DE10204438A1 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Halbleitervorrichtung umfaßt eine Leitungselektrode (1), die mit einer Leitung verbunden ist, eine Gehäuseelektrode (5) mit einem abstehenden Teil um ihren Rand und einen Halbleiterchip (2) mit Gleichrichtungsfunktion, der über Verbindungsbauteile (3a-3c) zwischen die Leitungselektrode und die Gehäuseelektrode geschaltet ist, wobei zwischen dem Halbleiterchip und der Leitungselektrode eine elektrisch leitende Platte (4) vorgesehen ist. Dadurch wird die Entstehung von Rissen in dem Halbleiterchip aufgrund der unterschiedlichen Wärmeverformung der elektrisch leitenden Platte und des Halbleiterchips verhindert, die über ein Verbindungselement elektrisch miteinander verbunden sind.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Technischer Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung zur Umwandlung eines Wechselstrom-Ausgangssignals von einem Wech­ selstromgenerator in ein Gleichstrom-Ausgangssignal. Genauer be­ trifft die Erfindung einen Gleichrichter zur Verwendung für einen Wechselstromgenerator für Kraftfahrzeuge oder dergleichen, der in der harten Umgebung verwendet wird, in der er häufig einem Wärme­ schock ausgesetzt wird.

Beschreibung der verwandten Technik

Hinsichtlich einer allgemeinen Wechselstromlichtmaschine für Fahrzeuge ist in der JP-A-7-161877 eine in Kunststoff eingekapselte Diode offenbart, in die ein Halbleiterchip als Element zum Gleich­ richten eines Ausgangssignals von einer Wechselstromlichtmaschine in flexiblem Harz eingebaut ist.

Zudem ist in der JP-A-7-221235 eine Struktur offenbart, bei der eine elektrisch leitende Platte mit der dreischichtigen Struktur Kup­ fer-Eisenlegierung-Kupfer zwischen einer Gehäuseelektrode und ei­ nem Halbleiterchip angeordnet ist, um eine Diode zu erzeugen, deren elektrische Charakteristika selbst in einer harten Umgebung, in der sie häufig und wiederholt Wärmeschocks ausgesetzt ist, über einen langen Zeitraum nicht nachlassen. Diese Struktur wird zur Absorpti­ on der mechanischen Belastung, die auf den Halbleiterchip ausgeübt wird, und zum Verhindern des Entstehens von Rissen im Halbleiter­ chip durch Einstellen des linearen Ausdehnungskoeffizienten der elektrisch leitenden Platte auf ein Mittel der linearen Ausdehnungsko­ effizienten der Gehäuseelektrode und des Halbleiterchips verwendet.

Zudem ist in der JP-A-5-191956 eine Diode beschrieben, bei der eine Leitung, ein Halbleiterchip, eine elektrisch leitende Platte und eine Gehäuseelektrode in der angegebenen Reihenfolge von der Seite der Leitung geschichtet sind und ein zwischen der Gehäuseelektrode und dem Halbleiterchip definierter Raum und ähnliches mit einem isolierenden Element gefüllt ist. Der Halbleiterchip dieser Diode hat die Durchbruchcharakteristika, und sein Verbindungsteil hat eine Mesa-Struktur des Diffusionstyps, für die Silicium des P-Typs ver­ wendet wird.

Durch diese Mesa-Struktur kann eine verhältnismäßig große elektrische Spannungsstoß-Durchbruchspannung in umgekehrter Richtung erhalten werden, und auch die Sperrverzögerungszeit kann verringert werden. Zudem kann auch der Abfall der Durchlaßspan­ nung reduziert werden, wodurch der Verlust bei der eigentlichen Gleichrichtung vermindert werden kann.

In der vorstehend beschriebenen JP-A-5-191956 ist ein Aufbau gezeigt, bei dem dafür gesorgt ist, daß die aus Kupfer-Invar-Kupfer (CIC) gefertigte, elektrisch leitende Platte zur Absorption einer Wär­ mebelastung aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnung der Gehäuseelektrode und dem Halbleiterchip zwischen der Gehäuse­ elektrode und dem Halbleiterchip liegt. Dies bedeutet, daß der Koeffi­ zient der linearen Ausdehnung der elektrisch leitenden Platte auf ei­ nen Mittelwert der Koeffizienten der linearen Ausdehnung der Ge­ häuseelektrode und des Halbleiterchips eingestellt wird, wodurch die auf den Halbleiterchip einwirkende thermische Belastung verringert wird. Da jedoch die elektrisch leidende Platte zwischen dem Halblei­ terchip und der Gehäuseelektrode vorgesehen ist, ist die Wärmeer­ zeugung des Halbleiterchips schwer an die Gehäuseelektrode abzu­ strahlen, die an der Wärmeabstrahlungsplatte befestigt ist. Aus die­ sem Grund besteht die Möglichkeit, daß die Temperatur des Halblei­ terchips ansteigt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In Anbetracht des Vorstehenden wurde die vorliegende Erfin­ dung gemacht, um das vorstehend erwähnte Problem zu lösen, und es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleiter­ vorrichtung zu schaffen, bei der die Entstehung von Rissen in einem Halbleiterchip aufgrund der unterschiedlichen Verformung einer Ge­ häuseelektrode und eines Halbleiterchips, die über ein Verbindungs­ element elektrisch miteinander verbunden sind, durch Wärme ver­ hindert wird und bei der auch die Wärmeabstrahlungseigenschaften des Halbleiterchips verbessert werden.

Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe ist erfindungs­ gemäß vorzugsweise auf der Seite einer Leiterelektrode eines Halb­ leiterchips eine elektrisch leitende Platte vorgesehen, und ebenso ist auf der Seite einer Gehäuseelektrode keine elektrisch leitende Platte vorgesehen.

(1) Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ei­ ne Halbleitervorrichtung mit einer Leitungselektrode, die mit einer Leitung verbunden ist, einer Gehäuseelektrode mit einem abstehen­ den Teil an ihrem Rand und einem Halbleiterchip mit Gleichrich­ tungsfunktion geschaffen, der über Verbindungsbauteile zwischen die Leitungselektrode und die Gehäuseelektrode geschaltet ist, wobei zwischen dem Halbleiterchip und der Leitungselektrode eine elekt­ risch leitende Platte vorgesehen ist. Dadurch kann die Entstehung von Rissen in dem Halbleiterchip aufgrund einer unterschiedlichen Verformung der elektrisch leitenden Platte und des Halbleiterchips, die über ein Verbindungselement elektrisch miteinander verbunden sind, durch Wärme verhindert werden, die Wärmeabstrahlungseigen­ schaften des Halbleiterchips können verbessert werden, und ebenso kann die Sperrstoßspannungs-Durchbruchspannung gesteigert wer­ den.

Um es konkret auszudrücken, ist zwischen dem Halbleiterchip und der an Kühlrippen befestigten Gehäuseelektrode keine elektrisch leitende Platte vorgesehen, sondern der Halbleiterchip und die Ge­ häuseelektrode sind durch ein Verbindungselement elektrisch mit­ einander verbunden. Daher können die ausgezeichneten Wärmeab­ strahlungseigenschaften erzielt werden, und daher kann die Sperrstoßspannungs-Durchbruchspannung gesteigert werden.

