DE102017212641A1 - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Zur Verfügung gestellt wird eine Halbleitervorrichtung, die in der Lage ist, eine thermische Beeinträchtigung zu reduzieren, ein Wärmeableitungsvermögen zu verbessern und einen Anstieg von Produktionskosten zu minimieren. Die Halbleitervorrichtung (1) weist einen Leistungs-Chip (8, 9), einen integrierten Schaltungs-(IC-)Chip (10), der eingerichtet ist, den Leistungs-Chip (8, 9) zu steuern, und einen Leiterrahmen (2), der einen dünnen Teilbereich (3, 3a) und mindestens einen dicken Teilbereich (4) aufweist, der dicker ist als der dünne Teilbereich (3, 3a), auf. Der Leistungs-Chip (8, 9) ist auf dem mindestens einen dicken Teilbereich (4) angebracht. Der IC-Chip (10) ist auf dem dünnen Teilbereich (3, 3a) angebracht.There is provided a semiconductor device capable of reducing thermal degradation, improving heat dissipation capability and minimizing an increase in production cost. The semiconductor device (1) has a power chip (8, 9), an integrated circuit (IC) chip (10) configured to drive the power chip (8, 9), and a lead frame (2 ) having a thin portion (3, 3a) and at least one thick portion (4) thicker than the thin portion (3, 3a). The power chip (8, 9) is mounted on the at least one thick portion (4). The IC chip (10) is mounted on the thin portion (3, 3a).
Description
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Leistungshalbleitervorrichtungen, die in Leistungswandlungsvorrichtungen wie Invertern enthalten sind, und genauer auf eine Anordnung einer Leiterrahmens, der teilweise unterschiedliche Dicken aufweist.The present invention relates to power semiconductor devices included in power conversion devices such as inverters, and more particularly to an arrangement of a lead frame having partially different thicknesses.
Beschreibung des Stands der TechnikDescription of the Related Art
Intelligente Leistungsmodule in einem Dual-Inline-Package (DIPIPMs), welche Leistungshalbleitermodule sind, weisen Spritzpressstruktur-Gehäuse auf. Das DIPIPM benötigt ein hohes Wärmeableitungsvermögen und ein hohes Isolierungsvermögen. Ein wirksamer Weg, ein Wärmeableitungsvermögen zu verbessern, ist, die Dicke eines Leiterrahmens direkt unter einem Chip, der durch ein Bond-Material an den Leiterrahmen gebondet ist, zu erhöhen, um somit eine thermische Ausbreitung zu beschleunigen, bevor eine isolierende Schicht, die eine geringe thermische Leitfähigkeit aufweist, die Wärme empfängt. Daher ist ein herkömmliches Element, das das Wärmeableitungsvermögen benötigt, eingerichtet, in seiner Gesamtheit einen gleichmäßig dicken Leiterrahmen aufzuweisen.Intelligent power modules in a dual-in-line package (DIPIPMs), which are power semiconductor modules, have transfer molded package housings. The DIPIPM requires a high heat dissipation capacity and a high insulation capacity. An effective way to improve heat dissipation capability is to increase the thickness of a leadframe directly under a chip bonded to the leadframe by a bonding material so as to accelerate thermal propagation before an insulating layer that has a thickness of one has low thermal conductivity that receives heat. Therefore, a conventional element requiring the heat dissipation capability is arranged to have a uniformly thick lead frame in its entirety.
Die offengelegte,
Ein gleichmäßig dicker Leiterrahmen in seiner Gesamtheit verursacht jedoch einen Anstieg von Kosten für Materialien. Weiter verursacht eine vergrößerte Musterauslegung aufgrund einer Einschränkungsbedingung für ein Ausstanzen des Leiterrahmens eine Vergrößerung einer Größe eines Gehäuses. Daher führen diese Vergrößerungen zu einem Anstieg von Produktionskosten.However, a uniformly thick leadframe as a whole causes an increase in cost of materials. Further, an enlarged pattern design causes an increase in size of a housing due to a constraint condition for punching out the lead frame. Therefore, these increases lead to an increase in production costs.
