DE102012214917B4 - Halbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

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Abstract

Halbleitervorrichtung, aufweisend:
ein Halbleitermodul (14) aufweisend einen wärmeleitenden Abschnitt (16) aus Metall und auch aufweisend ein gegossenes Harz (18), das eine Oberfläche aufweist, an der der wärmeleitende Abschnitt (16) freiliegt;
einen Kühlkörper (12), der an dem gegossenen Harz (18) mittels eines Bondmaterials (20) befestigt ist; und
ein Hitzeleitfähigkeitsmaterial (22), das zwischen dem wärmeleitenden Abschnitt (16) und dem Kühlkörper (12) gebildet ist und diese thermisch miteinander koppelt, wobei
der Kühlkörper (12) eine Kühlkörpernut (12a), die darin gebildet ist, aufweist, und wobei
das Hitzeleitfähigkeitsmaterial (22) von dem Bondmaterial (30) mittels der Kühlkörpernut (12a) getrennt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung, die z.B. für die Hochleistungssteuerung verwendet wird, und ein Verfahren zu deren Herstellung.
  • US 2010 / 0 020 499 A1 beschreibt ein Chipmodul mit einem Kühlkörper zur Verbesserung der Wärmeableitungseffektivität. Der Kühlkörper ist mit einer Platine über ein Verbindungsharz, mit dem letztere auf den Kühlkörper geklebt ist, verbunden. Für die Wärmeleitung zwischen Kühlkörper und Platine sorgt eine Metallschicht zwischen Kühlkörper und Platine.
  • DE 10 2009 049 613 A1 beschreibt eine Leistungshalbleitervorrichtung, welche auf einer Strahlungsplatte angebracht ist. Die Leistungshalbleitervorrichtung ist von einem Harzgehäuse umgeben, in dessen Bodenfläche die Strahlungsplatte freiliegt. Seitlich an dem Harzgehäuse angebrachte Befestigungsplatten sind mittels Schrauben auf einen Kühlkörper geschraubt, wodurch eine feste Verbindung zwischen dem Harzgehäuse und dem Kühlkörper hergestellt wird.
  • DE 103 31 857 A1 beschreibt eine gießharzversiegelte Leistungshalbleitervorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselben. Auf der Oberseite einer Metallplatte ist ein Leistungshalbleiterchip angebracht. Die Metallplatte ist zusammen mit dem Leistungshalbleiterchip so mit einem Gießharz versiegelt, dass eine Bodenfläche der Metallplatte außen freiliegen kann. Eine Isolierharzschicht ist auf der Bodenfläche der Metallplatte und teilweise auch auf der Bodenfläche des Gießharzes befestigt. Die Isolierharzschicht wird auf der Bodenfläche der Metallplatte durch eine Adhäsionswirkung zwischen der Oberfläche des Gießharzes nahe um die Bodenfläche der Metallplatte und einem Umfangsabschnitt der Oberseite der Isolierharzschicht befestigt. Die Isolierharzschicht dient damit sowohl zum Befestigen einer als Kühlkörper wirkenden Abstrahlrippe als auch zum Herstellen eines Wärmeübergangs zu dem Kühlkörper.
  • In JP 2011 - 134 949 A wird ein auf einer Metallplatte angebrachter Halbleiterchip zusammen mit dieser mit Harz versiegelt, wobei an der Unterseite der Harzversiegelung eine Metallschicht freiliegt, die in Wärmekontakt zu der Metallplatte steht. Mittels eines Lots wird eine als Kühlkörper wirkende Abstrahlrippe an der Metallschicht befestigt. Das Lot dient damit sowohl der Herstellung eines Wärmeübergangs zu dem Kühlkörper als auch der Befestigung des Kühlkörpers.
  • US 5 592 735 A offenbart ein Multi-Chip-Modul, bei dem auf thermisch leitenden Blöcken angebrachte Halbleiterchips zusammen mit diesen von einem Harz ummantelt sind, wobei den Chips abgewandte Flächen der thermisch leitenden Blöcke vom Harz befreit sind. Über eine Silikonkleberschicht sind die thermisch leitenden Blöcke mit einem Kühlkörper verbunden.
