DE102016213914B4

DE102016213914B4 - Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE102016213914B4
Application number: DE102016213914.2A
Authority: DE
Inventors: Motohito Hori; Yoshinari Ikeda
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2016-07-28
Publication date: 2024-05-08
Anticipated expiration: 2036-07-29
Also published as: CN106531693B; JP6617490B2; US20170077005A1; US10026665B2; DE102016213914A1; CN106531693A; JP2017059619A

Abstract

Halbleitervorrichtung (200), umfassend:ein Halbleiterelement;einen Gehäuseabschnitt (100), der das Halbleiterelement aufnimmt; undeine externe Klemme (20), die an einer Vorderfläche (10) des Gehäuseabschnitts (100) bereitgestellt wird, wobeiauf der Vorderfläche (10) des Gehäuseabschnitts (100) Folgendes gebildet ist:ein Wandabschnitt (12), der von der Vorderfläche (10) vorsteht; undein Hohlabschnitt (14), der in einer Region bereitgestellt wird, die vom Wandabschnitt (12) umgeben ist und bezüglich der Vorderfläche (10) vertieft ist, unddie externe Klemme (20) auf einer Bodenfläche des Hohlabschnitts (14) angeordnet ist, wobei:die Vorderfläche (10) des Gehäuseabschnitts (100) eine rechteckige Form aufweist, deren Eckabschnitte (62) abgeflacht sind,die Öffnung des Hohlabschnitts (14) eine rechteckige Form aufweist,eine Vielzahl der externen Klemmen (20) auf der Bodenfläche des Hohlabschnitts (14) und in einer Matrix angeordnet ist, um einer rechteckigen Form zu entsprechen, unddie externe Klemme (20) nicht in den Eckabschnitten (62) der rechteckigen Form angeordnet ist.

Description

HINTERGRUND
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung.
Verwandte Technik
Herkömmlicherweise war eine Halbleitervorrichtung bekannt, die in einem Gehäuse aus Harz ein Leistungshalbleiterelement, wie etwa einen IGBT, aufnahm (siehe beispielsweise Patentschriften 1 bis 4).

Patentschrift 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. JP H10-270 608 A
Patentschrift 2: Internationale Anmeldung Nr. WO 2015/174158 A1
Patentschrift 3: US Patent Nr. US 6 078 501 A
Patentschrift 4: US Patent Nr. US 5 739 585 A

Um die Durchschlagspannung einer Halbleitervorrichtung anzuheben, werden bevorzugt die Kriechstrecke und der Spielraum zwischen einer externen Klemme und einem anderen metallischen vergrößert.
KURZDARSTELLUNG
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 bereit,. Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, der Zeichnungen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
Eine externe Klemme kann nicht an dem Wandabschnitt bereitgestellt werden.
Ein oberes Ende der externen Klemme kann in dem Hohlabschnitt bereitgestellt werden.
Mindestens eine Teilregion der externen Klemme kann sich in einer Richtung erstrecken, die mit Bezug auf eine Senkrechte der Vorderfläche des Gehäuseabschnitts geneigt ist.
Die Tiefe des Hohlabschnitts kann größer als die Höhe des Wandabschnitts sein.
Die Tiefe des Hohlabschnitts kann mindestens doppelt so groß wie die Höhe des Wandabschnitts ein.
Der Gehäuseabschnitt kann Folgendes aufweisen: einen Behälterabschnitt, der das Halbleiterelement aufnimmt und eine Öffnung aufweist; und einen Deckelabschnitt, der die Öffnung des Behälterabschnitts abdeckt.
Auf der Vorderfläche des Deckelabschnitts können der Wandabschnitt und der Hohlabschnitt gebildet sein.
Auf einer Seitenfläche des Gehäuseabschnitts kann ein unregelmäßiger Abschnitt gebildet sein.
Die Tiefe des Hohlabschnitts kann 5 mm oder mehr betragen.
Der Hohlabschnitt kann eine erste Region und eine zweite Region aufweisen, die unterschiedlich tief sind.
Auf einer Bodenfläche des Hohlabschnitts kann Folgendes gebildet sein: ein Schraubenloch, das die externe Klemme an der Bodenfläche befestigt; und ein Nutabschnitt, der das Schraubenloch umgibt.
Die Halbleitervorrichtung kann ferner einen Dichtungsabschnitt umfassen, der im Innern des Hohlabschnitts bereitgestellt wird und mindestens einen Teil der externen Klemme abdichtet.
Eine Öffnung des Hohlabschnitts und die Vorderfläche des Gehäuseabschnitts können Formen aufweisen, die sich ähnlich sind.
Die Vorderfläche des Gehäuseabschnitts weist eine rechteckige Form auf, deren Eckabschnitte abgeflacht sind, die Öffnung des Hohlabschnitts weist eine rechteckige Form auf, eine Vielzahl der externen Klemmen ist auf der Bodenfläche des Hohlabschnitts angeordnet und an eine rechteckige Form angepasst.
Zudem ist die externe Klemme nicht in den Eckabschnitten der rechteckigen Form angeordnet.
Die Kurzdarstellung beschreibt nicht unbedingt alle notwendigen Merkmale der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann auch eine Teilkombination der zuvor beschriebenen Merkmale sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Halbleitervorrichtung 200 gemäß einer Ausführungsform.
