DE112014006793T5 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Halbleitervorrichtung weist ein Halbleitermodul, das ein Halbleiterelement, eine Abstrahlplatte, welche mit dem Halbleiterelement verbunden ist und welche mindestens eine Abstrahlplattendurchgangsbohrung darin ausgebildet aufweist, und ein Harz umfasst, welches das Halbleiterelement und die Abstrahlplatte mit einer unteren Oberfläche der Abstrahlplatte exponiert aufweist, einen Kühlkörper, ein erstes isolierendes Fett, welches zwischen der unteren Oberfläche der Abstrahlplatte und dem Kühlkörper vorgesehen ist, um die Abstrahlplatte und den Kühlkörper thermisch zu verbinden, und ein zweites isolierendes Fett, das in der mindestens einen Abstrahlplattendurchgangsbohrung vorgesehen ist, sodass es mit dem ersten isolierenden Fett in Verbindung steht, auf.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Diese Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung, welche zum Beispiel einen großen Strom verarbeitet.
  • Hintergrund
  • Patentliteratur 1 offenbart eine Halbleitervorrichtung, in welcher ein Halbleitermodul an einen Kühlkörper angebracht ist.
  • Stand der Technik
  • Patentliteratur
    • Patentliteratur 1: Offengelegtes, japanisches Patent Nr. 2010-192717
  • Zusammenfassung
  • Technisches Problem
  • Um ein Wärmeableitungsvermögen für das Halbleitermodul sicherzustellen, ist bevorzugt, dass ein isolierendes Fett in einem Bereich zwischen dem Halbleitermodul und dem Kühlkörper vorgesehen ist. Die linearen Ausdehnungskoeffizienten des Halbleitermoduls und des Kühlkörpers unterscheiden sich jedoch voneinander. Entsprechend ändert sich, wenn das Halbleitermodul verwendet wird, der Abstand zwischen dem Halbleitermodul und dem Kühlkörper über die Zeit. In einigen Fällen hat dies einen Auspumpeffekt verursacht, bei welchem das isolierende Fett aus dem Bereich zwischen dem Halbleitermodul und dem Kühlkörper nach außen entweicht, sodass Luft in den Bereich zwischen dem Halbleitermodul und dem Kühlkörper eindringen kann. Es hat ein Problem bestanden, dass das Wärmeableitungsvermögen des Halbleitermoduls nicht aufrechterhalten werden kann, wenn Luft in den Bereich zwischen dem Halbleitermodul und dem Kühlkörper eindringt.
  • Die vorliegende Erfindung ist verwirklicht worden, um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung zu stellen, in welcher eine Verringerung des Wärmeableitungsvermögens eines Halbleitermoduls reduziert werden kann.
  • Mittel zum Lösen der Probleme
  • Eine Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung der vorliegenden Anmeldung weist ein Halbleitermodul, das ein Halbleiterelement, eine Abstrahlplatte, welche mit dem Halbleiterelement verbunden ist und welche mindestens eine Abstrahlplattendurchgangsbohrung darin ausgebildet aufweist, und ein Harz, welches das Halbleiterelement und die Abstrahlplatte mit einer unteren Oberfläche der Abstrahlplatte exponiert bedeckt, aufweist, einen Kühlkörper, ein erstes isolierendes Fett, das zwischen der unteren Oberfläche der Abstrahlplatte und dem Kühlkörper vorgesehen ist, sodass es die Abstrahlplatte und den Kühlkörper thermisch verbindet, und ein zweites isolierendes Fett, das in der mindestens einen Abstrahlplattendurchgangsbohrung vorgesehen ist, sodass es mit dem ersten isolierenden Fett verbunden ist, auf.
  • Eine andere Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung der vorliegenden Anmeldung weist ein Halbleitermodul, das ein Halbleiterelement, eine Abstrahlplatte, welche mit dem Halbleiterelement verbunden ist, und ein Harz, welches das Halbleiterelement und die Abstrahlplatte mit einer unteren Oberfläche der Abstrahlplatte exponiert bedeckt, aufweist, einen Kühlkörper, ein einkapselndes Teil, welches einen Bereich einkapselt, der einen Bereich zwischen der Abstrahlplatte und dem Kühlkörper umfasst, um einen eingekapselten Bereich zu bilden, und ein isolierendes Fett, welches den eingekapselten Bereich füllt, auf.
  • Andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend verdeutlicht.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Diese Erfindung kann das Eindringen von Luft in einen Bereich zwischen einem Halbleitermodul und einem Kühlkörper während der Verwendung einer Halbleitervorrichtung reduzieren und kann deshalb eine Verringerung des Wärmeableitungsvermögens des Halbleitermoduls reduzieren.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform 1.
  • 2 ist eine Draufsicht der Halbleitervorrichtung.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung, wenn das zweite isolierende Fett eingeführt wird.
  • 4 zeigt die Verteilung des isolierenden Fetts.
  • 5 ist eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform 2.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform 3.
  • 7 ist eine Draufsicht der Halbleitervorrichtung.
  • 8 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform 4.
  • 9 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform 5.
  • 10 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform 6.
  • 11 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform 7.
  • 12 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform 8.
  • 13 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform 9.
  • 14 ist eine Unteransicht, welche die zweiten Rückflussverhinderer zeigt.
  • 15 zeigt eine Variation der zweiten Rückflussverhinderer.
  • 16 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform 10.
  • 17 ist eine Draufsicht der Halbleitervorrichtung.
  • 18 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einem modifizierten Beispiel.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Halbleitervorrichtungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die gleichen oder korrespondierende Komponenten werden durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und die Wiederholung einer Erklärung davon kann weggelassen sein.
  • Ausführungsform 1.
  • 1 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Eine Halbleitervorrichtung 10 weist eine Abstrahlplatte 12 auf, die vorwiegend zum Beispiel aus Cu oder Al besteht. Ein Halbleiterelement 16 ist mit einem Lötmittel 14 mit der Abstrahlplatte 12 verbunden. Das Halbleiterelement 16 ist eine Diode, die einen auf einer oberen Oberfläche davon ausgebildeten Anoden-Anschluss und einen auf einer unteren Oberfläche davon ausgebildeten Kathoden-Anschluss aufweist. Ein Halbleiterelement 24 ist mit einem Lötmittel 22 mit der Abstrahlplatte 12 verbunden. Das Halbleiterelement 24 ist ein IGBT, der einen auf einer oberen Oberfläche davon ausgebildeten Emitter-Anschluss und Gate-Anschluss und einen auf einer unteren Oberfläche davon ausgebildeten Kollektor-Anschluss aufweist.
  • Ein Hauptanschluss 20 ist mit einem Lötmittel 18 mit der oberen Oberfläche des Halbleiterelements 16 verbunden. Dieser Hauptanschluss 20 ist durch ein Lötmittel 26 mit dem Emitter-Anschluss des Halbleiterelements 24 verbunden. Steueranschlüsse 30 sind durch Drähte 28 mit dem Gate-Anschluss des Halbleiterelements 24 verbunden.
  • Die Halbleiterelemente 16 und 24, die Abstrahlplatte 12 und dergleichen sind so mit einem Harz 39 bedeckt, dass eine untere Oberfläche der Abstrahlplatte 12 exponiert ist. Ein Beispiel für das Harz 39 ist Epoxidharz. Der Hauptanschluss 20 und die Steueranschlüsse 30 erstrecken sich von Seitenoberflächen des Harzes 39 nach außen. Die Halbleiterelemente 16 und 24, die Abstrahlplatte 12, der Hauptanschluss 20, die Steueranschlüsse 30 und das Harz 39 bilden ein Halbleitermodul.
  • Die Abstrahlplatte 12 weist eine Abstrahlplattendurchgangsbohrung 12a darin ausgebildet auf, welche durch die Abstrahlplatte in der Dicke derselben hindurch verläuft. Das Harz 39 weist eine Harzdurchgangsbohrung 39a darin vorgesehen auf, welche mit der Abstrahlplattendurchgangsbohrung 12a eine Verbindung aufweist. Der Hauptanschluss 20 weist eine Hauptanschlussdurchgangsbohrung 20a darin vorgesehen auf. Alle drei Bohrungen sind so vorgesehen, dass sie sich in der Dickenrichtung des Halbleitermoduls erstrecken. Durch Ausbilden der Abstrahlplattendurchgangsbohrung 12a, der Harzdurchgangsbohrung 39a und der Hauptanschlussdurchgangsbohrung 20a wird eine Halbleitermoduldurchgangsbohrung gebildet, welche durch das Halbleitermodul hindurch verläuft.
