DE102017214326A1 - Halbleitervorrichtung - Google Patents
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Abstract
Eine Halbleitervorrichtung umfasst: eine Isolierplatte; ein Schaltungsmuster, das auf der Isolierplatte angeordnet ist; einen Halbleiterchip, der mit dem Schaltungsmuster verbunden ist, ein Gehäuse, das auf der Isolierplatte das Schaltungsmuster und den Halbleiterchip umschließend angeordnet ist und nicht auf die Isolierplatte gebondet ist; und ein gehärtetes Harz, das im Gehäuse zum Versiegeln des Schaltungsmusters und des Halbleiterchips angeordnet ist.
Description
- Hintergrund der Erfindung
- Gebiet
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung, bei der das Innere eines Gehäuses mit Harz versiegelt ist.
- Stand der Technik
- Halbleitervorrichtungen werden in allen Szenarien einschließlich der elektrischen Energieerzeugung, der elektrischen Energieübertragung und der effektiven Energienutzung und Erneuerung eingesetzt. In der Halbleitervorrichtung sind Halbleiterchips mit einem Schaltungsmuster auf einer Isolierplatte verbunden, ein Gehäuse ist auf der Isolierplatte die Halbleiterchips umschließend angeordnet und ein Innenraum des Gehäuses ist mit einem Harz versiegelt (siehe z. B. die offengelegte
japanische Patentanmeldung Nr. 2000-323593 - In der Vergangenheit wurden eine Isolierplatte und ein Gehäuse mittels eines Klebematerials zum Abdichten eines Spalts zwischen einem Gehäuseharz und der Isolierplatte aneinander gebondet, um ein Auslaufen von Flüssigkeit zu verhindern. Somit muss, bevor das Harz eingespritzt wird, das Klebematerial ringförmig auf die gesamte Umfangslänge des Außenumfangs der Isolierplatte aufgetragen und gehärtet werden. Demzufolge vergeht Zeit für den Auftragsschritt und den Aushärtungsschritt und die Fertigungszeit verlängert sich nachteilig.
- Zusammenfassung
- Die vorliegende Erfindung wurde zum Lösen des oben beschriebenen Problems konzipiert und es ist deren Aufgabe, einen Halbleiterchip zu schaffen, dessen Fertigungsdauer durch den Wegfall eines Auftragsschritts und eines Aushärtungsschritts verkürzt werden kann. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1. Die Unteransprüche offenbaren bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Halbleitervorrichtung: ein Schaltungsmuster, das auf der Isolierplatte angeordnet ist; einen Halbleiterchip, der mit dem Schaltungsmuster verbunden ist; ein Gehäuse, das auf der Isolierplatte das Schaltungsmuster und den Halbleiterchip umschließend angeordnet ist und nicht auf die Isolierplatte gebondet ist; und ein gehärtetes Harz, das im Gehäuse zum Versiegeln des Schaltungsmusters und des Halbleiterchips angeordnet ist.
- In der vorliegenden Erfindung ist das Gehäuse nicht an die Isolierplatte gebondet und die gesamte Vorrichtung ist mit dem ausgehärteten Harz fixiert.
- Somit kann die Fertigungszeit durch den Wegfall des Auftragsschritts und des Aushärtungsschritts verkürzt werden.
- Kurzbeschreibung der Zeichnungen
- Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Darin zeigt:
-
1 eine Schnittansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; -
2 eine Unteransicht, die ein Gehäuse der Halbleitervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; -
3 eine Schnittansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; -
4 eine Unteransicht, die ein Gehäuse der Halbleitervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; -
5 eine Schnittansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; -
6 eine Schnittansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; -
7 eine Schnittansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und -
8 eine Schnittansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. - Beschreibung der Ausführungsbeispiele
- Eine Halbleitervorrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die gleichen Bauteile werden durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und deren wiederholte Beschreibung kann entfallen.
