DE102019201158A1 - Halbleiterbaugruppe - Google Patents
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Abstract
Eine Halbleiterbaugruppe umfasst: ein isolierendes Substrat mit einer Schaltungsstruktur; eine Halbleitervorrichtung, die auf der Schaltungsstruktur vorgesehen ist; ein Gehäuse, das die Halbleitervorrichtung auf dem isolierenden Substrat umgibt; einen externen Anschluss, der das Innere und Äußere des Gehäuses elektrisch verbindet; einen inneren Draht, der die Schaltungsstruktur oder die Halbleitervorrichtung mit einem inneren Endabschnitt des externen Anschlusses elektrisch verbindet; ein Versiegelungsharz, das die Halbleitervorrichtung und den inneren Draht innerhalb des Gehäuses versiegelt; und einen Deckel, der eine obere Oberfläche des Versiegelungsharzes bedeckt, wobei der innere Draht einen Schmelzsicherungsabschnitt umfasst, der durchschmilzt, wenn ein übermäßiger Strom fließt, und der Deckel einen Teil zur Vermeidung einer Verstreuung enthält, der den Schmelzsicherungsabschnitt bedeckt, während eine Lücke zwischen dem Teil zur Vermeidung einer Verstreuung und der oberen Oberfläche des Versiegelungsharzes sichergestellt ist, und in einem Bereich außer dem Teil zur Vermeidung einer Verstreuung an der oberen Oberfläche des Versiegelungsharzes fixiert ist.
Description
- Hintergrund der Erfindung
- Gebiet
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiterbaugruppe.
- Hintergrund
- Halbleiterbaugruppen werden in verschiedenen Anwendungen wie etwa einer Stromerzeugung, Leistungsübertragung und effektiven Energienutzung oder -rückgewinnung verwendet. Es ist übliche Praxis, einen Teil interner Drähte als Schmelzsicherung zu nutzen, um einen Schutz vor einem übermäßigen Strom oder Kurzschlussstrom in Halbleiterbaugruppen vorzusehen, die in einem Versiegelungsharz auf Epoxidbasis oder Polyimidbasis versiegelt sind. Ein Problem bestand darin, dass, wenn der Draht durchgeschmolzen und unterbrochen war, manchmal ein Teil des Drahts mit dem umgebenden Gussharz weggeblasen bzw. abgesprengt wurde und Materialtropfen um die Halbleiterbaugruppe verstreut wurden, was andere Vorrichtungen nachteilig beeinflusst. Um dieses Problem zu verhindern, wurde eine Technik vorgeschlagen, wodurch die gesamte Halbleiterbaugruppe mit einem Gummifilm beschichtet wird (siehe zum Beispiel die
japanische Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2000-138107 - Zusammenfassung
- Wenn die Halbleiterbaugruppe eine komplexe Form hat, ist es jedoch schwierig, sie ganz mit einem Gummifilm zu beschichten. Ein weiteres Problem bestand darin, dass ein Bedecken der Baugruppe mit einem Gummifilm, der eine schlechte Wärmeleitfähigkeit aufweist, eine Wärmedissipation während der normalen Nutzung beeinträchtigen würde.
- Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das oben beschriebene Problem zu lösen, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine einfach herstellbare Halbleiterbaugruppe vorzusehen, die ein Verstreuen von Materialtropfen verhindern kann, ohne eine Wärmedissipation zu beeinträchtigen.