  • Eine Isolationsschicht 40 ist an der unteren Oberfläche der Abstrahlplatte 12 angebracht. Die Isolationsschicht 40 weist eine erste Schicht 42 und eine zweite Schicht 44 auf. Ein Material für die Isolationsschicht 40 ist nicht besonders eingeschränkt, solange die Isolationsschicht 40 aus einem Material besteht, das sowohl elektrische Isolierungs- als auch Wärmeableitungseigenschaften aufweist, und ein Beispiel dafür ist ein keramisches Material. Die Isolationsschicht 40 weist eine darin ausgebildete Isolationsschichtdurchgangsbohrung 40a auf, welche eine Verbindung mit der Abstrahlplattendurchgangsbohrung 12a aufweist.
  • Die Halbleitervorrichtung 10 weist einen Kühlkörper 50 zum Kühlen des Halbleitermoduls auf. Ein erstes isolierendes Fett 52 ist in einem Bereich zwischen der unteren Oberfläche der Abstrahlplatte 12 und dem Kühlkörper 50 vorgesehen. Der Bereich zwischen der unteren Oberfläche der Abstrahlplatte 12 und dem Kühlkörper 50 weist die Isolationsschichtdurchgangsbohrung 40a auf. Das erste isolierende Fett 52 verbindet die Abstrahlplatte 12 und den Kühlkörper 50 thermisch. Das erste isolierende Fett 52 besteht aus einem Material, das sowohl elektrische Isolierungs- als auch Wärmeableitungseigenschaften aufweist. Ein zweites isolierendes Fett 54 ist in der Abstrahlplattendurchgangsbohrung 12a vorgesehen, sodass es mit dem ersten isolierenden Fett 52 verbunden ist. Das zweite isolierende Fett 54 und das erste isolierende Fett 52 bestehen bevorzugt aus dem gleichen Material.
  • 2 ist eine Draufsicht der Halbleitervorrichtung 10. 2 zeigt die Innenseite des Harzes 39 für eine Einfachheit einer Erklärung. Die Hauptanschlussdurchgangsbohrung 20a ist in einem Zentrum der Halbleitervorrichtung ausgebildet. Die Abstrahlplatte 12 ist mit einem Lötmittel 60 mit einem Hauptanschluss 62 verbunden. Weiter ist die Abstrahlplatte 12 mit einem Lötmittel 64 mit einem Hauptanschluss 66 verbunden. Die Hauptanschlüsse 62 und 66 erstrecken sich zu der Außenseite des Harzes 39.
  • Ein Verfahren einer Fertigung der Halbleitervorrichtung 10 wird beschrieben. Zuerst werden der Hauptanschluss 20 und dergleichen mit der Hauptanschlussdurchgangsbohrung 20a direkt über der Abstrahlplattendurchgangsbohrung 12a angeordnet gelötet, um ein Halbleitermodul zusammenzubauen. Das Harz 39, welches die Harzdurchgangsbohrung 39a aufweist, wird durch Gießen ausgebildet, um das Halbleitermodul zu vervollständigen.
  • Anschließend wird die Isolationsschicht 40 an der unteren Oberfläche der Abstrahlplatte 12 des Halbleitermoduls befestigt, sodass die Abstrahlplattendurchgangsbohrung 12a deckungsgleich auf der Isolationsschichtdurchgangsbohrung 40a liegt. Dann wird das erste isolierende Fett 52 auf dem Kühlkörper 50 angeordnet. Weiter wird die Isolationsschicht 40 mit einem oberen Teil des ersten isolierenden Fetts 52 in Kontakt gebracht, um die Abstrahlplatte 12 und den Kühlkörper 50 thermisch zu verbinden.
  • Danach wird das zweite isolierende Fett 54 in der Abstrahlplattendurchgangsbohrung 12a platziert. 3 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung, wenn das zweite isolierende Fett eingespritzt wird. Das zweite isolierende Fett 54 wird von oberhalb des Halbleitermoduls in die Harzdurchgangsbohrung 39a eingelassen. Dies bringt das zweite isolierende Fett 54 mit dem ersten isolierenden Fett 52 in Kontakt. Somit ist die in 1 gezeigte Halbleitervorrichtung 10 vollständig. Es sollte beachtet werden, dass 1 einen Zustand zeigt, in welchem ein isolierendes Fett in der Abstrahlplattendurchgangsbohrung 12a und zu einem geringen Maß auch in der Harzdurchgangsbohrung 39a vorgesehen ist.