- Ausführungsbeispiel 1
-
1 zeigt eine Schnittansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.2 zeigt eine Unteransicht, die ein Gehäuse der Halbleitervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Eine Isolierplatte2 ist an einem Kühlkörper1 angeordnet und ein Schaltungsmuster3 ist auf der Isolierplatte2 angeordnet. Der Kühlkörper1 , die Isolierplatte2 und das Schaltungsmuster3 sind miteinander integriert. - Ein Halbleiterchip, wie z. B. eine Stromschaltvorrichtung, ist mit dem Schaltungsmuster
3 mittels eines Lötmittels verbunden. Ein Gehäuse6 ist auf der Isolierplatte2 das Schaltungsmuster3 und den Halbleiterchip4 umschließend angeordnet. Hierbei sei angemerkt, dass das Gehäuse6 nicht an die Isolierplatte2 gebondet ist und daran nicht mittels einer Schraube oder dergleichen befestigt ist. Elektroden7 und8 sind im Gehäuse6 angeordnet oder eingebaut. Eine Oberseitenelektrode des Halbleiterchips4 ist mit der Elektrode7 mittels eines Drahts9 verbunden und das Schaltungsmuster3 ist mit der Elektrode8 mittels eines Drahts10 verbunden. - Ein Epoxidharz
11 ist im Gehäuse6 zum Versiegeln des Schaltungsmusters3 , des Halbleiterchips4 und dergleichen angeordnet. Ein ungehärtetes Ausgangsmaterial12 ist ringförmig in einem Spalt zwischen einer Oberseite der Isolierplatte2 und einer Unterseite des Gehäuses6 angeordnet und steht in direktem Kontakt mit der Oberseite der Isolierplatte2 und der Unterseite des Gehäuses6 . Das Ausgangsmaterial12 ist ein Material, wie z. B. ein thermoplastisches Polyesterelastomer, das nicht nur im Laufe der Fertigung, sondern auch nach der Fertigung nicht ausgehärtet wird und das eine höhere Viskosität als jene des ungehärteten Harzes11 aufweist. - Im Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse
6 nicht an die Isolierplatte2 gebondet und die gesamte Vorrichtung ist mit dem ausgehärteten Harz11 fixiert. Daher kann die Fertigungsdauer durch den Wegfall des Auftragsschritts und des Aushärtungsschritts für das Klebematerial verkürzt werden. Darüber hinaus kann während einer Zeitspanne, die bis zum Aushärten des Harzes11 erforderlich ist, das Ausgangsmaterial12 ein Auslaufen des ungehärteten Harzes11 aus dem Spalt zwischen der Isolierplatte2 dem Gehäuse6 verhindern. - Ausführungsbeispiel 2
-
3 zeigt eine Schnittansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.4 zeigt eine Unteransicht, die ein Gehäuse der Halbleitervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Im Ausführungsbeispiel ist anstelle des Ausgangsmaterials12 gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 ein konkaver Bereich13 ringförmig in der Unterseite des Gehäuses6 ausgebildet. Ein elastisches Element14 , wie z. B. Gummi, ist ringförmig im konkaven Bereich13 des Gehäuses6 angeordnet und steht mit der Oberseite der Isolierplatte2 und der Unterseite des Gehäuses6 direkt in Kontakt. Die natürliche Länge des elastischen Elements14 , das im konkaven Bereich13 nicht komprimiert ist, ist größer als die Tiefe des konkaven Bereichs13 . Die weiteren Konfigurationen im Ausführungsbeispiel 2 sind die gleichen wie jene im Ausführungsbeispiel 1. - In einer Zeitspanne bis zum Aushärten des Harzes
11 drückt das Gewicht der Halbleitervorrichtung oder eine externe Belastung das elektrische Element14 gegen die Isolierplatte2 . Da der Spalt zwischen der Isolierplatte2 und dem elastischen Element14 zum zuverlässigen Gewährleisten der Luftdichtheit beseitigt werden kann, kann auf diese Weise ein Auslaufen des ungehärteten Harzes11 verhindert werden. Gleichermaßen wie im Ausführungsbeispiel 1 ist das Gehäuse6 nicht an die Isolierplatte2 gebondet und die gesamte Vorrichtung ist durch das gehärtete Harz11 fixiert. Daher kann die Fertigungszeit durch den Wegfall des Auftragsschritts und des Aushärtungsschritts für das Klebematerial verkürzt werden. - In einer Zeitspanne bis zum Aushärten des Harzes