- Eine Halbleiterbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: ein isolierendes Substrat mit einer Schaltungsstruktur; eine Halbleitervorrichtung, die auf der Schaltungsstruktur vorgesehen ist; ein Gehäuse, das die Halbleitervorrichtung auf dem isolierenden Substrat umgibt; einen externen Anschluss, der das Innere und Äußere des Gehäuses elektrisch verbindet; einen inneren Draht, der die Schaltungsstruktur oder die Halbleitervorrichtung mit einem inneren Endabschnitt des externen Anschlusses elektrisch verbindet; ein Versiegelungsharz, das die Halbleitervorrichtung und den inneren Draht innerhalb des Gehäuses versiegelt; und einen Deckel, der eine obere Oberfläche des Versiegelungsharzes bedeckt, wobei der innere Draht einen Schmelzsicherungsabschnitt umfasst, der durchschmilzt, wenn ein übermäßiger Strom fließt, und der Deckel einen Teil zur Vermeidung einer Verstreuung enthält, der den Schmelzsicherungsabschnitt bedeckt, während eine Lücke zwischen dem Teil zur Vermeidung einer Verstreuung und der oberen Oberfläche des Versiegelungsharzes sichergestellt ist, und in einem Bereich außer dem Teil zur Vermeidung einer Verstreuung an der oberen Oberfläche des Versiegelungsharzes fixiert ist.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Schmelzsicherungsabschnitt, der durchschmilzt, wenn ein übermäßiger Strom fließt, absichtlich an dem inneren Draht vorgesehen. Die Bruchenergie des Schmelzsicherungsabschnitts wird aus der oberen Oberfläche der Baugruppe freigesetzt, so dass der elektrische Strompfad in kurzer Zeit unterbrochen werden kann. Der Deckel umfasst einen Teil zur Vermeidung einer Verstreuung, der den Schmelzsicherungsabschnitt von oben bedeckt, während eine Lücke zwischen ihm selbst und der oberen Oberfläche des Versiegelungsharzes sichergestellt ist, und ist in einem Bereich außer dem Teil zur Vermeidung einer Verstreuung an der oberen Oberfläche des Versiegelungsharzes fixiert. Somit kann das Verstreuen von Materialtropfen verhindert werden, und nachteilige Effekte auf andere Vorrichtungen können unterdrückt werden. Die Herstellung ist einfach, da der Deckel einfach mit dem Teil zur Vermeidung einer Verstreuung versehen wird, und eine Wärmedissipation wird nicht beeinträchtigt.
- Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung vollständiger ersichtlich werden.
- Figurenliste
-
-
1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleiterbaugruppe gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht; -
2 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleiterbaugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht; und -
3 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleiterbaugruppe gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht. - Beschreibung von Ausführungsformen
- Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden Halbleiterbaugruppen gemäß Ausführungsformen beschrieben. Gleiche Bezugszeichen sind gleichen oder entsprechenden Bestandteilen gegeben, um eine wiederholte Beschreibung zu unterlassen.
- Erste Ausführungsform
-
1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleiterbaugruppe gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht. Eine Schaltungsstruktur2 ist auf einer oberen Oberfläche eines isolierenden Substrats1 ausgebildet, und eine Wärmedissipationsstruktur3 ist auf einer unteren Oberfläche des Substrats ausgebildet. Das isolierende Substrat1 besteht aus einem Harz, während die Schaltungsstruktur2 und die Wärmedissipationsstruktur3 aus Kupfer bestehen. Eine Halbleitervorrichtung4 ist auf der Schaltungsstruktur2 vorgesehen. - Eine Gehäuse