2 ein Diagramm, das ein Beispiel des Querschnitts zeigt, der durch A-A' in 1 geht.
3 eine vergrößerte Ansicht der näheren Umgebung eines Wandabschnitts 12 und eines Hohlabschnitts 14.
4 ein Diagramm, das eine Variante der Form eines Bodenabschnitts 31 eines Deckelabschnitts 26 zeigt.
5 ein Diagramm, das eine Variante der Form des Hohlabschnitts 14 zeigt.
6 ein Diagramm, das eine Variante der Struktur des Hohlabschnitts 14 zeigt.
7 ein Diagramm, das eine Variante der Vorderflächenform eines Gehäuseabschnitts 100 und die Anordnung der externen Klemmen 20 zeigt.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Die Ausführungsformen schränken die Erfindung gemäß den Ansprüchen nicht ein, und alle Kombinationen der in den Ausführungsformen beschriebenen Merkmale sind für die Mittel, die durch die Aspekte der Erfindung bereitgestellt werden, nicht unbedingt wesentlich.
1 eine perspektivische Ansicht einer Halbleitervorrichtung 200 gemäß einer Ausführungsform. Die Halbleitervorrichtung 200 umfasst einen Gehäuseabschnitt 100 und eine oder mehrere externe Klemmen 20. Der Gehäuseabschnitt 100 nimmt ein Halbleiterelement, wie etwa einen IGBT, auf. Der Gehäuseabschnitt 100 wird mit einem Isoliermaterial, wie beispielsweise Harz, gebildet. Die externen Klemmen 20 sind Metallklemmen, die ein elektrisches Teil, wie etwa ein Halbleiterelement, das in dem Gehäuseabschnitt 100 aufgenommen wird, und die Außenseite des Gehäuseabschnitts 100 verbinden.
Es sei zu beachten, dass die Vorderfläche 10 des Gehäuseabschnitts 100 nicht auf eine Oberfläche eingeschränkt ist, die dem Boden gegenüberliegt. Auch basieren Begriffe, die sich in der vorliegenden Beschreibung auf Richtungen beziehen, wie etwa „nach oben“ oder „nach unten“, nicht auf der Schwerkraftrichtung, sondern geben relative Richtungen an.
Der Gehäuseabschnitt 100 gemäß dem vorliegenden Beispiel weist eine ungefähr rechteckige Quaderform auf. Es sei zu beachten, dass die jeweiligen Oberflächen des rechteckigen Quaders nicht auf ebene Oberflächen eingeschränkt sind, sondern dass auf jeder Oberfläche je nach Bedarf Hohlräume und Vorsprünge, abgeflachte Abschnitte oder dergleichen gebildet sind. In dem Gehäuseabschnitt 100 wird eine Oberfläche gegenüber der Vorderfläche 10 als Rückfläche bezeichnet, und eine Oberfläche, welche die Vorderfläche 10 und die Rückfläche verbindet, wird als Seitenfläche 16 bezeichnet. Auch wird die Richtung von der Rückfläche zu der Vorderfläche 10 als Aufwärtsrichtung bezeichnet, und die Richtung von der Vorderfläche 10 zu der Rückfläche wird als Abwärtsrichtung bezeichnet.
Die Vorderfläche 10 des Gehäuseabschnitts 100 ist mit einem Wandabschnitt 12 und einem Hohlabschnitt 14 versehen. Der Wandabschnitt 12 steht von der Vorderfläche 10 nach oben vor. Bei dem vorliegenden Beispiel weist der Wandabschnitt 12 einen Abschnitt auf, der am weitesten über die Vorderfläche des Gehäuseabschnitts 100 nach oben vorsteht. Der Wandabschnitt 12 wird bereitgestellt, um eine vorbestimmte Region der Vorderfläche 10 zu umgeben. Der Wandabschnitt 12 gemäß dem vorliegenden Beispiel wird entlang der Kante der Vorderfläche 10 bereitgestellt und umgibt die gesamte Vorderfläche 10. Es sei zu beachten, dass der Wandabschnitt 12 von der Kante der Vorderfläche 10 getrennt bereitgestellt werden kann.
Der Hohlabschnitt 14 wird in einer Region bereitgestellt, die von dem Wandabschnitt 12 umgeben ist. Der Hohlabschnitt 14 ist mit Bezug auf die Vorderfläche 10 vertieft. Bei dem vorliegenden Beispiel weist der Hohlabschnitt 14 einen Abschnitt auf, der unter der Vorderfläche des Gehäuseabschnitts 100 am weitesten nach unten vertieft ist. Mindestens ein Abschnitt des Hohlabschnitts 14 wird von dem Wandabschnitt 12 getrennt bereitgestellt. Der gesamte Hohlabschnitt 14 kann von dem Wandabschnitt 12 getrennt bereitgestellt werden.