11 werden der Kühlkörper1 und das Gehäuse6 vorzugsweise durch eine Spannvorrichtung oder dergleichen gehalten. Darüber hinaus ist z. B. ein konvexer Bereich, der aus dem gleichen Material wie das des Schaltungsmusters3 hergestellt ist und eine gleiche Höhe wie jene des Schaltungsmusters3 aufweist, auf der Isolierplatte2 unterhalb des elastischen Elements14 angeordnet und kann als Unterstützung zum Andrücken dienen. - Ausführungsbeispiel 3
-
5 zeigt eine Schnittansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Im Ausführungsbeispiel ist anstelle des Ausgangsmaterials12 gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 ein ringförmig auf der Oberseite der Isolierplatte2 angeordneter konvexer Bereich15 in den ringförmig in der Unterseite des Gehäuses6 ausgebildeten konkaven Bereich13 eingepasst. Die jeweilige Anzahl der konkaven Bereiche13 und der konvexen Bereiche15 kann mehrere oder nur einen umfassen. Die weiteren Konfigurationen des Ausführungsbeispiels 3 sind die gleichen wie jene des Ausführungsbeispiels 1. - In einer Zeitspanne bis zum Aushärten des Harzes
11 kann die Luftdichtheit durch den konkaven Bereich13 und den konvexen Bereich15 , die eingepasst sind, noch zuverlässiger gewährleistet werden. Daher kann ein Auslaufen des ungehärteten Harzes11 verhindert werden. Darüber hinaus ist das Gehäuse6 wie im Ausführungsbeispiel 1 nicht an die Isolierplatte2 gebondet und die gesamte Vorrichtung ist durch das ausgehärtete Harz11 fixiert. Infolgedessen kann die Fertigungszeit durch den Wegfall des Auftragsschritts und des Aushärtungsschritts für das Klebematerial verkürzt werden. - Der konvexe Bereich
15 ist aus dem gleichen Material wie das des Schaltungsmusters3 hergestellt und weist eine gleiche Höhe wie jene des Schaltungsmusters3 auf. Auf diese Weise kann der konvexe Bereich15 durch den gleichen Prozess wie zum Ausbilden des Schaltungsmusters3 gebildet werden. Darüber hinaus ist die Tiefe des konkaven Bereichs13 gleich oder größer als die Höhe des konvexen Bereichs15 . Dadurch können durch eine Fertigungstoleranz verursachte schlechte Passformen beseitigt werden. - Ausführungsbeispiel 4
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6 zeigt eine Schnittansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Zusätzlich zur Konfiguration des Ausführungsbeispiels 3 ist ein elastisches Element16 am konvexen Bereich15 im konkaven Bereich13 angeordnet. Das elastische Element16 ist z. B. ein Harz-Fotolack. Das elastische Element16 ist so angeordnet, dass eine Verbesserung des Auslaufverhinderungseffekts des Harzes11 im Vergleich zum Ausführungsbeispiel 3 ermöglicht wird. Da die Viskosität des Harzes11 verringert werden kann, wird ein Konzeptionsbereich für die Komponenten der Halbleitervorrichtung erweitert. Die weiteren Konfigurationen und Vorzüge im Ausführungsbeispiel 4 sind dieselben wie jene im Ausführungsbeispiel 3. - Ausführungsbeispiel 5
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7 zeigt eine Schnittansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Im Ausführungsbeispiel schneidet anstelle des Ausgangsmaterials12 gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 ein ringförmig auf der Unterseite des Gehäuses6 ausgebildeter konvexer Bereich17 in die Isolierplatte2 ein, die aus einem eine Elastizität aufweisenden Harz oder dergleichen hergestellt ist. Es können ein oder mehrere konvexe Bereiche17 vorgesehen sein. Der konvexe Bereich17 weist einen dreieckigen Querschnitt auf. Die Spitzen des konvexen Bereichs17 können gerundet sein. Die weiteren Konfigurationen im Ausführungsbeispiel 5 sind die gleichen wie jene im Ausführungsbeispiel 1. - In einer Zeitspanne bis zum Aushärten des Harzes
