DE102010017788A1

DE102010017788A1 - Halbleitermodul

Info

Publication number: DE102010017788A1
Application number: DE102010017788A
Authority: DE
Inventors: Shinsuke Kariya-city Oota
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-07-14
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2011-02-03
Also published as: CN101958313A; US9449893B2; CN101958313B; JP2011023463A; US20120326295A1; US20110012256A1; KR20110006625A

Abstract

Ein Halbleitermodul umfasst einen Halbleiterchip (41, 401, 411, 421, 431, 441, 451, 461, 471, 481, 491) mit einer Schaltfunktion, einen Kunststoffabschnitt (42, 402, 412, 422, 432, 442, 452, 462, 472, 482, 492) der den Chip abdeckt, Anschlüsse (44-46; 404-406; 414-416; 424-426; 434-436; 444-446; 454-456; 464-466; 474-476; 484-486; 494-496) sowie einen Wärmeverteilungsabschnitt (43, 403, 413, 423, 433, 443, 453, 463, 473, 483, 493). Der Kunststoffabschnitt umfasst erste und zweite Flächen, die einander gegenübergesetzt angeordnet sind und sich im Wesentlichen parallel zu einer imaginären Ebene erstrecken, sowie ein Substrat (20), das auf einer ersten Flächenseite des Kunststoffabschnitts angeordnet ist. Die Anschlüsse stehen vom Kunststoffabschnitt in eine Richtung der imaginären Ebene vor und sind an dem Substrat angelötet. Der Wärmeverteilungsabschnitt ist auf einer zweiten Flächenseite des Kunststoffabschnitts angeordnet, um im Chip erzeugte Wärme abzugeben. Einer (45, 405, 415, 425, 435, 445, 455, 465, 475, 485, 495) der Anschlüsse ist mit dem Wärmeverteilungsabschnitt verbunden, so dass Wärme von dem einen Anschluss auf den Wärmeverteilungsabschnitt übertragen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleitermodul mit einer Schaltfunktion zum Drehen eines Motors.
Die Motorsteuerung für ein Fahrzeug schreitet jedes Jahr weiter fort, wobei eine elektronische Steuereinheit (ECU), die für einen Motor und dessen Steuerung verantwortlich ist, an Größe zunimmt. Auf der anderen Seite werden, um für einen Fahrzeugnutzer einen komfortablen Raum bereitzustellen, Versuche unternommen, um einen Raum in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs auszudehnen. Demgemäß ist es eine Herausforderung, einen ausreichenden Raum zur Anordnung des Motors und der ECU zu gewährleisten, wobei das Downsizing bzw. Verkleinern des Motors und der ECU wichtig wird.
Beispielsweise ist eine ECU, die für ein Servolenksystem (nachfolgend als EPS bezeichnet) verwendet wird, hinter einem Motorraum oder Armaturenbrett angeordnet. Da die für das EPS verwendete ECU den Motor jedoch mit hohem Strom (um 100 A) anspricht bzw. ansteuert, wird die Wärmeerzeugung seines Schaltelements entsprechend groß. Aus diesem Grund ist es wichtig, um ein Verkleinern einer derartigen ECU zu ermöglichen, dass diese eine Struktur aufweist, die eine hohe Wärmeverteilung ermöglicht. Hierzu wird ein Halbleitermodul mit einem Kühlkörper an einer oberen Fläche eines Halbleiterchips vorgeschlagen (siehe beispielsweise das Japanische Patent Nr. 2685039 ).
Gleichwohl muss das Halbleitermodul aus dem vorgenannten Patent Nr. 2685039 nicht unbedingt geeignet im Hinblick auf die Wärmeverteilung sein.
Die vorliegende Erfindung richtet sich zumindest auf einen der vorgenannten Nachteile. So ist es nämlich eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Halbleitermodul bereitzustellen, dass die Wärmeverteilleistung so gut wie möglich verbessert.
Um diese Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen wird ein Halbleitermodul vorgeschlagen, dass geeignet ist an einem Substrat angebracht zu werden. Das Halbleitermodul umfasst einen Halbleiterchip, einen Kunststoffabschnitt, eine Mehrzahl von Anschlüssen und einen Wärmeverteilungsabschnitt. Der Chip weist eine Schaltfunktion auf. Der Kunststoffabschnitt deckt den Halbleiterchip ab. Der Kunststoffabschnitt umfasst eine erste und eine zweite Fläche, die einander gegenübergesetzt angeordnet sind und sich im Wesentlichen parallel zu einer imaginären Ebene erstrecken. Das Substrat ist an einer ersten Flächenseite des Kunststoffabschnitts angeordnet. Die Mehrzahl von Anschlüssen steht vom Kunststoffabschnitt in eine Richtung der imaginären Ebene hervor und ist an dem Substrat angelötet. Der Wärmeverteilungsabschnitt ist an einer zweiten Flächenseite des Kunststoffabschnitts angeordnet, um im Chip erzeugte Wärme abzugeben. Einer der Mehrzahl von Anschlüssen ist mit dem Wärmeverteilungsabschnitt verbunden, so dass Wärme von dem Einen aus der Mehrzahl von Anschlüssen auf den Wärmeverteilungsabschnitt übertragen wird.
Die Erfindung zusammen mit weiteren Aufgaben, Merkmalen und deren Vorteilen wird anhand der nachfolgenden Beschreibung, den angefügten Ansprüchen sowie den beigefügten Zeichnungen am Besten verstanden. Hierbei zeigt:
1 eine Schnittdarstellung, die in groben Zügen eine elektronische Steuereinheit (ECU) gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
2 eine perspektivische Explosionsansicht der ECU gemäß der ersten Ausführungsform;
3 eine Darstellung einer Schaltbetätigung, die bei einem Motor gemäß der ersten Ausführungsform ausgeführt wird;
4A eine Draufsicht auf ein Halbleitermodul gemäß der ersten Ausführungsform;
4B eine Schnittdarstellung entlang einer Linie IVB-IVB aus 4A, zur Darstellung des Halbleitermoduls gemäß der ersten Ausführungsform;
4C eine Ansicht des Halbleitermoduls gemäß der ersten Ausführungsform von unten;
5A eine Draufsicht auf ein Halbleitermodul gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
5B eine Schnittdarstellung entlang einer Linie VB-VB aus 5A, zur Darstellung des Halbleitermoduls gemäß der zweiten Ausführungsform;
5C eine Ansicht des Halbleitermoduls gemäß der zweiten Ausführungsform von unten;
6A eine Draufsicht auf ein Halbleitermodul gemäß einer dritten Ausführungsform;
6B eine Schnittdarstellung entlang einer Linie IVB-IVB aus 6A, zur Darstellung des Halbleitermoduls gemäß der dritten Ausführungsform;
6C eine Ansicht des Halbleitermoduls gemäß der dritten Ausführungsform von unten;
7A eine Draufsicht auf ein Halbleitermodul gemäß einer vierten Ausführungsform;
7B eine Schnittdarstellung entlang einer Linie VIIB-VIIB aus 7A, zur Darstellung des Halbleitermoduls gemäß der vierten Ausführungsform;
7C eine Ansicht des Halbleitermoduls gemäß der vierten Ausführungsform von unten;
8A eine Draufsicht auf ein Halbleitermodul gemäß einer fünften Ausführungsform;
8B eine Schnittdarstellung entlang einer Linie VIIIB-VIIIB aus 8A, zur Darstellung des Halbleitermoduls gemäß der fünften Ausführungsform;
8C eine Ansicht des Halbleitermoduls gemäß der fünften Ausführungsform von unten;
9A eine Draufsicht auf ein Halbleitermodul gemäß einer sechsten Ausführungsform;
9B eine Schnittdarstellung entlang einer Linie IXB-IXB aus 9A, zur Darstellung des Halbleitermoduls gemäß der sechsten Ausführungsform;
9C eine Ansicht des Halbleitermoduls gemäß der sechsten Ausführungsform von unten;
10A eine Draufsicht auf ein Halbleitermodul gemäß einer siebten Ausführungsform;
10B eine Schnittdarstellung entlang einer Linie XB-XB aus 10A, zur Darstellung des Halbleitermoduls gemäß der siebten Ausführungsform;
10C eine Ansicht des Halbleitermoduls gemäß der siebten Ausführungsform von unten;
11A eine Draufsicht auf ein Halbleitermodul gemäß einer achten Ausführungsform;
11B eine Schnittdarstellung entlang einer Linie XIB-XIB aus 11A, zur Darstellung des Halbleitermoduls gemäß der achten Ausführungsform;
11C eine Ansicht des Halbleitermoduls gemäß der achten Ausführungsform von unten;
12A eine Draufsicht auf ein Halbleitermodul gemäß einer neunten Ausführungsform;
12B eine Schnittdarstellung entlang einer Linie XIIB-XIIB aus 12A, zur Darstellung des Halbleitermoduls gemäß der neunten Ausführungsform;
12C eine Ansicht des Halbleitermoduls gemäß der neunten Ausführungsform von unten;
13A eine Draufsicht auf ein Halbleitermodul gemäß einer Modifikation der neunten Ausführungsform;
13B eine Schnittdarstellung entlang einer Linie XIIIB-XIIIB aus 13A, zur Darstellung des Halbleitermoduls gemäß der Modifikation der neunten Ausführungsform;
13C eine Ansicht des Halbleitermoduls gemäß der Modifikation der neunten Ausführungsform von unten;
14A eine Draufsicht auf ein Halbleitermodul gemäß einer zehnten Ausführungsform;
14B eine Schnittdarstellung entlang einer Linie XIVB-XIVB aus 14A, zur Darstellung des Halbleitermoduls gemäß der zehnten Ausführungsform;
14C eine Ansicht des Halbleitermoduls gemäß der zehnten Ausführungsform von unten;
15A eine Draufsicht auf ein Halbleitermodul gemäß einer elften Ausführungsform;
15B eine Schnittdarstellung entlang einer Linie XVB-XVB aus 15A, zur Darstellung des Halbleitermoduls gemäß der elften Ausführungsform; und
15C eine Ansicht des Halbleitermoduls gemäß der elften Ausführungsform von unten.
