrahlung weiterhin durch eine Strahlungsrippe realisiert wird, die mit der Metallbasis verbunden ist. a mold resin in a trench, so that the heat radiation is further realized with a radiation fin, which is connected to the metal base in a metal base (copper-base) is formed.
  • [0006]
    Wie oben erwähnt wurde, ist es wünschenswert sicherzustellen, dass die Elektrode durch einen Isolationsabstand von der Strahlungsplatte getrennt ist. As mentioned above, it is desirable to ensure that the electrode is separated by an isolation distance from the radiation plate. Wenn jedoch die Elektrode, die mit dem Halbleiterelement in dem Harzgehäuse verbunden ist, sich von der oberen Oberfläche des Harzgehäuses erstreckt, tritt ein Problem auf, dass eine Blattfeder, wie sie in der However, if the electrode is connected to the semiconductor element in the resin housing, extending from the upper surface of the resin case, a problem arises in that a leaf spring, as described in JP 2004-87552 A JP 2004 to 87,552 A beschrieben ist, nicht auf der oberen Oberfläche des Harzgehäuses eingebaut werden kann. is described can not be installed on the upper surface of the resin package.
  • [0007]
    Folglich ist es gemäß der Consequently, it is in accordance with the JP 2004-87552 A JP 2004 to 87,552 A notwendig, ein Durchgangsloch in dem Harzgehäuse und in dem Metallbasissubstrat vorzusehen, so dass die Strahlungsplatte in Kontakt mit der Wärmesenke ist. necessary to provide a through hole in the resin case and the metal base substrate so that the radiation plate is in contact with the heat sink. In diesem Fall tritt ein Problem auf, da ein Raum für das Durchgangsloch benötigt wird, dass die Vorrichtung nicht verkleinert werden kann. In this case, a problem occurs because a space for the via hole is required that the device can not be reduced.
  • [0008]
    Auch wenn das Durchgangsloch in dem Harzgehäuse zur Befestigung durch eine Schraube gebildet ist, nimmt die Befestigungskraft aufgrund der Schraube durch Kriechverformung des Harzes ab. Even if the through hole is formed in the resin case for fastening by a screw, the fastening force decreases due to creep deformation by the screw from the resin. Dieses resultiert in einem Problem, dass eine ausreichende Wärmestrahlung nicht aufrechterhalten wird. This results in a problem that a sufficient heat radiation is not maintained.
  • [0009]
    Auch wenn das Gießharz an der Metallbasis (Kupferbasis) zuvor auf die in der Even when the casting resin on the metal base (copper-base) previously referred to in the JP 2007-184315 A JP 2007-184315 A beschriebene Weise anhaftet, ist es notwendig, die Metallbasis weit zu den Rändern des Moduls auszudehnen. adhering manner described, it is necessary to expand the metal base far as the edges of the module.
  • [0010]
    Folglich gibt es ein Problem, dass das Gewicht der Leistungshalbleitervorrichtung groß wird. Consequently, there is a problem that the weight of the power semiconductor device is large. Ebenfalls gibt es ein Problem, dass die Leistungshalbleitervorrichtung nicht auf allgemeine Zwecke anwendbar ist, wenn der Abschnitt entsprechend zu der Wärmesenke, der in der Also, there is a problem that the power semiconductor device is not applicable to general purposes, when the portion corresponding to the heat sink, which in the JP 2007-184315 A JP 2007-184315 A offenbart ist, mit dem Harzgehäuse vereint wird. is disclosed, is combined with the resin case.
  • [0011]
    Die The DE 10 2004 043 019 A1 DE 10 2004 043 019 A1 offenbart ein Leistungshalbleitermodul mit einer Wärmeableitkontaktfläche zur wärmeleitenden Verbindung mit einem Kühlelement, wobei ein Anpresselement vorhanden ist, das in einem Ankerbereich in einem Spritzgussgehäuse des Leistungshalbleiterelements verankert ist und das im montierten Zustand die Wärmeableitkontaktfläche an das Kühlelement presst. discloses a power semiconductor module with a Wärmeableitkontaktfläche for heat-conducting connection with a cooling element, wherein a pressing element is present, which is anchored in an anchor area in an injection-molded housing of the power semiconductor element and that presses the Wärmeableitkontaktfläche to the cooling element in the mounted state. Gemäß According to 1 1 jener Druckschrift ist eine Bohrung des Anpresselements oberhalb des Niveaus der Bodenfläche des Substrats vorhanden. that publication is a bore of the contact pressure above the level of the bottom surface of the substrate present. Weitere Halbleitermodule mit Befestigungsplatten zum Befestigen einer Rückseite eines Substrats an einer Wärmesenke sind in der Other semiconductor modules with mounting plates for securing a back of a substrate to a heat sink are in the US 7 417 198 B2 US 7,417,198 B2 sowie der and the US 5 458 716 A US 5458716 A beschrieben. described.
  • [0012]
    Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, die oben beschriebenen Probleme der Leistungshalbleitervorrichtung mit einer Elektrode, die sich zu der Außenseite des Harzgehäuses erstreckt, zu lösen, und es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leistungshalbleitervorrichtung mit hoher Zuverlässigkeit und guter Wärmeabstrahlungseigenschaft auf eine einfache Weise vorzusehen. The present invention is directed to solve the problems described above, the power semiconductor device having an electrode extending to the outside of the resin case, and it is therefore an object of the present invention, a power semiconductor device with high reliability and good heat radiation property to a simple provide manner.
  • [0013]
    Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1. This object is achieved by a power semiconductor device according to Claim. 1
  • [0014]
    Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Preferred embodiments of the invention are specified in the subclaims.
  • [0015]
    Die Leistungshalbleitervorrichtung enthält ein Substrat, das eine Strahlungsplatte auf einer Bodenoberfläche davon enthält. The power semiconductor device includes a substrate that includes a radiation plate on a bottom surface thereof. Ein Halbleiterelement ist an einer oberen Oberfläche des Substrats befestigt. A semiconductor element is attached to an upper surface of the substrate. Ein Harzgehäuse bedeckt das Substrat und das Halbleiterelement derart, dass die Strahlungsplatte, die die Bodenoberfläche des Substrats zusammensetzt, zu der Außenseite offen liegt. A resin housing covering the substrate and the semiconductor element such that the radiation plate composing the bottom surface of the substrate is exposed to the outside. Eine Befestigungsplatte weist ein Durchgangsloch auf, das mit einer Wärmesenke zu befestigen ist. A mounting plate has a through hole which is to be attached to a heat sink. Das Durchgangsloch ist außerhalb des Harzgehäuses angeordnet. The through hole is arranged outside of the resin case. Ein Abschnitt der Befestigungsplatte ist mit dem Harzgehäuse bedeckt. A portion of the mounting plate is covered with the resin case. Das Durchgangsloch ist an einer Position angeordnet, an der es von dem Bodenoberflächeniveau des Substrats zu dem oberen Oberflächenniveau des Substrats verschoben ist. The through hole is disposed at a position where it is displaced from the bottom surface level of the substrate to the upper surface level of the substrate. Ferner ist eine Elektrode vorgesehen, die eine zylindrische Elektrode, die elektrisch mit dem Halbleiterelement verbunden ist und eine Stiftelektrode, die an einer oberen Oberfläche des Harzgehäuses frei liegt, aufweist. Further, an electrode is provided having a cylindrical electrode that is electrically connected to the semiconductor element, and a pin electrode which is exposed at an upper surface of the resin package.
  • [0016]
    Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich aus der folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Other and further objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following description with reference to FIGS. Von den Figuren zeigen: The figures show:
  • [0017]
    1 1 eine perspektivische äußere Ansicht einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform; a perspective external view of a power semiconductor device according to a first embodiment;
  • [0018]
    2 2 eine innere Struktur der Leistungshalbleitervorrichtung; an inner structure of the power semiconductor device;
  • [0019]
    3 3 einen Querschnitt von a cross-section of 1 1 , wie er in der Richtung der Pfeile I gesehen wird; , As seen in the direction of arrows I;
  • [0020]
    4 4 eine Erläuterung eines Spritzpressprozess; an illustration of a molding process;
  • [0021]
    5 5 eine Erläuterung des Einbauens der Leistungshalbleitervorrichtung an der Wärmesenke; An explanation of installing the power semiconductor device to the heat sink;
  • [0022]
    6 6 eine Erläuterung, dass ein Abschnitt der Befestigungsplatte sich nach rechts über das Metallbasissubstrat erstreckt; An explanation that a portion of the mounting plate extends to the right over the metal base substrate;
  • [0023]
    7 7 eine Leistungshalbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform, bei der die Befestigungsplatte auf dem Metallbasissubstrat über dem Klebstoff befestigt ist; a power semiconductor device according to the second embodiment in which the mounting plate is mounted on the metal base substrate via the adhesive;
  • [0024]
    8 8th ein Flussdiagramm des Herstellungsprozesses für die Leistungshalbleitervorrichtung der zweiten Ausführungsform; a flow chart of the manufacturing process for the power semiconductor device of the second embodiment;
  • [0025]
    9 9 die Leistungshalbleitervorrichtung mit dem Durchgangsloch, das auf dem Teil der Befestigungsplatte gebildet ist; the power semiconductor device having the through hole which is formed on the part of the mounting plate;
  • [0026]
    10 10 die Leistungshalbleitervorrichtung, bei der sich beide Enden der Befestigungsplatte von dem Harzgehäuse zu der Außenseite erstrecken; the power semiconductor device, in which both ends of the fixing plate extend from the resin case to the outside;
  • [0027]
    11 11 eine Querschnittsansicht von a cross sectional view of 10 10 , wie sie in der Richtung der Pfeile II gesehen wird; , As seen in the direction of arrows II;
  • [0028]
    12 12 die Befestigungsplatte mit dem konvexen Abschnitt; the mounting plate with the convex portion;
  • [0029]
    13 13 eine Erläuterung des Anbringens der Leistungshalbleitervorrichtung an der Wärmesenke; An explanation of mounting the power semiconductor device to the heat sink; und and
  • [0030]
    14 14 den konvexen Abschnitt mit einer Neigung. the convex portion with an inclination.