  • US 6 713 864 B1 offenbart ein Halbleitergehäuse zum Verbessern der Wärmeableitung. Dabei wird ein Chip nach seiner Verkapselung mittels eines Klebers an einem Kühlkörper befestigt.
  • JP 2006 - 344 770 A beschreibt ebenfalls ein Halbleitermodul, welches über Bolzen an einem Kühlkörper befestigt ist.
  • JP 2006 - 100 337 A offenbart eine Halbleitervorrichtung, in der ein Halbleitermodul, das durch das Einkapseln eines Halbleiterelements mit Harz gebildet wird, an einer Kühllamelle (oder Kühlkörper) mittels Schrauben befestigt ist. Die JP 2001-250890 A offenbart ebenfalls ähnliche Techniken.
  • Um die Anzahl der Teile in solch einer Halbleitervorrichtung zu reduzieren, ist es wünschenswert, das Halbleitermodul an dem Kühlkörper ohne die Benutzung von Schrauben oder ähnlichem zu befestigen. Um dies zu bewerkstelligen, muss das Halbleitermodul an den Kühlkörper mittels eines Klebstoffs oder Bondmaterials, das dazwischen angelagert wird, befestigt werden. Es sollte angemerkt werden, dass solch ein Material sowohl eine beträchtliche Hitzeleitfähigkeit aufweisen muss als auch eine wesentliche Bindungsstärke bereitstellen muss. Es ist jedoch herausgefunden worden, dass das Benutzen eines Materials, das für das Befestigen des Halbleitermoduls an dem Kühlkörper geeignet ist, zu einer ungenügenden Kühlung des Halbleitermoduls führen kann. Auf der anderen Seite kann das Benutzen des Materials, das für das Kühlen des Halbleitermoduls geeignet ist, zu einer unangemessenen Befestigung des Halbleitermoduls an dem Kühlkörper führen.
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die obigen Probleme zu lösen. Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Halbleitervorrichtung bereitzustellen, die eine reduzierte Anzahl von Teilen aufweist, jedoch in dem das Halbleitermodul an einem Kühlkörper mit beträchtlicher Bindungskraft angebracht ist und angemessen gekühlt wird. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist außerdem, ein Verfahren für das Herstellen solch einer Halbleitervorrichtung bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche 1, 2 und 9. Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen zu finden. Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindungen können wie folgt zusammengefasst werden.
    • 1 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 2 ist eine perspektivische Ansicht, die die Art und Weise zeigt, in der das Halbleitermodul der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform mit dem Kühlkörper verbunden ist;
    • 3 ist eine Querschnittsansicht, die eine Variation der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt;
    • 4 ist eine Querschnittsansicht, die eine weitere Variation der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt;
    • 5 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung der zweiten Ausführungsform;
    • 6 ist eine perspektivische Ansicht, die den Kühlkörper der Halbleitervorrichtung der zweiten Ausführungsform zeigt;
    • 7 ist eine perspektivische Ansicht, die den Kühlkörper, das Hitzeleitfähigkeitsmaterial und das Bondmaterial in der Halbleitervorrichtung der zweiten Ausführungsform zeigt;
    • 8 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung der dritten Ausführungsform;
    • 9 ist eine Querschnittsansicht, die eine Variation der Halbleitervorrichtung der dritten Ausführungsform zeigt;
    • 10 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung der vierten Ausführungsform;
    • 11 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung der fünften Ausführungsform; und
    • 12 ist eine Querschnittsansicht, die die Art und Weise zeigt, in der der Kühlkörper und das Halbleitermodul der Halbleitervorrichtung der fünften Ausführungsform integral miteinander verbunden sind.
  • 1 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 10 in einer Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Halbleitervorrichtung 10 ist mit einem Kühlkörper 12 versehen. Der Kühlkörper 12 ist aus Metall, z.B. Kupfer gebildet. Ein Halbleitermodul 14 ist oberhalb des Kühlkörpers 12 angeordnet. Das Halbleitermodul 14 hat einen wärmeleitenden Abschnitt 16, der aus Metall gebildet ist, und einen gegossenen Harz 18, der eine Oberfläche aufweist, an der der wärmeleitende Abschnitt 16 freiliegt. Das Halbleitermodul 14 ist gebildet z.B. durch das Einkapseln eines Halbleiterelements, wie z.B. einen IGBT mit Harz mittels Transfergießens.