Da zudem auf der der Gehäuseelektrode gegenüberliegenden Seite die elektrisch leitende Platte vorgesehen ist, ist es möglich, den von der unterschiedlichen Wärmeausdehnung der Gehäuseelektrode, der Leitungselektrode und des Halbleiterchips auf den Halbleiterchip ausgeübten Einfluß zu reduzieren, und es ist ebenso möglich, den am Halbleiterchip verursachten Schaden, wie die Entstehung von Rissen, zu verringern.

(2) Es wird eine Halbleitervorrichtung gemäß Punkt (1) ge­ schaffen, bei der der Längenausdehnungskoeffizient der elektrisch leitenden Platte kleiner als der der Gehäuseelektrode und größer oder gleich 50% desjenigen des Halbleiterchips ist. Normalerweise sind sowohl die Leitungselektrode als auch die Gehäuseelektrode aus ei­ nem Metall auf Kupferbasis oder Eisenbasis gefertigt. Wenn jede die­ ser Elektroden aus einem Metall auf Kupferbasis gefertigt ist, beträgt ihr linearer Ausdehnungskoeffizient beispielsweise ca. 17 ppm/°C, während der Koeffizient der linearen Ausdehnung des Halbleiterchips 3 ppm/°C beträgt. Dann ist die zwischen dem Halbleiterchip und der Leitungselektrode vorgesehene, elektrisch leitende Platte aus einem Metall mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten hergestellt, der kleiner als der der Gehäuseelektrode, aber größer oder gleich 50% dessen des Halbleiterchips, d. h. größer oder gleich 1,5 ppm/°C aber kleiner oder gleich 17 ppm/°C ist. Dadurch ist es selbst dann mög­ lich, die Verformung des Halbleiterchips aufgrund der unterschiedli­ chen linearen Ausdehnungskoeffizienten des über ein Verbindungs­ element elektrisch mit der elektrisch leitenden Platte verbundenen Halbleiterchips und der Gehäuseelektrode zu reduzieren, wenn wie­ derholt und mehrfach ein Wärmeschock auf den Halbleiterchip ein­ wirkt, da der Unterschied zwischen der Wärmeausdehnung der elekt­ risch leitenden Platte und der des Halbleiterchips gering ist, und da­ her ist es möglich, die im Halbleiterchip erzeugten Spannungen zu verringern.

(3) Es wird ein Halbleiter gemäß Punkt (1) geschaffen, bei dem die Festigkeit der elektrisch leitenden Platte größer als die der Gehäuseelektrode ist. In diesem Fall ist der Bestandteil der Gehäuse­ elektrode beispielsweise entweder Kupfer oder Zirkon enthaltendes Kupfer. Da der Elastizitätsfaktor des Metalls auf Kupferbasis 120 GPa beträgt, wird für die elektrisch leitende Platte normalerweise ein Material mit einem Elastizitätsfaktor verwendet, der größer oder gleich 120 GPa ist. Als Verfahren zur Befestigung der Gehäuseelekt­ rode an den Kühlrippen existieren ein Typ, bei dem die Gehäuseelekt­ rode über ein Verbindungselement an den Kühlrippen befestigt wird, und ein Typ, bei dem die Gehäuseelektrode durch Druck in eine Boh­ rung der Kühlrippen eingepaßt wird, um daran befestigt zu werden.

Bei dem Typ, bei dem die Gehäuseelektrode durch Preßpassen in eine Bohrung der Kühlrippen daran befestigt wird, wird die Gehäuseelekt­ rode verformt, was dazu führt, daß durch diese Verformung auch der Halbleiterchip verformt wird. Erfindungsgemäß ist es möglich, den Einfluß dieser Verformung zu reduzieren.

(4) Es wird eine Halbleitervorrichtung gemäß Punkt (1) ge­ schaffen, bei der der Bestandteil der Gehäuseelektrode die Schicht­ struktur Kupfer-Eisenlegierung-Kupfer aufweist. Zudem hat die vor­ stehend erwähnte Eisenlegierung vorzugsweise die Zusammenset­ zung 30% bis 50% Ni, Rest Fe oder 20% bis 40% Ni, 50% bis 60% Fe, Rest Co. Ebenso hat die Eisenlegierung der dreischichtigen Struktur Kupfer-Eisenlegierung-Kupfer beispielsweise eine Dicke im Bereich vom 1,5- bis 8-fachen derer jeder der Kupferschichten. Wenn die Eisenlegierung der Kupfer-Eisenlegierung-Kupfer-Struktur bei­ spielsweise Invar ist und das Dickeverhältnis der drei Schichten 1 : 3 1 beträgt, ist der lineare Ausdehnungskoeffizient der Gehäuseelekt­ rode 6,9 ppm/°C, während in einem Fall, in dem die Eisenlegierung Coval ist und das Dickeverhältnis 1 : 3 : 1 beträgt, ihr linearer Aus­ dehnungskoeffizient 6,0 ppm/°C ist. Dies bedeutet, daß als Material für die Gehäuseelektrode die dreischichtige Struktur Kupfer- Eisenlegierung-Kupfer verwendet wird, die sowohl die niedrigen Wärmeausdehnungscharakteristika als auch die hohen Wärmeleit­ charakteristika aufweist, wodurch es möglich ist, die Verformung des Halbleiterchips aufgrund der unterschiedlichen linearen Ausdeh­ nungskoeffizienten des Halbleiterchips und der Gehäuseelektrode zu verringern.

(5) Es wird eine Halbleitervorrichtung gemäß Punkt (1) ge­ schaffen, bei der die elektrisch leitende Platte die Schichtstruktur Kupfer-Eisenlegierung-Kupfer aufweist. Dann hat die Eisenlegierung vorzugsweise die Zusammensetzung 30% bis 50% Ni, Rest Fe oder 20% bis 40% Ni, 50% bis 60% Fe, Rest Co. Auf die gleiche Weise wie gemäß Punkt (4) ist es möglich, die Verformung des Halbleiter­ chips aufgrund der unterschiedlichen linearen Ausdehnungskoeffi­ zienten der elektrisch leitenden Platte und des Halbleiterchips zu ver­ ringern.

(6) Es wird eine Halbleitervorrichtung gemäß Punkt (1) ge­ schaffen, bei der die elektrisch leitende Platte die Zusammensetzung 30% bis 50% Ni, Rest Fe oder 20% bis 40% Ni, 50% bis 60% Fe, Rest Co aufweist. Die elektrisch leitende Platte kann beispielsweise aus Invar (einer Legierung aus 35% Ni und Fe) gefertigt sein. Zudem ist die Dicke der elektrisch leitenden Platte vorzugsweise größer oder gleich 50% der des Halbleiterchips. Dies bedeutet, daß der lineare Ausdehnungskoeffizient von Invar 1,5 ppm/°C beträgt, wogegen der lineare Ausdehnungskoeffizient des Halbleiterchips 3 ppm/°C be­ trägt, womit er größer als der von Invar ist. Die Dicke der elektrisch leitenden Dicke wird größer als die des Halbleiterchips eingestellt, wodurch es möglich ist, die Unterschiede zwischen der Wärmeaus­ dehnung der elektrisch leitenden Platte und der des Halbleiterchips zu verringern. Da die Dicke der elektrisch leitenden Platte gesteigert wird, wodurch auch die Funktion der Reduktion der Verformung des Halbleiterchips verbessert wird, ist zudem zu erwarten, daß die auf den Halbleiterchip einwirkende Spannung verringert wird.