  • Erste Ausführungsform first embodiment
  • [0031]
    Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun, unter Bezugnahme auf A first embodiment of the present invention will now be described with reference to 1 1 bis to 6 6 beschrieben. described. Gleiche Materialien und Elemente werden durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und brauchen daher nicht redundant beschrieben zu werden. Same materials and elements are designated by the same references and therefore need not be described redundantly. Dieses gilt auch für andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. This also applies to other embodiments of the present invention.
  • [0032]
    1 1 ist eine perspektivische externe Ansicht einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. is a perspective external view of a power semiconductor device according to the first embodiment. Wie aus as from 1 1 zu sehen ist, ist gemäß der Leistungshalbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ein Teil einer zylindrischen Elektrode can be seen, according to the power semiconductor device of the present embodiment, a part of a cylindrical electrode 12 12 von einem Harzgehäuse of a resin case 10 10 offen gelegt, und eine Stiftelektrode disclosed, and a pin electrode 14 14 ist in die zylindrische Elektrode is in the cylindrical electrode 12 12 eingeführt und erstreckt sich ebenfalls zu der Außenseite des Harzgehäuses introduced and also extends to the outside of the resin case 10 10 . ,
  • [0033]
    Das Harzgehäuse The resin case 10 10 schützt eine innere Struktur, die in protect an internal structure, which in 2 2 gezeigt ist, vor Wasser und Fremdkörpern. is shown, against water and foreign bodies. Das Harzgehäuse ist aus Epoxydharz hergestellt, aber nicht darauf begrenzt. The resin case is made of epoxy resin, but not limited thereto. Bei dieser Ausführungsform sind Länge, Breite und Dicke des Harzgehäuses In this embodiment, length, width and thickness of the resin case are 10 10 zu 56 mm, 45 mm bzw. 8 mm angenommen. assumed to be 56 mm, 45 mm or 8 mm. Die Stiftelektrode The pin electrode 14 14 hat einen Querschnitt von 0,64 mm im Quadrat. has a cross section of 0.64 mm square. Die Größen des Harzgehäuses The sizes of the resin case 10 10 und der Stiftelektrode and the pin electrode 14 14 sind jedoch nicht darauf begrenzt. but are not limited thereto.
  • [0034]
    Eine Befestigungsplatte A mounting plate 16 16 liegt von der Seitenoberfläche des Harzgehäuses is from the side surface of the resin case 10 10 zu der Außenseite des Harzgehäuses to the outside of the resin case 10 10 offen. open. Die Befestigungsplatte The mounting plate 16 16 wird an eine Wärmesenke geschraubt, wie später beschrieben wird, daher weist sie ein Durchgangsloch 17 zum Anziehen einer Schraube auf. is screwed to a heat sink, as will be described later, therefore, it has a through hole 17 for tightening a screw. In dieser Ausführungsform ist die Befestigungsplatte In this embodiment, the mounting plate 16 16 von einer Dicke von 0,6 mm und ist aus nicht rostendem Stahl SUS301 hergestellt. of a thickness of 0.6 mm and is made of stainless steel SUS301.
  • [0035]
    Es wird eine innere Struktur des Harzgehäuses It is an internal structure of the resin case 10 10 , unter Bezugnahme auf , with reference to 2 2 , beschrieben. Described. Eine Strahlungsplatte A radiation plate 18 18 , deren Dicke ungefähr 2 mm beträgt und die aus einem Metall hergestellt ist, das Kupfer als Hauptbestandteil aufweist, weist eine Bodenoberfläche auf, die von dem Harzgehäuse Whose thickness is approximately 2 mm and is made of a metal having copper as a main component, has a bottom surface of the resin case 10 10 offen liegt. is exposed. Ein Schaltungsmuster A circuit pattern 22 22 ist an die Strahlungsplatte is connected to the radiation plate 18 18 durch einen thermisch leitenden isolierenden Klebstoff by a thermally conductive insulating adhesive 20 20 von ungefähr 0,2 mm in Dicke angeheftet. tacked of about 0.2 mm in thickness. Der thermisch leitende isolierende Klebstoff The thermally conductive insulating adhesive 20 20 ist aus Epoxydharz hergestellt, das mit einem Material mit einer hohen isolierenden Eigenschaft und einer hohen thermischen Leitfähigkeit wie Aluminiumoxid gemischt ist. is made of epoxy resin, which is mixed with a material having a high insulating property and a high thermal conductivity such as alumina.
  • [0036]
    Das Leitungsmuster The conductive pattern 22 22 ist aus einem Metall mit Kupfer als seinem Hauptbestandteil hergestellt, und seine Dicke beträgt ungefähr 0,3 mm. is made of a metal with copper prepared as the main ingredient, and its thickness is about 0.3 mm. Hier werden die Strahlungsplatte Here, the radiation plate 18 18 , der thermisch leitende, elektrisch isolierende Klebstoff , The thermally conductive, electrically insulating adhesive 20 20 und das Schaltungsmuster and the circuit pattern 22 22 gemeinsam als ein Metallbasissubstrat together as a metal base substrate 23 23 im Folgenden genannt. in the following referred to as.
  • [0037]
    Die Länge und die Breite der externen Form des Metallbasissubstrats The length and the width of the external shape of the metal base substrate 23 23 wird zu 45 mm bzw. 40 mm angenommen. is assumed to be 45 mm and 40 mm. Das Schaltungsmuster The circuit pattern 22 22 ist durch Ätzen einer Metallfolie gebildet, die an der Strahlungsplatte is formed by etching a metal foil attached to the radiation plate 18 18 über den thermisch leitenden isolierenden Klebstoff via the thermally conductive insulating adhesive 20 20 anhaftet, so dass ein Schaltungsmuster gebildet wird. adhered so that a circuit pattern is formed. Daher haftet der thermisch leitende isolierende Klebstoff Therefore, the thermally conductive insulating adhesive adheres 20 20 im Wesentlichen an der gesamten Fläche der Strahlungsplatte substantially on the entire surface of the radiation plate 18 18 an. at.
  • [0038]
    Ein IGBT an IGBT 24 24 und ein FWDi and a Fwdi 26 26 (Freilaufdiode) haften an der Oberfläche des Schaltungsmusters (Freewheeling diode) adhere to the surface of the circuit pattern 22 22 des zuvor erwähnten Metallbasissubstrats the aforementioned metal base substrate 23 23 . , Der IGBT the IGBT 24 24 weist eine Gateelektrode und eine Emitterelektrode auf der oberen Oberfläche und eine Kollektorelektrode auf der Bodenoberfläche auf. has a gate electrode and an emitter electrode on the top surface and a collector electrode on the bottom surface. Die FWDi the Fwdi 26 26 weist eine Anodenelektrode auf der oberen Oberfläche und eine Kathodenelektrode auf der Bodenoberfläche auf. has an anode electrode on the upper surface and a cathode electrode on the bottom surface. Der IGBT the IGBT 24 24 und die FWDi and the Fwdi 26 26 haften an dem Schaltungsmuster adhere to the circuit pattern 22 22 an der Bodenoberfläche davon. on the bottom surface thereof. Zum Zwecke des Verbindens des IGBT For the purpose of connecting the IGBT 24 24 und der FWDi and Fwdi 26 26 (hier im Folgenden gemeinsam ein Halbleiterelement genannt) mit der Außenseite der Leistungshalbleitervorrichtung ist die zylindrische Elektrode (Hereinafter collectively referred to as a semiconductor element) with the outside of the power semiconductor device is the cylindrical electrode 12 12 hauptsächlich aus Kupfer hergestellt und an dem Schaltungsmuster mainly made of copper and the circuit pattern 22 22 gelötet. soldered.
  • [0039]
    3 3 ist eine Querschnittsansicht von is a cross-sectional view of 1 1 , wie sie in der Richtung der Pfeile I gesehen wird. , As seen in the direction of the arrows I. Wie aus as from 3 3 offensichtlich ist, liegt die Bodenoberfläche der Strahlungsplatte Obviously, there is the bottom surface of the radiation plate 18 18 von Bodenoberfläche des Harzgehäuses of bottom surface of the resin case 10 10 offen, und die zylindrische Elektrode open, and the cylindrical electrode 12 12 und die Stiftelektrode and the pin electrode 14 14 liegen von der oberen Oberfläche des Harzgehäuses are from the top surface of the resin case 10 10 offen. open. Die Befestigungsplatte The mounting plate 16 16 erstreckt sich von der Seitenoberfläche des Harzgehäuses extends from the side surface of the resin case 10 10 zu der Außenseite. to the outside. Ein Teil der Befestigungsplatte A portion of the mounting plate 16 16 mit dem Durchgangsloch with the through hole 17 17 ist oberhalb des Niveaus der Bodenoberfläche der Strahlungsplatte is above the level of the bottom surface of the radiation plate 18 18 um einen Abstand „A” angeordnet, wie in arranged at a distance "A", as shown in 3 3 gezeigt ist. is shown.
  • [0040]
    Mit anderen Worten, das Durchgangsloch In other words, the through hole 17 17 ist an einer Position angeordnet, an der es von dem Niveau der Bodenoberfläche des Metallbasissubstrats is disposed at a position where it of the metal base substrate from the level of the bottom surface 23 23 zu dem Niveau der oberen Oberfläche des Harzgehäuses to the level of the upper surface of the resin case 10 10 verschoben ist. is moved. Wenn keine externe Kraft auf die Befestigungsplatte When no external force to the mounting plate 16 16 ausgeübt wird, ist somit das Durchgangsloch is applied, thus the through hole 17 17 oberhalb des Niveaus der Bodenoberfläche der Strahlungsplatte above the level of the bottom surface of the radiation plate 18 18 angeordnet. arranged.