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Eine elektronische Steuereinheit (ECU) einer ersten Ausführungsform steuert einen Motor, der für ein Servolenksystem (EPS) verwendet wird. Diese ECU ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Halbleitermodul aufweist, das als Schalter zum Schalten eines An- und Aus-Zustandes der Versorgung des Motors mit elektrischem Strom dient. Da dem Motor ein hoher Strom zugeführt wird, zeigt die ECU das Problem der Wärmegeneration des Halbleitermoduls.
Wie in 1 dargestellt, umfasst ein Außenabschnitt einer ECU 1 einen Kühlkörper 10, der als Bodenabschnitt der ECU 1 dient, sowie eine Abdeckung 30, die ein Substrat 20 von oberhalb des Substrats 20 abdeckt.
Wie in 2 dargestellt, ist der Kühlkörper 10 im Wesentlichen rechteckig ausgebildet und umfasst eine Vertiefung 11 in der Nähe einer Ecke. Vier Halbleitermodule 40 sind in der Vertiefung 11 angeordnet und aufgenommen.
Ähnlich wie der Kühlkörper 10 hat das Substrat 20 eine rechteckige Form und die vier Halbleitermodule 40 sind an einem Teil einer unteren Fläche des Substrats 20, welche der Vertiefung 11 des Kühlkörpers 10 entspricht, angebracht. In 2 sind die Halbleitermodule 40 an der unteren Fläche einer hinteren Ecke des Substrats 20 angebracht. Ein Verbinder bzw. Anschluss oder Connector 51 ist an einer Seite des Substrats 20 derart angebracht, um in Richtung einer lateralen Seite des Substrats 20 hervorzuragen. In 2 ist der Verbinder 51 an der einen Seite des Substrats 20 an der Vorderseite des Substrats 20 weg von den Halbleitermodulen 40 angebracht.
Wie in 1 dargestellt, sind ferner ein Relais 52, eine Spule 53, sowie ein Aluminium- bzw. Leichtmetall-Elektrolytkondensator 54 am Substrat 20 im Verbinder 51 angeordnet. Diese Elektronikbauteile 52 bis 54 sind in 2 nicht dargestellt.
Die Abdeckung 30 umfasst einen Wärmeverteilungsabschnitt 31, der eine gerippte bzw. geriffelte Form im Querschnitt aufweist, und der dem Eckabschnitt des Substrats 20, an dem die Halbleitermodule 40 angebracht sind, entspricht. Aufgrund der gerippten bzw. geriffelten Form wird ein Oberflächenbereich des Wärmeverteilungsabschnitts 31 vergrößert, um zur Wärmeverteilung beizutragen. Darüber hinaus wird die Ausdehnung der Abdeckung 30 begrenzt. Die Abdeckung 30 umfasst einen Aufnahmeabschnitt 32 zur Aufnahme der Elektronikbauteile 51 bis 54 an ihrer Verbinderseite.
Wie in 2 dargestellt, sind der Kühlkörper 10 und die Abdeckung 30 miteinander verschraubt, wobei das Substrat 20 zwischen dem Kühlkörper 10 und der Abdeckung 30 angeordnet ist. Wenn der Kühlkörper 10 und die Abdeckung 30 zusammengeschraubt wird, werden Wärmeleitgele oder -kolloide bzw. -schichten 61 für die Vertiefung 11 des Kühlkörpers 10 vorgesehen. Als Ergebnis wird ein Umfangsbereich des Halbleitermoduls 40 mit dem Wärmeleitgel 61 gefüllt. In ähnlicher Form ist auch ein Wärmeleitgel 62 unter dem Wärmeverteilabschnitt 31 der Abdeckung 30 vorgesehen. Demgemäß wird ein Bereich zwischen dem Wärmeverteilabschnitt 31 und dem Substrat 20 mit dem Wärmeleitgel 62 ausgefüllt.
Nachfolgend wird eine elektrische Verbindung des Halbleitermoduls 40 unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, die eine Darstellung der elektrischen Verbindung zeigt.
Eine Stromleitung 92 für eine Stromquelle 91 ist mit dem Relais 52 über den Verbinder 51 (in 3 nicht dargestellt) verbunden. Ein elektrischer Strom wird dem Halbleitermodul 40 über die Spule 53 zugeführt, welche eine Drosselspule zum filtern bzw. Entfernen von Störungen der Stromquelle 91 ist.
Verbindungen der vier Halbleitermodule 40 werden nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Um die vier Halbleitermodule 40 zu unterscheiden werden diese in der nachfolgenden Beschreibung unter Verwendung der Buchstaben A bis D in 3 beschrieben. In 3 sind das Halbleitermodul 40(A) und das Halbleitermodul 40(C) in Reihe geschalten bzw. verbunden, und das Halbleitermodul 40(B) und das Halbleitermodul 40(D) sind in Reihe geschalten bzw. verbunden.
Die beiden Halbleitermodule 40(A), 40(C) und die beiden Halbleitermodule 40(B), 40(D) sind zueinander parallel geschalten. Ein Relais 93 und ein Motor 94 sind zwischen einem Verbindungspunkt der Halbleitermodule 40(A), 40(C) und einem Verbindungspunkt der Halbleitermodule (40B) und 40(D) angeordnet.
Ein Shunt bzw. Ersatzwiderstand 55 ist an einer Erdungs- bzw. Masseseite angeordnet. Der Aluminium-Elektrolytkondensator 54 ist zwischen der Stromleitung und der Masseleitung parallel zur Stromleitung und der Masseleitung angeordnet. Ein Spannungsstoß, der aufgrund des Ein- und Ausschaltens des Halbleitermoduls 40 erzeugt wird, wird durch den Aluminium-Elektrolytkondensator 54 gedämpft.