  • Die folgende Beschreibung wird auf Komponenten zwischen dem Halbleitermodul 14 und dem Kühlkörper 12 gerichtet. Ein Bondmaterial 20 und ein Hitzeleitfähigkeitsmaterial 22 werden zwischen dem Halbleitermodul 14 und dem Kühlkörper 12 gebildet. Das Bondmaterial 20 bindet den gegossenen Harz 18 des Halbleitermoduls 14 an einen Kühlkörper 12. Das Bondmaterial 20 wird aus isolierendem Material gebildet. Das Hitzeleitfähigkeitsmaterial 22 wird zwischen dem wärmeleitenden Abschnitt 16 und dem Kühlkörper 12 gebildet und koppelt thermisch diese Anteile. Das Hitzeleitfähigkeitsmaterial 22 wird aus elektrisch leitfähigem Material gebildet, das exzellente Hitzeleitfähigkeit aufweist.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht, die die Art und Weise zeigt, in der das Halbleitermodul der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform mit dem Kühlkörper verbunden wird. Das Bondmaterial 20 ist so gebildet, dass es das Hitzeleitfähigkeitsmaterial 22 umgibt. Das Halbleitermodul 14 wird in die Richtung des Pfeils von 2 bewegt und in Eingriff mittels Bonding mit dem Bondmaterial 20 gebracht, so dass das Halbleitermodul 14 an dem Kühlkörper 12 befestigt ist. Als Resultat sind der wärmeleitende Abschnitt 16 und das Hitzeleitfähigkeitsmaterial 22 von der Außenwelt durch das Bondmaterial 20 getrennt.
  • In der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform wird das Halbleitermodul 14 mit dem Kühlkörper 12 mittels des Bondmaterials 20 befestigt, das für diesen Zweck geeignet ist, so dass es möglich wird, das Halbleitermodul 14 an dem Kühlkörper 12 mit beträchtlicher Bindungsstärke anzubringen. Weiterhin ist der wärmeleitenden Abschnitt 16 thermisch mit dem Kühlkörper 12 mittels des Hitzeleitfähigkeitsmaterials 22, das für das Kühlen des Halbleitermoduls 14 geeignet ist, gekoppelt, wodurch es möglich wird, das Halbleitermodul 14 angemessen zu kühlen. Weiterhin hat die Halbleitervorrichtung 10 eine reduzierte Anzahl von Teilen, da das Halbleitermodul 14 an dem Kühlkörper 12 ohne die Benutzung von Schrauben oder ähnlichen befestigt wird. Deshalb wird das Halbleitermodul 14 an einem Kühlkörper 12 mit wesentlicher Bindungskraft befestigt und auch angemessen gekühlt, obwohl die Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform eine reduzierte Anzahl von Teilen aufweist.
  • Es ist allgemein bekannt, dass Materialien, die eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufweisen, eine höhere Hitzeleitfähigkeit aufweisen. In der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform wird das Hitzeleitfähigkeitsmaterial 22 aus elektrisch leitfähigem Material, welches exzellente Hitzeleitfähigkeit aufweist, gebildet und deshalb wird von diesem erwartet, dass eine gute Hitzeleitung bereitgestellt wird. Weiterhin werden der wärmeleitenden Abschnitt 16 und das Wärmeleitfähigkeitsmaterial 22 von der Außenwelt mittels Bondmaterial 20, das aus isolierendem Material gebildet wird, getrennt, wodurch das Hitzeleitfähigkeitsmaterial 22 von der äußeren Atmosphäre isoliert wird. Das Isolieren eines Halbleitermoduls von der äußeren Atmosphäre ist ein wirksamer Weg die Eigenschaften des Halbleitermoduls aufrechtzuerhalten, besonders wenn das Modul eine Leistungshalbleitervorrichtung beinhaltet, die mittels einer hohen Spannung betrieben wird.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht, die eine Variation der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt. In dieser Variation wird ein Ankeranteil 24 in der Oberfläche des gegossenen Harzes 18 in Kontakt mit dem Bondmaterial 20 gebildet, wodurch die Oberflächenrauheit dieser Oberfläche erhöht wird. Als Resultat hat die Oberfläche des gegossenen Harzes 18 in Kontakt mit dem Bondmaterial 20 eine größere Oberflächenrauheit als die Oberflächen des gegossenen Harzes 18, die nicht in Kontakt mit dem Bondmaterial 20 stehen. Auf diese Weise ist es möglich, die Bindungsstärke des Bondmaterials 20 zwischen dem Halbleitermodul 14 und dem Kühlkörper 12 zu erhöhen.