DE102017211606A1 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Yasuo Konishi
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

Bereitgestellt wird eine Technik für ein Verbessern von Wärmeableitungseigenschaften bei einem Ableiten von in einer Elektrode erzeugter Wärme zu einem Kühlkörper, ohne Bond-Eigenschaften zwischen der Elektrode und einem Draht zu verschlechtern. Eine Halbleitervorrichtung weist einen Kühlkörper (1), ein isolierendes Substrat (4), ein Halbleiterelement (5), ein Harzgehäuse (10) und eine Elektrode (6, 8), die einen Teilbereich innerhalb eines durch das Gehäuse (10) definierten inneren Bereichs aufweist, auf. In der Halbleitervorrichtung ist in dem Teilbereich der Elektrode (6, 8) innerhalb des durch das Gehäuse (10) definierten inneren Bereichs an einer Oberfläche, d.h. der unteren Oberfläche mit Bezug auf eine Position, an welcher ein Draht (7, 9) angeschlossen ist, ein Harzteil (10a, 10b) vorgesehen, wobei sich das Harzteil von einer inneren Wand des Gehäuses (10) zu einer oberen Oberflächenseite des Kühlkörpers (1) erstreckt. Außerdem ist in dem Teilbereich der Elektrode (6, 8) innerhalb des durch das Gehäuse (10) definierten inneren Bereichs an einer Oberfläche, d.h. der unteren Oberfläche mit Bezug auf eine Position, an welcher der Draht (7, 9) nicht angeschlossen ist, ein thermischer Leiter (11, 12) vorgesehen, wobei der thermische Leiter (11, 12) eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das Harzteil (10a, 10b).

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Halbleitervorrichtungen.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Halbleitervorrichtungen sind auf verschiedenen Gebieten verwendet worden, die von Erzeugung und Übertragung von elektrischer Energie bis zu effizienter Nutzung und Reproduktion von Energie reichen. Solch eine Halbleitervorrichtung weist ein isolierendes Substrat auf, das ein Stromschaltungsmuster auf einem Kühlkörper aufweist, und weist ein Halbleiterelement wie ein Stromschaltelement auf dem Stromschaltungsmuster auf. Das Stromschaltungsmuster ist durch Drähte mit einer von Elektroden verbunden, die einen Anschluss für eine elektrische Verbindung nach außen aufweisen. Weiter ist das Halbleiterelement durch einen Draht mit der anderen Elektrode verbunden. Diese Elektroden sind in einem Harzgehäuse eingeschlossen. Außerdem sind Wärmeleiter zwischen dem Kühlkörper und der einen der Elektroden und zwischen den zwei Elektroden angeordnet (siehe z.B. offengelegte, japanische Patentanmeldung Nr. 2010-45399 ).
  • Die offengelegte, japanische Patentanmeldung Nr. 2010-45399 beschreibt eine Struktur, die Wärmeableitungseigenschaften unter Verwendung eines Wärmeleiters bei einem Ableiten von in Elektroden generierter Wärme zu einem Kühlkörper verbessert. Unglücklicherweise breiten sich, wenn die Steifigkeit des Wärmeleiters, welche durch einen Youngschen Modul und eine laterale Elastizität angezeigt wird, geringer ist als diejenige eines Gehäuses, Vibrationen während eines Ultraschall-Bondings von Drähten nicht ausreichend zu den Elektroden aus, was zu einer Verschlechterung von Bond-Eigenschaften zwischen den Elektroden und den Drähten führt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Technik für ein Verbessern von Wärmeableitungseigenschaften bei einem Ableiten von in einer Elektrode erzeugter Wärme zu einem Kühlkörper bereitzustellen, ohne Bond-Eigenschaften zwischen der Elektrode und einem Draht zu verschlechtern.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist einen Kühlkörper, ein isolierendes Substrat, ein Halbleiterelement, ein Harzgehäuse und eine Elektrode auf. Das isolierende Substrat ist oberhalb des Kühlkörpers angeordnet. Das Halbleiterelement ist oberhalb des isolierenden Substrats angeordnet. Das Harzgehäuse umgibt eine obere Oberflächenseite des Gehäuses, das isolierende Substrat und das Halbleiterelement. Die Elektrode weist einen Teilbereich innerhalb eines durch das Gehäuse definierten inneren Bereichs auf und ist durch einen Draht an einer Oberfläche des Teilbereichs elektrisch mit dem Halbleiterelement verbunden. In dem Teilbereich der Elektrode innerhalb des durch das Gehäuse definierten inneren Bereichs ist an einer anderen Oberfläche mit Bezug auf eine Position, an welcher der Draht angeschlossen ist, ein Harzteil vorgesehen, wobei sich das Harzteil von einer inneren Wand des Gehäuses zu der oberen Oberflächenseite des Kühlkörpers erstreckt. In dem Teil der Elektrode innerhalb des durch das Gehäuse definierten inneren Bereichs ist an einer anderen Oberfläche mit Bezug auf eine Position, an welcher der Draht nicht angeschlossen ist, ein Wärmeleiter vorgesehen, wobei der Wärmeleiter eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist als das Harzteil.