(7) Es wird eine Halbleitervorrichtung gemäß Punkt (1) ge­ schaffen, bei der die elektrisch leitende Platte eine elektrisch leitende Platte mit Mo als Hauptbestandteil ist und eine Dicke hat, die 100% derjenigen des Halbleiterchips ist.

Dies bedeutet, daß die Dicke der elektrisch leitenden Platte kleiner als die des Halbleiterchips eingestellt wird, da der lineare Ausdehnungskoeffizient von Molybden 5,1 ppm/°C ist, wodurch es möglich ist, die Unterschiede zwischen der Wärmeausdehnung der elektrisch leitenden Platte und der des Halbleiterchips zu verringern.

Die elektrisch leitende Platte kann beispielsweise eine leitende Platte sein, deren Hauptbestandteil Mo ist, und sie kann auch eine Dicke haben, die kleiner oder gleich 200% der des Halbleiterchips ist.

8. Es wird eine Halbleitervorrichtung gemäß Punkt (1) ge­ schaffen, bei der die elektrisch leitende Platte eine elektrisch leitende Platte mit W als Hauptbestandteil ist und eine Dicke von

100% derjenigen des Halbleiterchips aufweist.

Dies bedeutet, daß die Dicke der elektrisch leitenden Platte kleiner als die des Halbleiterchips eingestellt wird, da der lineare Ausdehnungskoeffizient von Wolfram 4,5 ppm/°C beträgt, wodurch es möglich ist, die Unterschiede zwischen der Wärmeausdehnung der elektrisch leitenden Platte und der des Halbleiterchips zu verringern. Dann ist die elektrisch leitende Platte vorzugsweise eine leitende Platte, deren Hauptbestandteil W ist und die eine Dicke aufweist, die kleiner oder gleich 200% der des Halbleiterchips ist.

(9) Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Halbleitervorrichtung mit einer Leitungselektrode, die mit einer Leitung verbunden ist, einer Gehäuseelektrode mit einem her­ vorstehenden Teil um ihren Rand herum und einem Halbleiterchip mit Gleichrichtungsfunktion geschaffen, der über Verbindungsbau­ teile zwischen die Leitungselektrode und die Gehäuseelektrode ge­ schaltet ist, wobei zwischen dem Halbleiterchip und der Gehäuse­ elektrode eine elektrisch leitende Platte vorgesehen ist und die Breite der elektrisch leitenden Platte kleiner oder gleich 90% und größer oder gleich 50% derjenigen des Halbleiterchips ist. Dies bedeutet, daß in einem Fall, in dem eine elektrisch leitende Platte mit einem größeren linearen Ausdehnungskoeffizienten als dem des Halbleiter­ chips vorgesehen ist, die Breite der elektrisch leitenden Platte redu­ ziert wird, wodurch es möglich ist, die Unterschiede zwischen der Wärmeausdehnung der elektrisch leitenden Platte und der des Halb­ leiterchips zu verringern.

10. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Halbleitervorrichtung mit einer Leitungselektrode, die mit einer Leitung verbunden ist, einer Gehäuseelektrode mit einem her­ vorstehenden Teil um ihren Rand herum und einem Halbleiterchip mit Gleichrichtungsfunktion geschaffen, der mittels Lot zwischen die Leitungselektrode und die Gehäuseelektrode geschaltet ist, wobei ei­ ne elektrisch leitende Platte zwischen dem Halbleiterchip und der Leitungselektrode vorgesehen ist, aber keine elektrisch leitende Platte zwischen dem Halbleiterchip und der Gehäuseelektrode vorgesehen ist, die Breiten der Leitungselektrode und der elektrisch leitenden Platte kleiner als die des Halbleiterchips sind und das Lot zwischen dem Halbleiterchip und der elektrisch leitenden Platte so ausgebildet ist, daß die Breite des seitlichen Endes des Halbleiterchips kleiner als diejenige des Seitenendes der elektrisch leitenden Platte ist.

Dadurch ist es aufgrund der Form des Endteils des Lots mög­ lich, die Entstehung einer Spannungskonzentration am Endteil des Lots zu verhindern, durch das die elektrisch leitende Platte und die Halbleitervorrichtung elektrisch miteinander verbunden sind.

Zudem wird, konkret ausgedrückt, gemäß einem weiteren As­ pekt der vorliegenden Erfindung eine Halbleitervorrichtung mit einer Leitungselektrode, die mit einer Leitung verbunden ist, einer Gehäu­ seelektrode mit einem hervorstehenden Teil um ihren Rand herum und einem Halbleiterchip mit Gleichrichtungsfunktion geschaffen, der über Lot zwischen die Leitungselektrode und die Gehäuseelektro­ de geschaltet ist, wobei eine elektrisch leitende Platte zwischen dem Halbleiterchip und dem Leitungsanschluß vorgesehen ist, aber keine elektrisch leitende Platte zwischen dem Halbleiterchip und der Ge­ häuseelektrode vorgesehen ist und die Breiten der Leitungselektrode und der elektrisch leitenden Platte kleiner als diejenige des Halblei­ terchips sind, das Lot zwischen dem Halbleiterchip und der elektrisch leitenden Platte so ausgebildet ist, daß die Breite des seitlichen Endes der elektrisch leitenden Platte kleiner als diejenige des seitlichen En­ des des Halbleiterchips ist und das Lot zwischen dem Halbleiterchip und der Gehäuseelektrode so ausgebildet ist, daß die Breite des seit­ lichen Endes des Halbleiterchips kleiner als diejenige des seitlichen Endes der Gehäuseelektrode ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine vertikale Schnittansicht, die die Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die für eine Gleichrichterdiode eines Wechselstrom­ generators für Fahrzeuge verwendet wird;

Fig. 2 ist eine vertikale Schnittansicht, die die Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die für eine Gleichrichterdiode eines Wechselstromgenerators für Fahrzeuge verwendet wird;

Fig. 3 ist eine vertikale Schnittansicht, die die Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die für eine Gleichrichterdiode eines Wechselstromgenerators für Fahrzeuge verwendet wird;

Fig. 4 ist eine vertikale Schnittansicht, die die Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die für eine Gleichrichterdiode eines Wechselstromgenerators für Fahrzeuge verwendet wird;

Fig. 5 ist eine vertikale Schnittansicht, die die Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die für eine Gleichrichterdiode eines Wechselstromgenerators für Fahrzeuge verwendet wird;

Fig. 6 ist eine vertikale Schnittansicht, die die Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die für eine Gleichrichterdiode eines Wechselstromgenerators für Fahrzeuge verwendet wird;

Fig. 7 ist eine grafische Darstellung, die zur Erläuterung der Charakteristika der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nützlich ist;

Fig. 8 ist eine vertikale Schnittansicht, die die Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die für eine Gleichrichterdiode eines Wechselstromgenerators für Fahrzeuge verwendet wird;

Fig. 9 ist eine vertikale Schnittansicht, die die Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die für eine Gleichrichterdiode eines Wechselstromgenerators für Fahrzeuge verwendet wird; und

Fig. 10 ist eine vertikale Schnittansicht, die zu Vergleichszwe­ cken die Struktur einer Diode zeigt.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen im Einzelnen beschrieben.