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht, die eine weitere Variation der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt. In dieser Variation wird der Anteil des gegossenen Harzes 18, der in Kontakt mit dem Bondmaterial 20 steht, einer hydrophilen Behandlung unterzogen, wobei ein hydrophiler Anteil 26 gebildet wird. Deshalb ist der Anteil des gegossenen Harzes 18, der in Kontakt mit dem Bondmaterial 20 steht hydrophiler als die Anteile des gegossenen Harzes 18, die nicht in Kontakt mit dem Bondmaterial 20 stehen. Auf diese Weise ist es möglich, die Bindungsstärke des Bondmaterials 20 zwischen dem Halbleitermodul 14 und dem Kühlkörper 12 zu erhöhen. Es sollte angemerkt werden, dass die Bindungsstärke des Bondmaterials 20 zwischen dem Halbleitermodul 14 und dem Kühlkörper 12 mittels einer Oberflächenbehandlung des gegossenen Harzes 18, die eine andere ist, als oben beschrieben, erhöht werden kann.
  • Verschiedene andere Abwandlungen können an der ersten Ausführungsform durchgeführt werden, ohne von den Merkmalen der vorliegenden Erfindung abzurücken. Beispielsweise kann das Bondmaterial 20 aus einem Material gebildet werden, das anders ist, als das Isolierungsmaterial. Weiterhin soll, obwohl in der ersten Ausführungsform das Hitzeleitfähigkeitsmaterial 22 aus elektrisch leitfähigen Material gebildet wird, es klar sein, dass in anderen Ausführungsformen dieses beispielsweise aus Silikonfett gebildet werden kann. Wenn das Hitzeleitfähigkeitsmaterial 22 aus einem isolierenden Material wie Silikonfett gebildet wird, ist es einfacher das Halbleitermodul 14 zu isolieren. Weiterhin können das Halbleiterelement und der wärmeleitende Abschnitt 16 innerhalb des gegossenen Harzes 18 voneinander mittels isolierendem Material isoliert werden, um die Isolation des Halbleitermoduls abzusichern.
  • Die folgende Beschreibung einer Halbleitervorrichtung ist in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und wird primär begrenzt auf die Unterschiede zu der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform, um eine unnötige Wiederholung zu vermeiden. 5 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung der zweiten Ausführungsform. In dieser Halbleitervorrichtung hat der Kühlkörper 12 eine Kühlkörpernut 12a, die darin gebildet ist. Das Hitzeleitfähigkeitsmaterial 22 ist von einem Kühlmaterial 30 mittels der Kühlkörpernut 12a getrennt.
  • 6 ist eine perspektivische Ansicht, die den Kühlkörper der Halbleitervorrichtung der zweiten Ausführungsform zeigt. Die Kühlkörpernut 12a, die in dem Kühlkörper 12 gebildet wird, hat eine rechtwinklige ringförmige Form. 7 ist eine perspektivische Ansicht, die den Kühlkörper, das Hitzeleitfähigkeitsmaterial und das Bondmaterial in der Halbleitervorrichtung der zweiten Ausführungsform zeigt. Das Bondmaterial 30 wird gebildet, um das Hitzeleitfähigkeitsmaterial 22 zu umgeben.
  • Wie oben im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben, dient das Hitzeleitfähigkeitsmaterial 22 dazu, das Halbleitermodul 14 zu kühlen und das Bondmaterial 30 dient zum Bonden des Halbleitermoduls 14 an dem Kühlkörper 12. Deshalb haben das Hitzeleitfähigkeitsmaterial 22 und das Bondmaterial 30 verschiedene Funktionen. Deshalb kann das Mischen oder in Kontakt bringen dieser Materialien ein optimales Funktionieren verhindern. In der Halbleitervorrichtung der zweiten Ausführungsform werden das Hitzeleitfähigkeitsmaterial 22 und das Bondmaterial 30 darin gehindert, gemischt oder in Kontakt miteinander gebracht zu werden, da sie voneinander durch die Kühlkörpernut 12a getrennt sind.