  • In dem Teilbereich der Elektrode innerhalb des durch das Gehäuse definierten inneren Bereichs ist an der anderen Oberfläche mit Bezug auf die Position, an welcher der Draht angeschlossen ist, das Harzteil vorgesehen, wobei sich das Harzteil von der inneren Wand des Gehäuses zu der oberen Oberflächenseite des Kühlkörpers erstreckt. Außerdem ist in dem Teilbereich der Elektrode innerhalb des durch das Gehäuse definierten inneren Bereichs an der anderen Oberfläche mit Bezug auf die Position, an welcher der Draht nicht angeschlossen ist, der Wärmeleiter vorgesehen, der die höhere thermische Leitfähigkeit als das Harzteil aufweist. Eine solche Anordnung verbessert die Wärmeableitungseigenschaften bei einem Ableiten der in der Elektrode erzeugten Wärme zu dem Kühlkörper, ohne die Bond-Eigenschaften zwischen der Elektrode und dem Draht zu verschlechtern.
  • Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung ersichtlicher, wenn sie im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen gesehen wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Querschnittsansicht von Teilbereichen einer Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform, in welcher Drähte nicht angeschlossen sind;
  • 2 ist eine Querschnittsansicht von Teilbereichen der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform, in welcher die Drähte angeschlossen sind;
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht von Teilbereichen von Elektroden der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform innerhalb eines durch ein Gehäuse definierten inneren Bereichs;
  • 4 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform;
  • 5 ist eine Unteransicht einer Prägeoberfläche in einer Elektrode der Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform;
  • 6 und 7 sind Unteransichten der Prägeoberfläche in der Elektrode der Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform;
  • 8 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform, die zu 1 korrespondiert; und
  • 9 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform, die zu 4 korrespondiert.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • <Erste bevorzugte Ausführungsform>
  • Das Folgende beschreibt eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen. 1 ist eine Querschnittsansicht von Teilbereichen einer Halbleitervorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform, in welcher Drähte 7 und 9 nicht angeschlossen sind. 2 ist eine Querschnittsansicht von Teilbereichen der Halbleitervorrichtung, in welcher die Drähte 7 und 9 angeschlossen sind. 3 ist eine perspektivische Ansicht von Teilbereichen von Elektroden 6 und 8 innerhalb eines durch ein Gehäuse 10 definierten inneren Bereichs.
  • Wie in 1 bis 3 dargestellt, weist die Halbleitervorrichtung einen Kühlkörper 1, ein isolierendes Substrat 4, ein Halbleiterelement 5, die Elektrode 6, die Elektrode 8 und das Gehäuse 10 auf. Der Kühlkörper 1 besteht aus einem Metall, das eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist wie Kupfer. Das isolierende Substrat 4 ist oberhalb der oberen Oberfläche des Kühlkörpers 1 angeordnet. Das isolierende Substrat 4 weist ein Stromschaltungsmuster 2 und ein Stromschaltungsmuster 3 auf, die jeweils auf seiner oberen Oberfläche und seiner unteren Oberfläche angeordnet sind. Das isolierende Substrat 4 weist außerdem das Halbleiterelement 5, wie ein Stromschaltelement, oberhalb seiner oberen Oberfläche auf, wobei das Stromschaltungsmuster 2 zwischen dem isolierenden Substrat 4 und dem Halbleiterelement 5 eingebettet ist.