Zu Vergleichszwecken ist in Fig. 10 die Grundstruktur einer Di­ ode gezeigt.

In Fig. 10 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Leitungselekt­ rode. Diese Leitungselektrode 1 dient als Verbindungsteil, über das einem Halbleiterchip 2 elektrischer Strom zugeführt wird. Der Halb­ leiterchip 2 und die Leitungselektrode 1 sind über ein Verbindungs­ element 3a elektrisch miteinander verbunden. Zudem sind der Halb­ leiterchip 2 und eine elektrisch leitende Platte 4 (eine Metallplatte) über ein Verbindungselement 3b elektrisch miteinander verbunden. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet ein Metallgehäuse, das als Elektro­ denmaterial dient. Die Gehäuseelektrode 5 und die elektrisch leitende Platte 4 sind über ein Verbindungselement 3c elektrisch miteinander verbunden. Jedes dieser Verbindungselemente 3a, 3b und 3c sind im Allgemeinen aus Lot gefertigt. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet ein isolierendes Element, das in einen Hohlraum gefüllt wird, der zwi­ schen dem Halbleiterchip 2 und dem Metallgehäuse definiert ist und das im allgemeinen aus einem Harz auf Epoxidbasis oder dergleichen besteht.

Zu Vergleichszwecken stimmt die Breite des Halbleiterchips 2 bei dieser Diode mit der der elektrisch leitenden Platte überein. Die Breite der elektrisch leitenden Platte 4 beträgt beispielsweise 600 µm. Wenn die Breite des Halbleiterchips 2 auf diese Weise mit der der elektrisch leitenden Platte 4 übereinstimmt, wird der lineare Ausdeh­ nungskoeffizient der elektrisch leitenden Platte 4 größer als der des Halbleiterchips 2. Dadurch besteht die Möglichkeit, daß die auf den Halbleiterchip ausgeübte mechanische Spannung zunehmen kann, wodurch Risse im Halbleiterchip entstehen können.

Wenn zudem die elektrisch leitende Platte, wie aus Fig. 10 her­ vorgeht, so vorgesehen ist, daß sie unter dem Halbleiterchip 2 liegt, wird die elektrisch leitende Platte 4 selbst der Wärmewiderstand, und dadurch entsteht das Problem, daß die Wärme von dem Halbleiter­ chip 2 kaum abgestrahlt wird.

Nun führt eine Wechselstromlichtmaschine zur Umwandlung eines Wechselstromausgangssignals von einem Wechselstromgene­ rator in ein Gleichstromausgangssignal ihre Aufgabe der Gleichrich­ tung eines Stroms durch eine unabhängig darin vorgesehene Diode, und im Allgemeinen ist in dieser Diode ein Halbleiterelement enthal­ ten.

Andererseits wird die Wechselstromlichtmaschine leicht in ho­ hem Maße dem Einfluß der hohen Temperatur, einer Steigerung des Ausmaßes der Wärmeerzeugung aufgrund einer Veränderung der elektrischen Last auf der Seite des Fahrzeugs und dergleichen ausge­ setzt, da die Montageposition der Wechselstromlichtmaschine zur Umwandlung eines Wechselstromausgangssignals von einem Gene­ rator in ein Gleichstromausgangssignal innerhalb des Motorraums eines Fahrzeugs angeordnet ist. Da insbesondere ein Fahrzeug unter harten Bedingungen arbeitet, in denen es aufgrund der unterschied­ lichen Temperaturen im Sommer und im Winter einer wiederholten Abkühlung und Erwärmung über einen breiten Temperaturbereich ausgesetzt ist, ist eine Halbleitervorrichtung zudem erforderlich, die ausgezeichnete Wärmeabstrahlungseigenschaften und eine ausge­ zeichnete Wärmeermüdung aufweist.

Wie vorstehend beschrieben, wird es zu einem wesentlichen Problem, wie verhindert wird, daß die Halbleitervorrichtung unter Wärmeeinfluß gerät, da die Wechselstromlichtmaschine im Motor­ raum des Fahrzeugs montiert ist, in dem sich die Temperatur stark ändert.

In den letzten Jahren ist jedoch der Bedarf an kleinen Fahrzeu­ gen mit Hochleistungsmotoren gestiegen. Wenn der Motor klein sein und eine hohe Leistung erbringen muß, wird die Erwärmungstempe­ ratur um so höher. Daher ist es bei einer im Motorraum des Fahr­ zeugs montierten Wechselstromlichtmaschine normalerweise erfor­ derlich, eine Wechselstromlichtmaschine vorzusehen, die einem Temperaturbereich standhalten kann, der von 180 Grad oder mehr bis minus 40 Grad reicht, obwohl zwischen den Temperaturen im Sommer und im Winter ein Unterschied besteht.

Insbesondere besteht die Möglichkeit, daß sich die auf den Halbleiterchip einwirkende Spannung konzentriert und Risse in dem Teil des Halbleiterchips entstehen, an dem sich die Spannung kon­ zentriert, wenn der Halbleiterchip, wie in der JP-A-5-191956 be­ schrieben, so montiert ist, daß er über dem Elektrodengehäuse liegt, und ebenso die Elektrodenplatte so montiert ist, daß sie über dem Halbleiterchip liegt, da der lineare Ausdehnungskoeffizient jeder der Elektroden auf der Ober- und Unterseite größer als der des Halblei­ terchips ist.

In Anbetracht des Vorstehenden zielt die Erfindung bei der vor­ liegenden Anwendung darauf ab, die auf den Halbleiterchip einwir­ kende Spannungskonzentration durch eine geringfügige Veränderung der Elektrodenplatte zu absorbieren, um die Entstehung von Rissen in dem Halbleiterchip zu verhindern.

Fig. 1 ist eine vertikale Schnittansicht, die den Aufbau einer Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung zeigt.

In der Figur ist bei der Kapselstruktur, bei der eine Leitungs­ elektrode 1 mit einer Leitung verbunden ist, eine Gehäuseelektrode 5 einen um ihren Umfang ausgebildeten vorstehenden Teil aufweist und ein Halbleiterchip 2 eine Gleichrichtungsfunktion hat und über Verbindungselemente 3a, 3b, 3c elektrisch zwischen die Leitungs­ elektrode 1 und die Gehäuseelektrode 5 geschaltet ist und die auch ein isolierendes Element 6 aufweist, eine elektrisch leitende Platte 4 zwischen dem Halbleiterchip 2 und der Leitungselektrode 1 vorgese­ hen. Dann ist keine elektrisch leitende Platte 4 zwischen dem Halb­ leiterchip 2 und der an Kühlrippen 7, die über ein Verbindungsele­ ment elektrisch miteinander verbunden sind, befestigten Gehäuse­ elektrode 5 vorgesehen.