  • Die folgende Beschreibung einer Halbleitervorrichtung ist in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und wird deshalb primär auf die Unterschiede zu der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform begrenzt, um eine unnötige Wiederholung zu vermeiden. 8 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung der dritten Ausführungsform. In dieser Halbleitervorrichtung wird ein Bondmaterial 40 gebildet, um die Abdeckung hin zu den Seitenoberflächen 18a des gegossenen Harzes 18 auszudehnen. Weiterhin bilden die Oberfläche des wärmeleitenden Abschnitts 16, die in Kontakt mit dem Hitzeleitfähigkeitsmaterial 22 steht und die Grundoberfläche 18b des gegossenen Harzes 18 eine einzige Ebene.
  • In der Halbleitervorrichtung der dritten Ausführungsform wird, da das Bondmaterial 40 sich ausdehnt, um die Seitenoberflächen 18a des gegossenen Harzes 18 abzudecken, die Bindungsstärke des Bondmaterials 40 zwischen dem Halbleitermodul 14 und dem Kühlkörper 12 vergrößert. Weiterhin wird, da die Oberfläche des wärmeleitenden Abschnitts 16 in Kontakt mit dem Hitzeleitfähigkeitsmaterial 22 steht und die Grundoberfläche 18b des gegossenen Harzes 18 eine einzige Ebene bildet, die Lücke zwischen der Grundoberfläche 18b und dem Kühlkörper 12 verschmälert, wodurch es einfacher wird, dass Bondmaterial 40 zu bilden, das sich erstreckt, um die Seitenoberflächen 18a des gegossenen Harzes 18 zu überdecken.
  • 9 ist eine Querschnittsansicht, die eine Variation der Halbleitervorrichtung der dritten Ausführungsform zeigt. In dieser Variation ist die äußere umgebende Bodenkante des gegossenen Harzes 18 eingekerbt worden, um Seitenoberflächen 18c zu bilden. Ein Bondmaterial 50 wird gebildet, um sich zu erstrekken, um diese Seitenoberflächen 18c abzudecken. Als Resultat dieser Konfiguration kann die Bindungsstärke zwischen dem Halbleitermodul 14 und dem Kühlkörper 12 durch einen Anteil an Bondmaterial, der kleiner ist als der für die Halbleitervorrichtung, die oben in Bezug zu 8 beschrieben wurde, vergrößert werden.
  • Die folgende Beschreibung einer Halbleitervorrichtung ist in Übereinstimmung mit einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und wird primär auf die Unterschiede zu der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform begrenzt, um eine unnötige Wiederholung zu vermeiden. 10 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung der vierten Ausführungsform. In dieser Halbleitervorrichtung ist eine Harznut 18d in der Oberfläche des gegossenen Harzes 18 gebildet, die dem Kühlkörper 12 gegenüberliegt. Ein Bondmaterial 60 wird gebildet, um die Harznut 18d zu füllen. In der Halbleitervorrichtung der vierten Ausführungsform wird, da das Bondmaterial 60 gebildet wird, um die Harznut 18d des gegossenen Harzes 18 zu füllen, die Bindungsstärke des Bondmaterials 60 zwischen dem Halbleitermodul 14 und dem Kühlkörper 12 vergrößert.
  • Die folgende Beschreibung einer Halbleitervorrichtung und eines Verfahrens zu deren Herstellung ist in Übereinstimmung mit einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und wird primär darauf begrenzt, Unterschiede zu der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform darzustellen, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden. 11 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung der fünften Ausführungsform. In dieser Halbleitervorrichtung hat ein Bondmaterial 70 einen Überstand 70a, der in Kontakt mit einem Anteil der inneren Wände der Harznut 18d steht.
