DE19918554A1 - Halbleitervorrichtung - Google Patents
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Abstract
Eine Halbleitervorrichtung enthält einen Halbleiterchip (1), einen Trägerelektrodenkörper (2), der mit einem der Endabschnitte des Halbleiterchips kontaktiert ist und von einem Wärmeverteiler (4) an einem Befestigungsabschnitt getragen und an diesem befestigt ist, einen Anschlußelektrodenkörper (6), der am anderen Endabschnitt des Halbleiterchips kontaktiert ist, sowie ein Isolier-/Versiegelungselement (7), das am Kontaktierungsabschnitt zwischen dem Halbleiterchip und dem Trägerelektrodenkörper und am Kontaktierungsabschnitt zwischen dem Halbleiterchip und dem Anschlußelektrodenkörper vorgesehen ist. Der Trägerelektrodenkörper enthält einen Abschnitt, dessen Außendurchmesser von demjenigen des Befestigungsabschnitts, an dem der Trägerelektrodenkörper vom Wärmeverteiler getragen und an diesem befestigt ist, verschieden ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung zum
Umsetzen eines Wechselspannungsausgangs eines Wechsel
spannungsgenerators in einen Gleichspannungsausgang und
insbesondere eine derartige Halbleitervorrichtung, bei
der Defekte, vor allem Risse und Brüche, eines Halblei
terchips verhindert werden können, die entstehen, wenn
der Halbleiterchip in einen Wärmeverteiler (Wärmeab
strahlungsplatte) geschoben und an diesem befestigt wird.
In herkömmlichen Halbleitervorrichtungen zum Umsetzen
eines Wechselspannungsausgangs eines Wechselspannungsge
nerators in einen Gleichspannungsausgang wird der Halb
leiterchip beispielsweise an einem flachen Abschnitt
einer Bodenplatte eines eingetieften Trägerelektrodenkör
pers befestigt, wobei der eingetiefte Trägerelektroden
körper seinerseits in einen metallischen Wärmeverteiler
mit elektrischer und thermischer Leitfähigkeit eingescho
ben ist, wie beispielsweise aus JP 55-19828-A bekannt
ist.
Der Halbleiterchipabschnitt der obenbeschriebenen her
kömmlichen Halbleitervorrichtungen des Einschub-Typs wird
durch ein Isoliermaterial zur elektrischen Isolation und
zum Schutz versiegelt. Obwohl in vielen Fällen ein Sili
kongummi verwendet worden ist, wird in einigen fällen
auch ein Epoxidharz verwendet.
Die Unterstützungs- und Befestigungsstruktur im Wärmever
teiler der Halbleitervorrichtung des Einschubtyps wird
erhalten, indem im Wärmeverteiler eine kreisförmige
Einpaßbohrung mit einem Innendurchmesser, der etwas
kleiner als der Außendurchmesser des Trägerelektrodenkör
pers ist, und durch Einpassen des Trägerelektrodenkörpers
in diese Einpaßbohrung durch Ausüben einer Kraft auf den
Trägerelektrodenkörper erhalten.
Wenn daher die Halbleitervorrichtung mit der herkömmli
chen Struktur in den Wärmeverteiler eingeschoben wird,
wird auf den Halbleiterchip über den Trägerelektrodenkör
per eine hohe Kraft ausgeübt, wobei der Halbleiterchip
während dieses Einschubvorgangs manchmal bricht. Dieses
Problem kann im Prinzip dadurch gelöst werden, daß zwi
schen den Trägerelektrodenkörper und den Halbleiterchip
ein blattähnliches Zwischenelement eingefügt wird. Dieses
Verfahren ist jedoch nicht wünschenswert, weil die Her
stellungskosten aufgrund der Erhöhung der Anzahl der
Komponenten und aufgrund der Verschlechterung des Monta
gearbeitsfaktors drastisch steigen. Weiterhin erfährt die
Seitenwand des eingetieften Trägerelektrodenkörpers an
der inneren Umfangsseite während des Einschubvorgangs
eine Verformung, ferner wird das Isolierelement kompri
miert. Wenn für das Isolierelement ein Epoxidharz mit
großem Young-Modul verwendet wird, wird die aus dieser
Verformung sich ergebende Kraft an den Halbleiterchip
übertragen, so daß mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Bruch
des Halbleiterchips auftritt.
Daher wird ein Einschubtest ausgeführt, indem eine Proto
typ-Struktur hergestellt wird, die die vom Trägerelektro
denkörper an den Halbleiterchip während des Einschubvor
gangs übertragene Kraft viel stärker reduziert als in der
herkömmlichen Struktur; diese Struktur ist in Fig. 2
gezeigt. Um die Krümmung des Trägerelektrodenkörpers 3
durch die vom Wärmeverteiler 4 ausgeübte Kompressions
kraft zu verhindern, ist der Trägerelektrodenkörper in
dieser Prototyp-Struktur dicker als in der herkömmlichen
Struktur ausgebildet. Der Halbleiterchip ist durch das
Epoxidharz versiegelt. Das Ergebnis dieses Experiments
ergibt, daß in manchen Fällen in dem Halbleiterchip 1
nach Fig. 2 ein Bruch wie etwa ein Querriß von der äuße
ren Umfangsseite und ein Längsriß von irgendeiner Ober
fläche einschließlich der oberen und der unteren Oberflä
che beobachtet wird. Es wird angenommen, daß sich der
Bruch entwickelt, weil die Reduzierung der vom Träger
elektrodenkörper 3 auf den Halbleiterchip 1 ausgeübten
Kraft nicht ausreicht.