  • Das aus einem Harz bestehende Gehäuse 10 ist mit dem Umriss der oberen Oberfläche des Kühlkörpers 1 verbunden und umgibt eine obere Oberflächenseite des Kühlkörpers 1, das isolierende Substrat 4 und das Halbleiterelement 5. Das Gehäuse 10 ist außerdem zum Beispiel mit einem Siliziumgel (nicht gezeigt) gefüllt.
  • Die Elektroden 6 und 8 sind in dem Gehäuse 10 eingeschlossen. Die Elektrode 8 weist einen Anschluss 8a auf, der ein elektrisches Verbindungsteil ist, das elektrisch nach außen angeschlossen ist. Ähnlich weist die Elektrode 6 einen Anschluss (in 1 und 2 nicht gezeigt) auf, der ein elektrisches Verbindungsteil ist, das elektrisch nach außen angeschlossen ist. Die Elektrode 8 weist einen Teilbereich innerhalb eines durch das Gehäuse 10 definierten inneren Bereichs auf und ist durch die Drähte 9 elektrisch mit einer oberen Elektrode (nicht gezeigt) des Halbleiterelements 5 in einem Teil einer Oberfläche, d.h. der oberen Oberfläche dieses Teilbereichs verbunden.
  • Die Elektrode 6 weist einen Teilbereich innerhalb des durch das Gehäuse 10 definierten inneren Bereichs auf und ist durch die Drähte 7 elektrisch mit dem Stromschaltungsmuster 2 in einem Teil einer Oberfläche, d.h. der oberen Oberfläche dieses Teilbereichs verbunden. Hierbei ist das Stromschaltungsmuster 2 mit einer unteren Elektrode (nicht gezeigt) des Halbleiterelements 5 verbunden. Mit anderen Worten ist die Elektrode 6 durch die Drähte 7 elektrisch mit dem Halbleiterelement 5 in einem Teil der oberen Oberfläche des Teilbereichs innerhalb des durch das Gehäuse 10 definierten inneren Bereichs verbunden.
  • Hierbei sind die Teilbereiche der Elektroden 6 und 8 innerhalb des durch das Gehäuse 10 definierten inneren Bereichs die Enden von horizontalen Teilbereichen der Elektroden 6 und 8 gegenüber dem Anschluss 8a (nachfolgend einfach als "horizontale Teilbereiche“ bezeichnet). In 1 bis 3 sind die Drähte 7 und 9 jeweils mit den vorderen Teilen und rückseitigen Teilen der oberen Oberflächen der Teilbereiche der Elektroden 6 und 8 innerhalb des durch das Gehäuse 10 definierten Bereichs verbunden. In 1 bis 3 sind die Drähte 7 und 9 jeweils nicht mit den Mittelteilen dieser Teilbereiche verbunden.
  • Wie in 2 und 3 dargestellt, ist in dem Teilbereich der Elektrode 8 innerhalb des durch das Gehäuse 10 definierten inneren Bereichs an der anderen Oberfläche, d.h. der unteren Oberfläche mit Bezug auf eine Position, an welcher die Drähte 9 angeschlossen sind, ein Harzteil 10b vorgesehen, wobei sich das Harzteil 10b von einer inneren Wand des Gehäuses 10 zu der oberen Oberflächenseite des Kühlkörpers 1 erstreckt. Wie in 1 bis 3 dargestellt, ist in dem Teilbereich der Elektrode 8 innerhalb des durch das Gehäuse 10 definierten inneren Bereichs an der unteren Oberfläche mit Bezug auf eine Position, an welcher die Drähte 9 nicht angeschlossen sind, ein Wärmeleiter 12 vorgesehen, wobei der Wärmeleiter 12 eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist als das Harzteil 10b.