  • Wenn sich die Halbleitervorrichtung im Zusammenhang mit dem Einschalten des Halbleitermoduls wiederholt ausdehnt und zusammenzieht, wird das erste isolierende Fett 52 in Richtungen zu der Peripherie des ersten isolierenden Fetts 52 verteilt. 4 zeigt die Verteilung des isolierenden Fetts 70. Es bestehen Bedenken, dass, wenn das erste isolierende Fett 52 in Richtungen zu der Peripherie desselben verteilt wird, Luft an der Stelle, wo sich vorher das isolierende Fett 52 befand, eintritt und das Wärmeableitungsvermögen des Halbleitermoduls verringert. In der Halbleitervorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung kompensiert jedoch das zweite isolierende Fett 54 die Verteilung des ersten isolierenden Fett 52, wie in 4 gezeigt. Entsprechend kann verhindert werden, dass ein leerer Raum an einer Stelle generiert wird, wo sich vorher das erste isolierende Fett 52 zwischen der Abstrahlungsplatte 12 und dem Kühlkörper 50 befand. Somit kann eine Verringerung des Wärmeableitungsvermögens des Halbleitermoduls reduziert werden.
  • Die Halbleitervorrichtung 10 kann geeignet modifiziert werden, solange die Halbleitervorrichtung 10 ein zweites isolierendes Fett 54 aufweist, welches die Verteilung des ersten isolierenden Fetts 52 kompensiert. Zum Beispiel kann ein isolierendes Fett (zweites isolierendes Fett) nur in der Abstrahlplattendurchgangsbohrung 12a vorgesehen sein, während die Harzdurchgangsbohrung 39a und die Hauptanschlussdurchgangsbohrung 20a weggelassen sind. In diesem Fall ist das zweite isolierende Fett in der Abstrahlplattendurchgangsbohrung 12a angeordnet, wobei das Halbleitermodul umgedreht ist, und dann ist das Halbleitermodul an dem Kühlkörper 50 befestigt.
  • Ein vertiefter Abschnitt kann in der Abstrahlplatte 12 vorgesehen sein, anstatt die Abstrahlplattendurchgangsbohrung 12a in der Abstrahlplatte 12 vorzusehen, und ein zweites isolierendes Fett kann in dem vertieften Abschnitt vorgesehen sein. Während jedoch die Breite des vertieften Abschnitts bevorzugt so klein wie möglich ist, um die Festigkeit des Halbleitermoduls sicherzustellen, kann ein vertiefter Abschnitt mit einer kleinen Breite keine ausreichende Menge des zweiten isolierenden Fetts aufnehmen. Um eine ausreichende Menge des zweiten isolierenden Fetts sicherzustellen, ist bevorzugt, die Abstrahlplattendurchgangsbohrung 12a auszubilden, nicht einen vertieften Abschnitt.
  • Der Hauptanschluss 20 kann so vorgesehen sein, dass er einen Bereich direkt über der Abstrahlplattendurchgangsbohrung 12a meidet, womit eine Halbleitermoduldurchgangsbohrung mit der Hauptanschlussdurchgangsbohrung 20a weggelassen bereitgestellt wird. Die Isolationsschicht 40 kann weggelassen werden. Weiter können das Halbleitermodul und der Kühlkörper 50 mit Schrauben oder dergleichen aneinander befestigt sein. In dem Fall, in welchem das Halbleitermodul und der Kühlkörper 50 mit Schrauben aneinander befestigt sind, kann ein Auspumpeffekt ebenfalls auftreten, und die vorliegende Erfindung ist ebenso wirksam.
  • Diese Modifikationen können auch auf Halbleitervorrichtungen gemäß nachfolgender Ausführungsformen angewendet werden. Die Halbleitervorrichtungen gemäß den nachfolgenden Ausführungsformen weisen viele gemeinsame Dinge mit derjenigen der Ausführungsform 1 auf, und deshalb werden hauptsächlich Unterschiede von der Ausführungsform 1 beschrieben.
  • Ausführungsform 2.
  • 5 ist eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. Eine Mehrzahl von Harzdurchgangsbohrungen 39b ist vorgesehen. Diese Halbleitervorrichtung weist eine Mehrzahl von Halbleitermoduldurchgangsbohrungen auf, welche in einer Draufsicht flügelradförmig sind. Um eine Halbleitermoduldurchgangsbohrung oder -bohrungen auszubilden, wobei die Festigkeit des Halbleitermoduls beibehalten wird, ist ein Ausbilden einer Mehrzahl von Halbleitermoduldurchgangsbohrungen wie in der Ausführungsform 2 wirksam. Es sollte beachtet werden, dass Halbleitermoduldurchgangsbohrungen nicht darauf beschränkt sind, in einer Draufsicht flügelradförmig oder kreisförmig zu sein.