Es besteht das weitere Problem, daß sich das Isolierele
ment 7 vom Trägerelektrodenkörper 3 aufgrund des Kontakts
des Trägerelektrodenkörpers 3 mit dem Wärmeverteiler 4
während des Einschubvorgangs abschält. Der Grund hierfür
besteht darin, daß der Trägerelektrodenkörper aufgrund
der Kraft, die auf ihn vom Wärmeverteiler 4 ausgeübt
wird, eine starke Verformung erfährt. Wenn dann die
Halbleitervorrichtung in einer Umgebung verwendet wird,
in der der Halbleiterchip wahrscheinlich Feuchtigkeit
ausgesetzt ist, kann diese Feuchtigkeit durch den abge
schälten Abschnitt eindringen, was zu dem Problem führt,
daß die Leistung der Gleichrichtungsoperation aufgrund
einer Zunahme eines Leckstroms, der in die entgegenge
setzte Richtung fließt, abfällt.
Diese Probleme können durch Reduzieren der auf den Halb
leiterchip über den Trägerelektrodenkörper und über das
Isoliermaterial ausgeübten Kraft gelöst werden. Sie
können auch durch Reduzieren der Verformung des Träger
elektrodenkörpers aufgrund des Einschubvorgangs in der
Umgebung der Kontaktierungsfläche zwischen dem Träger
elektrodenkörper und dem Isolierelement reduziert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halblei
tervorrichtung zu schaffen, bei der ein aus einer Verfor
mung sich ergebender Bruch des Halbleiterchips verhindert
werden kann, indem die während der Montage auf den Halb
leiterchip wirkende Kraft reduziert wird und der Grad der
Verformung reduziert wird, die eine lange Lebensdauer
sowie eine hohe Zuverlässigkeit besitzt und die mit
niedrigen Herstellungskosten gefertigt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Halbleitervorrich
tung nach Anspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung sind
in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Halbleitervorrichtung enthält einen Halbleiterchip,
einen Trägerelektrodenkörper, der mit einem der Endab
schnitte des Halbleiterchips über ein Kontaktierungsele
ment kontaktiert ist und an seinem äußeren Umfang mit
einem Wärmeverteiler-Befestigungsabschnitt versehen ist,
um einen Wärmeverteiler zu tragen und zu befestigen,
einen Anschlußelektrodenkörper, der mit dem anderen
Endabschnitt des Halbleiterchips über ein Kontaktierungs
element kontaktiert ist, sowie ein Isolierelement, das am
Kontaktierungsabschnitt zwischen dem Halbleiterchip und
dem Trägerelektrodenkörper sowie am Kontaktierungsab
schnitt zwischen dem Halbleiterchip und dem Anschlußelek
trodenkörper angebracht ist. Die Halbleitervorrichtung
der Erfindung besitzt die folgenden Merkmale.
- (1) Am Trägerelektrodenkörper ist ein erster Abschnitt mit einem Außendurchmesser ausgebildet, der von demjeni gen des Wärmeverteiler-Befestigungsabschnitts verschieden ist.
- (2) In der obigen Konstruktion (1) ist der Außendurchmes
ser des ersten Abschnitts nicht größer als der 0,95-fache
Außendurchmesser des Wärmeverteiler-Befestigungsab
schnitts.
Mit dieser Konstruktion können die obenbeschriebenen Probleme gelöst werden, da die vom Wärmeverteiler über tragene Kraft im Trägerelektrodenkörper verteilt wird.
Anhand des Ergebnisses von Experimenten und des Untersu chungsergebnisses durch numerische Analyse, die vom Erfinder ausgeführt wurden, ist festgestellt worden daß die im Halbleiterchip entstehende Beanspruchung unterhalb der Bruchbeanspruchungsgrenze bleibt, wenn der Außen durchmesser der kreisförmigen zylindrischen Form oder der maximale Außendurchmesser der kreisförmigen kegel stumpfförmigen Form auf Seiten der Chipanbringungsfläche nicht größer als der 0,95-fache Außendurchmesser des Trägerelektrodenkörpers wie in Fig. 3 gezeigt ist. - (3) In der Konstruktion (1) oder (2) wie oben beschrieben
ist eine zylindrische Seitenwand auf Seiten der Halblei
terchip-Anbringungsfläche des Trägerelektrodenkörpers
ausgebildet, wobei der Innendurchmesser der Seitenwand
gegenüber dem Trägerelektrodenkörper kleiner als der
Innendurchmesser auf Seiten des Trägerelektrodenkörpers
ist.
Mit dieser Konstruktion kann ein Abschälen des Isolier elements vom Trägerelektrodenkörper verhindert werden. Ferner kann eine ähnliche Wirkung durch Bilden eines Anschlußvorsprungabschnitts an dem von der oberen Ober fläche des Anschlußelektrodenkörpers nach oben sich erstreckenden Anschluß in der Weise erhalten werden, daß ein Teil des Vorsprungabschnitts oder der gesamte Vor sprungabschnitt mit dem Isolierelement in Kontakt ist. - (4) In der Konstruktion (1) oder (2) wie oben beschrieben
liegt die Dickendifferenz, die durch Subtrahieren der
Dicke des Kontaktabschnitts des Trägerelektrodenkörpers,
der mit dem Wärmeverteiler in Kontakt ist, von der Dicke
zwischen der Halbleiterchip-Anbringungsfläche und seiner
Rückseite erhalten wird, im Bereich des 0,07- bis
0,25-fachen oder wenigstens 0,47-fachen maximalen Außen
durchmessers des Trägerelektrodenkörpers.