  • [0041]
    Der Prozess zum Abdichten der Leistungshalbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform mit Harz wird nun, unter Bezugnahme auf The process for sealing the power semiconductor device of the present embodiment with a resin will now be described with reference to 4 4 , beschrieben. Described. Nachdem die in After the in 2 2 gezeigte Struktur (hier im Folgenden wird diese Struktur, die mit dem Harz abzudichten ist, eine Halbleitervorrichtungsanordnung genannt) zusammengesetzt ist, wird die Halbleitervorrichtungsanordnung derart vorgesehen, dass die Bodenoberfläche der Strahlungsplatte Structure shown (hereinafter this structure is to be sealed with the resin, called a semiconductor device assembly) is composed, the semiconductor device assembly is provided such that the bottom surface of the radiation plate 18 18 in Kontakt mit der inneren Oberfläche einer unteren Gießform in contact with the inner surface of a lower mold 44 44 kommt. comes.
  • [0042]
    Weiter wird die Befestigungsplatte Furthermore, the mounting plate 16 16 auf einer Oberfläche der unteren Gießform on a surface of the lower mold 44 44 , die einer oberen Gießform zugewandt ist, angeordnet. Facing an upper mold arranged. Es soll angemerkt werden, dass die Befestigungsplatte It should be noted that the mounting plate 16 16 eine flache Platte ist und in diesem Zustand nicht gebogen ist. a flat plate is bent and is not in this state.
  • [0043]
    Darauf folgend wird eine obere Gießform is subsequently an upper mold 42 42 und die untere Gießform and the lower mold 44 44 in einem Zustand zusammengeklemmt, in dem das obere Ende der zylindrischen Elektrode clamped together in a state in which the upper end of the cylindrical electrode 12 12 in Kontakt mit der inneren Wand der oberen Gießform in contact with the inner wall of the upper mold 42 42 steht, und die Befestigungsplatte is, and the mounting plate 16 16 ist in engem Kontakt mit der oberen Gießform is in close contact with the upper mold 42 42 , so dass eine Lücke daran gehindert wird zu bleiben. So that a gap is prevented from staying. Der Zweck des Kontaktierens des oberen Endes der zylindrischen Elektrode The purpose of contacting the upper end of the cylindrical electrode 12 12 mit der oberen Gießform with the upper mold 42 42 ist zu verhindern, dass Epoxydharz in die Innenseite der zylindrischen Elektrode is to prevent epoxy resin in the inside of the cylindrical electrode 12 12 eintritt. entry.
  • [0044]
    Dann wird Epoxydharz in einen Hohlraum injiziert, der in den Gießformen gebildet ist, so dass es gehärtet wird, durch eine bekannte Pressgießtechnik. Then, epoxy resin is injected into a cavity formed in the molds so that it is cured by a known Pressgießtechnik. Danach wird die Halbleitervorrichtungsanordnung, die mit dem Harz abgedichtet ist, bei 180°C während acht Stunden wärmebehandelt, nachdem sie von dem Hohlraum entnommen worden ist. Thereafter, the semiconductor device assembly, which is sealed with the resin, heat-treated at 180 ° C for eight hours after it has been removed from the cavity.
  • [0045]
    Danach wird die Befestigungsplatte Thereafter, the mounting plate 16 16 derart gebogen, dass der Abschnitt mit dem Durchgangsloch bent such that the portion having the through hole 17 17 sich praktisch parallel zu der Strahlungsplatte practically parallel to the radiation plate 18 18 erstreckt und oberhalb des Niveaus der Bodenoberfläche der Strahlungsplatte and extends above the level of the bottom surface of the radiation plate 18 18 angeordnet ist. is arranged. Ebenfalls wird die Stiftelektrode Also the pin electrode 14 14 an der zylindrischen Elektrode to the cylindrical electrode 12 12 durch Presspassen oder Klebebonden angebracht. attached by press-fitting or adhesive bonding. Hier wird die zuvor erwähnte Biegetätigkeit der Befestigungsplatte Here, the aforementioned bending operation of the mounting plate 16 16 derart ausgeführt, dass die Befestigungsplatte configured such that the mounting plate 16 16 sich elastisch verformen kann, wenn die Abwärtskraft, nämlich die Kraft mit der Richtung von der oberen Oberfläche des Harzgehäuses zu der Bodenoberfläche des Harzgehäuses an die Befestigungsplatte can deform elastically when the downward force, namely the force with the direction from the upper surface of the resin package to the bottom surface of the resin package to the mounting plate 16 16 angelegt wird. is applied.
  • [0046]
    5 5 erläutert einen Einbau der oben erläuterten Leistungshalbleitervorrichtung an der Wärmesenke. illustrates an installation of the power semiconductor device described above to the heat sink. Silikonfett/-schmiere Silicone grease / -schmiere 50 50 mit einer hohen Wärmestrahlungsleistung wird auf die Bodenoberfläche der Strahlungsplatte having a high heat radiation performance is on the bottom surface of the radiation plate 18 18 aufgebracht. applied. Die Bodenoberfläche der Strahlungsplatte The bottom surface of the radiation plate 18 18 steht in Kontakt mit der Wärmesenke is in contact with the heat sink 52 52 über das Silikonfett on the silicone grease 50 50 . , Der Kontakt zwischen der Strahlungsplatte The contact between the radiation plate 18 18 und der Wärmesenke and the heat sink 52 52 über das Silikonfett on the silicone grease 50 50 wird durch die Befestigungsplatte is through the mounting plate 16 16 implementiert, die an die Wärmesenke implemented that to the heat sink 52 52 geschraubt wird. is screwed.
  • [0047]
    Hier ist die Oberfläche der Wärmesenke Here, the surface of the heat sink 52 52 , die die Bodenoberfläche der Strahlungsplatte That the bottom surface of the radiation plate 18 18 kontaktiert, flach. contacted flat. Wenn keine Abwärtskraft auf die Befestigungsplatte If no downward force on the mounting plate 16 16 ausgeübt wird, ist die Befestigungsplatte is exerted, the mounting plate 16 16 oberhalb des Niveaus der Bodenoberfläche der Strahlungsplatte above the level of the bottom surface of the radiation plate 18 18 angeordnet. arranged. Daher wird die Befestigungsplatte Therefore, the mounting plate 16 16 elastisch durch die Abwärtskraft verformt, die durch die Schraube erzeugt wird, die an der Wärmesenke elastically deformed by the downward force generated by the screw on the heat sink 52 52 befestigt wird. is attached.
  • [0048]
    Die Strahlungsplatte The radiation plate 18 18 in dem Harzgehäuse in the resin case 10 10 wird zu der Wärmesenke is to the heat sink 52 52 aufgrund der elastischen Rückstellungskraft gepresst, die durch die Verformung der Befestigungsplatte pressed due to the elastic return force generated by the deformation of the mounting plate 16 16 verursacht wird. is caused. Als Resultat wird eine ausreichende Anhaftung zwischen der Bodenoberfläche der Strahlungsplatte As a result, sufficient adhesion between the bottom surface of the radiation plate 18 18 und der Wärmesenke and the heat sink 52 52 sichergestellt. ensured. Somit kann die Wärmestrahlung der Leistungshalbleitervorrichtung verstärkt werden. Thus, the heat radiation of the power semiconductor device can be enhanced. Die Strahlungsplatte The radiation plate 18 18 wird nämlich als Ganzes zu der Wärmesenke Namely, as a whole, to the heat sink 52 52 durch das Harzgehäuse by the resin case 10 10 mit einer hohen Steifheit mit einem Elastizitätskoeffizienten von ungefähr 10 GPa gepresst. pressed with a high rigidity with an elasticity modulus of about 10 GPa. Somit wird Druck auf die gesamte Fläche der Strahlungsplatte Thus, pressure on the entire surface of the radiation plate 18 18 ausgeübt, selbst in einer Situation, in der die Befestigungsplatte exerted, even in a situation in which the mounting plate 16 16 nur einen Teil des Harzgehäuses only a portion of the resin case 10 10 zu der Wärmesenke to the heat sink 52 52 presst, wodurch die Wärmestrahlungseigenschaft verbessert wird. pressed, whereby the heat radiation property is improved.
  • [0049]
    Gemäß der Leistungshalbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform haftet die Strahlungsplatte eng an der Wärmesenke durch die Befestigungsplatte, die sich von der Seitenoberfläche des Harzgehäuses zu der Außenseite erstreckt. According to the power semiconductor device of the present embodiment, the radiating plate closely adheres to the heat sink through the mounting plate that extends from the side surface of the resin case to the outside. Daher kann das Problem, dass sich die Elektrode nicht von der oberen Oberfläche des Harzgehäuses erstrecken kann, gelöst werden. Therefore, the problem that the electrode can not extend from the upper surface of the resin case can be solved. Da es weiterhin nicht notwendig ist, ein Durchgangsloch in dem Harzgehäuse und in dem Metallbasissubstrat zu bilden, kann die Vorrichtung verkleinert werden. Further, since it is not necessary to form a through hole in the resin case and the metal base substrate, the device can be downsized.
  • [0050]
    In einem Fall, in dem ein Durchgangsloch in dem Harzgehäuse und in dem Metallbasissubstrat gebildet wird, wie in der In a case where a through hole is formed in the resin case and the metal base substrate, as described in JP 2004-87552 A JP 2004 to 87,552 A gezeigt ist, benötigt die Ausrichtung zum Einführen einer Schraube in das Durchgangsloch eine komplizierte Behandlung. As shown, the orientation for insertion of a bolt requires a complicated treatment in the through hole. Gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch kann die Leistungshalbleitervorrichtung zusammengesetzt werden, ohne dass solche Komplexität auftritt. According to the present invention, the power semiconductor device can be assembled without such complexity occurs.