Eine oder mehrere externe Klemmen 20 sind auf der Bodenfläche des Hohlabschnitts 14 angeordnet. Eine derartige Struktur ermöglicht eine Vergrößerung der Kriechstrecke und des Spielraums zwischen den externen Klemmen 20 und einem anderen Metallelement. Beispielsweise wird manchmal ein Metallelement, wie etwa eine Kühlerplatte, auf der Rückfläche des Gehäuseabschnitts 100 bereitgestellt. Die Halbleitervorrichtung 200 gemäß dem vorliegenden Beispiel ermöglicht eine Vergrößerung der Kriechstrecke und des Spielraums zwischen dem Metallelement und den externen Klemmen 20, weil der Wandabschnitt 12 und der Hohlabschnitt 14 auf der Vorderfläche 10 des Gehäuseabschnitts 100 bereitgestellt werden.
Auch wird ein unregelmäßiger Abschnitt 18 auf der Seitenfläche 16 des Gehäuseabschnitts 100 gemäß dem vorliegenden Beispiel bereitgestellt. Der unregelmäßige Abschnitt 18 weist abwechselnd Vorsprünge und Vertiefungen in einer Richtung auf, welche die Vorderfläche 10 und die Rückfläche des Gehäuseabschnitts 100 verbindet. Eine derartige Struktur ermöglicht eine weitere Vergrößerung der Kriechstrecke zwischen den externen Klemmen 20 und dem Metallelement auf der Rückfläche des Gehäuseabschnitts 100.
Es sei zu beachten, dass bei der Halbleitervorrichtung 200 der Wandabschnitt 12 bevorzugt nicht mit den externen Klemmen 20 versehen ist. Bei dem vorliegenden Beispiel werden alle externen Klemmen 20 auf der Bodenfläche des Hohlabschnitts 14 bereitgestellt. Eine derartige Struktur ermöglicht es, die Durchschlagspannung der Halbleitervorrichtung 200 anzuheben, weil man die Kriechstrecke und den Spielraum zwischen allen externen Klemmen 20 und einem Metallelement auf der Rückfläche des Gehäuseabschnitts 100 vergrößern kann.
2 ein Diagramm, das ein Beispiel des Querschnitts zeigt, der in 1 durch A-A' geht. Der Gehäuseabschnitt 100 gemäß dem vorliegenden Beispiel weist einen Behälterabschnitt 21 und einen Deckelabschnitt 26 auf. Bei dem vorliegenden Beispiel ist die Vorderfläche des Deckelabschnitts 26 mit dem Wandabschnitt 12 und dem Hohlabschnitt 14 versehen. Der Behälterabschnitt 21 nimmt ein elektrisches Teil, wie etwa ein Halbleiterelement 28, auf. Der Behälterabschnitt 21 gemäß dem vorliegenden Beispiel weist eine Metallplatte 24 und einen Seitenwandabschnitt 22 auf.
Die Metallplatte 24 wird mindestens als ein Teil eines Bodenabschnitts des Gehäuseabschnitts 100 bereitgestellt. Ein Lötmetallabschnitt 34, ein Schichtsubstrat 35, ein Lötmetallabschnitt 42 und das Halbleiterelement 28 werden der Reihe nach auf die Metallplatte 24 gelegt. Das Schichtsubstrat 35 ist aus einer Schaltkreisschicht 40, einer Isolierschicht 38 und einer Metallschicht 36 konfiguriert, die in dieser Reihenfolge geschichtet sind. Das Schichtsubstrat 35 ist beispielsweise ein DCB- (direktes Kupfer-Bonding) Substrat. Das Schichtsubstrat 35 ist über den Lötmetallabschnitt 34 an der Vorderfläche der Metallplatte 24 befestigt. Die Metallplatte 24 dient als Kühlerplatte.
Das Halbleiterelement 28 ist durch den Lötmetallabschnitt 42 an der Schaltkreisschicht 40 des Schichtsubstrats 35 befestigt. Die Schaltkreisschicht 40 ist mit einem vorbestimmten Leiterbild konfiguriert und verbindet das Halbleiterelement 28 und die externen Klemmen 20. Die externen Klemmen 20 werden bereitgestellt, um in den Deckelabschnitt 26 des Gehäuseabschnitts 100 einzudringen. Ein Ende jeder der externen Klemmen 20 ist an die Schaltkreisschicht 40 angeschlossen, und das gegenüberliegende Ende ist an der Vorderfläche des Deckelabschnitts 26 freigelegt. Bei dem vorliegenden Beispiel werden Isolierabschnitte 46 bereitgestellt, um die externen Klemmen 20 zu umgeben.
Zudem wird gemäß dem vorliegenden Beispiel ein leitfähiger Stift 30 an eine Vorderflächenelektrode des Halbleiterelements 28 angeschlossen. Der Stift 30 verbindet das Halbleiterelement 28 und eine Platine 32. Auch ist die Platine 32 über einen anderen Stift 30 mit der Schaltkreisschicht 40 verbunden. Die Platine 32 ist beispielsweise eine Leiterplatte.