Als Ergebnis der vorstehend beschriebenen Anordnung der Schaltung aus 3 fließt, wenn die beiden Halbleitermodule 40(A), 40(D) eingeschaltet werden, und die beiden Halbleitermodule 40(B), 40(C) ausgeschaltet werden, der elektrische Strom in der Reihe vom Halbleitermodul 40(A) über das Relais 93, den Motor 94 und das Halbleitermodul 40(D) durch die Schaltung. Demgegenüber fließt, wenn die Halbleitermodule 40(D) und 40C eingeschaltet werden, und die Halbleitermodule 40(A) und 40(D) ausgeschaltet werden, der elektrische Strom in der Reihe vom Halbleitermodul 40(B) über den Motor 94, das Relais 93 und das Halbleitermodul 40(C) durch die Schaltung. Da der Motor 94 ein Wechselstrom (DC) Motor ist, wird der Motor 94 durch das alternierende An- und Ausschalten der Halbleitermodule 40, wie vorstehend beschrieben, gedreht. Eine Signalleitung von einem Pre-Driver 56 ist mit einem Gate (einer Gate-Elektrode) eines jeden Halbleitermoduls 40 verbunden.
Das Halbleitermodul 40 der vorliegenden Ausführungsform wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 4A bis 4C beschrieben.
Das Halbleitermodul 40 umfasst einen Halbleiterchip 41, einen Kunststoffabschnitt 42, der den Chip 41 abdeckt, sowie einen Wärmeverteilungsabschnitt 43 zum Abgeben von im Chip 41 erzeugter Wärme, und drei Anschlüsse 44, 45, 46, die mit dem Chip 41 verbunden sind. Der Halbleiterchip 41 ist derart angeordnet, dass dessen obere Fläche in Kontakt mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 43 steht. Dementsprechend wird eine schnelle Ableitung von Wärme aus dem Halbleiterchip 41 auf den Wärmeverteilungsabschnitt 43 erreicht.
Der Kunststoffabschnitt 42 ist derart ausgebildet, dass die Anschlüsse 44 bis 46 von einer lateralen Seite des Kunststoffabschnitts 42 hervorstehen. Die drei Anschlüsse 44 bis 46 sind, beginnend von der Oberseite von 4A, ein Gate 44 (Gate-Elektrode), eine Source 45 (Source-Elektrode) sowie ein Drain 46 (Drain-Elektrode). Die Anschlüsse 44 bis 46 sind nach unten gebogen und der Boden des Kunststoffabschnitts 42 befindet sich auf der Substratseite.
Wie in 4C dargestellt, hat der Wärmeverteilungsabschnitt 43 eine größere Breite als der Kunststoffabschnitt 42. Genauer gesagt ist, wenn ein Querschnittsbereich des Halbleitermoduls 40 entlang eines Querschnitts rechtwinklig zur oberen und unteren Richtung berücksichtigt wird, ein Querschnittsbereich des Wärmeverteilungsabschnitts 43 größer als ein Querschnittsbereich des Kunststoffabschnitts 42. Der Wärmeverteilungsabschnitt 43 hat eine dem Kunststoffabschnitt 42 gleiche oder größere Dicke. Der Wärmeverteilungsabschnitt 43 umfasst zwei längliche Fugen 47, 48 an seiner oberen Fläche. Die Source 45 der Anschlüsse 44 bis 46 ist mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 43 verbunden.
Wie vorstehend im Detail beschrieben, ist, bei dem Halbleitermodul der vorliegenden Ausführungsform, die Source 45 mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 43 verbunden. Demgemäß wird, selbst wenn die Source 45 Wärme erzeugt, eine schnelle Abfuhr der Wärme von der Source 45 auf den Wärmeverteilungsabschnitt 43 realisiert. Als Ergebnis wird die Wärmeverteilleistung des Moduls 40 verbessert.
Bei dem Halbleitermodul 40 hat der Wärmeverteilungsabschnitt 43 eine größere Breite als der Kunststoffabschnitt 42 (siehe 4C). Da ein Flächenbereich des Wärmeverteilungsabschnitts 43 auf diese Weise vergrößert wird, nimmt die Wärmeverteilleistung des Moduls 40 zu.
Bei dem Halbleitermodul 40 sind zwei längliche Fugen 47, 48 an einer oberen Fläche des Wärmeverteilungsabschnitts 43 ausgebildet (siehe 4A und 4B). Demgemäß wird der Oberflächenbereich des Wärmeverteilungsabschnitts 43 vergrößert, so dass die Wärmeverteilleistung des Moduls 40 zunimmt. Da die Fugen 47, 48 darüber hinaus als Widerstand dienen, wird die Verlagerung bzw. Verteilung des Wärmeleitgels 61 begrenzt.
Bei dem Halbleitermodul 40 ist die Dicke des Wärmeverteilungsabschnitts 43 in obere und untere Richtung gleich oder größer als die Dicke des Kunststoffabschnitts 42 (siehe 4B). Demgemäß ist die Wärmekapazität des Wärmeverteilungsabschnitts 43 groß, so dass ausreichende Wärme vom Halbleiterchip 41 abgeführt werden kann.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Source 45 mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 43 verbunden. Alternativ kann die Drain 46 anstelle von, oder zusätzlich zur Source 45 mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 43 verbunden sein. Dies liegt darin begründet, dass es sehr wahrscheinlich ist, dass die Source 45 und die Drain 46, durch welche der hohe Strom fließt, Wärme erzeugen. Wenn sowohl die Source 45 als auch die Drain 46 mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 43 verbunden sind, können entsprechend der beiden Anschlüsse 45, 46 zwei Wärmeverteilungsabschnitte, die voneinander isoliert sind, bereitgestellt werden. Dies gilt in gleicher Weise für die nachfolgenden Ausführungsformen.
(Zweite Ausführungsform)
Ein Halbleitermodul 400 einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist in den 5A bis 5C dargestellt. Da die Konfiguration einer ECU ähnlich zur ersten Ausführungsform ist, wird nachfolgend nur die Anordnung des Halbleitermoduls 400 beschrieben.
Das Halbleitermodul 400 umfasst einen Halbleiterchip 401, einen Kunststoffabschnitt 402, der den Chip 401 abdeckt, sowie einen Wärmeverteilungsabschnitt 403 zum Abgeben von im Chip 401 erzeugter Wärme, und drei Anschlüsse 404, 405, 406, die mit dem Chip 401 verbunden sind. Der Halbleiterchip 401 ist derart angeordnet, dass dessen obere Fläche in Kontakt mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 403 steht. Dementsprechend wird eine schnelle Ableitung von Wärme aus dem Halbleiterchip 401 auf den Wärmeverteilungsabschnitt 403 erreicht.
Der Kunststoffabschnitt 402 ist derart ausgebildet, dass die Anschlüsse 404 bis 406 von einer lateralen Seite des Kunststoffabschnitts 402 hervorstehen. Die drei Anschlüsse 404 bis 406 sind, beginnend von der Oberseite von 5A, ein Gate 404 (Gate-Elektrode), eine Source 405 (Source-Elektrode) sowie ein Drain 406 (Drain-Elektrode). Die Anschlüsse 404 bis 406 sind nach unten gebogen und der Boden des Kunststoffabschnitts 402 befindet sich auf der Substratseite.
Ähnlich zur ersten Ausführungsform ist die Source 405 der Anschlüsse 404 bis 406 mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 403 verbunden.
Bei dem Halbleitermodul 400 der vorliegenden Ausführungsform ist die Source 405 mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 403 verbunden. Demgemäß wird, selbst wenn die Source 405 Wärme erzeugt, eine schnelle Abfuhr der Wärme von der Source 405 auf den Wärmeverteilungsabschnitt 403 realisiert. Als Ergebnis wird die Wärmeverteilleistung des Moduls 400 verbessert.