Anhand des Ergebnisses von Experimenten und des Untersu chungsergebnisses durch numerische Analyse, die vom Erfinder ausgeführt wurden, können innerhalb des Bereichs der obenbeschriebenen numerischen Werte sowohl Querrisse als auch Längsrisse des Halbleiterchips während des Einschubvorgangs wie in Fig. 2 gezeigt sowie ein Abschä len des Isolierelements verhindert werden. - (5) In der Konstruktion (1) oder (2) wie oben beschrieben
ist am Trägerelektrodenkörper zwischen dem Wärmevertei
ler-Befestigungsabschnitt und dem ersten Abschnitt ein
zweiter Abschnitt ausgebildet, dessen Außendurchmesser
kleiner aus der Außendurchmesser des Wärmeverteiler-
Befestigungsabschnitts und der Außendurchmesser des
ersten Abschnitts ist.
Bei dieser Konstruktion wird die vom Wärmeverteiler auf den Trägerelektrodenkörper ausgeübte Kraft am zweiten Abschnitt (im folgenden mit "Graben" bezeichnet) unter brochen. Folglich kann die auf den Halbleiterchip und auf die Grenzfläche zwischen dem Isolierelement und dem Trägerelektrodenkörper wirkende Kraft drastisch reduziert werden, so daß sowohl ein Bruch des Halbleiterchips als auch ein Abschälen zwischen dem Isolierelement und dem Trägerelektrodenkörper verhindert werden können. - (6) In der Konstruktion (1) oder (2) wie oben beschrieben
ist zwischen den Halbleiterchip und den Trägerelektroden
körper ein blattähnliches Element eingefügt.
Bei dieser Konstruktion ist der Halbleiterchip am Trä gerelektrodenkörper über das blattähnliche Element (Halbleiterchip-Anbringungsplatte) angebracht. Folglich kann die vom Trägerelektrodenkörper auf den Halbleiter chip beim Einschubvorgang übertragene Kraft reduziert werden, ferner kann die Dauerhaltbarkeit der Kontaktie rungselemente ebenfalls verbessert werden.
In der Konstruktion (1) oder (2) beträgt der longitudi nale Elastizitätsmodul des Isolierelements innerhalb des Betriebstemperaturbereichs zweckmäßig wenigstens 5 GPa, wobei sein linearer Ausdehnungskoeffizient zweckmäßig im Bereich von 5 bis 50 ppm/°C liegt.
Der Erfinder hat die Einflüsse des Young-Moduls des Isolierelements und seines linearen Ausdehnungskoeffizi enten auf die thermische Dauerhaltbarkeit der Halbleiter vorrichtung durch Experimente und numerische Analysen untersucht und festgestellt, daß die zulässigen Werte der thermischen Dauerhaltbarkeit überschritten werden können, wenn der Young-Modul des Isolierelements und dessen linearer Ausdehnungskoeffizient innerhalb des Betriebs temperaturbereichs im oben angegebenen Bereich der nume rischen Werte liegen.
Wenn in der Konstruktion (1) oder (2) wie oben beschrie
ben die Vickers-Härte des Trägerelektrodenkörpers höher
als die Vickers-Härte des Wärmeverteilers ist, in den der
Trägerelektrodenkörper eingeschoben wird, erfährt der
Wärmeverteiler während des Einschubvorgangs eine große
Verformung, während die Verformung des Trägerelektroden
körpers kleiner wird. Dadurch können ein Bruch des Halb
leiterchips und ein Abschälen zwischen dem Isolierelement
und dem Trägerelektrodenkörper verhindert werden. Anhand
der Experimente, die der Erfinder ausgeführt hat, hat
sich gezeigt, daß zweckmäßig Zirkon-Kupfer, zinnhaltiges
Kupfer, silberhaltiges Kupfer oder chromhaltiges Kupfer
verwendet wird, wenn das Material des Wärmeverteilers
sauerstofffreies Kupfer ist.
Wie oben beschrieben kann mit der Erfindung die Kraft
reduziert werden, die auf den Halbleiterchip ausgeübt
wird, wenn er in den Wärmeverteiler eingeschoben wird, so
daß ein Bruch des Halbleiterchips verhindert werden kann.