  • Ausführungsform 3.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung. Eine Mehrzahl von Abstrahlplattendurchgangsbohrungen 12a, eine Mehrzahl von Harzdurchgangsbohrungen 39a und eine Mehrzahl von Hauptanschlussdurchgangsbohrungen 20a sind vorgesehen. Ein zweites isolierendes Fett 54 ist ebenfalls an einer Mehrzahl von Stellen vorgesehen, um die Innenseiten der Abstrahlplattendurchgangsbohrungen 12a zu füllen. 7 ist eine Draufsicht der Halbleitervorrichtung der Ausführungsform 3. Halbleitermoduldurchgangsbohrungen sind nicht nur in einem zentralen Abschnitt des Halbleitermoduls sondern auch in einem Umfangsabschnitt davon vorgesehen. Die Halbleitermoduldurchgangsbohrungen in dem Umfangsabschnitt sind ausgebildet, ohne Durchgangsbohrungen in den Hauptanschlüssen 20, 60 und 66 und den Steueranschlüssen 30 vorzusehen. Ein Verteilen der Halbleitermoduldurchgangsbohrungen auf den zentralen Abschnitt und den Umfangsabschnitt des Halbleitermoduls ermöglicht, dass das zweite isolierende Fett 54 die Verteilung des ersten isolierenden Fetts 52 schnell kompensiert.
  • Ausführungsform 4.
  • 8 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung. Das Harz 39 weist einen breiten Abschnitt 39c auf, der in mindestens einem Teil der Harzdurchgangsbohrung 39a ausgebildet ist, wobei der breite Abschnitt 39c eine größere Breite aufweist als die Abstrahlplattendurchgangsbohrung 12a. 8 zeigt, dass die Breite der Abstrahlplattendurchgangsbohrung 12a ×1 ist und dass die Breite des breiten Abschnitts 39c ×2 ist, was größer ist als ×1.
  • Ein drittes isolierendes Fett 80, welches das zweite isolierende Fett 54 berührt, ist in der Harzdurchgangsbohrung 39a vorgesehen. Ein Teil des dritten isolierenden Fetts 80 ist in dem breiten Abschnitt 39c vorgesehen, welcher ein Teil der Harzdurchgangsbohrung 39a ist. Der breite Abschnitt 39c weist eine größere Breite auf als die Abstrahlplattendurchgangsbohrung 12a und kann deshalb eine größere Menge des isolierenden Fetts enthalten. Entsprechend kann, selbst wenn die Menge des verteilten ersten isolierenden Fetts 52 groß ist, eine ausreichende Menge des isolierenden Fetts hinzugefügt werden. Außerdem kann, da die Breite der Abstrahlplattendurchgangsbohrung 12a klein gehalten werden kann, die Festigkeit des Halbleitermoduls erhalten werden.
  • Ein vertiefter Abschnitt kann in dem Harz 39 vorgesehen sein, anstatt die Harzdurchgangsbohrung 39a vorzusehen, und ein drittes isolierendes Fett kann in dem vertieften Abschnitt vorgesehen sein. In diesem Fall ist die Breite des vertieften Abschnitts bevorzugt größer als die Breite der Abstrahlplattendurchgangsbohrung 12a.
  • Ausführungsform 5.
  • 9 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung. Die Halbleitervorrichtung weist einen Stopper 90 zum Blockieren von mindestens einem Teil der Harzdurchgangsbohrung 39a auf. Der Stopper 90 ist eng in den breiten Abschnitt 39c des Harzes 39 eingepasst. Es sollte beachtet werden, dass der Stopper 90 mit einem Klebstoff oder dergleichen an dem Harz 39 befestigt oder einfach in die Harzdurchgangsbohrung 39a eingeführt sein kann. Der Stopper 90 kann verhindern, dass das zweite isolierende Fett 54 nach oben durch die Harzdurchgangsbohrung 39a austritt.
  • Ausführungsform 6.
  • 10 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung. Diese Halbleitervorrichtung weist ein Gel 92 zum Befestigen des Stoppers 90 an einer Stelle auf. Das Gel 92 ist so in der Harzdurchgangsbohrung 39a vorgesehen, dass es eine obere Oberfläche des Stoppers 90 berührt. Somit kann der Stopper 90 an einer Stelle befestigt werden.
  • Ausführungsform 7.