(Dritte Ausführungsform)
Ein Halbleitermodul 410 einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist in den 6A bis 6C dargestellt. Da die Konfiguration einer ECU ähnlich zu den obigen Ausführungsformen ist, wird nachfolgend nur die Anordnung des Halbleitermoduls 410 beschrieben.
Das Halbleitermodul 410 umfasst einen Halbleiterchip 411, einen Kunststoffabschnitt 412, der den Chip 411 abdeckt, sowie einen Wärmeverteilungsabschnitt 413 zum Abgeben von im Chip 411 erzeugter Wärme, und drei Anschlüsse 414, 415, 416, die mit dem Chip 411 verbunden sind. Der Halbleiterchip 411 ist derart angeordnet, dass dessen obere Fläche in Kontakt mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 413 steht. Dementsprechend wird eine schnelle Ableitung von Wärme aus dem Halbleiterchip 411 auf dem Wärmeverteilungsabschnitt 413 erreicht.
Der Kunststoffabschnitt 412 ist derart ausgebildet, dass die Anschlüsse 414 bis 416 von einer lateralen Seite des Kunststoffabschnitts 412 hervorstehen. Die drei Anschlüsse 414 bis 416 sind, beginnend von der Oberseite von 6A, ein Gate 414 (Gate-Elektrode), eine Source 415 (Source-Elektrode) sowie ein Drain 416 (Drain-Elektrode). Die Anschlüsse 414 bis 416 sind nach unten gebogen und der Boden des Kunststoffabschnitts 412 befindet sich auf der Substratseite.
Ähnlich zu den vorgenannten Ausführungsformen ist die Source 415 der Anschlüsse 414 bis 416 mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 413 verbunden. Wie in 6C dargestellt, hat der Wärmeverteilungsabschnitt 413 eine größere Breite als der Kunststoffabschnitt 412. Genauer gesagt ist, wenn ein Querschnittsbereich des Halbleitermoduls 410 entlang eines Querschnitts rechtwinklig zur oberen und unteren Richtung berücksichtigt wird, ein Querschnittsbereich des Wärmeverteilungsabschnitts 413 größer als ein Querschnittsbereich des Kunststoffabschnitts 412.
Bei dem Halbleitermodul 410 der vorliegenden Ausführungsform ist die Source 415 mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 413 verbunden. Demgemäß wird, selbst wenn die Source 415 Wärme erzeugt, eine schnelle Abfuhr der Wärme von der Source 415 auf den Wärmeverteilungsabschnitt 413 realisiert. Als Ergebnis wird die Wärmeverteilleistung des Moduls 410 verbessert.
Bei dem Halbleitermodul 410 hat der Wärmeverteilungsabschnitt 413 eine größere Breite als der Kunststoffabschnitt 412 (siehe 6C). Da ein Flächenbereich des Wärmeverteilungsabschnitts 413 auf diese Weise vergrößert wird, nimmt die Wärmeverteilleistung des Moduls 410 zu.
(Vierte Ausführungsform)
Ein Halbleitermodul 420 einer vierten Ausführungsform der Erfindung ist in den 7A bis 7C dargestellt. Da die Konfiguration einer ECU ähnlich zu den vorgenannten Ausführungsformen ist, wird nachfolgend nur die Anordnung des Halbleitermoduls 420 beschrieben.
Das Halbleitermodul 420 umfasst einen Halbleiterchip 421, einen Kunststoffabschnitt 422, der den Chip 421 abdeckt, sowie einen Wärmeverteilungsabschnitt 423 zum Abgeben von im Chip 421 erzeugter Wärme, und drei Anschlüsse 424, 425, 426, die mit dem Chip 421 verbunden sind. Der Halbleiterchip 421 ist derart angeordnet, dass dessen obere Fläche in Kontakt mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 423 steht. Dementsprechend wird eine schnelle Ableitung von Wärme aus dem Halbleiterchip 421 auf dem Wärmeverteilungsabschnitt 423 erreicht.
Der Kunststoffabschnitt 422 ist derart ausgebildet, dass die Anschlüsse 424 bis 426 von einer lateralen Seite des Kunststoffabschnitts 422 hervorstehen. Die drei Anschlüsse 424 bis 426 sind, beginnend von der Oberseite von 7A, ein Gate 424 (Gate-Elektrode), eine Source 425 (Source-Elektrode) sowie ein Drain 426 (Drain-Elektrode). Die Anschlüsse 424 bis 426 sind nach unten gebogen und der Boden des Kunststoffabschnitts 422 befindet sich auf der Substratseite.
Ähnlich zu den vorgenannten Ausführungsformen ist die Source 425 der Anschlüsse 424 bis 426 mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 423 verbunden. Der Wärmeverteilabschnitts 423 hat eine Dicke in obere und untere Richtung die gleich oder größer ist als die des Kunststoffabschnitts 422.
Bei dem Halbleitermodul 420 der vorliegenden Ausführungsform ist die Source 425 mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 423 verbunden. Demgemäß wird, selbst wenn die Source 425 Wärme erzeugt, eine schnelle Abfuhr der Wärme von der Source 425 auf den Wärmeverteilungsabschnitt 423 realisiert. Als Ergebnis wird die Wärmeverteilleistung des Moduls 420 verbessert.
Bei dem Halbleitermodul 420 der vorliegenden Erfindung ist die Dicke des Wärmeverteilungsabschnitts 423 in obere und untere Richtung gleich oder größer als die Dicke des Kunststoffabschnitts 422 (siehe 7B). Demgemäß ist die Wärmekapazität des Wärmeverteilungsabschnitts 423 groß, so dass ausreichend Wärme vom Halbleiterchip 421 abgeführt werden kann.
(Fünfte Ausführungsform)
Ein Halbleitermodul 430 einer fünften Ausführungsform der Erfindung ist in den 8A bis 8C dargestellt. Da die Konfiguration einer ECU ähnlich zu den vorgenannten Ausführungsformen ist, wird nachfolgend nur die Anordnung des Halbleitermoduls 430 beschrieben.
Das Halbleitermodul 430 umfasst einen Halbleiterchip 431, einen Kunststoffabschnitt 432, der den Chip 431 abdeckt, sowie einen Wärmeverteilungsabschnitt 433 zum Abgeben von im Chip 431 erzeugter Wärme, und drei Anschlüsse 434, 435, 436, die mit dem Chip 431 verbunden sind. Der Halbleiterchip 431 ist derart angeordnet, dass dessen obere Fläche in Kontakt mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 433 steht. Dementsprechend wird eine schnelle Ableitung von Wärme aus dem Halbleiterchip 431 auf dem Wärmeverteilungsabschnitt 433 erreicht.
Der Kunststoffabschnitt 432 ist derart ausgebildet, dass die Anschlüsse 434 bis 436 von einer lateralen Seite des Kunststoffabschnitts 432 hervorstehen. Die drei Anschlüsse 434 bis 436 sind, beginnend von der Oberseite von 8A, ein Gate 434 (Gate-Elektrode), eine Source 435 (Source-Elektrode) sowie ein Drain 436 (Drain-Elektrode). Die Anschlüsse 434 bis 436 sind nach unten gebogen und der Boden des Kunststoffabschnitts 432 befindet sich auf der Substratseite.
Ähnlich zu den vorgenannten Ausführungsformen ist die Source 435 der Anschlüsse 434 bis 436 mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 433 verbunden. Wie in 8C dargestellt, hat der Wärmeverteilabschnitt 433 eine größere Breite als der Kunststoffabschnitt 432. Genauer gesagt ist, wenn ein Querschnittsbereich des Halbleitermoduls 430 entlang eines Querschnitts rechtwinklig zur oberen und unteren Richtung berücksichtigt wird, ein Querschnittsbereich des Wärmeverteilungsabschnitts 433 größer als ein Querschnittsbereich des Kunststoffabschnitts 432. Der Wärmeverteilabschnitts 433 hat eine Dicke in obere und untere Richtung die gleich oder größer ist als die des Kunststoffabschnitts 432.