  • [0051]
    Wenn ein Durchgangsloch in dem Harzgehäuse zum Befestigen der Wärmesenke gebildet ist, wie in der When a through hole is formed in the resin case for fixing the heat sink, as in the JP 2004-87552 A JP 2004 to 87,552 A gezeigt ist, kann weiter eine Abnahme der Befestigungskraft der Schraube auftreten aufgrund der Kriechverformung des Harzes, was in einem Problem resultiert, dass die Befestigung der Wärmesenke unzureichend wird. shown, may further include a decrease in the fastening force of the screw occur due to the creep deformation of the resin, resulting in a problem that the mounting of the heat sink becomes insufficient.
  • [0052]
    Gemäß der vorliegenden Ausführungsform jedoch kann, selbst wenn die Kriechverformung des Harzes auftritt, eine ausreichende Befestigung zur Wärmestrahlung solange aufrecht erhalten werden, wie sich die Befestigungsplatte ausreichend verformt zum Erzielen des engen Anhaftens zwischen der Strahlungsplatte und der Wärmesenke. According to the present embodiment, however, even when the creep deformation of the resin occurs, a sufficient fastening to heat radiation are maintained as long deformed sufficiently for obtaining the tight adhesion between the radiation plate and the heat sink as the mounting plate. Somit kann die Zuverlässigkeit eines gelöteten Abschnitts der Leistungshalbleitervorrichtung, die mit dem Harz abgedichtet ist, das z. Thus, the reliability of a soldered portion of the power semiconductor device which is sealed with the resin z. B. durch eine Pressgießtechnik gebildet ist, verstärkt werden, und die Zuverlässigkeit des Kontakts zwischen der Strahlungsplatte und der Wärmesenke kann ebenfalls verstärkt werden. B. is formed by a Pressgießtechnik be enhanced, and the reliability of the contact between the radiation plate and the heat sink can also be enhanced.
  • [0053]
    Da weiter die Befestigungsplatte und die Wärmesenke mit der Schraube befestigt werden, gibt es keine Notwendigkeit, die Metallbasis zu vergrößern, wie in der Further, since the mounting plate and the heat sink are fastened with the screw, there is no need to enlarge the metal base, as in the JP 2007-184315 A JP 2007-184315 A gezeigt ist. is shown. Als Resultat kann eine weitere Verkleinerung und Gewichtsersparnis der Leistungshalbleitervorrichtung realisiert werden. As a result, further downsizing and weight saving of the power semiconductor device can be realized. Da es ähnlich keine Notwendigkeit gibt, das Harzgehäuse und das Teil einstückig zu bilden, das der Wärmesenke entspricht, kann das Herstellungsverfahren für eine Leistungshalbleitervorrichtung eines Allgemeinzwecks verwendet werden. Since there are similarly no need to form the resin housing and the part in one piece, corresponding to the heat sink, the manufacturing process can be used for a power semiconductor device of a general purpose.
  • [0054]
    Ebenfalls kann eine Befestigungsplatte der vorliegenden Ausführungsform zu einem Aufbau hinzugefügt werden, wie er in der Also, a mounting plate of the present embodiment may be added to a structure as in the JP 2004-87552 A JP 2004 to 87,552 A beschrieben ist. is described. D. h., ein Aufbau, bei der sich eine Elektrode von der Seitenoberfläche eines Harzgehäuses über einen Leiterrahmen erstreckt. D. h., A structure in which an electrode from the side surface of a resin housing extends over a lead frame. Es ist jedoch notwendig, den Isolationsabstand zwischen der Befestigungsplatte und der Elektrode aufrechtzuerhalten. However, it is necessary to maintain the insulation distance between the fixing plate and the electrode. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Elektrode, dh die zylindrische Elektrode weit von der Bodenoberfläche der Strahlungsplatte entfernt, da sie sich von der oberen Oberfläche des Harzgehäuses erstreckt, wobei sie nicht nur von der Strahlungsplatte, sondern auch von der Befestigungsplatte isoliert ist. According to the present embodiment, the electrode, ie, the cylindrical electrode far away from the bottom surface of the radiation plate, because it extends from the upper surface of the resin package, wherein it is isolated not only from the radiation plate, but also on the mounting plate.
  • [0055]
    Der Aufbau des Metallbasissubstrats The structure of the metal base substrate 23 23 ist nicht auf den der vorliegenden Ausführungsform begrenzt. is not limited to the present embodiment. D. h., das Substrat sollte die Strahlungsplatte enthalten, die an der Wärmesenke anzuhaften ist, so dass die Vorteile der vorliegenden Erfindung erzielt werden. D. h., The substrate should contain the radiation plate, which is to adhere to the heat sink, so that the advantages of the present invention are achieved. Ein anderer Aufbau des Substrats ist jedoch nicht begrenzt. However, another structure of the substrate is not limited.
  • [0056]
    Weiterhin sind die Strahlungsplatte, das Schaltungsmuster und die Materialien zum Befestigen derselben nicht auf jene der vorliegenden Ausführungsform begrenzt. Furthermore, the radiating plate, the circuit pattern and the materials for fixing the same are not limited to those of the present embodiment. Ebenfalls kann das Substrat ein Keramiksubstrat enthalten, das aus Keramikmaterial mit einer relativ hohen Wärmeleitfähigkeit, wie Aluminiumoxid, Aluminiumnitrit und Siliziumnitrit zusammengesetzt sein. Also, the substrate may comprise a ceramic substrate, which may be composed of ceramic material having a relatively high thermal conductivity, such as alumina, aluminum nitride and silicon nitride. In diesem Fall wird leitendes Material, wie Kupfer oder Aluminium, an das Keramikmaterial angeheftet. In this case, conductive material such as copper or aluminum, attached to the ceramic material. Solch ein Substrat wird weit für eine Leistungshalbleitervorrichtung benutzt. Such a substrate is widely used for a power semiconductor device. Mit anderen Worten, das Substrat ist nicht auf ein spezielles begrenzt, solange das Substrat eine Strahlungsplatte auf der Bodenoberfläche davon enthält. In other words, the substrate is not limited to a particular, as long as the substrate comprises a radiation plate on the bottom surface thereof.
  • [0057]
    Bei der vorliegenden Ausführungsform ist es notwendig, dass die elastische Rückstellkraft, die durch die Verformung der Befestigungsplatte In the present embodiment, it is necessary that the elastic restoring force generated by the deformation of the mounting plate 16 16 verursacht wird, auf die Strahlungsplatte is caused to the radiation plate 18 18 über das Harzgehäuse on the resin case 10 10 ausgeübt wird. is applied. Aus diesem Grund wird ein bestimmtes Niveau des Elastizitätsmoduls für das Harzgehäuse For this reason, a certain level of elastic modulus of the resin case 10 10 benötigt. needed. Das Material für das Harzgehäuse The material for the resin case 10 10 ist jedoch nicht auf das begrenzt, das bei der vorliegenden Erfindung benutzt wird, solange das Harzgehäuse ein Elastizitätsmodul aufweist, das die Vorteile der vorliegenden Erfindung erzielen kann. but is not limited to that which is used in the present invention as long as the resin case having a modulus of elasticity which can achieve the advantages of the present invention. ZB kann ein wärmehärtendes Harz wie Epoxies oder thermoplastisches Harz wie PPS (Polyphenylensulfit) verwendet werden, das einen höheren Schmelzpunkt als die Betriebstemperatur der Vorrichtung aufweist. For example, can be used a thermosetting resin such as epoxies or thermoplastic resin such as PPS (polyphenylene sulfide) which has a higher melting point than the operating temperature of the device.
  • [0058]
    Ebenfalls werden die Formen und die Dicke des Harzgehäuses Also, the shapes and the thickness of the resin case 10 10 im Hinblick auf den Isolationsabstand, die mechanische Festigkeit und die Krümmungsverhinderung bestimmt. determined with respect to the insulation distance, the mechanical strength and the curvature prevention.
  • [0059]
    Obwohl es wünschenswert ist, dass das Material für die Befestigungsplatte Although it is desirable that the material for the mounting plate 16 16 Federeigenschaft aufweist, wegen der Notwendigkeit der elastischen Verformung, ist das Material nicht begrenzt, solange die Vorteile der vorliegenden Erfindung erhalten werden die Befestigungsplatte kann aus Ferrolegierung, wie nicht rostenden Stahl oder Kupferlegierung wie Phosphor-Bronze hergestellt werden. Having spring property, because of the necessity of the elastic deformation, the material is not limited as long as the advantages of the present invention are obtained, the mounting plate may be made of ferro-alloy, such as stainless steel or copper alloy can be prepared as phosphor bronze. Ebenfalls können Plattieren oder ein Beschichtungsprozess, in Abhängigkeit der Betriebsumgebung, ausgeführt werden. can also plating or coating process, are a function of the operating environment running. Weiter können die Vorteile der vorliegenden Erfindung vergrößert werden durch Vergrößern der Fläche der Befestigungsplatte zum Verringern des Drucks pro Einheitsfläche oder durch Erstrecken von zwei oder mehr Elektroden von der gleichen Seite des Harzgehäuses. Further, the advantages of the present invention can be increased by increasing the surface of the mounting plate for reducing the pressure per unit area or by extending two or more electrodes from the same side of the resin case.
  • [0060]
    Wie in As in 3 3 gezeigt ist, ist der Abstand „A” zwischen dem Durchgangsloch As shown, the distance "A" between the through-hole 17 17 und dem Niveau der Bodenoberfläche der Strahlungsplatte and the level of the bottom surface of the radiation plate 18 18 bei der vorliegenden Erfindung vorhanden. provided in the present invention. Der Abstand „A” kann willkürlich gesetzt werden, solange die Befestigungsplatte The distance "A" may be set arbitrarily as long as the mounting plate 16 16 sich elastisch verformen kann. can deform elastically.