Da zwischen dem Halbleiterchip 2 und der an Kühlrippen 7, die über das Verbindungselement elektrisch miteinander verbunden sind, befestigten Gehäuseelektrode 5 keine elektrisch leitende Platte vorgesehen ist, kann eine hohe Wärmeabstrahlungseigenschaft erzielt werden, und ebenso kann die Sperrwärmeerzeugungs- Durchbruchspannung gesteigert werden.

Da die elektrisch leitende Platte 4 auf der der Gehäuseelektrode 5 gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist, ist es zudem möglich, den Einfluß zu reduzieren, der aufgrund des Unterschieds zwischen der Wärmeausdehnung der Gehäuseelektrode 5 und der der Leitungs­ elektrode 1 auf dem Halbleiterchip 2 ausgeübt wird, und ebenso ist es möglich, den Schaden, wie die Entstehung von Rissen in dem Halbleiterchip 2, zu reduzieren.

Obwohl in der vorstehenden Beschreibung und dergleichen ein Beispiel beschrieben wurde, bei dem keine elektrisch leitende Platte 4 zwischen dem Halbleiterchip 2 und der Gehäuseelektrode 5 vorgese­ hen ist, wird eine elektrisch leitende Platte verwendet, die dünner als die vorstehend erwähnte elektrisch leitende Platte 4 ist, wenn eine elektrisch leitende Platte 4 zwischen dem Halbleiterchip 2 und der Gehäuseelektrode 5 vorgesehen ist.

In der Beschreibung einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist die elekt­ risch leitende Platte 2 so ausgebildet, daß ihr linearer Ausdehnungs­ koeffizient kleiner als der der Gehäuseelektrode 5 und ebenso um 50% kleiner als der des Halbleiterchips ist. Normalerweise sind sowohl die Leitungselektrode 1 als auch die Gehäuseelektrode 5 aus einem Metall auf Kupferbasis oder Eisenbasis gefertigt. Wenn beispielsweise jede dieser Elektroden aus einem Metall auf Kupferbasis gefertigt ist, liegt ihr linearer Ausdehnungskoeffizient bei ca. 17 ppm/°C, während der lineare Ausdehnungskoeffizient des Halbleiterchips 3 ppm/°C beträgt. In diesem Fall wird für die zwischen dem Halbleiterchip 2 und der Leitungselektrode 5 vorgesehene, elektrisch leitende Platte 4 ein Metall verwendet, dessen linearer Ausdehnungskoeffizient kleiner als der der Gehäuseelektrode 5, aber größer oder gleich 50% dem des Halbleiterchips 2 ist. Dies bedeutet, daß die elektrisch leitende Platte 4 aus einem Metall mit einem linearen Ausdehnungskoeffi­ zienten gefertigt wird, der größer oder gleich 1,5 ppm/°C ist. Dadurch ist es selbst dann möglich, die Verformung des Halbleiterchips auf­ grund der unterschiedlichen linearen Ausdehnungskoeffizienten des Halbleiterchips und der Gehäuseelektrode, die über ein Verbindungs­ element elektrisch mit der elektrisch leitenden Platte verbunden sind, zu verringern, wenn häufig und wiederholt ein Wärmeschock auf die­ sen einwirkt, da die Unterschiede zwischen der Wärmeausdehnung der elektrisch leitenden Platte 4 und der des Halbleiterchips 2 klein ist, und es ist ebenso möglich, die in dem Halbleiterchip erzeugte Spannung zu verringern.

Fig. 2 ist eine vertikale Schnittansicht, die die Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung zeigt.

Gemäß der Figur ist bei der Kapselstruktur mit einer mit einer Leitung verbundenen Leitungselektrode 1, einer Gehäuseelektrode 5 mit einem vorstehenden Teil um ihren Umfang und einem Halbleiter­ chip 2 mit Gleichrichtungsfunktion, der über Verbindungselemente 3a, 3b, 3c elektrisch zwischen die Leitungselektrode 1 und die Ge­ häuseelektrode 5 geschaltet ist, und die ebenso ein isolierendes Ele­ ment 6 umfaßt, eine elektrisch leitende Platte 4 zwischen dem Halb­ leiterchip 2 und der Leitungselektrode 1 vorgesehen, und ein Haupt­ bestandteil der Gehäuseelektrode ist entweder Kupfer oder kupfer­ haltiges Zirkon. Die Festigkeit der elektrisch leitenden Platte 4 ist beispielsweise größer als die der Gehäuseelektrode 5. Was ein Verfah­ ren zur Befestigung der Gehäuseelektrode 5 an den Kühlrippen 7 betrifft, so existieren ein Typ, bei dem die Gehäuseelektrode 5 über ein Verbindungselement an den Kühlrippen 7 befestigt wird, und ein Typ, bei dem ein Preßpassen der Gehäuseelektrode 5 in einer Boh­ rung der Kühlrippen 7 erfolgt, um die Gehäuseelektrode 5 daran zu befestigen. Fig. 2 zeigt, daß ein Befestigungsteil der Gehäuseelektrode 5 ein durch das Preßpassen an den Kühlrippen 7 befestigtes Rädel­ werkzeug 5a ist und daß die Gehäuseelektrode 5 durch das Rädel­ werkzeug 5a auf die Kühlrippen 7 preßgepaßt wird, um daran befes­ tigt zu werden. Obwohl die Anbringung gemäß diesem Verfahren mit einfachen Mitteln hoch effizient erfolgen kann, wird die Gehäuse­ elektrode beim Preßpassen deformiert, und durch diese Verformung wird der Halbleiterchip ebenfalls deformiert. Wenn der Elastizitäts­ faktor der Gehäuseelektrode beispielsweise 120 GPa beträgt, wird ei­ ne elektrisch leitende Platte 5 mit einer Festigkeit verwendet, die grö­ ßer oder gleich 120 GPa ist. Die in der Gehäuseelektrode 5 ausgebil­ deten Rillen können die Abmessungen der Oberfläche des Metallge­ häuses steigern, wodurch die Effizienz der Wärmeabstrahlung erhöht wird. Zudem werden die Rillen beim Einführen der Gehäuseelektrode 5 in die Bohrung Mittel für das Preßpassen. Die elektrisch leitende Platte ist auf diese Weise der auf den Halbleiterchip einwirkenden Spannung ausgesetzt, und die auf den Halbleiterchip einwirkende partielle Spannungskonzentration wird reduziert, wodurch es möglich ist, die Entstehung von Rissen in dem Halbleiterchip zu reduzieren. Die Erzeugung von Rissen in einem Befestigungselement, wie dem Lot zwischen dem Halbleiterchip und der Gehäuseelektrode, auf­ grund der unterschiedlichen linearen Ausdehnungskoeffizienten der Gehäuseelektrode und dem Lotchip, kann durch die elektrisch lei­ tende Platte reduziert werden, die durch den Halbleiterchip auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.