  • Wie in 2 und 3 dargestellt, ist in dem Teilbereich der Elektrode 6 innerhalb des durch das Gehäuse 10 definierten inneren Bereichs an der anderen Oberfläche, d.h. der unteren Oberfläche mit Bezug auf eine Position, an welcher die Drähte 7 angeschlossen sind, ein Harzteil 10a vorgesehen, wobei sich das Harzteil 10a von der inneren Wand des Gehäuses 10 zu der oberen Oberflächenseite des Kühlkörpers 1 erstreckt. Wie in 1 und 3 dargestellt, ist in dem Teilbereich der Elektrode 6 innerhalb des durch das Gehäuse 10 definierten inneren Bereichs an der unteren Oberfläche mit Bezug auf eine Position, an welcher die Drähte 7 nicht angeschlossen sind, ein Wärmeleiter 11 vorgesehen, wobei der Wärmeleiter 11 eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist als das Harzteil 10a. Wie in 1 dargestellt, ist das Teilbereich der Elektrode 6 innerhalb des durch das Gehäuse 10 definierten Bereichs länger als der Teilbereich der Elektrode 8 innerhalb des durch das Gehäuse 10 definierten inneren Bereichs. Außerdem ist der Wärmeleiter 11 teilweise in dem Gehäuse 10 eingefasst.
  • Das Folgende beschreibt eine Wirkung der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform. Eine herkömmliche Halbleitervorrichtung ist so strukturiert, dass die Wärmeleiter über die gesamte untere Oberfläche der Teilbereiche von Elektroden innerhalb eines durch ein Gehäuse definierten inneren Bereichs angeordnet sind. Unglücklicherweise breiten sich, wenn die Steifigkeit der Wärmeleiter, welche durch einen Youngschen Modul und einen Modul einer lateralen Elastizität angezeigt wird, geringer ist als diejenige des Gehäuses, Vibrationen während eines Ultraschall-Bondings von Drähten nicht ausreichend zu den Elektroden aus, was zu einer Verschlechterung von Bond-Eigenschaften zwischen den Elektroden und den Drähten führt.
  • Im Gegensatz zu der herkömmlichen Halbleitervorrichtung ist die Halbleitervorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform so ausgelegt, dass in den Teilbereichen der Elektroden 6 und 8 innerhalb des durch das Gehäuse 10 definierten inneren Bereichs an den unteren Oberflächen mit Bezug auf die Positionen, an welchen die Drähte 7 und 9 nicht angeschlossen sind, die Wärmeleiter 11 und 12 vorgesehen sind, wobei die Wärmeleiter 11 und 12 die höhere thermische Leitfähigkeit als die Harzteile 10a und 10b aufweisen. Eine solche Anordnung verbessert Wärmeableitungseigenschaften bei einem Ableiten von in den Elektroden 6 und 8 erzeugter Wärme zu dem Kühlkörper 1. Die Halbleitervorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform ist außerdem so eingerichtet, dass in den Teilbereichen der Elektroden 6 und 8 innerhalb des durch das Gehäuse definierten inneren Bereichs an den unteren Oberflächen mit Bezug auf die Positionen, an welchen die Drähte 7 und 9 angeschlossen sind, die Harzteile 10a und 10b vorgesehen sind, wobei die Harzteile 10a und 10b sich jeweils von der inneren Wand des Gehäuses 10 zu der oberen Oberflächenseite des Kühlkörpers 1 erstrecken. Eine solche Anordnung ermöglicht, dass diese Stellen die gleiche Steifigkeit wie die des Gehäuses aufweisen. Folglich breiten sich die Vibrationen während eines Ultraschall-Bondings der Drähte leicht zu den Elektroden aus, um somit eine Verschlechterung der Bond-Eigenschaften zwischen den Elektroden 6 und 8 und den Drähten 7 und 9 zu minimieren.