  • 11 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung. Der Stopper 90 ist in der Harzdurchgangsbohrung 39a (breiter Abschnitt 39c) vorgesehen, sodass er innerhalb der Harzdurchgangsbohrung 39a beweglich ist. Elastische Körper 100, die durch Federn gebildet sind, sind auf dem Stopper 90 vorgesehen. Das an dem Harz 39 angebrachte Gel 92 ist auf den elastischen Körpern 100 vorgesehen. Wenn sich der Stopper 90 innerhalb der Harzdurchgangsbohrung 39a in der Richtung von dem Kühlkörper 50 weg bewegt, werden die elastischen Körper 100 elastisch verformt.
  • In dem Fall, in welchem der Stopper 90 an dem Harz 39 befestigt ist, zwingt die Annäherung des Halbleitermoduls und des Kühlkörpers aneinander das erste isolierende Fett 52, sich in Richtungen zu der Peripherie desselben zu verteilen. In der Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung übt das zweite isolierende Fett 54 jedoch, wenn das Halbleitermodul und der Kühlkörper 50 einander nähern, eine Aufwärtskraft auf die elastischen Körper 100 aus, sodass es die elastischen Körper 100 einengt. Dies bewirkt, dass das erste isolierende Fett 52 in die Abstrahlplattendurchgangsbohrung 12a eintritt. Danach dehnen sich die elastischen Körper 100 aus, wenn sich das Halbleitermodul von dem Kühlkörper 50 weg bewegt, sodass sie das erste isolierende Fett 52 in der Abstrahlplattendurchgangsbohrung 12a zurück an die Stelle (zurück in den Bereich zwischen der Abstrahlplatte 12 und den Kühlkörper 50) drücken. Somit kann die Verteilung des ersten isolierenden Fetts 52 reduziert werden. Es sollte beachtet werden, dass die elastischen Körper 100 nicht auf Federn beschränkt sind, solange die elastischen Körper 100 elastisch verformt werden, und zum Beispiel aus Gummi bestehen können.
  • Ausführungsform 8.
  • 12 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung. Erste Rückflussverhinderer 110 sind auf einer Wandoberfläche des Harzes 39 vorgesehen, welches die Harzdurchgangsbohrung 39a umgibt, um zu verhindern, dass das zweite isolierende Fett 54 in einer Richtung weg von dem ersten isolierenden Fett 52 fließt. Die ersten Rückflussverhinderer 110 bestehen zum Beispiel aus Harz. Die ersten Rückflussverhinderer 110 können verhindern, dass das zweite isolierende Fett 54 aus einem oberen Abschnitt des Halbleitermoduls austritt.
  • Ausführungsform 9.
  • 13 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung. Zweite Rückflussverhinderer 112, welche verhindern, dass sich das erste isolierende Fett 52 in Richtungen der Peripherie des ersten isolierenden Fetts 52 verteilt, sind auf einer unteren Oberfläche der Isolationsschicht 40 vorgesehen. 14 ist eine Unteransicht, welche die zweiten Rückflussverhinderer 112 und dergleichen zeigt. Die zweiten Rückflussverhinderer 112 sind schmale Überstände, die so vorgesehen sind, dass sie die Abstrahlplattendurchgangsbohrung 12a in einer Draufsicht umgeben. Die zweiten Rückflussverhinderer 112 sind in Schleifenformen vorgesehen, und die Zahl der zweiten Rückflussverhinderer 112 ist zwei oder mehr. Die zweiten Rückflussverhinderer 112 können den Fluss des ersten isolierenden Fetts 52 in Richtung der Peripherie desselben reduzieren.
  • Die zweiten Rückflussverhinderer können verschieden modifiziert werden, solange die zweiten Rückflussverhinderer zwischen der Abstrahlplatte 12 und dem Kühlkörper 50 vorgesehen sind, um so zu verhindern, dass sich das erste isolierende Fett 52 in Richtungen zu der Peripherie des ersten isolierenden Fetts 52 verteilt. Zum Beispiel können die zweiten Rückflussverhinderer an der Abstrahlplatte 12 befestigt sein, wobei die Isolationsschicht 40 weggelassen ist, oder die zweiten Rückflussverhinderer können an dem Kühlkörper 50 befestigt sein. Weiter kann, wie in 15 gezeigt, eine Mehrzahl von linear ausgebildeten zweiten Rückflussverhinderern 114 die Abstrahlplattendurchgangsbohrung 12a umgeben.
  • Ausführungsform 10.