Fig. 3 ist eine vertikale Schnittansicht, die die Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung zeigt.

Gemäß der Figur ist bei der Kapselstruktur mit einer mit einer Leitung verbundenen Leitungselektrode 1, einer Gehäuseelektrode 5 mit einem um ihren Umfang ausgebildeten vorstehenden Teil und ei­ nem Halbleiterchip mit einer Gleichrichtungsfunktion, der über die Verbindungselemente 3a, 3b, 3c elektrisch zwischen die Leitungs­ elektrode 1 und die Gehäuseelektrode 5 geschaltet ist, die auch ein isolierendes Element 6 umfaßt, eine elektrisch leitende Platte 4 zwi­ schen dem Halbleiterchip 2 und der Leitungselektrode 1 vorgesehen, der Hauptbestandteil der Gehäuseelektrode weist die dreischichtige Struktur Kupfer-Eisenlegierung-Kupfer auf, und die Eisenlegierung ist so ausgebildet, daß sie eine Zusammensetzung von 30% bis 50% Ni, Rest Fe oder 20% bis 40% Ni, 50% bis 60% Fe, Rest Co auf­ weist. Die Eisenlegierung in der dreischichtigen Struktur Kupfer- Eisenlegierung-Kupfer hat eine Dicke von etwa dem 1,5- bis 8-fachen der der Kupferschichten auf beiden Seiten. Bei der vorstehend be­ schriebenen Halbleitervorrichtung hat der Hauptbestandteil der Ge­ häuseelektrode die Schichtstruktur Kupfer-Eisenlegierung-Kupfer.

Zudem hat die Eisenlegierung vorzugsweise die Zusammensetzung 30% bis 50% Ni, Rest Fe oder 20% bis 40% Ni, 50% bis 60% Fe, Rest Co. Zudem hat die Eisenlegierung der dreischichtigen Struktur Kupfer-Eisenlegierung-Kupfer eine Dicke, die 1,5- bis 8-mal so groß wie die jeder der Kupferschichten auf beiden Seiten ist.

In einem Fall, indem die Eisenlegierung in der Kupfer- Eisenlegierung-Kupfer-Struktur Invar ist und das Dickeverhältnis der Kupfer-Eisenlegierung-Kupfer-Struktur 1 : 3 : 1 beträgt, beträgt bei­ spielsweise der lineare Ausdehnungskoeffizient der Gehäuseelektrode 6,9 ppm/°C, wogegen in einem Fall, in dem die Eisenlegierung Covar ist und das Dickeverhältnis 1 : 3 : 1 ist, der lineare Ausdehnungsko­ effizient der Gehäuseelektrode 6,0 ppm/°C beträgt. Dies bedeutet, daß die dreischichtige Struktur Kupfer-Eisenlegierung-Kupfer, die sowohl das Merkmal einer niedrigen Wärmeausdehnung als auch das Merkmal einer hohen Wärmeleitfähigkeit aufweist, als Material für die Gehäuseelektrode verwendet wird, wodurch eine Verringerung der Verformung des Halbleiterchips aufgrund der unterschiedlichen line­ aren Ausdehnungskoeffizienten des Halbleiterchips und der Gehäu­ seelektrode ermöglicht wird. Zudem ist eine Verringerung der Span­ nung möglich, die in dem Befestigungselement, wie Lot, erzeugt wird. Im Übrigen kann diese Schichtstruktur durch Pressen der Materia­ lien durch Kompressionsbondieren hergestellt werden.

Fig. 4 ist eine vertikale Schnittansicht, die die Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung zeigt.

Gemäß der Figur ist bei der Kapselstruktur mit einer mit einer Leitung verbundenen Leitungselektrode 1, einer Gehäuseelektrode 5 mit einem vorstehenden Teil um ihren Umfang und einem Halbleiter­ chip 2 mit einer Gleichrichtungsfunktion, der über Verbindungsele­ mente 3a, 3b, 3c elektrisch zwischen die Leitungselektrode 1 und die Gehäuseelektrode 5 geschaltet ist und die auch ein isolierendes Ele­ ment 6 umfaßt, eine elektrisch leitende Platte zwischen dem Halblei­ terchip 2 und der Leitungselektrode 1 vorgesehen, die elektrisch lei­ tende Platte 4 hat die dreischichtige Struktur Kupfer-Eisenlegierung- Kupfer, und die Eisenlegierung hat die Zusammensetzung 30% bis 50% Ni, Rest Fe oder 20% bis 40% Ni, 50 bis 60% Fe, Rest Co. Wenn die Dicke (T) der elektrisch leitenden Platte 4 beispielsweise 500 µm beträgt, die Eisenlegierung der Kupfer-Eisenlegierung- Kupfer-Struktur Invar ist und das ihr Dickeverhältnis 1 : 3 : 1 ist, beträgt der lineare Ausdehnungskoeffizient der Gehäuseelektrode 5 6,9 ppm/°C, während der lineare Ausdehnungskoeffizient 6,0 ppm/ °C ist, wenn die Eisenlegierung Covar ist und ihr Dickeverhält­ nis 1 : 3 : 1 beträgt.

Fig. 5 ist eine vertikale Schnittansicht, die die Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Gemäß der Figur ist bei der Kapselstruktur mit einer mit einer Leitung verbundenen Leitungselektrode 1, einer Gehäuseelektrode 5 mit einem abstehenden Teil um ihren Rand und einem Halbleiterchip 2 mit einer Gleichrichtungsfunktion, der über Verbindungsbauteile 3a, 3b, 3c zwischen die Leitungselektrode 1 und die Gehäuseelektro­ de 5 geschaltet ist, die auch ein isolierendes Element 6 umfaßt, zwi­ schen dem Halbleiterchip 2 und der Leitungselektrode 1 eine elekt­ risch leitende Platte 4 vorgesehen, sowohl die Gehäuseelektrode 5 als auch die elektrisch leitende Platte 4 haben die dreischichtige Struk­ tur Kupfer-Eisenlegierung-Kupfer, und die Eisenlegierung hat die Zu­ sammensetzung 30% bis 50% Ni, Rest Fe oder 20% bis 40% Ni, 50% bis 60% Fe, Rest Co.

Fig. 6 ist eine vertikale Schnittansicht, die die Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung zeigt.

