DE1614587B2 - Gehaeuse fuer ein halbleiterbauelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für ein Halbleiterbauelement mit einem aus wärmeleitendem aber elektrisch isolierendem Material bestehenden Gehäuseteil, das mit einer der Verbesserung der Kühlung dienenden Kühlvorrichtung, insbesondere mit Kühlrippen, versehen ist und bei dem die Kühlvorrichtung und das Gehäuseteil aus einem einzigen zusammenhängenden Stück besteht.

In der DL-PS 33 362 ist ein Keramikgehäuse für Halbleiterbauelemente beschrieben, bei dem das Keramikgehäuse aus einem Berylliumoxyd-Keramikzylinder mit vom Zylindermantel ausgehenden Kühlrippen des gleichen Materials besteht. Damit wird gegenüber den sonst üblichen Metallgehäusen der Vorteil erreicht, daß eine vereinfachte Gestaltung der Elektrodendurchführungen möglich und höhere Korrosionsbeständigkeit erreicht ist.

Da bekanntlich das thermische Leitvermögen von reinem BeO besser als das von Aluminium ist, sind solche Gehäuse hinsichtlich der Güte der Wärmeableitung einem Metallgehäuse durchaus äquivalent. Sie sind aber auch nicht ganz billig herzustellen, und zwar sowohl in Beziehung auf die Materialkosten als auch auf die Bearbeitungskosten.

Andererseits ist man im Interesse der geringeren Gestehungskosten auch in der Halblcitericchnik bestrebt, Umhüllungen aus isolierenden organischen Kunststoffen einzusetzen. Allerdings hat man Halbleitervorrichtungen, bei deren Betrieb in merklichem Ausmaß Wärme entsteht.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Gehäuse für ein Halbleiterbauelement anzugeben, das billiger und einfacher als ein Gehäuse aus Metall oder aus Keramik, insbesondere auch BeO-Keramik, herzustellen ist und

ίο dennoch eine ausreichende Kühlung des von ihm umgebenen Halbleiterbauelements garantiert.

Erfindungsgcmäß wird deshalb vorgeschlagen, daß das Halbleiterelement in unmittelbarem wärmeleitendem Kontakt mit dem Gehäuseteil steht und daß das Gehäuseteil mit der Kühlvorrichtung in Spritzgußtechnik aus Kunststoff, dem zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit ein Füllstoff beigefügt ist, hergestellt ist.

Neben der bevorzugten Ausgestaltung der Kühlvorrichtung als Kühlrippen oder andere, die Oberfläche des Gehäuses in Vergleich zu seinem Rauminhalt vergrößernden Vorsprüngen, besteht auch die Möglichkeit, bei einer Anordnung gemäß der Erfindung die Kühlvorrichtung in Form von rohrartigen Kanülen. Rinnen oder anderen, ein ruhendes oder strömendes Kühlmittel enthaltenden Führungen auszugestalten.

Die heute bei der Umhüllung und Verkapsclung von Halbleiterbauelementen mögliche Kunststoff-Spritzgußtcchnik erlaubt dabei eine weitgehend frei wählbare Formgebung der Kunststoffgehäuse, die lediglich durch Schwierigkeiten in bezug auf die Ablösung des umhüllten Bauelements von der Form und durch die Forderung nach ausreichender mechanischer Festigkeit begrenzt ist. Deshalb lassen sich verhältnismäßig komplizierte Gebilde aus gießfähigem Kunststoff herstellen.

wobei als Beispiele Polyesterharze, Epoxydharze und Silikone, aber auch Polypropylen genannt werden können. Solche Kunststoffe lassen sich zudem mit erheblichen Mengen r.n anorganischen, das Wärmeleitvermögen erheblich verbessernden Füllstoffen, z. B. Quarzmehl, Aluminiumoxidpartikel, BeO-Partikel und Metallteilchen versehen. Der Metallgehalt kann gegebenenfalls den Kunststoffanteil an Gewicht und auch an Volumen überwiegen.
Gegenstand der Erfindung ist also der Vorschlag, die Formgebung der Spritzformen und damit auch der Kunststoffgehäuse so vorzunehmen, daß zum Zwecke eines möglichst guten Wärmeüberganges zur Umgebung die Gehäuseoberfläche groß erhalten wird. Es sollen also Kühlrippen oder geeignet geformte Kühlflächen direkt in die Gehäuseform einbezogen sein. Auch eine Ausbildung von Kanälen oder Bohrungen zur Durchströmung mit flüssigen oder gasförmigen Kühlsubstanzen kann auf die gleiche Weise durch entsprechende Gestaltgebung der ursprünglichen Spritzgußform in das Kunststoffgehäuse einbezogen sein.

Es wird verständlich, daß man andererseits das Minimum der Wandstärke möglichst gering macht. Dies gilt auch für den Fall, daß die Halbleiteranordnung unmittelbar mit der Kunststoffumhüllung in Kontakt gehalten ist. Es genügt, wenn an dieser Stelle das Minimum der Wandstärke 1 mm nicht überschreitet. Andererseits empfiehlt es sich wiederum, wenn an dieser Stelle die Kühlvorrichtung unmittelbar angeordnet ist.

In den Figuren sind verschiedene Ausführungsformen beispielsweise dargestellt. Bei den dort verwendeten Bezugszeichen bedeuten a die elektrischen Anschlüsse. Die Zuleitungsdrähte und auch die Halbleiter können gegebenenfalls im Innern der Kunststoffumhül-

lung gegen den Kunststoff der Hülle, falls dieser infolge bestiinniter Füllstoffe sehlecht elektrisch isoliert, durch einen isolierenden Überzug, /.. B. aus einem anderen Kunststoff, Lack, Glas, Emaille, abisoliert sein. Weiter bedeutet H das Halbleiterbauelement, G die Wand des Kunststoffgehäuses und K die der Kühlung dienenden Maßnahmen.

In den Figuren 1 und 3 sind die Kühlmaßnahmen als Kühlrippen, in F i g. 2 als von einem flüssigen Kühlmittel durchströmbarer Kanal ausgestaltet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche: *

1. Gehäuse für ein Halbleiterbauelement mit einem aus wärmeleitendem aber elektrisch isolierendem Material bestehenden Gehäuseteil, das mit einer der Verbesserung der Kühlung dienenden Kühlvorrichtung, insbesondere mit Kühlrippen, versehen ist und bei dem die Kühlvorrichtung und das Gehäuseteil aus einem einzigen zusammenhängenden Stück besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement (H) in unmittelbarem wärmeleitendem Kontakt mit dem Gehäuseteil (G) steht und daß das Gehäuseteil mit der Kühlvorrichtung (K) in Spritzgußtechnik aus Kunststoff, dem zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit ein Füllstoff beigefügt ist, hergestellt ist.

2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil (G) mit einem Kanal oder einer Rinne für ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmittel versehen ist.

3. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Minimum der Wandstärke am Ort des an dem Gehäuseteil (G) aufsitzenden Halbleiterelements ('/-/^höchstens 1 mm beträgt.

4. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement (H) mit einer Elektrode auf dem Gehäuseteil (G) aufsitzt.

5. Gehäuse nach einem der Ansprüche 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß das ganze Gehäuse aus dem gleichen Kunststoff besteht.

6. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil (G) und die Kühlvorrichtung (K) aus einem Kunststoff wie Polypropylen, Epoxydharz oder einem anderen, insbesondere mit einem hohen Füllbetrag an Quarz, Aluminiumoxyd, Berylliumoxyd oder Metallpartikeln versetzten Gießharz bestehen.