Der Seitenwandabschnitt 22 wird bereitgestellt, um ein elektrisches Teil zu umgeben, das auf der Metallplatte 24 angeordnet ist. Der Seitenwandabschnitt 22 ist beispielsweise mit isolierendem Harz konfiguriert. Der Seitenwandabschnitt 22 und die Metallplatte 24 werden mit Klebstoff oder dergleichen befestigt. Der Seitenwandabschnitt 22 gemäß dem vorliegenden Beispiel wird entlang der Kante der Metallplatte 24 bereitgestellt. D.h. der Seitenwandabschnitt 22 wird bereitgestellt, um zylindrisch zu sein, und eine Öffnung wird durch die Metallplatte 24 abgedeckt. Auch ist ein Teil des Raums, der von dem Seitenwandabschnitt 22 umgeben ist, mit einem Dichtungsabschnitt 50 versehen. Der Dichtungsabschnitt 50 ist mit einem Isoliermaterial, wie beispielsweise Silikongel, konfiguriert.
Der Dichtungsabschnitt 50 ist angeordnet, um mindestens das Halbleiterelement 28 abzudichten. Die Öffnung des zylindrischen Seitenwandabschnitts 22, die sich auf der gegenüberliegenden Seite der Metallplatte 24 befindet, wird von dem Deckelabschnitt 26 abgedeckt. Der Seitenwandabschnitt 22 erstreckt sich in einer Richtung fast senkrecht zu der Vorderfläche der Metallplatte 24. Die Seitenfläche 16 des Seitenwandabschnitts 22 gemäß dem vorliegenden Beispiel ist mit dem unregelmäßigen Abschnitt 18 versehen.
Die Vorderfläche des Seitenwandabschnitts 22 ist mit dem Wandabschnitt 12 und einem Stützabschnitt 13 versehen. Der Stützabschnitt 13 berührt einen Endabschnitt 27 des Deckelabschnitts 26, um den Deckelabschnitt 26 abzustützen. Der Stützabschnitt 13 des Seitenwandabschnitts 22 und der Deckelabschnitt 26 werden mit Klebstoff, einer Schraube oder dergleichen befestigt.
Der Wandabschnitt 12 steht über dem Stützabschnitt 13 vor. Der Wandabschnitt 12 steht auch über dem Endabschnitt 27 des Deckelabschnitts 26 vor, der von dem Stützabschnitt 13 abgestützt wird. Der Wandabschnitt 12 gemäß dem vorliegenden Beispiel weist einen rechteckigen Querschnitt auf, doch die Querschnittsform des Wandabschnitts 12 ist nicht darauf eingeschränkt rechteckig zu sein. Eine Teilregion des Wandabschnitts 12 kann eine gekrümmte Oberfläche sein. Der Stützabschnitt 13 ist auf der Vorderfläche 10 angeordnet, um sich innerhalb des Wandabschnitts 12 zu befinden.
Der Deckelabschnitt 26 ist angeordnet, um die Öffnung des Behälterabschnitts 21 abzudecken. Der Deckelabschnitt 26 gemäß dem vorliegenden Beispiel weist den Endabschnitt 27, einen Bodenabschnitt 31 und einen Verbindungsabschnitt 29 auf. Der Endabschnitt 27, der Bodenabschnitt 31 und der Verbindungsabschnitt 29 sind mit isolierendem Harz einstückig gebildet.
Der Bodenabschnitt 31 gemäß dem vorliegenden Beispiel weist eine Plattenform auf, die sich in einer Richtung senkrecht zur Seitenfläche 16 des Behälterabschnitts 21 erstreckt. Der Bodenabschnitt 31 gemäß dem vorliegenden Beispiel ist innerhalb der zylindrischen Form angeordnet, die durch den Seitenwandabschnitt 22 gebildet wird. In diesem Fall kann der Bodenabschnitt 31 unterhalb des Stützabschnitts 13 des Seitenwandabschnitts 22 angeordnet sein. Dadurch wird die Bodenfläche des Hohlabschnitts 14 auf einem tieferen Abschnitt bereitgestellt, und die Kriechstrecke und der Spielraum zwischen den externen Klemmen 20 und der Metallplatte 24 kann mühelos vergrößert werden.
Der Verbindungsabschnitt 29 verbindet einen äußeren Kantenabschnitt des Bodenabschnitts 31 und einen inneren Kantenabschnitt des Endabschnitts 27. Ein Teil des Verbindungsabschnitts 29 wird unter dem Stützabschnitt 13 bereitgestellt. Der Endabschnitt 27 weist eine Oberfläche auf, die sich in einer Richtung senkrecht zur Seitenfläche 16 des Behälterabschnitts 21 erstreckt. Die Rückfläche des Endabschnitts 27 berührt den Stützabschnitt 13. Die Vorderfläche 10 des Endabschnitts 27 wird unter dem oberen Ende des Wandabschnitts 12 bereitgestellt.
Auch werden die externen Klemmen 20 bereitgestellt, um in den Bodenabschnitt 31 einzudringen. Zudem erstrecken sich die externen Klemmen 20 bis zu Positionen, in denen sie den Schraubenlöchern 48, die an dem Bodenabschnitt 31 bereitgestellt werden, gegenüberliegen, und die externen Klemmen 20 sind an dem Bodenabschnitt 31 durch Schrauben oder dergleichen befestigt. Die oberen Enden der externen Klemmen 20 werden bevorzugt im Innern des Hohlabschnitts 14 bereitgestellt. D.h. die oberen Enden der externen Klemmen 20 sind bevorzugt unter der Vorderfläche des Endabschnitts 27 angeordnet. Dadurch kann der Spielraum zwischen den externen Klemmen 20 und der Metallplatte 24 vergrößert werden.