  • Als eine Folge werden die Wärmeableitungseigenschaften bei einem Ableiten der in den Elektroden 6 und 8 erzeugten Wärme zu dem Kühlkörper 1 verbessert, ohne die Bond-Eigenschaften zwischen den Elektroden 6 und 8 und den Drähten 7 und 9 zu verschlechtern. Außerdem werden die Bond-Eigenschaften zwischen den Elektroden 6 und 8 und den Drähten 7 und 9 nicht verschlechtert. Dies erzielt eine langfristige Verwendung der Halbleitervorrichtung.
  • <Zweite bevorzugte Ausführungsform>
  • Das Folgende beschreibt eine Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform. 4 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform. In der zweiten bevorzugten Ausführungsform werden die gleichen Komponenten wie diejenigen, die in der ersten bevorzugten Ausführungsform beschrieben sind, durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Beschreibung der gleichen Komponenten wird somit nicht vorgelegt.
  • In der zweiten bevorzugten Ausführungsform sind an den anderen Oberflächen, d.h. den unteren Oberflächen der Teilbereiche der Elektroden 6 und 8 innerhalb des durch das Gehäuse 10 definierten inneren Bereichs unebene Prägungsoberflächen 13 und 14 vorgesehen. Genauer sind die Prägungsoberflächen 13 und 14 nicht nur in den Teilbereichen der Elektroden 6 und 8 innerhalb des durch das Gehäuse 10 definierten inneren Bereichs sondern auch an den unteren Oberflächen der gesamten horizontalen Teilbereiche einschließlich der Teilbereiche vorgesehen, die in dem Gehäuse 10 eingebettet sind.
  • In dem Gehäuse 10 sind unebene Teilbereiche 10c und 10d an jeweiligen Positionen vorgesehen, die zu den unteren Oberflächen der horizontalen Teilbereiche der Elektroden 6 und 8 einschließlich der Harzteile 10a und 10b korrespondieren. Die unebenen Teilbereiche 10c und 10d sind jeweils in die Prägungsoberflächen 13 und 14 eingepasst.
  • Das Folgende beschreibt detailliert die Prägungsoberflächen 13 und 14. 5 ist eine Unteransicht der Prägungsoberfläche 13 der Elektrode 6 der Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform. 6 und 7 sind andere Unteransichten der Prägungsoberfläche 13 der Elektrode 6 der Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform. Die Prägungsoberfläche 13 der Elektrode 6 ist im Wesentlichen die gleiche wie die Prägungsoberfläche 14 der Elektrode 8. Entsprechend ist hier die Beschreibung der Prägungsoberfläche 13 der Elektrode 6 vorgelegt.
  • Wie in 5 dargestellt, weist die Prägungsoberfläche 13 eine untere Oberfläche 13a des horizontalen Teilbereichs der Elektrode 6 und einen ringförmigen Vorsprung 13b auf der unteren Oberfläche 13a auf. Wie in 6 dargestellt, kann die Prägungsoberfläche 13 die untere Oberfläche 13a des horizontalen Teilbereichs und gerade Vorsprünge 13b in zwei Richtungen aufweisen, die einander kreuzen. Weiter kann, wie in 7 dargestellt, die Prägungsoberfläche 13 die untere Oberfläche 13a des horizontalen Teilbereichs und Vorsprünge 13b aufweisen, die Ecken 13c aufweisen und in einer Seitenansicht dreieckig sind. In 5 bis 7 kann die Unebenheit der Prägungsoberfläche 13 umgekehrt werden.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist die Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform so eingerichtet, dass die unteren Oberflächen der Teilbereiche der Elektroden 6 und 8 innerhalb des durch das Gehäuse 10 definierten inneren Bereichs uneben sind. Die Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist außerdem so eingerichtet, dass an den unteren Oberflächen der Teilbereiche der Elektroden 6 und 8 innerhalb des durch das Gehäuse 10 definierten inneren Bereichs die Harzteile 10a und 10b vorgesehen sind, wobei sich die Harzteile 10a und 10b jeweils von der inneren Wand des Gehäuses 10 zu der oberen Oberflächenseite des Kühlkörpers 1 erstrecken und jeweils die unebenen Teilbereiche 10c und 10d aufweisen, die in die unteren Oberflächen der Teilbereiche der Elektroden 6 und 8 eingepasst sind.