  • [0061]
    Weiter kann sich der Abschnitt der Befestigungsplatte Next, the portion of the mounting plate can 16 16 , der mit dem Harzgehäuse Communicating with the resin case 10 10 bedeck ist, bis zu dem Gebiet direkt über dem Metallbasissubstrat bedeck is, up to the area directly above the metal base substrate 23 23 erstrecken. extend. Dieser Aufbau ermöglicht dem Harz zwischen der Befestigungsplatte This structure enables the resin between the mounting plate 16 16 und dem Metallbasissubstrat and the metal base substrate 23 23 , das es dünn ist, wodurch der Betrag der Kriechverformung aufgrund der Kraft unterdrück wird, die auf die Strahlungsplatte That it is thin, whereby the amount of creep deformation will be suppressed due to the force applied to the radiation plate 18 18 durch die Befestigungsplatte through the mounting plate 16 16 ausgeübt wird. is applied.
  • [0062]
    Daher kann die Abnahme der Kraft des Anhaftens (Befestigungskraft) zwischen der Strahlungsplatte und der Wärmesenke aufgrund des Kriechens unterdrückt werden. Therefore, the decrease in the force of adhesion (fixing force) can be suppressed between the radiation plate and the heat sink due to the creep. Die in In the 6 6 gezeigte Befestigungsplatte Fastening plate shown 16 16 übt eine Presskraft auf die Strahlungsplatte exerts a compressive force to the radiation plate 18 18 von direkt oberhalb darauf aus. from directly above it, from. Folglich wird eine ausreichende Presskraft zum engen Anhaften der Strahlungsplatte und der Wärmesenke erzielt, so dass die Verbindungszuverlässigkeit zwischen der Strahlungsplatte Accordingly, a sufficient pressing force for closely adhering the radiation plate and the heat sink is achieved, so that the connection reliability between the radiating plate 18 18 und der Wärmesenke vergrößert werden kann. and the heat sink can be enlarged.
  • [0063]
    Gemäß der Struktur, bei der die Strahlungsplatte und die Wärmesenke eng aneinander anhaften, so dass die Verbindungszuverlässigkeit verbessert wird, ist es für die Wärmesenke möglich, eine Leistungshalbleitervorrichtung vorzusehen, die für eine Benutzung unter einer hohen Temperaturbedingung geeignet ist. According to the structure in which the radiation plate and the heat sink adhere closely to each other so that the connection reliability is improved, it is possible for the heat sink to provide a power semiconductor device which is suitable for use under a high temperature condition. Dieser Vorteil ist insbesondere gut, wenn eine Leistungshalbleitervorrichtung aus SiC hergestellt ist, das für eine Benutzung unter einer hohen Betriebsbedingung geeignet ist. This advantage is particularly good when a power semiconductor device of SiC is produced which is suitable for use under high operating condition. Es soll angemerkt werden, dass es wünschenswert ist, dass das Material mit einer hohen Wärmewiderstandsfähigkeit, insbesondere mit einer hohen Glasübergangstemperatur (Tg) als das Harzgehäuse benutzt wird, wenn die Leistungshalbleitervorrichtung unter einer hohen Temperaturbedingung zu benutzen ist. It should be noted that it is desirable that the material is used with a high heat resistance, in particular with a high glass transition temperature (Tg) than the resin package when the power semiconductor device is to be used under a high temperature condition.
  • [0064]
    Wenn das Harz zwischen der Befestigungsplatte When the resin between the mounting plate 16 16 und dem Metallbasissubstrat and the metal base substrate 23 23 dünn ist, wie in is thin, as in 6 6 gezeigt ist, kann die Befestigungsplatte As shown, the mounting plate may 16 16 aus einem Material mit einer hohen Federkonstante hergestellt werden, da es eine ausreichende Befestigungskraft nur mit einem kleinen Hub erzeugen kann. be made of a material having a high spring constant, since it can generate a sufficient fixing force with a small stroke.
  • [0065]
    Wenn die Befestigungsplatte When the mounting plate 16 16 aus dem Material mit einer hohen Federkonstante hergestellt ist, kann eine Verbindung mit einem hohen Widerstand gegen Vibrationen, die eine hohe Zuverlässigkeit selbst unter rauen Umweltbedingungen wie eine Situation, wie sie in einem Automobil vorgesehen ist, implementiert werden. is made of the material having a high spring constant, a compound having a high resistance to vibration, the high reliability can be implemented even under harsh environmental conditions such as a situation such as that provided in an automobile.
  • [0066]
    6 6 zeigt einen Aufbau, bei dem sich die Befestigungsplatte shows a structure in which the mounting plate 16 16 zum dem Gebiet direkt oberhalb der Strahlungsplatte for the area directly above the radiating plate 18 18 und dem thermisch leitenden isolierenden Klebstoff and the thermally conductive insulating adhesive 20 20 erstreckt. extends. Alle Dinge, die jedoch zum Erzielen der Vorteile nötig sind, sind, dass sich die Befestigungsplatte All things, however, which are necessary to achieve the advantages are that the mounting plate 16 16 bis zu dem Gebiet direkt über der Strahlungsplatte up to the area directly above the radiating plate 18 18 erstreckt. extends. Folglich kann sich die Befestigungsplatte Consequently, the mounting plate can 16 16 zu dem Gebiet direkt oberhalb des Schaltungsmusters to the area directly above the circuit pattern 22 22 erstrecken. extend.
  • [0067]
    Wie früher beschrieben wurde, ist das Substrat mit der Strahlungsplatte nicht auf das Metallbasissubstrat begrenzt und es kann ein anderes Substrat sein, solange es eine Strahlungsplatte auf der Bodenoberfläche enthält. As described earlier, the substrate with the radiation plate is not limited to the metal base substrate and it may be another substrate, as long as it contains a radiation plate on the bottom surface.
  • [0068]
    Zusätzlich ist die Kombination der zylindrischen Elektrode und der Stiftelektrode, die oben beschrieben wurde, nur ein Beispiel eines Aufbaus zum Erstrecken einer Elektrode. In addition, the combination of the cylindrical electrode and pin electrode, which was described above, only an example of a structure for extending an electrode. Der Aufbau der Elektrode ist nicht hierauf begrenzt. The structure of the electrode is not limited thereto. Auch ein Harzsitz kann an der inneren Wand der Gießform für den Spritzpressprozess angebracht sein. A resin seat may be attached to the inner wall of the mold for the transfer molding process.
  • Zweite Ausführungsform second embodiment
  • [0069]
    Diese Ausführungsform bezieht sich auf eine Leistungshalbleitervorrichtung, bei der ein Abschnitt einer Befestigungsplatte, der mit einem Harzgehäuse bedeckt ist, an der oberen Oberfläche eines Metallbasissubstrats anhaftet. This embodiment relates to a power semiconductor device, in which a portion of a mounting plate, which is covered with a resin package, adhered to the upper surface of a metal base substrate. Bei dieser Ausführungsform haftet eine Strahlungsplatte eng an einer Wärmesenke durch elastische Verformung einer Befestigungsplatte wie bei der ersten Ausführungsform. In this embodiment, a radiation plate closely adhered to a heat sink by means of elastic deformation of a fixing plate as in the first embodiment. Somit ist der gesamte Aufbau nicht gezeigt, und eine redundante Erläuterung wird weggelassen. Thus, the entire structure is not shown, and a redundant explanation is omitted.
  • [0070]
    Diese Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf This embodiment will now be described with reference to 7 7 bis to 11 11 beschrieben. described. Wie in As in 11 11 gezeigt ist, ist die Befestigungsplatte is shown, the mounting plate 16 16 auf dem Metallbasissubstrat on the metal base substrate 23 23 über einen Klebstoff via an adhesive 60 60 befestigt. attached.
  • [0071]
    Die Leistungshalbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform wird gemäß dem in The power semiconductor device of the present embodiment, according to the in 8 8th gezeigten Flussdiagramm hergestellt. Flowchart shown produced. Zuerst wird die Befestigungsplatte First, the mounting plate 16 16 an dem Metallbasissubstrat to the metal base substrate 23 23 über den Klebstoff via the adhesive 60 60 befestigt (Schritt attached (step 100 100 ). ).
  • [0072]
    Als nächstes wird die Halbleitervorrichtungsanordnung zusammengesetzt (Schritt Next, the semiconductor device assembly composed (step 102 102 ). ). Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Transport der Halbleitervorrichtungsanordnung, unter Benutzung der Befestigungsplatte In the present embodiment, the transport of the semiconductor device assembly using the mounting plate 16 16 als ein Teil zum Bestimmen der Referenzposition während des gesamten Zusammensetzprozesses davon, ausgeführt. as a portion for determining the reference position during the entire assembling process thereof is performed. Der Zusammensetzprozess enthält einen Drahtbondprozess oder Ähnliches. The assembly process includes a wire bonding process or the like.
  • [0073]
    Nach Zusammensetzen der Halbleitervorrichtungsanordnung geht die Verarbeitung zu einem Spritzpressprozess. After assembling the semiconductor device arrangement, the processing proceeds to a molding process. Bei dem Spritzpressprozess wird die Halbleitervorrichtungsanordnung in einer unteren Gießform, unter Benutzung der Befestigungsplatte In the molding process, the semiconductor device assembly in a bottom mold is, using the mounting plate 16 16 , als das Teil zum Bestimmen der Referenzposition vorgesehen (Schritt Than the part provided for determining the reference position (step 104 104 ). ). Danach wird das Harzgehäuse gemäß dem bekannten Spritzpressprozess gebildet. Thereafter, the resin housing is formed according to the known molding process.