Gemäß dem vorliegenden Beispiel können der Wandabschnitt 12 und der Hohlabschnitt 14 auf der oberen Oberfläche des Gehäuseabschnitts 100 bereitgestellt werden. Aus diesem Grund kann man die Kriechstrecke und den Spielraum, die sich zwischen der Metallplatte 24 und den externen Klemmen 20 und entlang der äußeren Oberfläche des Gehäuseabschnitts 100 befinden, vergrößern, und die Durchschlagspannung der Halbleitervorrichtung 200 kann angehoben werden.
3 ist eine vergrößerte Ansicht der näheren Umgebung des Wandabschnitts 12 und des Hohlabschnitts 14. Bei dem vorliegenden Beispiel ist die Höhe des Wandabschnitts 12 H1, die Tiefe des Hohlabschnitts 14 ist H2, die Höhe des Seitenwandabschnitts 22 ist H3, die Breite des Wandabschnitts 12 ist L1, die Breite des Endabschnitts 27 ist L2, der Abstand von dem Verbindungsabschnitt 29 zu den externen Klemmen 20 ist L3, und die Tiefe des unregelmäßigen Abschnitts 18 ist L4. Diese Höhen, Tiefen, Breiten und der Abstand sind diejenigen, die von der Vorderfläche des Endabschnitts 27 des Deckelabschnitts 26 zu sehen sind.
Auch ist die Anzahl der Stufen der Vertiefungen des unregelmäßigen Abschnitts 18 gleich N.
Die Kriechstrecke zwischen der Metallplatte 24 und den externen Klemmen 20 ist ungefähr gleich H1+H2+H3+L1+L2+L3+N2·L4. Wenn andererseits der Wandabschnitt 12 und der Hohlabschnitt 14 nicht bereitgestellt werden, ist die Kriechstrecke ungefähr gleich H3+L1+L2+L3+2N·L4.
Da die Positionen der externen Klemmen 20 gemäß der Spezifikation eines aufzunehmenden elektrischen Teils bestimmt werden, muss die Breite des Gehäuseabschnitts 100 in der seitlichen Richtung vergrößert werden, wenn L1+L2+L3 vergrößert werden soll. Auch muss der Gehäuseabschnitt 100 höher sein, wenn H3 und 2N ·L4 vergrößert werden sollen. Wenn der Wandabschnitt 12 und der Hohlabschnitt 14 nicht bereitgestellt werden, vergrößert sich daher der Gehäuseabschnitt 100 als solcher, wenn die Kriechstrecke vergrößert werden soll. Ähnliches gilt für den Spielraum.
Da andererseits H1 und H2 angepasst werden können, indem der Wandabschnitt 12 und der Hohlabschnitt 14 bereitgestellt werden, kann man die Kriechstrecke und den Spielraum vergrößern, ohne den Gehäuseabschnitt 100 selber zu vergrößern. Insbesondere ist es einfach, H2 zu vergrößern, wenn der Hohlabschnitt 14 in einem zylindrischen Raum angeordnet werden soll, der von dem Seitenwandabschnitt 22 umgeben ist.
Die Tiefe H2 des Hohlabschnitts 14 gemäß dem vorliegenden Beispiel ist größer als die Höhe H1 des Wandabschnitts 12. Dadurch kann man die Kriechstrecke und den Spielraum zwischen den externen Klemmen 20 und der Metallplatte 24 weiter vergrößern. Bei einem Beispiel ist die Tiefe H2 des Hohlabschnitts 14 mindestens doppelt so groß wie die Höhe H1 des Wandabschnitts 12. Die Tiefe H2 des Hohlabschnitts 14 kann mindestens viermal so groß wie die Höhe H1 des Wandabschnitts 12 sein.
Auch beträgt die Tiefe H2 des Hohlabschnitts 14 gemäß dem vorliegenden Beispiel 5 mm oder mehr. Die Tiefe H2 des Hohlabschnitts 14 kann 10 mm oder mehr und 15 mm oder mehr betragen.
Es sei zu beachten, dass bei dem in 1 bis 3 gezeigten Beispiel der Wandabschnitt 12 eine obere Oberfläche umfasst, die am höchsten über der Vorderfläche 10 des Gehäuseabschnitts 100 angeordnet ist. Auch umfasst der Hohlabschnitt 14 eine Bodenfläche, die am tiefsten unter der Vorderfläche 10 des Gehäuseabschnitts 100 angeordnet ist. Auch wird unter den Oberflächen, die zwischen der oberen Oberfläche des Wandabschnitts 12 und der Bodenfläche des Hohlabschnitts 14 bereitgestellt werden, eine flache Oberfläche mit dem größten Flächeninhalt als Referenzfläche gehandhabt. Die Höhe H1 des Wandabschnitts 12 bezieht sich auf die Höhe von der Referenzfläche bis zu der oberen Oberfläche des Wandabschnitts 12. Die Tiefe H2 des Hohlabschnitts 14 bezieht sich auf die Tiefe von der Referenzfläche bis zu der Bodenfläche des Hohlabschnitts 14. Wie bei dem in 2 gezeigten Beispiel können bei einer Struktur, bei welcher der Endabschnitt 27 des Deckelabschnitts 26 von dem Stützabschnitt 13 des Seitenwandabschnitts 22 abgestützt wird, die Höhe H1 und die Tiefe H2 dadurch bestimmt werden, dass die Vorderfläche des Endabschnitts 27 als Referenzfläche gehandhabt wird.