  • Eine solche Anordnung vergrößert die Kontaktfläche zwischen den Teilbereichen der Elektroden 6 und 8 innerhalb des durch das Gehäuse 10 definierten inneren Bereichs und den Harzteilen 10a und 10b. Somit steigt ein Koeffizient eines Wärmeaustauschs zwischen diesen Teilbereichen der Elektroden 6 und 8 und den Harzteilen 10a und 10b, um somit den Wärmeaustausch zwischen diesen Teilen der Elektroden 6 und 8 und den Harzteilen 10a und 10b zu begünstigen. Wärme, die von den Elektroden 6 und 8 transferiert wird, wird durch eine Kontaktoberfläche und eine Bond-Oberfläche zwischen dem Gehäuse 10 und dem Kühlkörper 1 zu dem Kühlkörper 1 abgeleitet. Somit werden Wärmeableitungseigenschaften für die Elektroden 6 und 8 verbessert. Außerdem sind die Wärmeleiter 11 und 12 nicht an den unteren Oberflächen der Elektroden 6 und 8 innerhalb des durch das Gehäuse 10 definierten inneren Bereichs vorgesehen. Eine solche Anordnung beeinflusst Bond-Eigenschaften zwischen den Elektroden 6 und 8 und den Drähten 7 und 9 nicht. Dies verbessert die Wärmeableitungseigenschaften bei einem Ableiten der in den Elektroden 6 und 8 erzeugten Wärme zu dem Kühlkörper 1, ohne die Bond-Eigenschaften zwischen den Elektroden 6 und 8 und den Drähten 7 und 9 zu verschlechtern.
  • Insbesondere ist eine thermische Auslegung der Halbleitervorrichtung insgesamt einfach, wenn die Elektroden 6 und 8 Hauptelektroden sind, deren Mengen an Wärmeerzeugung größer sind als diejenigen von anderen Anschlüssen wie Steckanschlüssen.
  • Wie in der ersten bevorzugten Ausführungsform kann die Halbleitervorrichtung so eingerichtet sein, dass in den Teilbereichen der Elektroden 6 und 8 innerhalb des durch das Gehäuse 10 definierten inneren Bereichs an den unteren Oberflächen mit Bezug auf die Positionen, an welchen die Drähte 7 und 9 nicht angeschlossen sind, die Wärmeleiter 11 und 12 vorgesehen sind. Ein Bereitstellen der einzelnen Wärmeleiter 11 und 12 mit unebenen Teilbereichen, die in die Prägungsoberflächen 13 und 14 eingepasst sind, erzielt diese Struktur. In diesem Fall werden die Wärmeableitungseigenschaften eines Ableitens der in den Elektroden 6 und 8 erzeugten Wärme zu dem Kühlkörper 1 verbessert, ohne die Bond-Eigenschaften zwischen den Elektroden 6 und 8 und den Drähten 7 und 9 zu verschlechtern wie in dem vorstehenden Fall.
  • <Dritte bevorzugte Ausführungsform>
  • Das Folgende beschreibt eine Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform. 8 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform, die zu 1 korrespondiert. 9 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform, die zu 4 korrespondiert. In der dritten bevorzugten Ausführungsform werden die gleichen Komponenten wie diejenigen, die in der ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsform beschrieben sind, durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Beschreibung der gleichen Komponenten wird somit nicht vorgelegt.