  • [0074]
    In einem Fall, in dem die Befestigungsplatte nicht eingebaut ist bis zu der Beendigung des Spritzpressprozesses, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, sollte der Transport der Halbleitervorrichtungsanordnung vor dem Spritzpressprozess derart ausgeführt werden, dass das Metallbasissubstrat durch eine Werkzeug zum Halten desselben geklemmt wird. In a case where the fixing plate is not built up to the completion of the molding process, as described in the first embodiment, the transportation of the semiconductor device assembly should be carried out before the transfer molding process such that the metal-based substrate is clamped thereof by a tool for holding. Aus diesem Grund benötigt der Prozess des Transportierens eine große Zeit, wodurch ein Problem der niedrigen Produktivität auftritt. For this reason, the process of transporting requires a large time, which occurs a problem of low productivity. Ähnlich, wenn die Halbleitervorrichtungsanordnung in der unteren Gießform vorgesehen wird, ist es notwendig, die Position auf der Grundlage des Umrisses des Metallbasissubstrats zu bestimmen. Similarly, when the semiconductor device array is provided in the lower mold, it is necessary to determine the position on the basis of the outline of the metal base substrate.
  • [0075]
    In einem Fall, in dem ein konvexer Abschnitt auf der inneren Wand der unteren Gießform zum Sicherstellen der genauen Ausrichtung gebildet ist, ist es notwendig, den Umriss der Leistungshalbleitervorrichtung von dem Gesichtspunkt des Isolationsabstands der Elektrode zu vergrößern, da der konvexe Abschnitt eine Verformung auf das Harzgehäuse ausübt. In a case in which a convex portion is formed on the inner wall of the lower mold to ensure the accurate alignment, it is necessary, the outline of the power semiconductor device from the viewpoint of the insulation distance of the electrode to increase, since the convex portion has a deformation to the resin case exercises.
  • [0076]
    Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können die oben erwähnten Probleme gelöst werden. According to the present embodiment, the above-mentioned problems can be solved. Bei dieser Ausführungsform wird, wie mit Bezugnahme auf das in In this embodiment, as shown with reference to the in 8 8th gezeigte Flussdiagramm erläutert ist, die Befestigungsplatte an dem Metallbasissubstrat angebracht, bevor die Halbleitervorrichtungsanordnung zusammengesetzt wird, nämlich vor dem Spritzpressprozess. Flow chart shown is explained, the mounting plate attached to the metal base substrate, before the semiconductor device assembly is assembled, namely, before the molding process. Daher kann die genaue Ausrichtung der Halbleitervorrichtungsanordnung in Bezug auf die Gießform leicht erzielt werden, und die Produktivität kann erhöht werden. Therefore, the precise alignment of the semiconductor device arrangement with respect can be easily obtained on the mold, and productivity can be increased. Da weiter der konvexe Abschnitt nicht auf der inneren Wand der unteren Gießform gebildet werden muss, kann die Leistungshalbleitervorrichtung verkleinert werden. Further, since the convex portion need not be formed on the inner wall of the lower mold, the power semiconductor device can be downsized.
  • [0077]
    Das Problem der Kriechverformung des Harzes kann unterdrückt werden durch Befestigen des Harzes an der Wärmesenke über die Befestigungsplatte The problem of creep deformation of the resin can be suppressed by fixing the resin to the heat sink on the mounting plate 16 16 der Leistungshalbleitervorrichtung. the power semiconductor device. D. h., die Kriechverformung des Harzes kann unterdrückt werden, da die Befestigungsplatte D. h., The creep deformation of the resin can be suppressed, since the mounting plate 16 16 an dem Metallbasissubstrat to the metal base substrate 23 23 befestigt ist. is attached. Somit kann die Abnahme der Anhaftung zwischen der Bodenoberfläche der Strahlungsplatte Thus, the decrease of the adhesion between the bottom surface of the radiation plate 18 18 und der Wärmesenke daran gehindert werden, überhaupt aufzutreten. and the heat sink can be prevented from ever occurring.
  • [0078]
    9 9 zeigt eine Leistungshalbleitervorrichtung mit einem Durchgangsloch shows a power semiconductor device having a through hole 62 62 , das ein einem Abschnitt einer Befestigungsplatte That a a portion of a mounting plate 64 64 gebildet ist, wobei der Abschnitt mit dem Harzgehäuse is formed, the portion with the resin case 10 10 bedeckt ist. is covered. Das Durchgangsloch The through hole 62 62 ist mit Harz wie Epoxydharz gefüllt, dass einen Teil des Harzgehäuses is filled with resin such as epoxy resin that a part of the resin case 10 10 darstellt. represents. Das Durchgangsloch The through hole 62 62 ist an einem Abschnitt getrennt von der Seitenoberfläche des Harzgehäuses at a portion separated from the side surface of the resin case 10 10 um ungefähr 10 mm zu der Mitte desselben gebildet, es ist aber nicht darauf begrenzt. formed by about 10 mm thereof to the middle, but it is not limited thereto.
  • [0079]
    Gemäß dem Aufbau, bei dem das Durchgangsloch According to the structure in which the through hole 62 62 so vorgesehen ist, dass es mit dem Harz gefüllt wird, kann die Befestigungsplatte is provided so that it is filled with the resin, the fixing plate can 64 64 daran gehindert werden, dass sie sich von dem Harzgehäuse be prevented from moving from the resin case 10 10 löst, selbst wenn eine Kraft auf die Außenseite des Harzgehäuses dissolves, even if a force on the outside of the resin case 10 10 auf die Befestigungsplatte to the mounting plate 64 64 ausgeübt wird. is applied.
  • [0080]
    Wenn die Leistungshalbleitervorrichtung in einer Hochtemperaturumgebung benutzt wird oder wiederholten Temperaturzyklen ausgesetzt wird, kann eine Lücke aufgrund des Abpellens zwischen dem Harzgehäuse und der Befestigungsplatte auftreten. When the power semiconductor device is used in a high temperature environment or is exposed to repeated temperature cycles, a gap due to the Abpellens between the resin housing and the mounting plate may occur. Wenn solch eine Benutzung fortgesetzt wird, kann sich das Abpellen vergrößern, so dass Wasser oder Ähnliches in das Metallbasissubstrat eintreten kann, was in einer Verschlechterung der Isolationseigenschaft der Leistungshalbleitervorrichtung resultiert. If such a use is continued, the peeling may increase, so that water or the like may occur in the metal base substrate, resulting in a deterioration of the insulating property of the power semiconductor device. Die Isolationseigenschaftsverschlechterung wird insbesondere wichtig, wenn eine breite und dicke Befestigungsplatte verwendet wird, um mit einer großen Leistungshalbleitervorrichtung fertig zu werden. The insulation property deterioration is particularly important if a broad and thick mounting plate is used to cope with a large power semiconductor device. Gemäß dem in According to the in 9 9 jedoch gezeigten Aufbau wird das Durchgangsloch However structure shown is the through hole 62 62 mit dem Harz gefüllt, wodurch das oben erwähnte Abpellen daran gehindert wird aufzutreten. filled with the resin, whereby the above-mentioned peeling is prevented from occurring.
  • [0081]
    Obwohl die in Although in 9 9 gezeigte Befestigungsplatte Fastening plate shown 64 64 ein Durchgangsloch a through hole 62 62 enthält, ist der Aufbau der Befestigungsplatte nicht darauf begrenzt. contains the structure of the mounting plate is not limited thereto. Anstelle des Durchgangslochs Instead of the through hole 62 62 ist auch ein Ausschnitt oder ein Grabenabschnitt wie ein Schlitz oder eine Delle, die die Kontaktfläche zwischen der Befestigungsplatte und dem Harz vergrößern und den mechanischen Ankereffekt verstärken, ebenfalls nützlich. is also a cutout portion or a grave as a slot or a dent, which increase the contact area between the fixing plate and the resin and enhance the mechanical anchor effect, also useful.
  • [0082]
    In einem Fall, in dem die Leistungshalbleitervorrichtung ein großes Metallbasissubstrat enthält, kann die Strahlungsplatte verformt oder gekrümmt werden. In a case in which the power semiconductor device includes a large metal base substrate, the radiation plate may be deformed or curved. Solch eine Verformung verursacht einen Riss des Harzgehäuses oder verschlechtert das Anhaften zwischen der Strahlungsplatte und der Wärmesenke, wenn die Befestigungsplatte an der Wärmesenke mit einer Schraube befestigt wird. Such deformation causes a crack of the resin package or deteriorate the adhesion between the radiation plate and the heat sink when the mounting plate is attached to the heat sink with a screw. Nun wird eine Leistungshalbleitervorrichtung, die die Vorteile dieser Erfindung unabhängig davon, ob sie eine größere Strahlungsplatte aufweist, die dazu neigt, verformt zu werden, unter Bezugnahme auf Now, a power semiconductor device regardless of whether it has a larger radiating plate which tends to be deformed, with reference to the advantages of this invention 10 10 und and 11 11 , beschrieben. Described. 10 10 zeigt eine äußere Ansicht der Leistungshalbleitervorrichtung. shows an external view of the power semiconductor device. 11 11 ist eine Querschnittsansicht von is a cross-sectional view of 10 10 , wie sie in der Richtung von Pfeilen II gesehen wird. , As seen in the direction of arrows II. Ein Ende einer Befestigungsplatte erstreckt sich zu der Außenseite von einer Seitenoberfläche des Harzgehäuses One end of a fixing plate extending toward the outside from a side surface of the resin case 10 10 , und das andere Ende der Befestigungsplatte , And the other end of the mounting plate 70 70 erstreckt sich zu der Außenseite von der anderen Seitenoberfläche, die der einen Seitenoberfläche des Harzgehäuses extends to the outside from the other side surface, the one side surface of the resin case 10 10 gegenübersteht. faces.