Bei dem Halbleitermodul 430 der vorliegenden Ausführungsform ist die Source 435 mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 433 verbunden. Demgemäß wird, selbst wenn die Source 435 Wärme erzeugt, eine schnelle Abfuhr der Wärme von der Source 435 auf den Wärmeverteilungsabschnitt 433 realisiert. Als Ergebnis wird die Wärmeverteilleistung des Moduls 430 verbessert.
Bei dem Halbleitermodul 430 hat der Wärmeverteilungsabschnitt 433 eine größere Breite als der Kunststoffabschnitt 432 (siehe 8C). Da ein Flächenbereich des Wärmeverteilungsabschnitts 433 auf diese Weise vergrößert wird, nimmt die Wärmeverteilleistung des Moduls 430 zu.
Bei dem Halbleitermodul 430 ist die Dicke des Wärmeverteilungsabschnitts 433 in obere und untere Richtung gleich oder größer als die Dicke des Kunststoffabschnitts 422 (siehe 8B). Demgemäß ist die Wärmekapazität des Wärmeverteilungsabschnitts 433 groß, so dass ausreichend Wärme vom Halbleiterchip 431 abgeführt werden kann.
(Sechste Ausführungsform)
Ein Halbleitermodul 440 einer sechsten Ausführungsform der Erfindung ist in den 9A bis 9C dargestellt. Da die Konfiguration einer ECU ähnlich zu den vorgenannten Ausführungsformen ist, wird nachfolgend nur die Anordnung des Halbleitermoduls 440 beschrieben.
Das Halbleitermodul 440 umfasst einen Halbleiterchip 441, einen Kunststoffabschnitt 442, der den Chip 441 abdeckt, sowie einen Wärmeverteilungsabschnitt 443 zum Abgeben von im Chip 441 erzeugter Wärme, und drei Anschlüsse 444, 445, 446, die mit dem Chip 441 verbunden sind. Der Halbleiterchip 441 ist derart angeordnet, dass dessen obere Fläche in Kontakt mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 443 steht. Dementsprechend wird eine schnelle Abfuhr von Wärme aus dem Halbleiterchip 441 auf dem Wärmeverteilungsabschnitt 443 erreicht.
Der Kunststoffabschnitt 442 ist derart ausgebildet, dass die Anschlüsse 444 bis 446 von einer lateralen Seite des Kunststoffabschnitts 442 hervorstehen. Die drei Anschlüsse 444 bis 446 sind, beginnend von der Oberseite von 9A, ein Gate 444 (Gate-Elektrode), eine Source 445 (Source-Elektrode) sowie ein Drain 446 (Drain-Elektrode). Die Anschlüsse 444 bis 446 sind nach unten gebogen und der Boden des Kunststoffabschnitts 442 befindet sich auf der Substratseite.
Wie in 9C dargestellt, hat der Wärmeverteilungsabschnitt 443 eine größere Breite als der Kunststoffabschnitt 442. Genauer gesagt ist, wenn ein Querschnittsbereich des Halbleitermoduls 440 entlang eines Querschnitts rechtwinklig zur oberen und unteren Richtung berücksichtigt wird, ein Querschnittsbereich des Wärmeverteilungsabschnitts 443 größer als ein Querschnittsbereich des Kunststoffabschnitts 432. Der Wärmeverteilabschnitts 443 hat eine Dicke die gleich oder größer ist als die des Kunststoffabschnitts 442 Der Wärmeverteilungsabschnitt 443 umfasst zwei längliche Fugen 447, 448 an seiner oberen Fläche. Die Source 445 der Anschlüsse 444 bis 446 ist mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 443 verbunden.
Genauer gesagt umfasst das Halbleitermodul 440 einen Wärmeleitabschnitt 449 an einer Unterseite des Kunststoffabschnitts 442. Der Wärmeleitabschnitt 449 besteht aus einem hoch wärmeleitfähigem Kunststoff. Der hoch wärmeleitfähige Kunststoff besteht beispielsweise aus einer Mischung aus einem Füllstoff bzw. -material aus Metall oder anorganischer Keramik mit hoher Wärmeleitfähigkeit in Kunststoff. Alternativ kann eine Kunststoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit als Kunststoff verwendet werden, in den eine Füllstoff beigemengt ist. Als derartiger Kunststoff kann beispielsweise ein Kunststoff mit 4-(Oxiranylmethoxy)Benzoesäure-4,4'-[1,8-Octandiylbis(oxy)]Bisphenolester als Epoxidharzmonomer und ein Kunststoff mit 4,4'-Diaminodiphenylmethan als Epoxidharzhärtemittel verwendet werden.
Bei dem Halbleitermodul 440 der vorliegenden Ausführungsform ist die Source 445 mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 443 verbunden. Demgemäß wird, selbst wenn die Source 445 Wärme erzeugt, eine schnelle Ableitung der Wärme von der Source 445 auf den Wärmeverteilungsabschnitt 443 realisiert. Als Ergebnis wird die Wärmeverteilleistung des Moduls 430 verbessert.
Bei dem Halbleitermodul 440 hat der Wärmeverteilungsabschnitt 443 eine größere Breite als der Kunststoffabschnitt 42 (siehe 9C). Da ein Flächenbereich des Wärmeverteilungsabschnitts 443 auf diese Weise vergrößert wird, nimmt die Wärmeverteilleistung des Moduls 440 zu.
Bei dem Halbleitermodul 440 sind zwei längliche Fugen 447, 448 an einer oberen Fläche des Wärmeverteilungsabschnitts 443 ausgebildet (siehe 9A und 9B). Demgemäß wird der Oberflächenbereich des Wärmeverteilungsabschnitts 443 vergrößert, so dass die Wärmeverteilleistung des Moduls 440 zunimmt. Da darüber hinaus die Fugen 447, 448 als Widerstand dienen, wird die Verlagerung bzw. Verteilung oder Verschiebung des Wärmeleitgels 61 begrenzt.
Bei dem Halbleitermodul 440 ist die Dicke des Wärmeverteilungsabschnitts 443 in obere und untere Richtung gleich oder größer als die Dicke des Kunststoffabschnitts 442 (siehe 9B). Demgemäß ist die Wärmekapazität des Wärmeverteilungsabschnitts 443 groß, so dass ausreichende Wärme vom Halbleiterchip 441 abgeführt werden kann.
Das Halbleitermodul 440 umfasst den Wärmeleitabschnitt 449 an der Unterseite des Kunststoffabschnitts 442. Demgemäß wird auch Wärme an die Seite des Substrats abgegeben, so dass die Wärmeverteilleistung des Halbleitermoduls weiter zunimmt.
Unnötig zu erwähnen ist, daß der Wärmeverteilungsabschnitts 443 darüber hinaus zudem eine den Wärmeverteilungsabschnitten 403, 413, 423, 433 der vorgenannten Ausführungsformen ähnliche Struktur aufweisen kann. Dies gilt in gleicher Weise für die nachfolgenden Ausführungsformen.
(Siebte Ausführungsform)
Ein Halbleitermodul 450 einer siebten Ausführungsform ist in den 10A bis 10C dargestellt. Da die Konfiguration einer ECU ähnlich zu den vorgenannten Ausführungsformen ist, wird nachfolgend nur die Anordnung des Halbleitermoduls 450 beschrieben.