5 umgibt die Halbleitervorrichtung4 auf dem isolierenden Substrat1 . Ein externer Anschluss6 ist am Gehäuse5 vorgesehen, um das Innere und Äußere des Gehäuses5 elektrisch zu verbinden. Ein innerer Draht7 verbindet elektrisch die Schaltungsstruktur2 oder die Halbleitervorrichtung4 mit einem inneren Endabschnitt der externen Anschlusses6 . Ein Versiegelungsharz8 versiegelt die Halbleitervorrichtung4 und den inneren Draht7 innerhalb des Gehäuses5 . Ein Deckel9 bedeckt die obere Oberfläche des Versiegelungsharzes8 . - Der innere Draht
7 umfasst einen Schmelzsicherungsabschnitt10 nahe der oberen Oberfläche des Versiegelungsharzes8 . Der Schmelzsicherungsabschnitt10 schmilzt durch, wenn ein übermäßiger Strom fließt. Der Stromwert, bei dem der Schmelzsicherungsabschnitt10 durchschmilzt, ist geringer als ein Überspannungs-Bemessungsstrom der Halbleitervorrichtung4 . Der Deckel9 enthält einen Teil12 zur Vermeidung einer Verstreuung, der den Schmelzsicherungsabschnitt10 von oben bedeckt, während eine Lücke11 zwischen ihm selbst und der oberen Oberfläche des Versiegelungsharzes8 sichergestellt ist. Der Deckel9 ist in einem Bereich außer dem Teil12 zur Vermeidung einer Verstreuung eng an der oberen Oberfläche des Versiegelungsharzes8 fixiert. - In dieser Ausführungsform ist der Schmelzsicherungsabschnitt
10 , der durchschmilzt, wenn ein übermäßiger Strom fließt, mit Absicht an dem inneren Draht7 vorgesehen. Die Bruchenergie des Schmelzsicherungsabschnitts10 wird aus der oberen Oberfläche der Baugruppe freigesetzt, so dass der elektrische Strompfad in kurzer Zeit unterbrochen werden kann. Der Deckel9 enthält den Teil12 zur Vermeidung einer Verstreuung, der den Schmelzsicherungsabschnitt10 von oben bedeckt, während eine Lücke11 zwischen ihm selbst und der oberen Oberfläche des Versiegelungsharzes8 sichergestellt ist, und ist in einem Bereich außer dem Teil12 zur Vermeidung einer Verstreuung eng an der oberen Oberfläche des Versiegelungsharzes8 befestigt. Somit kann eine Verstreuung von Materialtropfen verhindert werden, um nachteilige Effekte auf andere Vorrichtungen zu vermeiden. Die Herstellung ist leicht, da der Deckel9 einfach mit dem Teil12 zur Vermeidung einer Verstreuung versehen wird, und eine Wärmedissipation wird kaum beeinträchtigt. - Der Schmelzsicherungsabschnitt
10 ist im Versiegelungsharz8 eingebettet. Eine Dicke a des Versiegelungsharzes8 über dem Schmelzsicherungsabschnitt10 ist geringer als ein Vierfaches des Durchmessers b des Schmelzsicherungsabschnitts (a < 4b). Die Schmelzcharakteristiken des Schmelzsicherungsabschnitts10 können auf diese Weise gesteuert werden, und die Bruchenergie des Schmelzsicherungsabschnitts10 kann auf die Oberseite des Versiegelungsharzes8 begrenzt werden. - Der Teil
12 zur Vermeidung einer Verstreuung ist ein Biegeabschnitt, der durch Biegen eines Teils des Deckels9 in eine C-Form, so dass er nach oben vorsteht, geschaffen wird. Auf diese Weise kann die Lücke11 problemlos nur für den Schmelzsicherungsabschnitt10 vorgesehen werden. Wenn die untere Oberfläche des Deckels9 außer der Teil12 zur Vermeidung einer Verstreuung flach ist, kann eine enge Bindung mit dem Versiegelungsharz8 leicht erreicht werden. - Der innere Draht
7 ist konkret ein Bonddraht. Wenn der innere Draht7 einen kleineren Drahtdurchmesser als andere Drähte innerhalb der Baugruppe aufweist oder die Anzahl innerer Drähte reduziert ist, wird der innere Draht7 leichter als andere Drähte durchschmelzen. Der Schmelzsicherungsabschnitt10 , der durchschmilzt, wenn ein übermäßiger Strom fließt, kann auf diese Weise einfach vorgesehen werden, indem der Drahtdurchmesser oder die Anzahl der inneren Drähte7 eingestellt wird. Außerdem hat der mit dem Schmelzsicherungsabschnitt10 versehene innere Draht7 eine größere Höhe als diejenige anderer Drähte innerhalb der Baugruppe. Daher ist eine Dicke a des Versiegelungsharzes8 oberhalb des Schmelzsicherungsabschnitts10 gering. - Das Versiegelungsharz