Auch erstreckt sich mindestens eine Teilregion der externen Klemme 20 in einer Richtung, die mit Bezug auf eine Senkrechte der Vorderfläche 10 des Gehäuseabschnitts 100 geneigt ist. Die externe Klemme 20 gemäß dem vorliegenden Beispiel weist eine erste Region 23 und eine zweite Region 25 auf. Die erste Region 23 dringt in den Bodenabschnitt 31 des Deckelabschnitts 26 ein. Die zweite Region 25 erstreckt sich von einem Endabschnitt der ersten Region 23 und in einer Richtung parallel zu der Vorderfläche 10 des Gehäuseabschnitts 100. Die zweite Region 25 erstreckt sich mindestens bis zu einer Position, in der sie dem Schraubenloch 48 gegenüberliegt. Die zweite Region 25 ist an dem Bodenabschnitt 31 durch eine Schraube oder dergleichen befestigt.
Da die externen Klemmen 20 in dem Hohlabschnitt 14 gebogen sind, kann dadurch eine Vergrößerung der Höhen der Abschnitte der externen Klemmen 20, die von der Bodenfläche des Hohlabschnitts 14 vorstehen, unterdrückt werden. Aus diesem Grund kann der Spielraum zwischen den externen Klemmen 20 und der Metallplatte 24 vergrößert werden.
Variante 1
4 ist ein Diagramm, das eine Variante der Form des Bodenabschnitts 31 des Deckelabschnitts 26 zeigt. Der Bodenabschnitt 31 gemäß dem vorliegenden Beispiel weist das eine Schraubenloch oder die mehreren Schraubenlöcher 48 und einen oder mehrere Nutabschnitte 52 auf. Durch das Bereitstellen der Nutabschnitte 52 bis zum Bodenabschnitt 31 kann die Kriechstrecke zwischen den externen Klemmen 20 und der Metallplatte 24 weiter vergrößert werden. Die Schraubenlöcher 48 werden für jede der externen Klemmen 20 bereitgestellt und befestigen die externen Klemmen 20 an dem Bodenabschnitt 31.
Mindestens ein Nutabschnitt 52 wird auf der Vorderfläche des Bodenabschnitts 31 (d.h. auf der Bodenfläche des Hohlabschnitts 14) bereitgestellt, um das Schraubenloch 48 zu umgeben. Dadurch kann man die Kriechstrecke zwischen einer Metallschraube, die in das Schraubenloch 48 eingesetzt wird, und einem anderen Metallelement vergrößern.
Zudem ist der Bodenabschnitt 31 bei dem vorliegenden Beispiel mit den Nutabschnitten 52 zwischen den externen Klemmen 20 und dem Verbindungsabschnitt 29 versehen. Auch werden die Nutabschnitte 52 auch zwischen den beiden externen Klemmen 20 bereitgestellt. Dadurch kann die Kriechstrecke zwischen den externen Klemmen 20 und dem anderen Metallelement vergrößert werden.
Variante 2
5 ein Diagramm, das eine Variante der Form des Hohlabschnitts 14 zeigt. Der Hohlabschnitt 14 gemäß dem vorliegenden Beispiel weist eine erste Region 54 und eine zweite Region 56 auf, die unterschiedlich tief sind. Insbesondere ist eine Tiefe H21 der ersten Region 54 größer als eine Tiefe H22 der zweiten Region 56. Die Bodenflächen des Hohlabschnitts 14 in den jeweiligen Regionen sind mit den externen Klemmen 20 versehen.
Es könnte vorkommen, dass auf Grund der Form des Innenraums des Gehäuseabschnitts 100 oder der Anordnung eines Halbleiterelements der tiefe Hohlabschnitt 14 in einer Teilregion gebildet werden kann und der tiefe Hohlabschnitt 14 in der anderen Region nicht gebildet werden kann. Da der Hohlabschnitt 14 eine Vielzahl von Regionen aufweist, die unterschiedlich tief sind, können die Tiefen des Hohlabschnitts 14 in solchen Fällen auch Region für Region maximiert werden.
Es sei zu beachten, dass eine externe Klemme 20, an die eine relativ hohe Spannung angelegt wird, bevorzugt in der tiefen ersten Region 54 freigelegt wird. Eine externe Klemme 20, an die eine niedrige Spannung oder ein Massepotenzial angelegt wird, wird bevorzugt in der seichten zweiten Region 56 freigelegt. Dadurch kann man die Kriechstrecke bezüglich der externen Klemme 20, an die eine hohe Spannung angelegt wird, weiter vergrößern.
Es sei zu beachten, dass die Variante 2 mit der Variante 1 kombinierbar ist. In diesem Fall ist die Bodenfläche mindestens entweder der ersten Region 54 oder der zweiten Region 56 mit dem einen oder den mehreren Nutabschnitten 52 versehen. Dadurch kann die Kriechstrecke vergrößert werden.