Das Halbleitermodul 450 umfasst einen Halbleiterchip 451, einen Kunststoffabschnitt 452, der den Chip 451 abdeckt, sowie einen Wärmeverteilungsabschnitt 453 zum Abführen von im Chip 451 erzeugter Wärme, und drei Anschlüsse 454, 455, 456, die mit dem Chip 451 verbunden sind. Der Wärmeverteilungsabschnitt 453 umfasst längliche Fugen 457, 458 und ein Wärmeleitabschnitt 459 ist an einer Unterseite des Kunststoffabschnitts 452 ausgebildet. Die vorgenannte Konfiguration des Halbleitermoduls 450 ist ähnlich zu der der sechsten Ausführungsform.
Genauer gesagt umfasst das Halbleitermodul 450, wie in den 10A bis 10C dargestellt, einen lateralen Wärmeverteilungsabschnitt 45A, der sich vom Kunststoffabschnitt 452 in Richtung zur lateralen Seite erstreckt. Der laterale Wärmeverteilungsabschnitt 45A besteht aus einem metallischen Material und hat eine größere Breite als die Anschlüsse 454 bis 456. Der laterale Wärmeverteilungsabschnitt 45A ist mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 453 verbunden. Der Wärmeverteilungsabschnitt 45A ist nach unten gebogen, um mit dem Substrat verlötet werden zu können.
Mittels des Halbleitermoduls 450 wird ebenfalls ein ähnlicher Effekt erzielt wie bei dem Halbleitermodul 440 der sechsten Ausführungsform. Zudem weist das Halbleitermodul 450 den lateralen Wärmeverteilungsabschnitt 45A auf. Demgemäß verbessert sich die Wärmeverteilleistung des Halbleitermoduls 450.
(Achte Ausführungsform)
Ein Halbleitermodul 460 einer achten Ausführungsform der Erfindung ist in den 11A bis 11C dargestellt. Da die Konfiguration einer ECU ähnlich zu den vorgenannten Ausführungsformen ist, wird nachfolgend nur die Anordnung des Halbleitermoduls 460 beschrieben.
Das Halbleitermodul 460 umfasst einen Halbleiterchip 461, einen Kunststoffabschnitt 462, der den Chip 461 abdeckt, sowie einen Wärmeverteilungsabschnitt 463 zum Ableiten von im Chip 461 erzeugter Wärme, und drei Anschlüsse 464, 465, 466, die mit dem Chip 461 verbunden sind. Der Wärmeverteilungsabschnitt 463 umfasst längliche Fugen 467, 468 und ein Wärmeleitabschnitt 469 ist an einer Unterseite des Kunststoffabschnitts 462 ausgebildet. Die vorgenannte Konfiguration des Halbleitermoduls 460 ist ähnlich zu der der sechsten Ausführungsform.
Insbesondere besteht der Wärmeleitabschnitt 469 in dem Halbleitermodul 460 aus einem metallischen Material.
Mittels des Halbleitermoduls 460 wird ebenfalls ein ähnlicher Effekt erzielt wie bei dem Halbleitermodul 440 der sechsten Ausführungsform.
(Neunte Ausführungsform)
Ein Halbleitermodul 470 einer neunten Ausführungsform der Erfindung ist in den 12A bis 12C dargestellt. Da die Konfiguration einer ECU ähnlich zu den vorgenannten Ausführungsformen ist, wird nachfolgend nur die Anordnung des Halbleitermoduls 470 beschrieben.
Das Halbleitermodul 470 umfasst einen Halbleiterchip 471, einen Kunststoffabschnitt 472, der den Chip 471 abdeckt, sowie einen Wärmeverteilungsabschnitt 473 zum Abführen von im Chip 471 erzeugter Wärme, und drei Anschlüsse 474, 475, 476, die mit dem Chip 471 verbunden sind.
Der Wärmeverteilungsabschnitt 473 umfasst längliche Fugen 477, 478 und ein Wärmeleitabschnitt 479 ist an einer Unterseite des Kunststoffabschnitts 472 ausgebildet. Die vorgenannte Konfiguration des Halbleitermoduls 470 ist ähnlich zu der der sechsten Ausführungsform.
Genauer gesagt umfasst das Halbleitermodul 470, wie in den 12A bis 12C dargestellt, einen lateralen Wärmeverteilungsabschnitt 47A, der sich vom Kunststoffabschnitt 472 in Richtung zur lateralen Seite erstreckt. Der laterale Wärmeverteilungsabschnitt 47A besteht aus einem metallischen Material und hat eine größere Breite als die Anschlüsse 474 bis 476. Der laterale Wärmeverteilungsabschnitt 47A ist mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 473 im Wärmeverteilungsabschnitt 473 verbunden. Der Wärmeverteilungsabschnitt 47A ist nach unten gebogen, um mit dem Substrat verlötet werden zu können.
Mittels des Halbleitermoduls 470 wird ebenfalls ein ähnlicher Effekt erzielt wie bei dem Halbleitermodul 440 der sechsten Ausführungsform. Zudem weist das Halbleitermodul 470 den lateralen Wärmeverteilungsabschnitt 47A auf. Demgemäß verbessert sich die Wärmeverteilleistung des Halbleitermoduls 470.
Darüber hinaus kann, wie in den 13A bis 13C dargestellt, das Modul 470 einen metallischen Wärmeleitabschnitt 47B aufweisen, der eine größere Breite hat. Demgemäß ist ein Flächenbereich des Wärmeleitabschnitts 47B größer ausgebildet als der der Wärmeleitabschnitts 479, so dass die Wärmeverteilleistung des Moduls 470 weiter steigt.
(Zehnte Ausführungsform)
Ein Halbleitermodul 480 einer zehnten Ausführungsform der Erfindung wird in den 14A bis 14C dargestellt. Da die Konfiguration einer ECU gleich den vorgenannten Ausführungsformen ist, wird nachfolgend nur die Anordnung des Halbleitermoduls 480 beschrieben.
Das Halbleitermodul 480 umfasst einen Halbleiterchip 481, einen Kunststoffabschnitt 482, der den Chip 481 abdeckt, sowie einen Wärmeverteilungsabschnitt 483 zum Abführen von im Chip 481 erzeugter Wärme, und drei Anschlüsse 484, 485, 486, die mit dem Chip 481 verbunden sind. Der Wärmeverteilungsabschnitt 453 umfasst längliche Fugen 487, 488. Die vorgenannte Konfiguration des Halbleitermoduls 480 ist ähnlich zu der der sechsten Ausführungsform.
Genauer gesagt umfasst das Halbleitermodul 480 einen Wärmeisolierabschnitt 48C auf einer Unterseite des Kunststoffabschnitts 482. Gering wärmeleitfähige Kunststoffe können für den Wärmeisolierabschnitt 48C verwendet werden. Beispielsweise können Kunststoffe wie Polyphenylensulfid (PPS), Polyphenylenether (PPE), Melaminharz, Polycarbonat (PC), Polyethersulfon (PES), Polysulfon (PSF), Polyetherimid, Polyimid, Polyamid (PAI), Acrylonitril/Styrol-Harz (AS Harz), Polypropylen (PE), Polyethylen (PE), Polymethylpenten (PMP), Polyarylat (PAR), Polyetherether-Keton (PEEK) oder Polyetherketon (PEK) für den Wärmeisolierabschnitt 48C verwendet werden.
Mittels des Halbleitermoduls 480 wird ebenfalls ein ähnlicher Effekt erzielt wie bei dem Halbleitermodul 440 der sechsten Ausführungsform. Darüber hinaus umfasst das Halbleitermodul 480 den Wärmeisolierabschnitt 48C an der Unterseite des Kunststoffabschnitts 482. Demgemäß wird, selbst wenn die Halbleitermodule 480 aneinander angrenzend angeordnet werden, der Einfluss von Wärme, die über das Substrat auf die Module übertragen wird, beschränkt werden.
(Elfte Ausführungsform)
Ein Halbleitermodul 490 einer elften Ausführungsform der Erfindung ist in den 15A bis 15C dargestellt. Da die Konfiguration einer ECU ähnlich zu den vorgenannten Ausführungsformen ist, wird nachfolgend nur die Anordnung des Halbleitermoduls 490 beschrieben.