8 enthält zum Beispiel ein Epoxidharz und einen anorganischen Füllstoff. Deshalb weist das Versiegelungsharz8 eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, so dass Wärme von der Seite der Wärmedissipationsstruktur3 im Einsatz dissipiert bzw. abgeführt werden kann, selbst wenn die obere Oberfläche des Versiegelungsharzes8 von dem Deckel9 bedeckt ist. Die Verstreuung von Materialtropfen kann verhindert werden, selbst wenn das Versiegelungsharz8 aus solch einem harten Material besteht. - Zweite Ausführungsform
-
2 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine Halbleiterbaugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Der Teil12 zur Vermeidung einer Verstreuung ist ein rohrförmiger Abschnitt, der auf der unteren Oberfläche eines flachen Teils des Deckels9 vorgesehen ist. Das Vergießen des Harzes wird so ausgeführt, dass das Versiegelungsharz8 das Innere dieses rohrförmigen Abschnitts nicht füllt, so dass eine Lücke11 einfach sichergestellt werden kann. Auf diese Weise kann der Teil12 zur Vermeidung einer Verstreuung in einer geringeren Höhe als die obere Oberfläche des Versiegelungsharzes8 vorgesehen werden, so dass die Halbleiterbaugruppe sogar kleiner gemacht werden kann. Außerdem berühren der Deckel9 und das Versiegelungsharz8 einander in einer größeren Fläche und sind fest miteinander verbunden, wenn das Harz fest wird bzw. erstarrt, so dass eine Verstreuung von Materialtropfen noch effektiver verhindert werden kann. - Der Schmelzsicherungsabschnitt
10 ist aus dem Versiegelungsharz8 freigelegt. Dies ermöglicht, dass der Schmelzsicherungsabschnitt10 einheitliche Schmelzcharakteristiken aufweist. Die Bruchenergie des Schmelzsicherungsabschnitts10 kann ebenfalls reduziert werden, so dass eine Verstreuung von Materialtropfen noch effektiver verhindert werden kann. - Dritte Ausführungsform
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3 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleiterbaugruppe gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht. Die Bondingfläche des externen Anschlusses6 , die mit dem inneren Draht7 verbunden werden soll, ist höher als die obere Oberfläche des Versiegelungsharzes8 positioniert und aus dem Versiegelungsharz8 freigelegt. Somit kann der Schmelzsicherungsabschnitt10 problemlos aus dem Versiegelungsharz8 freigelegt werden. Als Folge kann die Bruchenergie des Schmelzsicherungsabschnitts10 reduziert werden, und eine Verstreuung von Materialtropfen kann noch effektiver verhindert werden. - Die Halbleitervorrichtung
4 ist nicht auf eine aus Silizium geschaffene Halbleitervorrichtung beschränkt, sondern kann stattdessen aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke geschaffen sein, der eine Bandlücke aufweist, die breiter als diejenige von Silizium ist. Der Halbleiter mit breiter Bandlücke ist zum Beispiel ein Siliziumcarbid, ein Material auf Galliumnitridbasis oder Diamant. Ein aus solch einem Halbleiter mit breiter Bandlücke geschaffener Halbleiterchip weist eine Hochspannungsfestigkeit und eine hohe zulässige Stromdichte auf und kann somit miniaturisiert werden. Die Verwendung solch eines miniaturisierten Halbleiterchips ermöglicht die Miniaturisierung und hohe Integration der Halbleiterbaugruppe, in der der Halbleiterchip eingebaut ist. Da der Halbleiterchip eine hohe Wärmebeständigkeit aufweist, kann ferner eine Abstrahl- bzw. Kühlrippe eines Kühlkörpers miniaturisiert werden, und ein wassergekühlter Teil kann luftgekühlt werden, was zu einer weiteren Miniaturisierung der Halbleiterbaugruppe führt. Da der Halbleiterchip einen geringen Leistungsverlust und eine hohe Effizienz aufweist, kann ferner eine hocheffiziente Halbleiterbaugruppe erreicht werden. - Offensichtlich sind im Lichte der obigen Lehren viele Modifikationen und Varianten der vorliegenden Erfindung möglich. Es versteht sich daher, dass innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche die Erfindung auf andere Weise als konkret beschrieben in die Praxis umgesetzt werden kann.