Die thermische Dauerhaltbarkeit des Kontaktierungsele
ments, mit dem der Halbleiterchip und der Trägerelektro
denkörper verbunden sind, kann durch Optimieren der
Materialeigenschaften des Isolierharzes verbessert wer
den, ferner kann die Lebensdauer der Halbleitervorrich
tung bis zur Verschlechterung ihrer Eigenschaften ausge
dehnt werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut
lich beim Lesen der folgenden Beschreibung zweckmäßiger
Ausführungen, die auf die beigefügte Zeichnung Bezug
nimmt; es zeigen:
Fig. 1 die bereits erwähnte Schnittansicht einer
Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Aus
führung der Erfindung, die auch zur Erläute
rung der Probleme des Standes der Technik
dient;
Fig. 2 die bereits erwähnte Schnittansicht eines
beim Einschieben wahrscheinlich brechenden
Abschnitts der Halbleitervorrichtung nach
Fig. 1, die wiederum auch zur Erläuterung der
Probleme des Standes der Technik dient;
Fig. 3 den bereits erwähnten Graphen, der die Bezie
hung zwischen einerseits dem Außendurchmesser
von Abschnitten eines Halbleiterchips, die
von dem Abschnitt verschieden sind, der von
einem Wärmeverteiler unterstützt wird und an
diesem befestigt ist, und andererseits dem
Brechen des Halbleiterchips zum Zeitpunkt des
Einschiebens in den Wärmeverteiler zeigt;
Fig. 4 einen Graphen, der die Beziehung zwischen der
Dicke eines Trägerelektrodenkörpers und des
Seitenflächenbruchs des Halbleiterchips zum
Zeitpunkt des Einschiebens zeigt;
Fig. 5 einen Graphen, der die Beziehung zwischen der
Dicke des Trägerelektrodenkörpers und dem Ab
schälen an einer Grenzfläche zwischen dem
Isolierelement und dem Trägerelektrodenkörper
zum Zeitpunkt des Einschiebens zeigt;
Fig. 6 einen Graphen, der die Beziehung zwischen der
Dicke des Trägerelektrodenkörpers und dem
Bruch der Halbleiterchipfläche zum Zeitpunkt
des Einschiebens zeigt;
Fig. 7 einen Graphen, der die Beziehung zwischen dem
Young-Modul des Isolierelements und der ther
mischen Dauerhaltbarkeit der Halbleitervor
richtung zeigt;
Fig. 8 einen Graphen, der die Beziehung zwischen dem
linearen Ausdehnungskoeffizienten des Iso
lierelements und der thermischen Dauerhalt
barkeit der Halbleitervorrichtung zeigt; und
Fig. 9-14 Schnittansichten einer Halbleitervorrichtung
gemäß einer zweiten bis siebten Ausführung
der Erfindung.
Fig. 1 ist die bereits erwähnte Schnittansicht einer
Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführung der
Erfindung. Die Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausfüh
rung enthält einen Halbleiterchip 1 mit Gleichrichter
funktion, einen Trägerelektrodenkörper 3, der mit einem
der Endabschnitte des Halbleiterchips 1 über ein Kontak
tierungselement 2 elektrisch kontaktiert ist und von einer
Wärmeabstrahlungsplatte 4 für die Abführung von Wärme vom
Halbleiterchip 1 getragen und an dieser befestigt ist,
einen Anschlußelektrodenkörper 6, der mit dem anderen
Endabschnitt des Halbleiterchips 1 über ein Kontaktie
rungselement 5 kontaktiert ist, sowie ein Isolierelement
7, das die Kontaktierungsabschnitte zwischen dem Halblei
terchip 1 und den beiden Elektrodenkörpern 3 und 6 elek
trisch isoliert und versiegelt.
Der Trägerelektrodenkörper 3 besitzt einen kreisförmig
zylindrischen oder kreisförmig kegelstumpfförmigen Ab
schnitt mit einem Außendurchmesser d, der von einem Au
ßendurchmesser c eines Abschnitts, an dem der Trägerelek
trodenkörper 3 durch den Wärmeverteiler 4 getragen wird
und an diesem befestigt ist, verschieden ist. Anhand von
Experimenten und numerischen Analysen, die der Erfinder
ausgeführt hat, ergibt sich, daß die im Halbleiterchip 1
auftretende Beanspruchung unterhalb einer Bruchbeanspru
chungsgrenze bleibt, wenn der Außendurchmesser d des
Trägerelektrodenkörpers 3 auf Seiten der Halbleiterchip-
Anbringungsfläche nicht größer als der 0,95-fache Außen
durchmesser c des Abschnitts ist, der mit der Wärmeab
strahlungsplatte 4 in Kontakt ist.
Der Außendurchmesser des kreisförmig zylindrischen oder
des kreisförmig kegelstumpfförmigen Abschnitts auf Seiten
der Chipanbringungsfläche, der hierdurch definiert ist,
ist ein Sollwert für die Fertigung, wobei eine
Fertigungstoleranz bis zu ungefähr 1% des maximalen
Außendurchmessers des Trägerelektrodenkörpers zulässig
ist. Eine ähnliche Fertigungstoleranz (1% des maximalen
Außendurchmessers des Trägerelektrodenkörpers) ist für
die spezifizierten Abmessungswerte zulässig, wie später
beschrieben wird.
Anhand der Experimente und der numerischen Analysen, die
der Erfinder ausgeführt hat, ergibt sich, daß sowohl
Querrisse als auch Längsrisse des Halbleiterchips 1 und
ein Abschälen des Isolierelements 7 zum Zeitpunkt des
Einschiebens wie in Fig. 2 gezeigt verhindert werden
können, wenn die Dickendifferenz, die durch Subtrahieren
der Dicke b des Abschnitts des Trägerelektrodenkörpers 3,
der mit der Wärmeabstrahlungsplatte 4 in Kontakt ist, von
der Dicke a des Trägerelektrodenkörpers 3 zwischen der
Halbleiterchip-Anbringungsfläche und seiner Rückseite
erhalten wird, gleich dem 0,07- bis 0,25-fachen oder
wenigstens 0,47-fachen maximalen Außendurchmesser c des
Trägerelektrodenkörpers 3 ist.
Fig. 4 zeigt, daß Querrisse des Halbleiterchips 1 wie in
Fig. 1 gezeigt verhindert werden können, wenn die Dicken
differenz, die durch Subtrahieren der Dicke b des Ab
schnitts des Trägerelektrodenkörpers 3, der mit dem
Wärmeverteiler 4 in Kontakt ist, von der Dicke a des
Trägerelektrodenkörpers 3 zwischen der Halbleiterchip-
Anbringungsfläche und seiner Rückseite erhalten wird,
wenigstens gleich dem 0,07-fachen maximalen Außendurchmes
ser des Trägerelektrodenkörpers 3 ist.