Gemäß der Figur ist bei der Kapselstruktur mit einer mit einer Leitung verbundenen Leitungselektrode 1, einer Gehäuseelektrode 5 mit einem abstehenden Teil um ihren Rand und einem Halbleiterchip 2 mit Gleichrichtungsfunktion, der über Verbindungsbauteile 3a, 3b, 3c zwischen die Leitungselektrode 1 und die Gehäuseelektrode 5 ge­ schaltet ist, die auch ein isolierendes Element 6 umfaßt, zwischen dem Halbleiterchip 2 und der Leitungselektrode 1 eine elektrisch lei­ tende Platte 4 vorgesehen, und die elektrisch leitende Platte 4 ist eine aus Invar (einer Legierung aus 35% Ni und Fe) gefertigte elektrisch leitende Platte mit einer Dicke, die größer oder gleich 50% der (Ta) des Halbleiterchips 2 ist. Der lineare Ausdehnungskoeffizient von In­ var beträgt 1,5 ppm/°C, wogegen der lineare Ausdehnungskoeffizient des Halbleiterchips 2 3 ppm/°C beträgt, womit er größer als der von Invar ist. Zum Verringern des Unterschieds zwischen der Wärmeaus­ dehnung von Invar und der des Halbleiterchips wird die Dicke des Invar größer als die (T) des Halbleiterchips eingestellt. Da die Dicke (T) der elektrisch leitenden Platte gesteigert wird, wodurch auch die Funktion der Verringerung der Verformung des Halbleiterchips ver­ bessert wird, kann zudem damit gerechnet werden, daß die auf den Halbleiterchip 2 einwirkende Spannung erheblich verringert wird.

Fig. 7 ist eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Än­ derung der Dicke (W) der elektrisch leitenden Platte 4 und dem Ver­ hältnis zwischen der Querspannung am mittleren Teil des Halbleiter­ chips 2 und der Querspannung am mittleren Teil des in Fig. 10 zu Vergleichszwecken gezeigten herkömmlichen Halbleiterchips 2.

Eine Halbleitervorrichtung gemäß einer achten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung ist so beschaffen, daß bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform eines Halbleiters die elektrisch leitende Platte 4 eine elektrisch leitende Platte ist, deren Hauptbestandteil Mo ist und deren Dicke kleiner oder gleich 200% der (Ta) des Halbleiter­ chips ist. Dies bedeutet, daß die Wärmeverformung der elektrisch leitenden Platte größer als die des Halbleiterchips 2 ist, da der lineare Ausdehnungskoeffizient von Molybden 5,1 ppm/°C ist. Zur Verringe­ rung des Unterschieds zwischen der Wärmeausdehnung des Halblei­ terchips 2 und der der elektrisch leitenden Platte 4 auf der Grundlage der gleichen Funktion wie bei der siebten Ausführungsform wird die Dicke der elektrisch leitenden Platte 4 kleiner als die (Ta) des Halb­ leiterchips eingestellt.

Eine Halbleitervorrichtung gemäß einer neunten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung ist so beschaffen, daß bei der in Fig. 6 gezeigten siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die elektrisch leitende Platte 4 eine elektrisch leitende Platte ist, deren Hauptbestandteil W ist und deren Dicke kleiner oder gleich 200% der (Ta) des Halbleiterchips ist. Da der lineare Ausdehnungskoeffi­ zient von Wolfram 4,5 ppm/°C ist, bedeutet dies, daß die Wärmever­ formung der elektrisch leitenden Platte 4 größer als die des Halblei­ terchips 2 ist. Zur Verringerung der Differenz zwischen der Wärme­ ausdehnung des Halbleiterchips 2 und der der elektrisch leitenden Platte 4 auf der Grundlage der gleichen Funktion wie bei der siebten Ausführungsform wird die Dicke der elektrisch leitenden Platte 4 kleiner als die (Ta) des Halbleiterchips eingestellt.

Fig. 8 zeigt die Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Gemäß der Figur ist bei der Kapselstruktur mit einer mit einer Leitung verbundenen Leitungselektrode 1, einer Gehäuseelektrode 5 mit einem abstehenden Teil um ihren Rand und einem Halbleiterchip 2 mit Gleichrichtungsfunktion, der über Verbindungsbauteile 3a, 3b, 3c zwischen die Leitungselektrode 1 und die Gehäuseelektrode 5 ge­ schaltet ist, die auch ein isolierendes Element 6 umfaßt, zwischen dem Halbleiterchip 2 und der Leitungselektrode 1 eine elektrisch lei­ tende Platte 4 vorgesehen, und eine Breite (W) der elektrisch leiten­ den Platte 4 ist kleiner als die (Wa) des Halbleiterchips eingestellt. Die elektrisch leitende Platte ist beispielsweise so ausgebildet, daß ihre Breite (W) kleiner oder gleich 90%, aber größer oder gleich 50% der Breite (Wa) des Halbleiterchips ist. Die elektrisch leitende Platte kann entweder eine runde oder eine vieleckige Form haben.

Da der Halbleiterchip und die elektrisch leitende Platte so mit­ einander verbunden sind, daß der Umfang der elektrisch leitenden Platte im Inneren des Umfangs des Halbleiterchips angeordnet ist, ist es möglich, die im Lot zwischen der elektrisch leitenden Platte und dem Halbleiterchip aufgrund der unterschiedlichen linearen Ausdeh­ nungskoeffizienten der elektrisch leitenden Platte und des Halbleiter­ chips entstandene Spannung zu reduzieren. Zudem ist die elektrisch leitende Platte in Bezug auf den Endteil des Halbleiterchips auf der mittleren Seite angeordnet, wodurch es möglich ist, die konzentrierte Spannung zu absorbieren, die im Endteil des Halbleiterchips erzeugt wird. Nun kann gemäß dem Ergebnis der numerischen Berechnung die Spannung in Begriffen des vorgegebenen relativen Kühlwerts von 10 bis 25 absorbiert werden. Auf diese Weise wird die Erzeugung von Rissen aufgrund der unterschiedlichen Wärmeverformung des elekt­ risch leitenden Materials und des Halbleiterchips, die über das Ver­ bindungselement elektrisch miteinander verbunden sind, verursach­ ten Wärmeermüdung reduziert. Zudem ist es durch die Berücksichti­ gung der Wärmeabstrahlungseigenschaften möglich, eine Halbleiter­ vorrichtung mit einer hoch zuverlässigen Wärmeübertragung zu er­ halten.

Fig. 9 zeigt die Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Gemäß der Figur ist bei der Kapselstruktur mit einer mit einer Leitung verbundenen Leitungselektrode 1, einer Gehäuseelektrode 5 mit einem abstehenden Teil um ihren Rand und einem Halbleiterchip 2 mit Gleichrichtungsfunktion, der über Verbindungsbauteile 3a, 3b, 3c zwischen die Leitungselektrode 1 und die Gehäuseelektrode 5 ge­ schaltet ist, die auch ein isolierendes Element 6 umfaßt, zwischen dem Halbleiterchip 2 und der Leitungselektrode 1 eine elektrisch lei­ tende Platte 4 vorgesehen, es ist jedoch keine elektrisch leitende Platte 4 zwischen dem Halbleiterchip 2 und der Gehäuseelektrode 5 vorgesehen, sowohl die Leitungselektrode 1 als auch die elektrisch leitende Platte 4 sind so ausgebildet, daß eine Breite (W) beider klei­ ner als die des Halbleiterchips 2 wird, und ebenso ist das Lot als Verbindungselement 3b zwischen dem Halbleiterchip 2 und der elekt­ risch leitenden Platte 4 so ausgebildet, daß seine Breite (Wb) am seit­ lichen Ende der elektrisch leitenden Platte kleiner als seine Breite (WC) am seitlichen Ende des Halbleiterchips wird.