  • Das Verfahren einer Herstellung einer Halbleitervorrichtung in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform wird jetzt beschrieben. 12 ist eine Querschnittsansicht, die die Art und Weise zeigt, in welcher der Kühlkörper und das Halbleitermodul der Halbleitervorrichtung der fünften Ausführungsform integral miteinander verbunden werden. In diesem Prozess wird zunächst das Hitzeleitfähigkeitsmaterial 22 auf der Oberfläche des Kühlkörpers 12 gebildet. Als nächstes wird das Bondmaterial 70, das den Überstand 70a aufweist auf der Oberfläche des Kühlkörpers 12 gebildet. Das Bondmaterial 70 wird in einem Abstand von dem Hitzeleitfähigkeitsmaterial 22 gebildet. Das Halbleitermodul 14 wird dann gebildet, welches den wärmeleitenden Abschnitt 16 aufweist, der aus Metall gebildet wird und den gegossenen Harz 18 aufweist, der eine Oberfläche aufweist, die dem wärmeleitenden Abschnitt 16 ausgesetzt ist. Die Harznut 18d wird dann in dem gegossenen Harz 18 gebildet. Es sollte angemerkt werden, dass die Abfolge der obigen Prozessschritte, falls angemessen, variiert werden kann.
  • Als nächstes werden der Kühlkörper 12 und das Halbleitermodul 14 integral miteinander verbunden. In diesem Prozessschritt werden der Kühlkörper 12 und das Halbleitermodul 14 integral miteinander auf solch einer Weise verbunden, dass der Überstand 70a in Kontakt mit den Innenwänden der Harznut 18d ist und der wärmeleitende Abschnitt 16 mit dem Hitzeleitfähigkeitsmaterial 22 überlappt und damit in Kontakt ist. Zu diesem Zeitpunkt sind der Kühlkörper 12 und das Halbleitermodul 14 zueinander durch das Einfügen des Überstands 70a in die Harznut 18d ausgerichtet.
  • In dem Halbleitervorrichtungsherstellungsverfahren der fünften Ausführungsform werden der Kühlkörper 12 und das Halbleitermodul 14 integral miteinander mittels des Überstands 70a als eine Ausrichtungsführung verbunden, wodurch es möglich wird, die Genauigkeit der Ausrichtung der Komponenten in der Halbleitervorrichtung zu erhöhen. Weiterhin, da der Überstand 70a in Kontakt mit den Innenwänden der Harznut 18d steht, wird die Bindungsstärke zwischen dem Halbleitermodul 14 und dem Kühlkörper 12 vergrößert. Weiterhin wird, da das Bondmaterial 70 von dem Hitzeleitfähigkeitsmaterial 22 beabstandet ist, sogar, falls ein Anteil des Bondmaterials 70 hin zum Hitzeleitfähigkeitsmaterial 22 eindiffundiert, der Anteil in der Harznut 18d gehalten oder gefangen, wodurch es vermieden wird, dass das Bondmaterial 70 das Hitzeleitfähigkeitsmaterial 22 erreicht und sich damit mischt.
  • Das Halbleitervorrichtungsherstellungsverfahren der fünften Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper 12 und das Halbleitermodul 14 zueinander ausgerichtet sind unter Benutzung des Überstands 70a, wenn sie miteinander integral zusammengefügt werden, und dadurch gekennzeichnet, dass der Überstand 70a in Bindeeingriff mit der Harznut 18d gebracht wird, um die Bindungsstärke zwischen dem Halbleitermodul 14 und dem Kühlkörper 12 zu erhöhen. Es sollte angemerkt werden, dass das Bondmaterial 70 nicht notwendigerweise in einem Abstand von dem Hitzeleitfähigkeitsmaterial 22 gebildet werden muss.
  • Die Halbleitervorrichtungen, die in Verbindung mit der zweiten und nachfolgenden Ausführungsformen beschrieben werden, sind für Änderungen offen, zumindest ähnlich zu jenen, die hinsichtlich der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform gemacht werden können. Weiterhin können Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, falls dies angezeigt ist.
  • In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden sowohl das Bondmaterial und das Hitzeleitfähigkeitsmaterial zwischen dem Halbleitermodul und dem Kühlkörper in einer Halbleitervorrichtung gebildet, wobei es möglich wird, das Halbleitermodul mit dem Kühlkörper mittels wesentlicher Bindungskraft anzubringen und das Halbleitermodul angemessen zu kühlen, während die Anzahl der Teile der Halbleitervorrichtung sich reduziert.