Fig. 5 zeigt, daß ein Abblättern des Halbleiterchips 1
wie in Fig. 2 gezeigt verhindert werden kann, wenn die
Dickendifferenz, die durch Subtrahieren der Dicke b des
Abschnitts des Trägerelektrodenkörpers 3, der mit dem
Wärmeverteiler 4 in Kontakt ist, von der Dicke a des
Trägerelektrodenkörpers 3 zwischen der Halbleiterchip-
Anbringungsfläche und seiner Rückseite erhalten wird,
wenigstens gleich dem 0,07-fachen maximalen Außendurchmes
ser des Trägerelektrodenkörpers 3 ist.
Fig. 6 zeigt, daß ein Längsriß des Halbleiterchips 1 wie
in Fig. 2 gezeigt verhindert werden kann, wenn die Dic
kendifferenz, die durch Subtrahieren der Dicke b des
Abschnitts des Trägerelektrodenkörpers 3, der mit dem
Wärmeverteiler 4 in Kontakt ist, von der Dicke a des
Trägerelektrodenkörpers 3 zwischen der Halbleiterchip-
Anbringungsfläche und seiner Rückseite erhalten wird,
nicht größer als der 0,25-fache oder wenigstens der
0,47-fache Durchmesser des maximalen Außendurchmessers c
des Trägerelektrodenkörpers 3 ist.
Beide Elektrodenkörper 3 und 6 sind im allgemeinen aus
einem kupferartigen Metall mit hoher elektrischer und
hoher thermischer Leitfähigkeit hergestellt. Ein alumini
umartiges Metall, das ein geringes Gewicht und eine hohe
thermische Leitfähigkeit besitzt, oder ein eisenartiges
Metall mit einem geringeren linearen Ausdehnungskoeffizi
enten als Kupfer oder Aluminium können ebenfalls verwen
det werden. Das Material beider Elektrodenkörper 3 und 6
muß so beschaffen sein, daß es elektrisch und thermisch
gut leitet und in den Wärmeverteiler 4 geschoben werden
kann.
Eine (nicht gezeigte) Rändelung, die eine große Anzahl
sehr kleiner Stege in axialer Richtung umfaßt, ist an der
äußeren Umfangsfläche des mit dem Wärmeverteiler 4 in
Kontakt befindlichen Abschnitts des Trägerelektrodenkör
pers 3 ausgebildet. Andererseits ist in den Wärmevertei
ler 4 eine runde Paßbohrung mit einem Innendurchmesser,
der etwas kleiner als der Außendurchmesser des Träger
elektrodenkörpers 3 ist, gebohrt, um den Trägerelektro
denkörper 3 zu unterstützen und zu befestigen, wobei der
Trägerelektrodenkörper 3 in diese Befestigungsbohrung
geschoben und in ihr befestigt wird. Die Rändelung ist
dazu vorgesehen, die Einschub- und Befestigungswirkung zu
erhöhen.
Die Kontaktierungselemente 2 und 5 zum elektrischen
Kontaktieren des Halbleiterchips 1 und der beiden Elek
trodenkörper 3 und 6 verwenden ein Lötmittel des Pb-Sn-Typs
mit einem Schmelzpunkt von ungefähr 300°C, außerdem
haben sie die Aufgabe einer mechanischen Kontaktierung.
Lötmittel mit anderen Zusammensetzungen oder elektrisch
leitende Harze können problemlos verwendet werden, so
lange sie thermisch und elektrisch leitend sind und den
Halbleiterchip 1 bei einer Temperatur, bei der seine
Funktion nicht beeinträchtigt wird, kontaktieren können
und die Kontaktierung zwischen beiden Elektrodenkörpern 3
und 6 und dem Halbleiterchip 1 während der gesamten
Nutzungsdauer sicherstellen können. Beispielsweise können
Lötmittel des Sn-Ag-Typs, des Sn-Zn-Typs und des Au-Sn-Typs
verwendet werden.
Für den Wärmeverteiler 4, der den Trägerelektrodenkörper
3 unterstützt und befestigt, werden im allgemeinen kup
ferartige Metalle und aluminiumartige Metalle mit ausge
zeichneter Wärmeleitungseigenschaft verwendet. Da der
Trägerelektrodenkörper 3 in den Wärmeverteiler 4 gescho
ben wird, ist zweckmäßig die Vickers-Härte des Materials
des Wärmeverteilers 4 geringer als die Vickers-Härte des
Materials des Trägerelektrodenkörpers 3. Da in diesem
Fall die Verformung des Wärmeverteilers 4 groß ist und
die Verformung des Trägerelektrodenkörpers 3 begrenzt
werden kann, können ein Bruch des Halbleiterchips 1 und
ein Abschälen des Isolierelements 7, die sich aus einer
Verformung des Trägerelektrodenkörpers 3 ergeben, verhin
dert werden. Beispielsweise ist es ratsam, eine Alumini
umlegierung für den Wärmeverteiler 4 und eine Kupferle
gierung für den Trägerelektrodenkörper 3 zu verwenden.