Da die elektrisch leitende Platte und der Halbleiterchip so mit­ einander verbunden sind, daß der Rand der elektrisch leitenden Platte im Inneren des Rands des Halbleiterchips angeordnet ist, ist es möglich, die aufgrund der unterschiedlichen linearen Ausdehnungs­ koeffizienten der beiden im Lot zwischen der elektrisch leitenden Platte und dem Halbleiterchip und im Lot zwischen dem Halbleiter­ chip und der Gehäuseelektrode erzeugte Spannung um die Hälfte zu verringern. Zudem ist die elektrisch leitende Platte in bezug auf das Endteil des Halbleiterchips auf der mittleren Seite angeordnet, wo­ durch es möglich ist, die konzentrierte Spannung zu absorbieren, die im Endteil des Halbleiterchips erzeugt wird.

Auf diese Weise wird die Erzeugung von Rissen aufgrund der Wärmeermüdung reduziert, die durch die unterschiedliche Wärme­ ausdehnung des elektrisch leitenden Materials und des Halbleiter­ chips verursacht wird, die durch das Verbindungselement elektrisch miteinander verbunden sind. Zudem ist es durch die Berücksichti­ gung der Wärmeabstrahlungseigenschaften möglich, eine Halbleiter­ vorrichtung mit einer hoch zuverlässigen Wärmeübertragung zu er­ halten.

Für Fachleute ist ferner ersichtlich, daß die vorstehende Be­ schreibung anhand von Ausführungsformen der Erfindung erfolgte und daß verschiedene Änderungen und Modifikationen an der Erfin­ dung vorgenommen werden können, ohne daß vom Geist der Erfin­ dung und dem Rahmen der beiliegenden Ansprüche abgewichen würde.

Claims (11)

1. Halbleitervorrichtung mit einer Leitungselektrode (1), die mit einer Leitung verbunden ist, einer Gehäuseelektrode (5) mit ei­ nem abstehenden Teil an ihrem Rand und einem Halbleiterchip (2) mit Gleichrichtungsfunktion, der über Verbindungsbauteile (3a, 3b, 3c) zwischen die Leitungselektrode und die Gehäuse­ elektrode geschaltet ist, wobei zwischen dem Halbleiterchip und der Leitungselektrode eine elektrisch leitende Platte (4) vorgese­ hen ist.

2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Längenaus­ dehnungskoeffizient der elektrisch leitenden Platte kleiner als der der Gehäuseelektrode und größer oder gleich 50% desjeni­ gen des Halbleiterchips ist.

3. Halbleiter nach Anspruch 1, bei dem die Festigkeit der elek­ trisch leitenden Platte größer als die der Gehäuseelektrode ist.

4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Gehäuse­ elektrode eine Schichtstruktur aus einem kupferhaltigen Metall und/oder einem eisenhaltigen Metall aufweist.

5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die elektrisch leitende Platte die Schichtstruktur Kupfer-Eisenlegierung- Kupfer hat und die Eisenlegierung 30% bis 50% Ni, Rest Fe oder 20% bis 40% Ni, 50% bis 60% Fe, Rest Co enthält.

6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die elektrisch leitende Platte aus einer Eisenlegierung aus 30% bis 50% Ni, Rest Fe oder 20% bis 40% Ni, 50% bis 60% Fe, Rest Co her­ gestellt ist.

7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die elektrisch leitende Platte eine elektrisch leitende Platte aus Mo als Haupt­ bestandteil ist und eine Dicke hat, die ≧ 100% derjenigen des Halbleiterchips ist.

8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die elektrisch leitende Platte eine elektrisch leitende Platte aus W als Haupt­ bestandteil ist und eine Dicke von ≧ 100% derjenigen des Halb­ leiterchips aufweist.

9. Halbleitervorrichtung mit einer Leitungselektrode (1), die mit einer Leitung verbunden ist, einer Gehäuseelektrode (5) mit ei­ nem hervorstehenden Teil um ihren Rand herum und einem Halbleiterchip (2) mit Gleichrichtungsfunktion, der über Ver­ bindungsbauteile (3a, 3b, 3c) zwischen die Leitungselektrode und die Gehäuseelektrode geschaltet ist, wobei zwischen dem Halbleiterchip und der Gehäuseelektrode eine elektrisch leiten­ de Platte (4) vorgesehen ist und die Breite der elektrisch leiten­ den Platte kleiner oder gleich 90% und größer oder gleich 50% derjenigen des Halbleiterchips ist.

10. Halbleitervorrichtung mit einer Leitungselektrode (1), die mit einer Leitung verbunden ist, einer Gehäuseelektrode (5) mit ei­ nem hervorstehenden Teil um ihren Rand herum und einem Halbleiterchip (2) mit Gleichrichtungsfunktion, der mittels Lot (3a, 3b, 3c) zwischen die Leitungselektrode und die Gehäuse­ elektrode geschaltet ist, wobei eine elektrisch leitende Platte (4) zwischen dem Halbleiterchip und der Leitungselektrode vorge­ sehen ist, aber keine elektrisch leitende Platte zwischen dem Halbleiterchip und der Gehäuseelektrode vorgesehen ist, die Breiten der Leitungselektrode und der elektrisch leitenden Plat­ te kleiner als die des Halbleiterchips sind und das Lot zwischen dem Halbleiterchip und der elektrisch leitenden Platte so aus­ gebildet ist, daß die Breite des seitlichen Endes des Halbleiter­ chips kleiner als diejenige des Seitenendes der elektrisch leiten­ den Platte ist.

11. Halbleitervorrichtung mit einer Leitungselektrode (1), die mit einer Leitung verbunden ist, einer Gehäuseelektrode (5) mit ei­ nem hervorstehenden Teil um ihren Rand herum und einem Halbleiterchip (2) mit Gleichrichtungsfunktion, der über Lot (3a, 3b, 3c) zwischen die Leitungselektrode und die Gehäuseelektro­ de geschaltet ist, wobei zwischen dem Halbleiterchip und der Leitungselektrode eine elektrisch leitende Platte (4) vorgesehen ist, zwischen dem Halbleiterchip und der Gehäuseelektrode aber keine elektrisch leitende Platte vorgesehen ist, die Breiten der Leitungselektrode und der elektrisch leitenden Platte kleiner als diejenige des Halbleiterchips sind, das Lot zwischen dem Halbleiterchip und der elektrisch leitenden Platte so ausgebildet ist, daß die Breite des seitlichen Endes der elektrisch leitenden Platte kleiner als die des seitlichen Endes des Halbleiterchips ist und das Lot zwischen dem Halbleiterchip und der Gehäuseelek­ trode so ausgebildet ist, daß die Breite des seitlichen Endes des Halbleiterchips kleiner als diejenige des seitlichen Endes der Gehäuseelektrode ist.