Variante 3
6 ein Diagramm, das eine Variante der Struktur des Hohlabschnitts 14 zeigt. Der Hohlabschnitt 14 gemäß dem vorliegenden Beispiel ist darin mit einem Dichtungsabschnitt 60 versehen, der mindestens bestimmte Teile der externen Klemmen 20 abdichtet. Auch werden Anschlussklemmen 58, die in die Schraubenlöcher 48 eingesetzt werden und elektrisch mit den externen Klemmen 20 verbunden sind, in das Innere des Hohlabschnitts 14 eingesetzt. Zum Beispiel sind die Anschlussklemmen 58 Klemmen eines externen Geräts, die elektrisch mit der Halbleitervorrichtung 200 verbunden sind. Auch sind die Anschlussklemmen 58 durch ein isolierendes Harz 57 in anderen Abschnitten derselben als den Abschnitten, in denen sie mit den externen Klemmen 20 verbunden sind, abgedichtet, und die Anschlussklemmen 58 und das isolierende Harz 57 sind als Anschlusseinheit 59 einstückig gebildet.
Der Dichtungsabschnitt 60 ist mit einem Isoliermaterial, wie beispielsweise Silikongel, konfiguriert. Der Dichtungsabschnitt 60 gemäß dem vorliegenden Beispiel ist angeordnet, um die gesamten externen Klemmen 20 und die freigelegten Abschnitte der Anschlussklemmen 58 abzudecken. Da die externen Klemmen 20 im Innern des Hohlabschnitts 14 bereitgestellt werden, kann der Dichtungsabschnitt 60 zum Abdichten der externen Klemmen 20 ohne Weiteres bereitgestellt werden. Da die externen Klemmen 20 und die Anschlussklemmen 58 mit dem Abdichtabschnitt 60 und dem isolierenden Harz 57 abgedichtet werden, können an dem Hohlabschnitt 14 auch Kurzschlüsse mit Sicherheit verhindert werden. Eine derartige Struktur ermöglicht eine Verbesserung der Durchschlagspannung um die externen Klemmen 20 herum. Es sei zu beachten, dass die Variante 3 mit einer oder beiden von Variante 1 und Variante 2 kombinierbar ist.
Variante 4
7 ist ein Diagramm, das eine Variante der Vorderflächenform des Gehäuseabschnitts 100 und die Anordnung der externen Klemmen 20 zeigt. 7 zeigt die obere Oberfläche des Gehäuseabschnitts 100. Bei dem vorliegenden Beispiel sind sich die Öffnungsform des Hohlabschnitts 14 und die Vorderflächenform des Gehäuseabschnitts 100 ähnlich. Bei dem vorliegenden Beispiel sollen zwei Objekte ähnliche Formen aufweisen, wenn die Form eines der Objekte Eckabschnitte oder dergleichen aufweist, von denen einige abgeflacht sind.
Bei dem vorliegenden Beispiel sind die Vorderflächenform des Gehäuseabschnitts 100 und die Öffnungsform des Hohlabschnitts 14 rechteckig. Die Verhältnisse der langen Seiten und der kurzen Seiten der beiden Rechtecke sind fast gleich. Es sei zu beachten, dass die jeweiligen Eckabschnitte des Rechtecks der vorderen Oberfläche des Gehäuseabschnitts 100 mit abgeflachten Abschnitten versehen sind, die nach innen vorstehen. Die abgeflachten Abschnitte werden derart bereitgestellt, dass Teile auf der Seite der Bodenfläche des Gehäuseabschnitts 100 frei bleiben. D.h. die Vorderfläche des Gehäuseabschnitts 100 ist ein Rechteck, dessen Eckabschnitte abgeflacht sind, und die Bodenfläche des Gehäuseabschnitts 100 ist ein Rechteck, dessen Eckabschnitte nicht abgeflacht sind. Die Bodenabschnitte 61 sind von der Vorderflächenseite aus gesehen an den Eckabschnitten des Gehäuseabschnitts 100 freigelegt. Die freigelegten Bodenabschnitte 61 sind mit Durchgangslöchern 64 beispielsweise zum Befestigen der Halbleitervorrichtung 200 versehen.
Wenn die Eckabschnitte des Gehäuseabschnitts 100 abgeflacht sind, ist es schwierig auf der Seitenfläche 16 der abgeflachten Eckabschnitte den unregelmäßigen Abschnitt 18 zu bilden, wie in 1 gezeigt. Aus diesem Grund verkürzt sich die Kriechstrecke der Abschnitte auf der Seitenfläche 16.
Wenn andererseits die Vielzahl von externen Klemmen 20 in einer Matrix angeordnet ist, die der rechteckigen Form des Hohlabschnitts 14 entspricht, verkürzt sich die Kriechstrecke der Wege, die sich zwischen den externen Klemmen 20, die in den Eckabschnitten 62 in der Matrix angeordnet sind, und der Metallplatte 24 auf der Rückfläche des Gehäuseabschnitts 100 befinden und durch die Eckabschnitte des Gehäuseabschnitts 100 gehen.