Das Halbleitermodul 490 umfasst einen Halbleiterchip 491, einen Kunststoffabschnitt 492, der den Chip 491 abdeckt, sowie einen Wärmeverteilungsabschnitt 493 zum Abführen von im Chip 491 erzeugter Wärme, und drei Anschlüsse 494, 495, 496, die mit dem Chip 491 verbunden sind.
Der Wärmeverteilungsabschnitt 493 umfasst längliche Fugen 497, 498. Ein Wärmeisolierabschnitt 49C ist an einer Unterseite des Kunststoffabschnitts 492 ausgebildet. Die vorgenannte Konfiguration des Halbleitermoduls 490 ist ähnlich zu der der sechsten Ausführungsform.
Genauer gesagt umfasst das Halbleitermodul 490, wie in den 15A bis 15C dargestellt, einen lateralen Wärmeverteilungsabschnitt 49A, der sich vom Kunststoffabschnitt 492 in Richtung zur lateralen Seite erstreckt. Der laterale Wärmeverteilungsabschnitt 49A besteht aus einem metallischen Material und hat eine größere Breite als die Anschlüsse 494 bis 496. Der laterale Wärmeverteilungsabschnitt 49A ist mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 493 verbunden. Der Wärmeverteilungsabschnitt 49A ist nach unten gebogen, um mit dem Substrat verlötet werden zu können.
Mittels des Halbleitermoduls 450 wird ebenfalls ein ähnlicher Effekt erzielt wie bei dem Halbleitermodul 440 der sechsten Ausführungsform. Zudem weist das Halbleitermodul 490 den lateralen Wärmeverteilungsabschnitt 49A auf. Demgemäß verbessert sich die Wärmeverteilleistung des Halbleitermoduls 490 weiter. Wenn der laterale Wärmeverteilungsabschnitt 49A an das Substrat gelötet ist, kann ein Wärmeübertragungsweg auf dem Substrat ausgebildet werden, der die anderen Halbleitermodule 490 nicht beeinflusst.
Zusammenfassend ist ein Halbleitermodul 40, 400, 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480 oder 490 gemäß der vorgenannten Ausführungsformen der Erfindung geeignet, um an einem Substrat 20 angebracht zu werden. Das Halbleitermodul umfasst einen Halbleiterchip 41, 401, 411, 421, 431, 441, 451, 461, 471, 481 oder 491, einen Kunststoffabschnitt 42, 402, 412, 422, 432, 442, 452, 462, 472, 482, oder 492, eine Mehrzahl von Anschlüssen 44–46; 404–406; 414–416; 424–426; 434–436; 444–446; 454–456; 464–466; 474–476; 484–486; oder 494–496 sowie einen Wärmeverteilungsabschnitt 43, 403, 413, 423, 433, 443, 453, 463, 473, 483, oder 493. Der Halbleiterchip 41, 401, 411, 421, 431, 441, 451, 461, 471, 481, oder 491 hat eine Schaltfunktion. Der Kunststoffabschnitt 42, 402, 412, 422, 432, 442, 452, 462, 472, 482, oder 492 ist derart ausgebildet, um den Halbleiterchip abzudecken. Der Kunststoffabschnitt umfasst eine erste Fläche und eine zweite Fläche, die einander gegenüberliegen und sich im Wesentlichen parallel zu einer imaginären Ebene erstrecken. Das Substrat 20 ist an einer ersten Flächenseite des Kunststoffabschnitts angeordnet. Die Mehrzahl von Anschlüssen 44–46; 404–406; 414–416; 424–426; 434–436; 444–446; 454–456; 464–466; 474–476; 484–486; oder 494–496 erstreckt sich vom Kunststoffabschnitt in eine Richtung der imaginären Ebene und ist an das Substrat 20 gelötet. Der Wärmeverteilungsabschnitt 43, 403, 413, 423, 433, 443, 453, 463, 473, 483, oder 493 ist an einer zweiten Flächenseite des Kunststoffabschnitts angeordnet, um im Halbleiterchip erzeugte Wärme abzugeben bzw. abzuleiten. Einer 45, 405, 415, 425, 435, 445, 455, 465, 475, 485, oder 495 aus der Mehrzahl von Anschlüssen ist mit dem Wärmeverteilungsabschnitt derart verbunden, dass Wärme von dem Einen aus der Mehrzahl von Anschlüssen auf den Wärmeverteilungsabschnitt übertragen wird.
Wenn ein hoher Strom unter Verwendung des Halbleitermoduls 40, 400, 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, oder 490 angelegt wird, fließt der Strom durch einen bestimmten Anschluss 45, 405, 415, 425, 435, 445, 455, 465, 475, 485, oder 495. Daher erzeugt nicht nur der Halbleiterchip 41, 401, 411, 421, 431, 441, 451, 461, 471, 481, oder 491, sondern auch der vorgenannte Anschluss 45, 405, 415, 425, 435, 445, 455, 465, 475, 485, oder 495 Wärme. Demgemäß ist bei den Ausführungsformen der Erfindung der bestimmte Anschluss 45, 405, 415, 425, 435, 445, 455, 465, 475, 485, oder 495 mit dem Wärmeverteilungsabschnitt 43, 403, 413, 423, 433, 443, 453, 463, 473, 483, oder 493 verbunden. Als Ergebnis wird auch die im bestimmten Anschluss 45, 405, 415, 425, 435, 445, 455, 465, 475, 485, oder 495 erzeugte Wärme auf den Wärmeverteilungsabschnitt 43, 403, 413, 423, 433, 443, 453, 463, 473, 483, oder 493 übertragen. Daher kann die Wärmeverteilleistung des Halbleitermoduls 40, 400, 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, oder 490 so weit als möglich verbessert werden.
Wenn mehr als ein bestimmter Anschluss vorgesehen ist, können mehr als ein Wärmeverteilungsabschnitt, die voneinander isoliert sind, entsprechend dem mehr als einen bestimmten Anschluss vorgesehen werden.
Ein Bereich eines Abschnitts des Wärmeverteilungsabschnitts 43, 403, 413, 433, 443, 453, 463, 473, 483 oder 493 parallel zur imaginären Ebene ist gleich oder größer als ein Bereich eines Abschnitts des Kunststoffabschnitts 42, 412, 432, 442, 452, 462, 472, 482 oder 492 parallel zur imaginären Ebene.
Demgemäß kann der Oberflächenbereich des Wärmeverteilungsabschnitts 43, 403, 413, 433, 443, 453, 463, 473, 483 oder 493 vergrößert werden, so dass noch mehr Wärmeverteilleistung des Halbleitermoduls 40, 440, 450, 460, 470, 480, oder 490 gegeben ist.
Eine Dicke des Wärmeverteilungsabschnitts 43, 423, 433, 443, 453, 463, 473, 483 oder 493 ist in eine Richtung senkrecht zur imaginären Ebene gleich oder größer als eine Dicke des Kunststoffabschnitts 42, 422, 432, 442, 452, 462, 472, 482, 492 in die Richtung senkrecht zur imaginären Ebene.
Dementsprechend kann die Wärmekapazität des Wärmeverteilungsabschnitts 43, 423, 433, 443, 453, 463, 473, 483, oder 493 vergrößert werden, so dass seine ausreichende Wärmemenge vom Halbleiterchip 41, 421, 431, 441, 451, 461, 471, 481, oder 491 weggeführt wird.
Der Wärmeverteilungsabschnitt weist 43, 443, 453, 463, 473, 483, der 493 eine längliche Nut 47, 48; 447, 448; 457, 458; 467, 468; 477, 478; 487, 488; 497, 498 an einer Fläche des Wärmeverteilungsabschnitts auf, die an einer der zweiten Flächenseite gegenüberliegenden Seite des Wärmeverteilungsabschnitts liegt.