  • [0083]
    Ein Abschnitt der Befestigungsplatte A portion of the mounting plate 74 74 , der mit dem Harzgehäuse Communicating with the resin case 10 10 bedeckt ist, haftet an der oberen Oberfläche des Metallbasissubstrats is covered, adhered to the upper surface of the metal base substrate 23 23 , so dass die Befestigungsplatte So that the mounting plate 70 70 das Metallbasissubstrat the metal base substrate 23 23 überquert. crossed. Das Anhaften des Abschnitts der Befestigungsplatte The adhesion of the portion of the mounting plate 70 70 an dem Metallbasissubstrat to the metal base substrate 23 23 wird durch den Klebstoff is by the adhesive 70 70 durchgeführt, der aus einem Material ungleich dem des Harzgehäuses hergestellt ist. carried out, which is made of a material equal to that of the resin package. Es ist bevorzugt, dass die Anhafteigenschaft des Klebstoffs It is preferred that the adhesive property of the adhesive 60 60 besser als die des Harzgehäuses ist. is better than that of the resin case.
  • [0084]
    Gemäß der in According to the in 10 10 und and 11 11 gezeigten Struktur wird die Verformung (Krümmung) der Strahlungsplatte verringert, da die Befestigungsplatte Structure shown, the deformation (curvature) of the radiation plate is reduced, since the mounting plate 70 70 die Verformung des Harzgehäuses the deformation of the resin case 10 10 unterdrückt. suppressed. Daher können die oben erwähnten Probleme, die durch die Verformung (Krümmung) der Strahlungsplatte verursacht werden, gelöst werden. Therefore, the above-mentioned problems caused by the deformation (curvature) caused the radiation plate can be solved.
  • [0085]
    Da weiter die Befestigungsplatte Further, since the mounting plate 70 70 das Metallbasissubstrat in einem großen Bereich kontaktiert, kann das Anhaften der Strahlungsplatte contacting the metal base substrate in a wide range, the adhesion of the radiation plate may 18 18 an der Wärmesenke, was durch die elastische Verformung der Befestigungsplatte to the heat sink, which by the elastic deformation of the mounting plate 70 70 induziert wird, verstärkt werden. is induced to be strengthened. Es ist zu verstehen, dass die unter Bezugnahme auf It should be understood that in referring 10 10 und and 11 11 beschriebene Struktur modifiziert werden kann. -Described structure can be modified. D. h., der Umriss der Befestigungsplatte kann so gebildet werden, dass sie das Metallbasissubstrat in einem größeren Bereich zum Verstärken der Vorteile dieser Erfindung kontaktiert. D. h., The outline of the mounting plate can be formed so that it contacts the metal base substrate in a wider range for enhancing the benefits of this invention. ZB kann die Befestigungsplatte so gebildet sein, dass sie einen kreisförmigen Abschnitt aufweist und an dem Metallbasissubstrat an den Abschnitt befestigt ist. For example, the fixing plate may be formed so that it has a circular section and is fixed to the metal base substrate at the portion. Ähnlich, wenn das Metallbasissubstrat eine rechteckige Form aufweist, ist es bevorzugt, die Befestigungsplatte parallel zu der Längsrichtung des Metallbasissubstrats vorzusehen. Similarly, if the metal base substrate having a rectangular shape, it is preferable to provide the mounting plate parallel to the longitudinal direction of the metal base substrate.
  • [0086]
    Bezüglich der Leistungshalbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform sind mindestens Modifikationen entsprechend zu jenen, die bei der ersten Ausführungsform beschrieben worden sind, möglich, dass sie angewendet werden. With respect to the power semiconductor device of the present embodiment, at least are modifications corresponding to those which have been described in the first embodiment, it is possible that they are applied. ZB ist das Substrat nicht auf das Metallbasissubstrat begrenzt. For example, the substrate is not limited to the metal base substrate.
  • Dritte Ausführungsform third embodiment
  • [0087]
    Diese Ausführungsform bezieht sich auf eine Leistungshalbleitervorrichtung, bei der ein konvexer/hohler Abschnitt auf einer Befestigungsplatte an einer Position niedriger als das Niveau der Bodenoberfläche eines Substrats gebildet ist. This embodiment relates to a power semiconductor device in which a convex / hollow portion is formed on a mounting plate at a position lower than the level of the bottom surface of a substrate. In dieser Ausführungsform haftet eine Strahlungsplatte fest an einer Wärmesenke durch elastische Verformung der Befestigungsplatte, wie bei der ersten Ausführungsform. In this embodiment, a radiation plate is firmly adhered to a heat sink by means of elastic deformation of the mounting plate, as in the first embodiment. Somit ist der gesamte Aufbau nicht gezeigt, und redundante Erläuterung wird weggelassen. Thus, the entire structure is not shown, and redundant explanation is omitted. Diese Ausführungsform wird nun, unter Bezugnahme auf This embodiment will now be described with reference to 12 12 bis to 14 14 , beschrieben. Described.
  • [0088]
    Eine Befestigungsplatte A mounting plate 80 80 der vorliegenden Ausführungsform enthält einen konvexen/hohlen/nach unten gebogenen Abschnitt the present embodiment includes a convex / hollow / to curved bottom portion 61 61 , der niedriger als das Niveau der Bodenoberfläche der Strahlungsplatte Which is lower than the level of the bottom surface of the radiation plate 18 18 (das Niveau der Bodenoberfläche des Metallbasissubstrats (The level of the bottom surface of the metal base substrate 23 23 ) angeordnet ist. ) Is arranged. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich, wie in In this embodiment, extends in 12 12 gezeigt ist, der konvexe Abschnitt As shown, the convex portion 61 61 nach unten über die Bodenoberfläche der Strahlungsplatte downwardly beyond the bottom surface of the radiation plate 18 18 hinaus um einen willkürlichen Abstand „B”. also by an arbitrary distance "B".
  • [0089]
    Das Herstellungsverfahren der Leistungshalbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf das in The manufacturing method of the power semiconductor device according to the present embodiment will now be described with reference to the in 13 13 gezeigte Flussdiagramm erläutert. Flowchart shown explained. Zuerst wird Silikonfett/Silikonschmiere zu der Bodenoberfläche der Strahlungsplatte First, silicone grease / silicone grease to the bottom surface of the radiation plate 18 18 geliefert, bevor die Wärmesenke an der Leistungshalbleitervorrichtung angebracht wird, die durch Harz gegossen ist (Schritt delivered before the heat sink is attached to the power semiconductor device, which is molded by resin (step 200 200 ). ). Das Silikonfett ist zwischen der Strahlungsplatte und der Wärmesenke so eingeschlossen, dass es die Wärmestrahlung fördert. The silicone grease is enclosed between the radiation plate and the heat sink so that it promotes heat radiation.
  • [0090]
    Als nächstes wird der konvexe Abschnitt Next, the convex portion 61 61 auf der Oberfläche der Wärmesenke angebracht, und das Durchgangsloch mounted on the surface of the heat sink and the through hole 17 17 wird mit einem Schraubenloch ausgerichtet, das auf der Wärmesenke vorgesehen ist (Schritt is aligned with a screw hole which is provided on the heat sink (step 202 202 ). ). An dieser Stufe des Ausrichtungsprozesses ist nur der konvexe Abschnitt At this stage of the alignment process is only the convex portion 61 61 in Kontakt mit der Wärmesenke, wohingegen das Silikonfett nicht in Kontakt mit der Wärmesenke steht. in contact with the heat sink, whereas the silicone grease is not in contact with the heat sink. Nach der erfolgreichen Beendigung der Ausrichtung wird die Befestigungsplatte Following the successful completion of alignment, the mounting plate 61 61 an der Wärmesenke mit einer Schraube befestigt, indem die in der Befestigungsplatte attached to the heat sink with a screw, by which in the mounting plate 61 61 und der Wärmesenke gebildeten Löcher derart benutzt werden, dass das Silikonfett die Wärmesenke kontaktiert (Schritt and the heat sink formed holes are used so that the silicone grease contacts the heat sink (step 204 204 ). ).
  • [0091]
    Nach der erfolgreichen Beendigung des Schritts Following the successful completion of step 204 204 wird die Strahlungsplatte gegen die Wärmesenke aufgrund der elastischen Verformung der Befestigungsplatte is the radiation plate to the heat sink due to the elastic deformation of the mounting plate 16 16 gepresst, was in einer verbesserten Strahlungsleistung und hoher Zuverlässigkeit resultiert. pressed, resulting in an improved radiation performance and high reliability. Diese Vorteile sind bereits oben erläutert worden. These advantages have already been explained above.
  • [0092]
    Das Herstellungsverfahren der Leistungshalbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung kann verhindern, dass Silikonfett an einem unerwünschten Abschnitt während des Ausrichtungsprozesses der Leistungshalbleitervorrichtung und der Wärmesenke anhaftet. The manufacturing method of the power semiconductor device of the present invention can prevent silicone grease adheres to an undesired portion while the alignment process of the power semiconductor device and the heat sink. Wenn das Silikonfett an einer Position ungleich der Kontaktfläche zwischen der Strahlungsplatte und der Wärmesenke angebracht ist, wird das Silikonfett zwischen der Strahlungsplatte und der Wärmesenke unzureichend. If the silicone grease is attached to a position other than the contact area between the radiating plate and the heat sink, the silicone grease between the radiation plate and the heat sink becomes insufficient. Als Resultat tritt ein Problem einer schlechten Wärmestrahlung aufgrund eines Abschnitts auf, an dem Silikonfett nicht zugeführt ist oder ein Leerraum zwischen der Strahlungsplatte und der Wärmesenke gebildet ist. is as a result there arises a problem of poor heat radiation due to a portion on, is not supplied to the silicone grease, or a space between the radiation plate and the heat sink formed. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Silikonfett nicht in Kontakt mit der Wärmesenke während des Ausrichtungsprozesses, wodurch die obigen Probleme gelöst werden. According to the present embodiment, the silicone grease is not in contact with the heat sink during the alignment process, whereby the above problems are solved.