11 kann die Luftdichtheit zuverlässig dadurch gewährleistet werden, dass der konvexe Bereich17 in die Isolierplatte2 einschneidet. Somit kann ein Auslaufen des ungehärteten Harzes11 verhindert werden. Wie im Ausführungsbeispiel 1 ist das Gehäuse6 nicht an die Isolierplatte2 gebondet und die gesamte Vorrichtung ist durch das ausgehärtete Harz11 fixiert. Folglich kann die Fertigungszeit durch den Wegfall des Auftragsschritts und des Aushärtungsschritts für das Klebematerial verkürzt werden. - Ausführungsbeispiel 6
-
8 zeigt eine Schnittansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Im Ausführungsbeispiel ist anstelle des Ausgangsmaterials12 gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 ein elastisches Element18 , das z. B. aus einer Harz-Fotolack-Tinte oder dergleichen hergestellt ist, ringförmig in einem Spalt zwischen der Oberseite der Isolierplatte2 und der Unterseite des Gehäuses6 ausgebildet. Der auf der Unterseite des Gehäuses6 ausgebildete konvexe Bereich17 schneidet in das elastische Element18 ein. Die Anzahl der konvexen Bereiche17 kann mehrere oder nur einen umfassen. Hierbei sei angemerkt, dass der konvexe Bereich17 einen dreieckigen Querschnitt aufweist. Die Spitzen des konvexen Bereichs17 können gerundet sein. Die weiteren Konfigurationen im Ausführungsbeispiel 6 die gleichen wie jene im Ausführungsbeispiel 1. - In einer Zeitspanne bis zum Aushärten des Harzes
11 kann das elastische Element18 ein Auslaufen des ungehärteten Harzes11 aus dem Spalt zwischen der Isolierplatte2 und dem Gehäuse6 verhindern. Der konvexe Bereich17 schneidet in die Isolierplatte2 so ein, dass ein verbesserter Auslaufverhinderungseffekt ermöglicht wird und der Bereich der Auswahlmöglichkeiten für eine Viskosität des Harzes11 erweitert werden kann. Die Verwendung des elastischen Elements18 mit einer Dicke und einer Elastizität, die verhindern kann, dass Flüssigkeit ausläuft und gehalten werden kann, macht den konvexen Bereich17 überflüssig. - Wie im Ausführungsbeispiel 1 ist das Gehäuse
6 nicht an die Isolierplatte2 gebondet und die gesamte Vorrichtung ist durch das ausgehärtete Harz11 fixiert. Daher kann die Fertigungszeit durch den Wegfall des Auftragsschritts und des Aushärtungsschritts für das Klebematerial verkürzt werden. - In den Ausführungsbeispielen 1 bis 6 ist der Halbleiterchip
4 nicht auf einen Halbleiterchip aus Silizium beschränkt und kann ein Halbleiterchip sein, der aus einem Halbleiter mit großer Bandlücke hergestellt ist, der eine größere Bandlücke als der aus Silizium aufweist. Der Halbleiter mit großer Bandlücke ist z. B. ein Siliziumkarbid- oder Galliumnitrid-Material oder Diamant. Ein Halbleiterchip, der aus einem solchen Halbleiter mit großer Bandlücke hergestellt ist, kann verkleinert werden, da der Halbleiterchip eine hohe Spannungsfestigkeit und hohe zulässige Stromdichte aufweist. Die Verwendung des verkleinerten Chips kann eine Halbleitervorrichtung, in welcher der Chip vorgesehen ist, verkleinern. Die hohe Hitzebeständigkeit des Chips ermöglicht die Verkleinerung von wärmeabstrahlenden Rippen des Kühlkörpers und eine Wasserkühlvorrichtung kann in eine Luftkühlvorrichtung geändert werden. Somit kann die Halbleitervorrichtung noch weiter verkleinert werden. Da die Vorrichtung eine geringe Verlustleistung und einen hohen Wirkungsgrad aufweist, kann eine hocheffiziente Halbleitervorrichtung geschaffen werden. - Offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung im Lichte der obigen Lehre möglich. Es ist somit selbstverständlich, dass die Erfindung im Schutzumfang der anliegenden Ansprüche anders als speziell beschrieben ausgeführt werden kann.