Wie oben beschrieben worden ist, wird der Trägerelektro
denkörper 3 mit dem Halbleiterchip 1 im allgemeinen
mittels Löten kontaktiert. In diesem Lötprozeß wird der
Trägerelektrodenkörper 3 ein- bis fünfmal mit Temperatu
ren von ungefähr 200°C bis ungefähr 400°C beaufschlagt.
In einigen der Kupferlegierungen, etwa sauerstofffreiem
Kupfer, tritt bei dieser Temperaturbeaufschlagung ein
Glühen auf, so daß die Vickers-Härte abfällt. Anderer
seits nimmt der Wärmeverteiler 4 im allgemeinen keine
thermische Beanspruchung auf, die ein Glühen hervorruft.
Wenn daher dieselbe Kupferlegierung für den Trägerelek
trodenkörper 3 und für den Wärmeverteiler 4 verwendet
würde, würde in einigen Fällen die Vickers-Härte im
Wärmeverteiler 4, der nicht diese thermische Belastung
erfährt, größer. In diesem Fall würde der Trägerelektro
denkörper 3 zum Zeitpunkt des Einschiebens eine große
Verformung erfahren, so daß ein Bruch des Halbleiterchips
1 und ein Abschälen zwischen dem Isolierelement 7 und dem
Trägerelektrodenkörper 3 mit großer Wahrscheinlichkeit
aufträte.
Ein Bruch des Halbleiterchips 1 und ein Abschälen des
Isolierelements 7, die sich aus der Verformung des Trä
gerelektrodenkörpers 3 ergeben, können verhindert werden,
falls die Vickers-Härte des Trägerelektrodenkörpers 3
größer als die Vickers-Härte des Wärmeverteilers 4 zum
Zeitpunkt des Einschiebens ist, nachdem die Beanspruchung
mit der Löttemperatur ausgeübt worden ist. Es ist daher
wünschenswert, für den Trägerelektrodenkörper 3 jene
Materialien zu verwenden, die nicht zu einem Abfall der
Vickers-Härte führen, selbst wenn sie mit der Löttempera
tur beaufschlagt werden. Im Fall der Kupferlegierungen
umfassen zweckmäßige Beispiele Zirkon-Kupfer, zinnhalti
ges Kupfer, silberhaltiges Kupfer oder chromhaltiges
Kupfer.
Die Vickers-Härte wird in Übereinstimmung mit der JIS
B7725-Norm gemessen. Die JIS B7725-Norm definiert die
Vickers-Härte folgendermaßen.
In einer Testoberfläche wird durch ein Einschubelement in
Form einer quadratischen Pyramide (Diamant) mit einem
Diagonalwinkel von 136° eine Eintiefung ausgebildet,
wobei die Vickers-Härte anhand der Testbeanspruchung und
des durch die Länge der diagonalen Linie der Eintiefung
erhaltenen Oberflächenbereichs in Übereinstimmung mit der
folgenden Formel bestimmt:
HV = 0,102 F/S = 0,102 (Fsin(θ/2))/d2 = 0,1891 F/d2
wobei
F Testkraft (N)
S Oberflächenbereich der Eintiefung (mm2)
D Mittelwert der Länge der Diagonallinie der Eintiefung (mm)
θ Diagonaloberflächenwinkel eines diamantförmigen Einschubelements.
F Testkraft (N)
S Oberflächenbereich der Eintiefung (mm2)
D Mittelwert der Länge der Diagonallinie der Eintiefung (mm)
θ Diagonaloberflächenwinkel eines diamantförmigen Einschubelements.
Die Messung des Trägerelektrodenkörpers 3 wird an der
Rückseite der Halbleiterchip-Anbringungsfläche ausge
führt. Der Wärmeverteiler 4 wird innerhalb eines Durch
messerbereichs gemessen, der größer als der doppelte
maximale Außendurchmesser des Trägerelektrodenkörpers 3
ausgehend vom Zentrum der runden Einpaßbohrung ist. Falls
der Meßabschnitt plattiert ist, wird die Vickers-Härte
nach der Entfernung der Plattierung etwa mittels Schlei
fen gemessen.
Das Isolierelement 7 wird verwendet, um den Kontaktie
rungsabschnitt zwischen beiden Elektroden 3, 6 und dem
Halbleiterchip 1 zu isolieren und zu versiegeln. Die
Ergebnisse der Experimente und numerische Analysen bezüg
lich des Einflusses des Young-Moduls des Isolierelements
7 und seines linearen Ausdehnungskoeffizienten auf die
thermische Dauerhaltbarkeit der Halbleitervorrichtung,
die vom Erfinder ausgeführt wurden, haben ergeben, daß
der zulässige Mindestwert der thermischen Dauerhaltbar
keit überschritten werden kann, wenn der Young-Modul des
Isolierelements 7 innerhalb des Betriebstemperaturbe
reichs wenigstens 5 GPa beträgt und wenn der lineare
Ausdehnungskoeffizient innerhalb des Betriebstemperatur
bereichs im Bereich von 5 bis 50 ppm/°C liegt.
Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen dem Young-Modul des
Isolierelements 7 und der thermischen Dauerhaltbarkeit
der Halbleitervorrichtung, während Fig. 8 die Beziehung
zwischen dem linearen Ausdehnungskoeffizienten des Iso
lierelements und der thermischen Dauerhaltbarkeit der
Halbleitervorrichtung zeigt. Der lineare Ausdehnungskoef
fizient des Halbleiterchips 1 beträgt ungefähr 3 ppm/°C,
während derjenige der Kupferlegierung, die im allgemeinen
für den Trägerelektrodenkörper 3 und für den Anschluß
elektrodenkörper 6 verwendet wird, ungefähr 17 ppm/°C
beträgt. Wenn daher auf die Halbleitervorrichtung irgend
welche Temperaturschwankungen ausgeübt werden, die sich
aus dem exothermen Verhalten des Halbleiterchips und aus
der Umgebungstemperatur ergeben, treten wiederholt Bean
spruchungen in den Kontaktierungselementen 2 und 5, mit
denen der Halbleiterchip 1 und beide Elektrodenkörper 3
und 6 kontaktiert sind, auf, ferner treten eventuell in
den Kontaktierungselementen 2 und 5 Ermüdungsdefekte auf.
Diese Ermüdungsdefekte bestimmen in den meisten Fällen
die Produktlebensdauer der Halbleitervorrichtung. Falls
der Young-Modul des Isolierelements 7 und sein linearer
Ausdehnungskoeffizient innerhalb der obenbeschriebenen
Bereiche der numerischen Werte liegen, hat das Isolier
element 7 die Funktion, die thermische Ausdehnung des
Halbleiterchips 1 in die Nähe derjenigen der beiden
Elektrodenkörper 3 und 5 zu bringen. Das Isolierelement 7
hat außerdem die Funktion, die Beanspruchungskonzentra
tion zwischen dem Halbleiterchip 1 und den Kontaktie
rungsendabschnitten der Kontaktierungselemente 2 und 5
beider Elektrodenkörper 3 und 6 zu reduzieren. Aufgrund
dieser Wirkungen kann die in den Kontaktierungselementen
2 und 5 auftretende Beanspruchung reduziert werden,
ferner kann die thermische Dauerhaltbärkeit der Halblei
tervorrichtung über die zulässigen Mindestwerte hinaus
verbessert werden.
Für dieses Isolierelement 7 wird im allgemeinen ein
Epoxidharz verwendet, das durch ein Spritzpreßverfahren
in den kreisförmigen Kegelstumpf mit der in Fig. 1 ge
zeigten Querschnittsform gegossen wird. Dieser Gußvorgang
kann auch durch Vergießen ausgeführt werden. Bei diesen
Gießverfahren werden manchmal im Isolierelement 7 kleine
Hohlräume gebildet, die Wirkung in bezug auf die Verbes
serung der thermischen Dauerhaltbarkeit bleibt jedoch
unverändert. Wenn die thermische Dauerhaltbarkeit nicht
lang zu sein braucht, kann für das Isolierelement 7
insbesondere ein Silikongummi oder dergleichen verwendet
werden.
Es besteht die Möglichkeit, daß die Kontaktierungsfestig
keit zwischen dem Isolierelement 7 und dem Trägerelektro
denkörper 3 im Verlauf der Verwendung über eine ausge
dehnte Periode abfällt und das Isolierelement 7 vom
Trägerelektrodenkörper 3 beabstandet wird. Insbesondere
deswegen, weil das Epoxidharz nicht frei von einem Abfall
der Kontaktierungsfestigkeit aufgrund der Verschlechte
rung des Harzes selbst und aufgrund einer Feuchtigkeits
absorption ist, muß eine Einrichtung vorgesehen werden,
die ein Abfallen des Isolierelements 7 vom Trägerelektro
denkörper 3 verhindert.
In dieser Ausführung wird für die Verhinderung des Abfal
lens des Isolierelements 7 vom Trägerelektrodenkörper 3
eine zylindrische Seitenwand 3a an der Halbleiterchip-
Anbringungsfläche des Trägerelektrodenkörpers 3 verwendet
und wird der Innendurchmesser e des unteren Teils der
Seitenwand, die den Trägerelektrodenkörper 3 fortsetzt,
auf einen Durchmesser gesetzt, der größer als der Innen
durchmesser f im oberen Teil der Seitenwand ist. Aus
einem ähnlichen Grund wird in dieser Ausführung ein
Vorsprung 6c in einem Teil eines Anschlusses 6b ausgebil
det, der sich vom oberen Abschnitt 6a des Anschlußelek
trodenträgers 6 in der Weise nach oben erstreckt, daß er
mit dem Isolierelement 7 entweder teilweise oder voll
ständig in Kontakt gelangt.
Die Seitenfläche des Halbleiterchips 1 ist zweckmäßig
durch ein Isolier-/Versiegelungsmaterial versiegelt,
damit bin den Halbleiterchip 1 keine Feuchtigkeit ein
tritt, obwohl dieses Isolier-/Versiegelungsmaterial in
der Zeichnung nicht dargestellt ist. Ein Polyimid-Harz
mit hoher Wärmebeständigkeit und hoher Versiegelungsfä
higkeit bildet ein Beispiel des Isolier-/Versie
gelungsmaterials.
Fig. 9 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrich
tung gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung. In dem
Trägerelektrodenkörper 3 ist zwischen dem kreisförmig
zylindrischen Abschnitt oder dem kreisförmig kegel
stumpfförmigen Abschnitt auf Seiten der Halbleiterchip-
Anbringungsoberfläche und dem Abschnitt, der mit der
Wärmeabstrahlungsplatte 4 in Kontakt ist, ein in Umfangs
richtung verlaufender Graben definiert.
Bei dieser Konstruktion wird die Kraft, die vom Kontakt
abschnitt übertragen wird und mit dem Wärmeverteiler 4
zum Zeitpunkt des Einschubvorgangs in Kontakt gelangt,
durch den dünnen Zwischenabschnitt unterbrochen. Folglich
kann die auf den Halbleiterchip ausgeübte Kraft drastisch
reduziert werden.