  • [0093]
    Es soll angemerkt werden, dass die Form des konvexen Abschnitts It should be noted that the shape of the convex portion 61 61 nicht auf die begrenzt ist, die in dieser Ausführungsform benutzt wird, wie unter Bezugnahme auf is not limited to that used in this embodiment, as described with reference to 12 12 erläutert wurde. explained. D. h., wie in That is., As shown in 14 14 gezeigt ist, kann der konvexe Abschnitt As shown, the convex portion can 94 94 in Bezug auf den anderen Teil einer Befestigungsplatte in respect to the other part of a mounting plate 90 90 geneigt sein. be inclined. Wenn der konvexe Abschnitt auf der Befestigungsplatte gebildet wird, wie bei der vorliegenden Ausführungsform, ist es bevorzugt, dass der konvexe Abschnitt etwas weiter weg von dem Harzgehäuse If the convex portion is formed on the mounting plate, as in the present embodiment, it is preferable that the convex portion further away from the resin housing 10 10 als das Durchgangsloch as the through hole 17 17 gebildet wird. is formed. Der konvexe Abschnitt wird nämlich ein Drehpunkt, und die Befestigungsplatte wird auf das Harzgehäuse gepresst, nachdem die Befestigungsplatte an der Wärmesenke mit einer Schraube befestigt ist, wodurch die Vorteil der vorliegenden Erfindung erzielt werden, selbst wenn die Schraube schwach befestigt wird. The convex portion Namely, a fulcrum, and the fastening plate is pressed on the resin housing, after the fastening plate is secured to the heat sink with a screw, whereby the advantage of the present invention are obtained even when the screw is weakly fixed.
  • [0094]
    Es soll angemerkt werden, dass der konvexe Abschnitt nicht auf den obigen Aufbau begrenzt ist. It should be noted that the convex portion is not limited to the above structure. Genauer, das Ende des konvexen Abschnitts kann abgerundet sein. More specifically, the end of the convex portion may be rounded. Der konvexe Abschnitt kann aus dem Außenteil zusammengesetzt sein, der durch Schweinen, Hämmern oder Stauchen oder durch eine Schraube verbunden ist. The convex portion may be composed of the outer part, which is connected by pigs, peening or upsetting or by a screw.
  • [0095]
    Bezüglich der Leistungshalbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung sind mindestens die Übertragungen, entsprechend zu den bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Übertragungen, möglich. With respect to the power semiconductor device of the present invention, at least the transmissions, corresponding to those described in the first embodiment transmissions possible. ZB ist das Substrat nicht auf ein Metallbasissubstrat begrenzt. For example, the substrate is not limited to a metal base substrate.
  • [0096]
    Diese Erfindung macht die Herstellung einer Leistungshalbleitervorrichtung mit hoher Zuverlässigkeit und guter Wärmeverteilungseigenschaften in einem einfachen Verfahren möglich. This invention makes the manufacture of a power semiconductor device having high reliability and good heat distribution properties possible in a simple process.

Claims (7)

  1. Leistungshalbleitervorrichtung mit: einem Substrat ( Power semiconductor device comprising: a substrate ( 23 23 ), das eine Strahlungsplatte ( ) Which (a radiation plate 18 18 ) an einer Bodenoberfläche davon enthält; ) Includes at a bottom surface thereof; einem Halbleiterelement ( (A semiconductor element 24 24 , . 26 26 ), das an einer oberen Oberfläche des Substrats ( ), Which (on an upper surface of the substrate 23 23 ) befestigt ist; ) Is attached; einem Harzgehäuse ( (A resin case 10 10 ), das das Substrat ( ), Which (the substrate 23 23 ) und das Halbleiterelement ( ) And the semiconductor element ( 24 24 , . 26 26 ) derart bedeckt, dass die Strahlungsplatte ( ) So covered that the radiation plate ( 18 18 ), die die Bodenoberfläche des Substrats ( ), Which (the bottom surface of the substrate 23 23 ) darstellt, zu der Außenseite offen liegt; ) Group, is exposed to the outside; einer Elektrode ( (An electrode 12 12 , . 14 14 ) mit einer zylindrischen Elektrode ( ) (With a cylindrical electrode 12 12 ), die elektrisch mit dem Halbleiterelement ( ) Electrically connected (with the semiconductor element 24 24 , . 26 26 ) verbunden ist, und einer Stiftelektrode ( ) Is connected, and (a rod electrode 14 14 ), die an einer oberen Oberfläche des Harzgehäuses ( ), Which (on an upper surface of the resin case 10 10 ) zu der Außenseite offen liegt, wobei die obere Oberfläche eine entgegen gesetzte Oberfläche zu der Bodenoberfläche des Harzgehäuses ( is) open to the outside, wherein the upper surface is (opposite surface to the bottom surface of the resin case 10 10 ) ist; ) Is; und einer Befestigungsplatte ( and a mounting plate ( 16 16 ) mit einem Durchgangsloch ( ) (With a through hole 17 17 ), an der eine Wärmesenke ( ) To which a heat sink ( 52 52 ) zu befestigen ist, worin das Durchgangsloch ( ) Is to be attached, wherein the through hole ( 17 17 ) außerhalb des Harzgehäuses ( ) (Outside of the resin case 10 10 ) angeordnet ist und ein Abschnitt der Befestigungsplatte ( ) And (a portion of the mounting plate 16 16 ) mit dem Harzgehäuse ( ) (With the resin case 10 10 ) bedeckt ist; ) Is covered; worin das Durchgangsloch ( wherein the through hole ( 17 17 ) an einer Position angeordnet ist, an der es von dem Niveau der Bodenoberfläche des Substrats ( ) Is disposed at a position at which it (from the level of the bottom surface of the substrate 23 23 ) zu dem Niveau der oberen Oberfläche des Substrats ( ) (To the level of the upper surface of the substrate 23 23 ) hin verschoben ist. ) Is shifted.
  2. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, worin die Befestigungsplatte ( Power semiconductor device according to claim 1, wherein the mounting plate ( 16 16 ) eine erste Befestigungsplatte und eine zweite Befestigungsplatte enthält, die erste Befestigungsplatte sich zu der Außenseite von der ersten Seitenoberfläche des Harzgehäuses ( ) Includes a first mounting plate and a second mounting plate, the first mounting plate (to the outside of the first side surface of the resin case 10 10 ) erstreckt und die zweite Befestigungsplatte sich zu der Außenseite von einer zweiten Seitenoberfläche des Harzgehäuses ( ) And the second mounting plate (to the outside from a second side surface of the resin case 10 10 ) erstreckt, die eine entgegengesetzte Seite zu der ersten Seitenoberfläche ist. ) Extends, which is an opposite side to the first side surface.
  3. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der sich ein Abschnitt der Befestigungsplatte ( Power semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein a portion of the mounting plate ( 16 16 ), der mit dem Harzgehäuse ( ), Which (with the resin case 10 10 ) bedeckt ist, direkt über die Strahlungsplatte ( ) Is covered, (directly above the radiation plate 18 18 ) erstreckt. ) Extends.
  4. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der ein Abschnitt der Befestigungsplatte ( Power semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein a portion of the mounting plate ( 16 16 ), der mit dem Harzgehäuse ( ), Which (with the resin case 10 10 ) bedeckt ist, an der oberen Oberfläche des Substrats ( ) Is covered (on the upper surface of the substrate 23 23 ) unter Benutzung eines Klebstoffs ( ) (Using an adhesive 60 60 ) anhaftet. ) Adheres.
  5. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 4, weiter mit einem Durchgangsloch ( Power semiconductor device according to claim 4, further (with a through hole 92 92 ), einem Ausschnittabschnitt oder einem Grabenabschnitt, die auf dem Abschnitt der Befestigungsplatte ( ), A cutout section or a section grave that (on the portion of the mounting plate 90 90 ) gebildet sind, der mit dem Harzgehäuse ( are formed), which (with the resin case 10 10 ) bedeckt ist. ) Is covered.
  6. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der sich ein Ende der Befestigungsplatte ( Power semiconductor device according to any one of claims 1 to 5, wherein one end of the mounting plate ( 70 70 ) zu der Außenseite von einer Seite des Harzgehäuses ( ) (To the outside from one side of the resin case 10 10 ) erstreckt; ) Extends; das andere Ende der Befestigungsplatte ( (The other end of the mounting plate 70 70 ) sich zu der Außenseite von der gegenüberliegenden Seite der einen Seite des Harzgehäuses ( ) Itself (to the outside of the opposite side of the one side of the resin case 10 10 ) erstreckt; ) Extends; und der Abschnitt der Befestigungsplatte ( (And the portion of the mounting plate 70 70 ), der mit dem Harzgehäuse ( ), Which (with the resin case 10 10 ) bedeckt ist, das Substrat ( ) Is covered, the substrate ( 23 23 ) kreuzt und an dem Substrat ( ) And crosses to the substrate ( 23 23 ), unter Benutzung eines Klebstoffs ( ), (Using an adhesive 60 60 ) befestigt ist. ) Is attached.
  7. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiter mit einem konvexen Abschnitt ( Power semiconductor device according to any one of claims 1 to 6, further (with a convex portion 61 61 ), der an einem Abschnitt der Befestigungsplatte ( ), Of (on a portion of the mounting plate 80 80 ) vorgesehen ist, der weiter von dem Harzgehäuse ( is provided), the next (from the resin housing 10 10 ) als das Durchgangsloch ( ) (As the through hole 17 17 ) positioniert ist, wobei sich der konvexe Abschnitt ( is positioned), wherein the convex portion ( 61 61 ) nach unten über das Niveau der Bodenoberfläche der Strahlungsplatte ( ) To bottom (above the level of the bottom surface of the radiation plate 18 18 ) hinaus erstreckt. ) Also extends.
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