  • 16 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 200 gemäß einer Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung. Die Halbleitervorrichtung 200 weist ein umschließendes Teil 202 auf. Das umschließende Teil 202 bedeckt das Harz 39 des Halbleitermoduls. Anschlüsse (Hauptanschluss 20 und Steueranschlüsse 30) des Halbleitermoduls treten durch das isolierende Material 204, welches das umschließende Teil 202 berührt, sodass sie sich zu der Außenseite des umschließenden Teils 202 erstrecken. Ein unterer Endabschnitt des umschließenden Teils 202 ist an dem Kühlkörper 50 befestigt.
  • Das umschließende Teil 202 bildet einen umschlossenen Bereich, welcher einen Bereich zwischen des Abstrahlplatte 12 und dem Kühlkörper 50, einen Bereich, der die Seitenoberflächen des Halbleitermoduls berührt, einen Bereich, der eine obere Oberfläche des Halbleitermoduls berührt, die Abstrahlplattendurchgangsbohrung 12a und die Harzdurchgangsbohrung 39a umfasst. Dieser umschlossene Bereich ist ein durchgehender Bereich. Der umschlossene Bereich ist mit einem isolierenden Fett 206 gefüllt. Es sollte beachtet werden, dass ein vertiefter Abschnitt 50a in dem Kühlkörper 50 vorgesehen und mit dem isolierenden Fett 206 gefüllt ist.
  • 17 ist eine Draufsicht der Halbleitervorrichtung in 16. 17 zeigt die Innenseite des umschließenden Teils 202. Das isolierende Fett 206 umgibt das Halbleitermodul in einer Draufsicht.
  • Da das isolierende Fett 206 den umschlossenen Bereich füllt, geht das isolierende Fett 206 zwischen der Abstrahlplatte 12 und dem Kühlkörper 50 nicht verloren. Entsprechend kann eine Verringerung des Wärmeableitungsvermögens des Halbleitermoduls reduziert werden. Weiter wird, wenn das isolierende Fett 206 zwischen der Abstrahlplatte 12 und dem Kühlkörper 50 in Richtungen zu der Peripherie desselben herausgedrückt wird, das isolierende Fett 206 in der Halbleiterdurchgangsbohrung in dem Bereich zwischen der Abstrahlplatte 12 und dem Kühlkörper 50 bereitgestellt. Somit zirkuliert das isolierende Fett 206 in dem umschlossenen Bereich. Die Zirkulation des isolierenden Fetts 206 trägt zu der Verbesserung des Wärmeableitungsvermögens des Halbleitermoduls bei.
  • Verschiedene Modifikationen können vorgenommen werden, solange ein umschlossener Bereich durch Umschließen eines Bereichs, der den Bereich zwischen der Abstrahlplatte 12 und dem Kühlkörper 50 umfasst, mit einem umschließenden Teil erzeugt und mit einem isolierenden Fett gefüllt wird. 18 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einem modifizierten Beispiel. Ein umschließendes Teil 250 verbindet ein unteres Ende des Harzes 39 und den Kühlkörper 50. Dieses umschließende Teil 250 ist ringförmig ausgebildet, sodass es den Bereich zwischen der Abstrahlplatte 12 und dem Kühlkörper 50 umgibt. Der Stopper 90 und das umschließende Teil 250 bilden einen umschlossenen Bereich. Der umschlossene Bereich ist mit einem isolierenden Fett 252 gefüllt.
  • Ein Material für ein umschließendes Teil ist nicht besonders eingeschränkt. Wenn jedoch Metall verwendet wird, kann erwartet werden, dass sich eine Wärmeableitungswirkung verbessert. Der vertiefte Abschnitt 50a braucht nicht in dem Kühlkörper 50 ausgebildet zu sein. Es sollte beachtet werden, dass Merkmale der Halbleitervorrichtungen gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen geeignet kombiniert werden können.