Demgemäß wird der Oberflächenbereich des Wärmeverteilungsabschnitts 43, 443, 453, 463, 473, 483, oder 493 vergrößert, so dass eine noch bessere Wärmeverteilleistung des Halbleitermoduls 40, 440, 450, 460, 470, 480 oder 490 erreicht wird. Wenn der Wärmeverteilungsabschnitt 43, 443, 453, 463, 473, 483, oder 493 beispielsweise mit dem Wärmeleitgel 61 bedeckt ist, wird eine Bewegung des Gels 61 durch die länglichen Fugen 47, 48; 447, 448; 457, 458; 467, 468; 477, 478; 487, 488; oder 497, 498 begrenzt.
Vorstehend wurde die Anordnung des Halbleitermoduls zum Ableiten von Wärme in eine dem Substrat 20 entgegen gesetzte Richtung beschrieben. Zusätzlich kann der Kunststoffabschnitt 452, 452, 462 oder 472 einen Wärmeleitabschnitt 449, 459, 469, 479 oder 47B an der ersten Flächenseite des Kunststoffabschnitts aufweisen, wobei der Wärmeleitabschnitt die Wärme in Richtung auf das Substrat 20 abführt. In diesem Fall kann der Wärmeleitabschnitt 449, 459, 469, 479, oder 47B aus einem wärmeleitenden Kunststoff bestehen. Alternativ kann der Wärmeleitabschnitt 449, 459, 469, 479 oder 47B aus einem metallischen Material bestehen. Dementsprechend wird Wärme in Richtung auf das Substrat 20 abgeführt, so dass die Wärmeverteilleistung des Halbleitermoduls 440, 450, 460 oder 470 weiter zunimmt.
Vorausgesetzt, dass die Halbleitermodule aneinander angrenzend angeordnet sind, können, wenn Wärme auf ein Muster des Substrats 20 durch Abgeben von Wärme auf das Substrat 20 übertragen wird, die Halbleitermodule durch die Wärme anderer Module beeinflusst werden. Dementsprechend kann der Kunststoffabschnitt 482 oder 492 einen Wärmeisolierabschnitt 48C oder 49C an der ersten Flächenseite des Kunststoffabschnitts umfassen, wobei der Wärmeisolierabschnitt die Übertragung der Wärme auf das Substrat 20 begrenzt. Als Ergebnis kann der Einfluss der Wärme, welche vom Substrat 20 auf die Halbleitermodule übertragen wird, beschränkt werden.
Zusätzlich zur oberen Flächenseite und der unteren Flächenseite des Kunststoffabschnitts kann der Kunststoffabschnitt 452, 472 oder 492 ferner einen lateralen Wärmeverteilungsabschnitt 45A, 47A oder 49A aufweisen, der von einer lateralen Seiten des Kunststoffabschnitts vorragt, der zwischen der ersten Fläche und der zweiten Fläche des Kunststoffabschnitts angeordnet ist. Beispielsweise kann ein plattenförmiges Metallelement, das mit dem Halbleiterchip 451, 471 oder 491 verbunden ist, derart ausgebildet sein, dass es von einer lateralen Seite des Kunststoffabschnitts 452, 472 oder 492 heraus ragt. Demgemäß nimmt die Wärmeverteilleistung des Halbleitermoduls 450, 470 oder 490 weiter zu.
Zusätzliche Vorteile und Modifikationen sind für Fachleute leicht ersichtlich. Die Erfindung in ihrer breitesten Fassung ist daher nicht auf die bestimmten Details, entsprechende Vorrichtung und erläuternde Bespiele beschränkt, die vorstehend dargestellt und beschrieben wurden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2685039 [0003, 0004]

Claims

Halbleitermodul, das geeignet ist, um an einem Substrat (20) angebracht zu werden, wobei das Halbleitermodul aufweist: einen Halbleiterchip (41, 401, 411, 421, 431, 441, 451, 461, 471, 481, 491) mit einer Schaltfunktion; einen Kunststoffabschnitt (42, 402, 412, 422, 432, 442, 452, 462, 472, 482, 492), der den Chip abdeckt, wobei: der Kunststoffabschnitt eine erste und eine zweite Fläche, die einander gegenübergesetzt angeordnet sind und sich im Wesentlichen parallel zu einer imaginären Ebene erstrecken, umfasst; und das Substrat (20) an einer ersten Flächenseite des Kunststoffabschnitts angeordnet ist; eine Mehrzahl von Anschlüssen (44–46; 404–406; 414–416; 424–426; 434–436; 444–446; 454–456; 464–466; 474–476; 484–486; 494–496), die vom Kunststoffabschnitt in eine Richtung der imaginären Ebene vorstehen und an dem Substrat (20) angelötet sind; und einen Wärmeverteilungsabschnitt (43, 403, 413, 423, 433, 443, 453, 463, 473, 483, 493), der an einer zweiten Flächenseite des Kunststoffabschnitts angeordnet ist, um im Chip erzeugte Wärme abzugeben, wobei Einer (45, 405, 415, 425, 435, 445, 455, 465, 475, 485, 495) der Mehrzahl von Anschlüssen mit dem Wärmeverteilungsabschnitt verbunden ist, so dass Wärme von dem Einen aus der Mehrzahl von Anschlüssen auf den Wärmeverteilungsabschnitt übertragen wird.
Halbleitermodul nach Anspruch 1, wobei ein Bereich eines Abschnitts des Wärmeverteilungsabschnitts (43, 403, 413, 433, 443, 453, 463, 473, 483, 493) parallel zur imaginären Ebene gleich oder größer ist als ein Bereich eines Abschnitts des Kunststoffabschnitts (42, 412, 432, 442, 452, 462, 472, 482, 492) parallel zur imaginären Ebene.
Halbleitermodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Dicke des Wärmeverteilungsabschnitts (43, 423, 433, 443, 453, 463, 473, 483, 493) in eine Richtung senkrecht zur imaginären Ebene gleich oder größer ist als eine Dicke des Kunststoffabschnitts (42, 422, 432, 442, 452, 462, 472, 482, 492) in die Richtung senkrecht zur imaginären Ebene.
Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Wärmeverteilungsabschnitt (43, 443, 453, 463, 473, 483, 493) eine längliche Nut (47, 48; 447, 448; 457, 458; 467, 468; 477, 478; 487, 488; 497, 498) an einer Fläche des Wärmeverteilungsabschnitts aufweist, die an einer der zweiten Flächenseite gegenüberliegenden Seite des Wärmeverteilungsabschnitts liegt.
Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: der Kunststoffabschnitt (442, 452, 462, 472) einen Wärmeleitabschnitt (449, 459, 469, 479, 478) an der ersten Flächenseite des Kunststoffabschnitts umfasst; und der Wärmeleitabschnitt die Wärme in Richtung auf das Substrat (20) abgibt.
Halbleitermodul nach Anspruch 5, wobei der Wärmeleitabschnitt (449, 459, 469, 479, 478) aus wärmeleitendem Kunststoff ausgebildet ist.
Halbleitermodul nach Anspruch 5, wobei der Wärmeleitabschnitt (449, 459, 469, 479, 478) aus einem metallischen Material ausgebildet ist.
Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: der Kunststoffabschnitt (482, 492) einen Wärmeisolationsabschnitt (48C, 49C) an der ersten Flächenseite des Kunststoffabschnitts aufweist; und der Wärmeisolationsabschnitt die Weiterleitung von Wärme auf das Substrat (20) begrenzt.
Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Kunststoffabschnitt (452, 472, 492) einen lateralen Wärmeverteilungsabschnitt (45A, 47A, 49A) umfasst, der von einer lateralen Seite des Kunststoffabschnitts, die zwischen der ersten Fläche und der zweiten Fläche des Kunststoffabschnitts angeordnet ist, vorsteht.