Bei der Halbleitervorrichtung 200 gemäß dem vorliegenden Beispiel ist die Vielzahl von externen Klemmen 20 in einer Matrix angeordnet, und die externen Klemmen 20 sind nicht in den Eckabschnitten 62 der rechteckigen Form der Matrix angeordnet. Da die externen Klemmen 20 nicht an Stellen bereitgestellt werden, an denen die Kriechstrecke von der Metallplatte 24 relativ kurz ist, kann dadurch die Durchschlagspannung der Halbleitervorrichtung 200 bewahrt werden, selbst wenn abgeflachte Abschnitte an den Eckabschnitten des Gehäuseabschnitts 100 bereitgestellt werden. Es sei zu beachten, dass die Variante 4 mit einer oder einer Kombination der Varianten 1 bis 3 kombinierbar ist.
BEZUGSZEICHENLISTE
10: Vorderfläche; 12: Wandabschnitt; 14: Hohlabschnitt; 16: Seitenfläche; 18: unregelmäßiger Abschnitt; 20: externe Klemme; 21: Behälterabschnitt; 26: Deckelabschnitt; 28: Halbleiterelement; 30: Stift; 32: Platine; 34: Lötmetallabschnitt; 35: Schichtsubstrat; 42: Lötmetallabschnitt; 46: Isolierabschnitt; 48: Schraubenloch; 50: Dichtungsabschnitt; 100: Gehäuseabschnitt; 200: Halbleitervorrichtung

Claims

Halbleitervorrichtung (200), umfassend: ein Halbleiterelement; einen Gehäuseabschnitt (100), der das Halbleiterelement aufnimmt; und eine externe Klemme (20), die an einer Vorderfläche (10) des Gehäuseabschnitts (100) bereitgestellt wird, wobei auf der Vorderfläche (10) des Gehäuseabschnitts (100) Folgendes gebildet ist: ein Wandabschnitt (12), der von der Vorderfläche (10) vorsteht; und ein Hohlabschnitt (14), der in einer Region bereitgestellt wird, die vom Wandabschnitt (12) umgeben ist und bezüglich der Vorderfläche (10) vertieft ist, und die externe Klemme (20) auf einer Bodenfläche des Hohlabschnitts (14) angeordnet ist, wobei: die Vorderfläche (10) des Gehäuseabschnitts (100) eine rechteckige Form aufweist, deren Eckabschnitte (62) abgeflacht sind, die Öffnung des Hohlabschnitts (14) eine rechteckige Form aufweist, eine Vielzahl der externen Klemmen (20) auf der Bodenfläche des Hohlabschnitts (14) und in einer Matrix angeordnet ist, um einer rechteckigen Form zu entsprechen, und die externe Klemme (20) nicht in den Eckabschnitten (62) der rechteckigen Form angeordnet ist.
Halbleitervorrichtung (200) nach Anspruch 1, wobei keine externe Klemme (20) am Wandabschnitt (12) bereitgestellt wird.
Halbleitervorrichtung (200) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein oberes Ende der externen Klemme (20) im Hohlabschnitt (14) bereitgestellt wird.
Halbleitervorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich mindestens eine Teilregion der externen Klemme (20) in einer Richtung erstreckt, die mit Bezug auf eine Senkrechte der Vorderfläche (10) des Gehäuseabschnitts (100) geneigt ist.
Halbleitervorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Tiefe des Hohlabschnitts (14) von der Vorderfläche (10) bis zur Bodenfläche des Hohlabschnitts (14) größer als eine Höhe des Wandabschnitts (12) von der Vorderfläche (10) bis zu einer oberen Oberfläche des Wandabschnitts (12) ist.
Halbleitervorrichtung (200) nach Anspruch 5, wobei die Tiefe des Hohlabschnitts (14) mindestens doppelt so groß wie die Höhe des Wandabschnitts (12) ist.
Halbleitervorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Gehäuseabschnitt (100) Folgendes aufweist: einen Behälterabschnitt (21), der das Halbleiterelement aufnimmt und eine Öffnung aufweist; und einen Deckelabschnitt (26), der die Öffnung des Behälterabschnitts (21) abdeckt, und auf der Vorderfläche (10) des Deckelabschnitts (26) der Wandabschnitt (12) und der Hohlabschnitt (14) gebildet sind.
Halbleitervorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei auf einer Seitenfläche (16) des Gehäuseabschnitts (100) ein unregelmäßiger Abschnitt (18) gebildet ist.
Halbleitervorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Tiefe des Hohlabschnitts (14) 5 mm oder mehr beträgt.
Halbleitervorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Hohlabschnitt (14) eine erste Region (54) und eine zweite Region (56) aufweist, die unterschiedlich tief sind.
Halbleitervorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei auf einer Bodenfläche des Hohlabschnitts (14) Folgendes gebildet ist: ein Schraubenloch (48), das die externe Klemme (20) an der Bodenfläche befestigt; und ein Nutabschnitt (52), der das Schraubenloch (48) umgibt.
Halbleitervorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner umfassend einen Dichtungsabschnitt (60), der im Innern des Hohlabschnitts (14) bereitgestellt wird und mindestens einen Teil der externen Klemme (20) abdichtet.
Halbleitervorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei eine Öffnung des Hohlabschnitts (14) und die Vorderfläche (10) des Gehäuseabschnitts Formen aufweisen, die einander ähnlich sind.