  • Beschreibung der Bezugszeichen
    • 10 Halbleitervorrichtung, 12 Abstrahlplatte, 12a Abstrahlplattendurchgangsbohrung, 16 Halbleiterelement, 20 Hauptanschluss, 20a, Hauptanschlussdurchgangsbohrung, 24 Halbleiterelement, 30 Steueranschluss, 39 Harz, 39a, 39b Harzdurchgangsbohrung, 39c breiter Abschnitt, 40 Isolationsschicht, 40a Isolationsschichtdurchgangsbohrung, 50 Kühlkörper, 52 erstes isolierendes Fett, 54 zweites isolierendes Fett, 80 drittes isolierendes Fett, 90 Stopper, 92 Gel, 100 elastische Körper, 110 erste Rückflussverhinderer, 112 zweite Rückflussverhinderer, 200 Halbleitervorrichtung, 202, 250 umschließendes Teil, 204 isolierendes Material, 206, 252 isolierendes Fett

Claims (13)

  1. Halbleitervorrichtung, aufweisend: ein Halbleitermodul, das ein Halbleiterelement, eine Abstrahlplatte, welche mit dem Halbleiterelement verbunden ist und welche mindestens eine Abstrahlplattendurchgangsbohrung darin ausgebildet aufweist, und ein Harz, welches das Halbleiterelement und die Abstrahlplatte mit einer unteren Oberfläche der Abstrahlplatte exponiert bedeckt, aufweist; einen Kühlkörper; ein erstes isolierendes Fett, das zwischen der unteren Oberfläche der Abstrahlplatte und dem Kühlkörper vorgesehen ist, um die Abstrahlplatte und den Kühlkörper thermisch zu verbinden; und ein zweites isolierendes Fett, das in der mindestens einen Abstrahlplattendurchgangsbohrung vorgesehen ist, sodass es mit dem ersten isolierenden Fett verbunden ist.
  2. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Harz eine Harzdurchgangsbohrung darin ausgebildet aufweist, welche mit der mindestens einen Abstrahlplattendurchgangsbohrung in Verbindung steht.
  3. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei das Harz einen breiten Abschnitt in mindestens einem Teil der Harzdurchgangsbohrung ausgebildet aufweist, wobei der breite Abschnitt eine größere Breite aufweist als die mindestens eine Abstrahlplattendurchgangsbohrung, und der breite Abschnitt ein drittes isolierendes Fett darin vorgesehen aufweist.
  4. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 2, weiter aufweisend einen Stopper zum Blockieren von mindestens einem Teil der Harzdurchgangsbohrung.
  5. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 4, weiter aufweisend ein Gel zum Fixieren des Stoppers an einer Stelle.
  6. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 4, weiter aufweisend einen elastischen Körper, der sich elastisch verformt, wenn sich der Stopper innerhalb der Harzdurchgangsbohrung in einer Richtung von dem Kühlkörper weg bewegt.
  7. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, weiter aufweisend einen ersten Rückflussverhinderer, der auf einer Wandoberfläche des Harzes vorgesehen ist, um zu verhindern, dass das zweite isolierende Fett in einer Richtung weg von dem ersten isolierenden Fett fließt, wobei die Wandoberfläche die Harzdurchgangsbohrung umgibt.
  8. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, weiter aufweisend einen zweiten Rückflussverhinderer, der zwischen der Abstrahlplatte und dem Kühlkörper vorgesehen ist, um zu verhindern, dass sich das erste isolierende Fett verteilt.
  9. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der zweite Rückflussverhinderer so vorgesehen ist, dass er die mindestens eine Abstrahlplattendurchgangsbohrung in einer Draufsicht umgibt.
  10. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die mindestens eine Abstrahlplattendurchgangsbohrung eine Mehrzahl von Abstrahlplattendurchgangsbohrungen aufweist und das zweite isolierende Fett an einer Mehrzahl von Stellen vorgesehen ist.
  11. Halbleitervorrichtung, aufweisend: ein Halbleitermodul, das ein Halbleiterelement, eine Abstrahlplatte, welche mit dem Halbleiterelement verbunden ist, und ein Harz, welches das Halbleiterelement und die Abstrahlplatte mit einer unteren Oberfläche der Abstrahlplatte exponiert bedeckt, aufweist; einen Kühlkörper; ein umschließendes Teil, welches einen Bereich umschließt, der einen Bereich zwischen der Abstrahlplatte und dem Kühlkörper umfasst, um einen umschlossenen Bereich zu bilden; und ein isolierendes Fett, welches den umschlossenen Bereich füllt.
  12. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Abstrahlplatte eine Abstrahlplattendurchgangsbohrung darin ausgebildet aufweist, das Harz eine Harzdurchgangsbohrung darin ausgebildet aufweist, welche mit der Abstrahlplattendurchgangsbohrung in Verbindung steht, das umschließende Teil das Halbleitermodul bedeckt, und der umschlossene Bereich einen Bereich, der eine Seitenoberfläche des Halbleitermoduls berührt, einen Bereich, der eine obere Oberfläche des Halbleitermoduls berührt, die Abstrahlplattendurchgangsbohrung und die Harzdurchgangsbohrung umfasst.
  13. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei der Kühlkörper einen vertieften Abschnitt darin vorgesehen aufweist, und das isolierende Fett den vertieften Abschnitt füllt.
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