Die Technik, die in der offengelegten,
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, eine thermische Beeinträchtigung zu reduzieren, ein Wärmeableitungsvermögen zu verbessern und einen Anstieg von Produktionskosten zu minimeren.It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of reducing thermal degradation, improving heat dissipation capability, and minimizing an increase in production cost.
Die Halbleitervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist einen Leistungs-Chip, einen integrierten Schaltungs-(IC-)Chip und einen Leiterrahmen auf. Der IC-Chip ist eingerichtet, den Leistungs-Chip zu steuern. Der Leiterrahmen weist einen dünnen Teilbereich und mindestens einen dicken Teilbereich auf, der dicker ist als der dünne Teilbereich. Der Leistungs-Chip ist auf dem mindestens einen dicken Teilbereich angebracht. Der IC-Chip ist auf dem dünnen Teilbereich angebracht.The semiconductor device according to one aspect of the present invention comprises a power chip, an integrated circuit (IC) chip, and a lead frame. The IC chip is set up to control the power chip. The lead frame has a thin portion and at least one thick portion which is thicker than the thin portion. The power chip is mounted on the at least one thick portion. The IC chip is mounted on the thin portion.
Die Halbleitervorrichtung weist den Leistungs-Chip, den integrierten Schaltungs-(IC-)Chip und den Leiterrahmen auf. Der IC-Chip ist eingerichtet, den Leistungs-Chip zu steuern. Der Leiterrahmen weist den dünnen Teilbereich und den mindestens einen dicken Teilbereich auf, der dicker ist als der dünne Teilbereich. Der Leistungs-Chip ist auf dem mindestens einen dicken Teilbereich angebracht. Der IC-Chip ist auf dem dünnen Teilbereich angebracht.The semiconductor device includes the power chip, the integrated circuit (IC) chip, and the lead frame. The IC chip is set up to control the power chip. The lead frame has the thin portion and the at least one thick portion which is thicker than the thin portion. The power chip is mounted on the at least one thick portion. The IC chip is mounted on the thin portion.
Durch eine solche Anordnung beschleunigt ein dickerer Teilbereich direkt unter dem Leistungs-Chip in dem Leiterrahmen, welcher ein Wärmeabstrahler ist, als der Leistungs-Chip, welcher eine Hauptquelle einer Wärmeerzeugung ist, eine thermische Ausbreitung. Dies verbessert das Wärmeableitungsvermögen.By such arrangement, a thicker portion directly under the power chip in the lead frame, which is a heat radiator, as the power chip, which is a major source of heat generation, accelerates thermal propagation. This improves the heat dissipation capability.
Außerdem ist der IC-Chip, welcher eine kleine Einschränkung bezüglich einer Temperatur aufweist, auf dem dünnen Teilbereich angebracht. Somit sind eine Stelle, an welcher der IC-Chip in dem Leiterrahmen angebracht ist, und eine Stelle, an welcher der Leistungs-Chip in dem Leiterrahmen angebracht ist, voneinander entfernt angeordnet. Dies reduziert die thermische Beeinträchtigung des IC-Chips durch den Leistungs-Chip.In addition, the IC chip having a small restriction in temperature is mounted on the thin portion. Thus, a place where the IC chip is mounted in the lead frame and a place where the power chip is mounted in the lead frame are disposed away from each other. This reduces the thermal degradation of the IC chip by the power chip.
Außerdem ist der dicke Teilbereich nur an der Stelle angeordnet, an welcher der Leistungs-Chip in dem Leiterrahmen angebracht ist. Somit ist ein Bereich für den dicken Teilbereich klein. Dies minimiert ein Ansteigen von Kosten für Materialien und einer Größe eines Gehäuses, um somit den Anstieg von Produktionskosten zu minimieren.In addition, the thick portion is disposed only at the place where the power chip is mounted in the lead frame. Thus, an area for the thick portion is small. This minimizes an increase in cost of materials and a size of a housing, thus minimizing the increase in production costs.