- Die gesamte Offenbarung der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-178595 - Zusammenfassend ist festzustellen:
Eine Halbleitervorrichtung umfasst: eine Isolierplatte; ein Schaltungsmuster, das auf der Isolierplatte angeordnet ist; einen Halbleiterchip, der mit dem Schaltungsmuster verbunden ist, ein Gehäuse, das auf der Isolierplatte das Schaltungsmuster und den Halbleiterchip umschließend angeordnet ist und nicht auf die Isolierplatte gebondet ist; und ein gehärtetes Harz, das im Gehäuse zum Versiegeln des Schaltungsmusters und des Halbleiterchips angeordnet ist. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kühlkörper
- 2
- Isolierplatte
- 3
- Schaltungsmuster
- 4
- Halbleiterchip
- 6
- Gehäuse
- 7, 8
- Elektroden
- 10
- Draht
- 11
- ungehärtetes Harz
- 12
- Ausgangsmaterial
- 13
- konkaver Bereich
- 14, 16, 18
- elastisches Element
- 15, 17
- konvexer Bereich
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2000-323593 [0002]
- JP 2016-178595 [0036]
Claims (12)
- Halbleitervorrichtung, umfassend: eine Isolierplatte (
2 ); ein Schaltungsmuster (3 ), das auf der Isolierplatte (2 ) angeordnet ist; einen Halbleiterchip (4 ), der mit dem Schaltungsmuster (3 ) verbunden ist; ein Gehäuse (6 ), das auf der Isolierplatte (2 ) das Schaltungsmuster (3 ) und den Halbleiterchip (4 ) umschließend angeordnet ist und nicht auf die Isolierplatte (2 ) gebondet ist; und ein gehärtetes Harz (11 ), das im Gehäuse (6 ) zum Versiegeln des Schaltungsmusters (3 ) und des Halbleiterchips (4 ) angeordnet ist. - Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner ein ungehärtetes Ausgangsmaterial (
12 ) aufweist, das ringförmig in einem Spalt zwischen einer Oberseite der Isolierplatte (2 ) und einer Unterseite des Gehäuses (6 ) angeordnet ist, in direktem Kontakt mit der Oberseite der Isolierplatte (2 ) und der Unterseite des Gehäuses (6 ) steht und eine höhere Viskosität als jene des ungehärteten Harzes (11 ) aufweist. - Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner ein elastisches Element (
14 ) aufweist, das in einem konkaven Bereich (13 ) angeordnet ist, der ringförmig in einer Unterseite des Gehäuses (6 ) ausgebildet ist und in direktem Kontakt mit einer Oberseite der Isolierplatte (2 ) und der Unterseite des Gehäuses (6 ) steht. - Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, wobei eine natürliche Länge des elastischen Elements (
14 ), das im konkaven Bereich nicht komprimiert ist, größer als eine Tiefe des konkaven Bereichs (13 ) ist. - Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein konvexer Bereich (
15 ), der auf einer Oberseite der Isolierplatte (2 ) angeordnet ist, in einen konkaven Bereich (13 ) eingepasst ist, der ringförmig in einer Unterseite des Gehäuses (6 ) ausgebildet ist. - Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, wobei der konvexe Bereich (
15 ) aus dem gleichen Material wie das des Schaltungsmusters (3 ) hergestellt ist und eine gleiche Höhe wie jene des Schaltungsmusters (3 ) aufweist. - Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei eine Tiefe des konkaven Bereichs (
13 ) gleich oder größer als eine Höhe des konvexen Bereichs (15 ) ist. - Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, die ferner ein elastisches Element (
16 ) aufweist, das auf dem konvexen Bereich (15 ) im konkaven Bereich (13 ) angeordnet ist. - Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein konvexer Bereich (
17 ), der ringförmig auf einer Unterseite des Gehäuses (6 ) angeordnet ist, in die eine Elastizität aufweisende Isolierplatte (2 ) einschneidet. - Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner ein elastisches Element (
18 ) aufweist, das ringförmig in einem Spalt zwischen einer Oberseite der Isolierplatte (2 ) und einer Unterseite des Gehäuses (6 ) ausgebildet ist. - Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, wobei ein konvexer Bereich (
17 ), der auf der Unterseite des Gehäuses (6 ) angeordnet ist, in das elastische Element (18 ) einschneidet. - Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Halbleiterchip (
4 ) aus einem Halbleiter mit großer Bandlücke hergestellt ist.
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