- Die gesamte Offenbarung der am 27. März 2018 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-60114 - 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
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- JP 2000138107 [0002]
- JP 2018060114 [0022]
Claims (9)
- Halbleiterbaugruppe, umfassend ein isolierendes Substrat (1) mit einer Schaltungsstruktur (2); eine Halbleitervorrichtung (4), die auf der Schaltungsstruktur (2) vorgesehen ist; ein Gehäuse (5), das die Halbleitervorrichtung (4) auf dem isolierenden Substrat (1) umgibt; einen externen Anschluss (6), der das Innere und Äußere des Gehäuses (5) elektrisch verbindet; einen inneren Draht (7), der die Schaltungsstruktur (2) oder die Halbleitervorrichtung (4) mit einem inneren Endabschnitt des externen Anschlusses (6) elektrisch verbindet; ein Versiegelungsharz (8), das die Halbleitervorrichtung (4) und den inneren Draht (7) innerhalb des Gehäuses (5) versiegelt; und einen Deckel (9), der eine obere Oberfläche des Versiegelungsharzes (8) bedeckt, wobei der innere Draht (7) einen Schmelzsicherungsabschnitt (10) umfasst, der durchschmilzt, wenn ein übermäßiger Strom fließt, und der Deckel (9) einen Teil (12) zur Vermeidung einer Verstreuung enthält, der den Schmelzsicherungsabschnitt (10) bedeckt, während eine Lücke (11) zwischen dem Teil (12) zur Vermeidung einer Verstreuung und der oberen Oberfläche des Versiegelungsharzes (8) sichergestellt ist, und in einem Bereich außer dem Teil (12) zur Vermeidung einer Verstreuung an der oberen Oberfläche des Versiegelungsharzes (8) fixiert ist.
- Halbleiterbaugruppe nach
Anspruch 1 , wobei der Schmelzsicherungsabschnitt (10) im Versiegelungsharz (8) eingebettet ist, und eine Dicke des Versiegelungsharzes (8) über dem Schmelzsicherungsabschnitt (10) geringer als ein Vierfaches eines Durchmessers des Schmelzsicherungsabschnitts (10) ist. - Halbleiterbaugruppe nach
Anspruch 1 , wobei der Schmelzsicherungsabschnitt (10) aus dem Versiegelungsharz (10) freigelegt ist. - Halbleiterbaugruppe nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , wobei der Teil (12) zur Vermeidung einer Verstreuung ein Biegeabschnitt des Deckels (9) ist, der nach oben vorsteht. - Halbleiterbaugruppe nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , wobei der Teil (12) zur Vermeidung einer Verstreuung ein rohrförmiger Abschnitt ist, der auf einer unteren Oberfläche des Deckels (9) vorgesehen ist. - Halbleiterbaugruppe nach
Anspruch 3 , wobei eine Bondingfläche des externen Anschlusses (6), an die der innere Draht (7) gebondet werden soll, höher positioniert ist als die obere Oberfläche des Versiegelungsharzes (8) und aus dem Versiegelungsharz (8) freigelegt ist. - Halbleiterbaugruppe nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , wobei der innere Draht (7) ein Bondingdraht ist. - Halbleiterbaugruppe nach einem der
Ansprüche 1 bis7 , wobei das Versiegelungsharz (8) ein Epoxidharz und einen anorganischen Füllstoff enthält. - Halbleiterbaugruppe nach einem der
Ansprüche 1 bis8 , wobei die Halbleitervorrichtung (4) aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke geschaffen ist.
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