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.These and other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDescription of the Preferred Embodiments
<Erste bevorzugte Ausführungsform><First Preferred Embodiment>
Das Folgende beschreibt eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen.
Wie in
Die Leistungs-Chips
Das Formharz
Die isolierende Schicht
Das Folgende beschreibt mit Bezug auf
Wie in
Der dicke Teilbereich
Das Folgende beschreibt mit Bezug auf
Der dicke Teilbereich
Das Folgende ist eine detaillierte Beschreibung. Ein plattenförmiges, aufgewickeltes Material wird für ein fortlaufendes Stanzen progressiv entlang der X-Achse weiterbewegt, um den Leiterrahmen
Wie vorstehend beschrieben, weist die Halbleitervorrichtung
Somit beschleunigt ein dickerer Teilbereich direkt unter den Leistungs-Chips
Außerdem ist der IC-Chip
Außerdem ist der dicke Teilbereich
Der dicke Teilbereich
Der dicke Teilbereich
Da die Leistungs-Chips
Der dicke Teilbereich
<Zweite bevorzugte Ausführungsform><Second Preferred Embodiment>
Das Folgende beschreibt eine Halbleitervorrichtung
Wie in
Das Ausmaß des Absenkens des dicken Teilbereichs
Wie vorstehend beschrieben, weist die Halbleitervorrichtung
Die Höhenposition der oberen Oberfläche des dicken Teilbereichs
<Dritte bevorzugte Ausführungsform><Third Preferred Embodiment>
Das Folgende beschreibt eine Halbleitervorrichtung
Wie in
Das erste Bauteil
Wie vorstehend beschrieben, weist die Halbleitervorrichtung 1B gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform die dicken Teilbereiche
<Vierte bevorzugte Ausführungsform><Fourth Preferred Embodiment>
Das Folgende beschreibt eine Halbleitervorrichtung
Wie in
Die Halbleitervorrichtung
<Fünfte bevorzugte Ausführungsform> <Fifth Preferred Embodiment>
Das Folgende beschreibt eine Halbleitervorrichtung
Wie in
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 oder weggelassen werden können.It should be noted that in the present invention, within the scope of the invention, the individual preferred embodiments may be freely combined or may be appropriately modified or omitted.
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.Although the invention has been shown and described in detail, the foregoing description is in all aspects illustrative and not restrictive. It is therefore to be understood that numerous modifications and variations can be devised without departing from the scope of the invention.
Zusammengefasst wird eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung gestellt, die in der Lage ist, eine thermische Beeinträchtigung zu reduzieren, ein Wärmeableitungsvermögen zu verbessern und einen Anstieg von Produktionskosten zu minimieren. Die Halbleitervorrichtung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1, 1A, 1B, 1C, 1D1, 1A, 1B, 1C, 1D
- Halbleitervorrichtung Semiconductor device
- 22
- Leiterrahmen leadframe
- 2a2a
- innere Leitung inner pipe
- 2b2 B
- äußere Leitung outer pipe
- 2c2c
- äußerer Rahmen outer frame
- 3, 3a3, 3a
- dünner Teilbereich thin section
- 44
- dicker Teilbereich thick section
- 4a4a
- erstes Bauteil first component
- 4b4b
- zweites Bauteil second component
- 5, 5a5, 5a
- Anschluss connection
- 66
- isolierende Schicht insulating layer
- 77
- Kühlkörper heatsink
- 8, 98, 9
- Leistungs-Chip Power chip
- 1010
- integrierter Schaltungs-Chip, IC-Chip integrated circuit chip, IC chip
- 11–1411-14
- Draht wire
- 1515
- Formharz mold resin
- 1616
- Bond-Material Bond material
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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