Claims (9)

  1. Halbleitervorrichtung, aufweisend: ein Halbleitermodul (14) aufweisend einen wärmeleitenden Abschnitt (16) aus Metall und auch aufweisend ein gegossenes Harz (18), das eine Oberfläche aufweist, an der der wärmeleitende Abschnitt (16) freiliegt; einen Kühlkörper (12), der an dem gegossenen Harz (18) mittels eines Bondmaterials (20) befestigt ist; und ein Hitzeleitfähigkeitsmaterial (22), das zwischen dem wärmeleitenden Abschnitt (16) und dem Kühlkörper (12) gebildet ist und diese thermisch miteinander koppelt, wobei der Kühlkörper (12) eine Kühlkörpernut (12a), die darin gebildet ist, aufweist, und wobei das Hitzeleitfähigkeitsmaterial (22) von dem Bondmaterial (30) mittels der Kühlkörpernut (12a) getrennt ist.
  2. Halbleitervorrichtung, aufweisend: ein Halbleitermodul (14) aufweisend einen wärmeleitenden Abschnitt (16) aus Metall und auch aufweisend ein gegossenes Harz (18), das eine Oberfläche aufweist, an der der wärmeleitende Abschnitt (16) freiliegt; einen Kühlkörper (12), der an dem gegossenen Harz (18) mittels eines Bondmaterials (20) befestigt ist; und ein Hitzeleitfähigkeitsmaterial (22), das zwischen dem wärmeleitenden Abschnitt (16) und dem Kühlkörper (12) gebildet ist und diese thermisch miteinander koppelt, wobei das Bondmaterial (40) so gebildet ist, dass es sich so ausdehnt, dass es eine Seitenoberfläche des gegossenen Harzes (18) abdeckt.
  3. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei: das Halbleitermodul (14) ein Halbleiterelement beinhaltet, das mittels des gegossenen Harzes (18) eingeschlossen ist; das Bondmaterial (20) aus isolierendem Material gebildet ist; das Bondmaterial (20) so gebildet ist, dass es den wärmeleitenden Abschnitt (16) und das Hitzeleitfähigkeitsmaterial (22) von der Umgebung trennt; und der wärmeleitende Abschnitt (16) von dem Halbleiterelement isoliert ist.
  4. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: das gegossene Harz (18) eine Harznut (18d) aufweist, die in dessen Oberfläche gebildet ist, die dem Kühlkörper (12) gegenüberliegt; und das Bondmaterial (60) so gebildet ist, dass es die Harznut (18d) füllt.
  5. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: das Bondmaterial (20) in Kontakt mit dem gegossenen Harz (18) ist; und die Oberfläche des gegossenen Harzes (18), die in Kontakt mit dem Bondmaterial (20) ist, eine größere Oberflächenrauheit aufweist als die Oberflächen des gegossenen Harzes (18), die nicht in Kontakt mit dem Bondmaterial (20) stehen.
  6. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: das Bondmaterial (20) in Kontakt mit dem gegossenen Harz (18) steht; und der Anteil des gegossenen Harzes (18), der in Kontakt mit dem Bondmaterial (20) ist, hydrophiler ist, als die Anteile des gegossenen Harzes (18), die nicht in Kontakt mit dem Bondmaterial (20) stehen.
  7. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Hitzeleitfähigkeitsmaterial (22) aus elektrisch leitfähigem Material gebildet ist.
  8. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Hitzeleitfähigkeitsmaterial (22) aus Silikonfett gebildet ist.
  9. Verfahren für das Herstellen einer Halbleitervorrichtung aufweisend die Schritte: Bilden eines Hitzeleitfähigkeitsmaterials (22) auf einer Oberfläche eines Kühlkörpers (12); Bilden eines Bondmaterials (70) auf der Oberfläche des Kühlkörpers (12), wobei das Bondmaterial (70) einen Überstand (70a) aufweist; Bilden einer Harznut (18d) in einem gegossenen Harz (18) eines Halbleitermoduls (14), welches einen wärmeleitenden Abschnitt (16) aufweist, der aus Metall gebildet wird und der an einer Oberfläche des gegossenen Harzes (18) freiliegt; und integrales Befestigen des Kühlkörpers (12) an dem Halbleitermodul (14) in solch einer Weise, dass der Überstand (70a) in Kontakt mit einer Innenwand der Harznut (18d) steht und dass der wärmeleitende Abschnitt (16) mit dem Hitzeleitfähigkeitsmaterial (22) überlappt und mit diesem in Kontakt steht.
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