  • Wie in 8 und 9 dargestellt, weist die Halbleitervorrichtung gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform ein isolierendes Substrat 15, dessen unterer Teil einen Wärmeableitungsteilbereich 15a anstelle des Kühlkörpers 1 aufweist, und ein isolierendes Substrat 4 auf, das in der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben ist. Das isolierende Substrat 15 ist ein integriertes isolierendes Substrat und weist einen Wärmeableitungsteilbereich 15a in seinem unteren Teil und einen isolierenden Teilbereich 15b in seinem oberen Teil auf. Das Stromschaltungsmuster 2 ist auf der oberen Oberfläche des isolierenden Teilbereichs 15b angeordnet. Das isolierende Substrat 15 besteht aus einem isolierenden Material mit guten Wärmeableitungseigenschaften. Genauer besteht das isolierende Substrat 15 aus einem Material mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit so wie Harz oder Keramik. 8 stellt die Halbleitervorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform mit dem isolierenden Substrat 15 vorgesehen dar. 9 stellt die Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform mit dem isolierenden Substrat 15 vorgesehen dar.
  • Wie vorstehend beschrieben, weist die Halbleitervorrichtung gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform das isolierende Substrat 15, dessen unterer Teil den Wärmeableitungsteilbereich 15a anstelle des Kühlkörpers 1 aufweist, und das isolierende Substrat 4 auf. Folglich ermöglicht ein Präparieren von isolierenden Substraten 15 mit Kombinationen von verschiedenen Wärmeableitungsteilbereichen 15a und verschiedenen isolierenden Teilbereichen 15b, ein optimales isolierendes Substrat 15 in Übereinstimmung mit der Größe des Halbleiterelements 5 und mit notwendigen Wärmeableitungseigenschaften auszuwählen. Dies bietet einen weiten Umfang an Entwürfen der Größe und der Wärmeableitungseigenschaften des Halbleiterelements 5.
  • Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Erfindung innerhalb des Gültigkeitsumfangs der Erfindung die einzelnen bevorzugten Ausführungsformen frei kombiniert werden können oder geeignet modifiziert und weggelassen werden können.
  • Obwohl die Erfindung detailliert gezeigt und beschrieben worden ist, ist die vorstehende Beschreibung in allen Aspekten darstellend und nicht einschränkend. Es wird deshalb verstanden, dass zahlreiche Modifikationen und Variationen entworfen werden können, ohne den Gültigkeitsumfang der Erfindung zu verlassen.
  • Zusammengefasst wird eine Technik für ein Verbessern von Wärmeableitungseigenschaften bei einem Ableiten von in einer Elektrode erzeugter Wärme zu einem Kühlkörper, ohne Bond-Eigenschaften zwischen der Elektrode und einem Draht zu verschlechtern, bereitgestellt. Eine Halbleitervorrichtung weist einen Kühlkörper 1, ein isolierendes Substrat 4, ein Halbleiterelement 5, ein Harzgehäuse 10 und eine Elektrode 6, 8, die einen Teilbereich innerhalb eines durch das Gehäuse 10 definierten inneren Bereichs aufweist, auf. In der Halbleitervorrichtung ist in dem Teilbereich der Elektrode 6, 8 innerhalb des durch das Gehäuse 10 definierten inneren Bereichs an einer Oberfläche, d.h. der unteren Oberfläche mit Bezug auf eine Position, an welcher ein Draht 7, 9 angeschlossen ist, ein Harzteil 10a, 10b vorgesehen, wobei sich das Harzteil von einer inneren Wand des Gehäuses 10 zu einer oberen Oberflächenseite des Kühlkörpers 1 erstreckt. Außerdem ist in dem Teilbereich der Elektrode 6, 8 innerhalb des durch das Gehäuse 10 definierten inneren Bereichs an einer Oberfläche, d.h. der unteren Oberfläche mit Bezug auf eine Position, an welcher der Draht 7, 9 nicht angeschlossen ist, ein thermischer Leiter 11, 12 vorgesehen, wobei der thermische Leiter 11, 12 eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das Harzteil 10a, 10b.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kühlkörper
    2, 3
    Stromschaltungsmuster
    4
    isolierendes Substrat
    5
    Halbleiterelement
    6
    Elektrode
    7
    Draht
    8
    Elektrode
    8a
    Anschluss
    9
    Draht
    10
    Gehäuse
    10a, 10b
    Harzteil
    10c, 10d
    unebener Teilbereich
    11, 12
    Wärmeleiter
    13
    Prägungsoberfläche
    13a
    untere Oberfläche
    13b
    ringförmiger Vorsprung
    13c
    Ecke
    14
    Prägungsoberfläche
    15
    isolierendes Substrat
    15a
    Wärmeableitungsteilbereich
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2010-45399 [0002, 0003]

Claims (4)

  1. Halbleitervorrichtung, aufweisend: einen Kühlkörper (1); ein isolierendes Substrat (4), das oberhalb des Kühlkörpers (1) angeordnet ist; ein Halbleiterelement (5), das oberhalb des isolierenden Substrats (4) angeordnet ist; ein aus Harz bestehendes Gehäuse (10), wobei das Gehäuse eine obere Oberflächenseite des Kühlkörpers (1), das isolierende Substrat (4) und das Halbleiterelement (5) umgibt; und eine Elektrode (6, 8), die einen Teilbereich innerhalb eines durch das Gehäuse (10) definierten inneren Bereichs aufweist, wobei die Elektrode an einer Oberfläche des Teilbereichs durch einen Draht (7, 9) elektrisch mit dem Halbleiterelement (5) verbunden ist, wobei in dem Teilbereich der Elektrode (6, 8) innerhalb des durch das Gehäuse (10) definierten inneren Bereichs an einer anderen Oberfläche mit Bezug auf eine Position, an welcher der Draht (7, 9) angeschlossen ist, ein Harzteil (10a, 10b) vorgesehen ist, wobei sich das Harzteil (10a, 10b) von einer inneren Wand des Gehäuses (10) zu der oberen Oberflächenseite des Kühlkörpers (1) erstreckt, und wobei in dem Teilbereich der Elektrode (6, 8) innerhalb des durch das Gehäuse (10) definierten inneren Bereichs an einer anderen Oberfläche mit Bezug auf eine Position, an welcher der Draht (7, 9) nicht angeschlossen ist, ein Wärmeleiter (11, 12) vorgesehen ist, wobei der Wärmeleiter (11, 12) eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist als das Harzteil (10a, 10b).
  2. Halbleitervorrichtung, aufweisend: einen Kühlkörper (1); ein isolierendes Substrat (4), das oberhalb des Kühlkörpers (1) angeordnet ist; ein Halbleiterelement (5), das oberhalb des isolierenden Substrats (4) angeordnet ist; ein aus Harz bestehendes Gehäuse (10), wobei das Gehäuse eine obere Oberflächenseite des Kühlkörpers (1), das isolierende Substrat (4) und das Halbleiterelement (5) umgibt; und eine Elektrode (6, 8), die einen Teilbereich innerhalb eines durch das Gehäuse (10) definierten inneren Bereichs aufweist, wobei die Elektrode an einer Oberfläche des Teilbereichs durch einen Draht (7, 9) elektrisch mit dem Halbleiterelement (5) verbunden ist, wobei eine andere Oberfläche des Teilbereichs der Elektrode (6, 8) innerhalb des durch das Gehäuse (10) definierten inneren Bereichs uneben ist, und wobei an der anderen Oberfläche des Teilbereichs der Elektrode (6, 8) innerhalb des durch das Gehäuse (10) definierten inneren Bereichs ein Harzteil (10a, 10b) vorgesehen ist, wobei sich das Harzteil (10a, 10b) von einer inneren Wand des Gehäuses (10) zu der oberen Oberflächenseite des Kühlkörpers (1) erstreckt und einen unebenen Teilbereich (13, 14) aufweist, der in die andere Oberfläche des Teilbereichs eingepasst ist.
  3. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Elektrode eine Hauptelektrode aufweist.
  4. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, die ein isolierendes Substrat (15) aufweist, dessen unterer Teil einen Wärmeableitungsteilbereich (15a) anstelle des Kühlkörpers (1) und das isolierende Substrat (4) aufweist.
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