Fig. 10 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrich
tung gemäß einer dritten Ausführung der Erfindung. Das
Isolierelement 7 bedeckt die Oberseite 6a des Anschluß
elektrodenkörpers 6, es muß jedoch nicht mit der gesamten
Seitenwand 3a des Trägerelektrodenkörpers 3 in Kontakt
sein. Wenn das Isolierelement 7 durch Vergießen herge
stellt wird, kann die in Fig. 10 gezeigte Form einfacher
als die in Fig. 1 gezeigte Form hergestellt werden. Die
Wirkung der Verbesserung der thermischen Dauerhaltbarkeit
der Kontaktierungselemente 2 und 5 bleibt selbst bei
einer solchen Form unverändert.
Fig. 11 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrich
tung gemäß einer vierten Ausführung der Erfindung. Das
Isolierelement 7 kann die Außenseite der Seitenwand 3a
des Trägerelektrodenkörpers 3 abdecken. Wenn das Isolier
element 7 durch Spritzpressen gegossen wird, kann die in
Fig. 11 gezeigte Form leichter als die in Fig. 1 gezeigte
Form gegossen werden. Die Wirkung der Verbesserung der
thermischen Dauerhaltbarkeit der Kontaktierungselemente 2
und 5 bleibt selbst bei einer solchen Form unverändert.
Fig. 12 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrich
tung gemäß einer fünften Ausführung der Erfindung. Der
Halbleiterchip 1 ist mit der Halbleiterchip-Anbringungs
platte 8 über ein Kontaktierungselement 5 kontaktiert,
ferner sind die Halbleiterchip-Anbringungsplatte 8 und
der Trägerelektrodenkörper 3 über das Kontaktierungsele
ment 9 kontaktiert.
Das Material der Halbleiterchip-Anbringungsplatte 8
besitzt zweckmäßig einen linearen Ausdehnungskoeffizien
ten, der näher bei dem linearen Ausdehnungskoeffizienten
des Halbleiterchips 1 als der lineare Ausdehnungskoeffi
zient des Trägerelektrodenkörpers 3 liegt. Zweckmäßige
Beispiele umfassen Molybdän, ein Kupfer-Invar-Kupfer-
Plattierungsmaterial sowie Wolfram- und Eisenlegierungen.
Wenn der Halbleiterchip 1 am Trägerelektrodenkörper 3
über die Halbleiterchip-Anbringungsplatte 8 angebracht
ist, kann die Kraft, die vom Trägerelektrodenkörper 3 an
den Halbleiterchip 1 zum Zeitpunkt des Einschubvorgangs
übertragen wird, reduziert werden. Außerdem kann die
Dauerhaltbarkeit des Kontaktierungselements 5 verbessert
werden.
Fig. 13 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrich
tung gemäß einer sechsten Ausführung der Erfindung, wobei
außerdem ein Teil einer Stromquellenvorrichtung gezeigt
ist.
Die in der ersten Ausführung dargestellte Halbleitervor
richtung wird in den Wärmeverteiler 4 als Teil einer
Stromquellenvorrichtung eingeschoben und daran befestigt,
während der Anschlußelektrodenkörper 6 am Anschluß 10,
der mit der Stromquellenvorrichtung elektrisch verbunden
ist, etwa durch Schweißen befestigt wird.
Der Einschubvorgang wird im allgemeinen dadurch ausge
führt, daß die Rückseite der Halbleitervorrichtung, die
sich auf der der gegenüberliegenden Halbleiterchip-An
bringungsfläche Seite des Trägerelektrodenkörpers 3
befindet und größer als diese ist, in den Wärmeverteiler
4 geschoben wird. Daher liegt zum Zeitpunkt des Einschub-
/Befestigungsvorgangs die der Halbleiterchip-Anbringungs
fläche gegenüberliegende Rückseite des Trägerelektroden
körpers 3 im allgemeinen in derselben Ebene wie die
Oberfläche des Wärmeverteilers 4 auf der Einschub-
Startseite. Es tritt jedoch selbst dann keinerlei Problem
auf, wenn sie nicht in derselben Ebene liegt, sofern der
Trägerelektrodenkörper 3 am Wärmeverteiler 4 ausreichend
befestigt ist und ein Kontaktbereich in dem Maß sicherge
stellt ist, daß die Wärmeabstrahlungsleistung kein Pro
blem macht.
Um die Kraft, die auf den Halbleiterchip 1 ausgeübt wird,
auf einen minimalen Wert zu reduzieren, ist die Dicke des
Abschnitts mit maximalem Außendurchmesser zweckmäßig im
wesentlichen gleich der Tiefe der Einpaßbohrung, die im
Wärmeverteiler 4 definiert ist. Es tritt jedoch auch dann
kein praktisches Problem auf, wenn die Dicke des Ab
schnitts mit maximalem Außendurchmesser des Trägerelek
trodenkörpers 3 kleiner oder größer als die Tiefe der
Einpaßbohrung ist, sofern der Trägerelektrodenkörper 3 am
Wärmeverteiler ausreichend befestigt ist und ein Kontakt
bereich in dem Maß sichergestellt ist, daß die Wärmeab
strahlungsleistung kein Problem macht.
In einigen Fällen bewirkt der Anschluß 10 zwingend, daß
der Anschlußelektrodenkörper 6 in Abhängigkeit von einer
Änderung der Umgebungstemperatur einer Verformung unter
worfen wird. Die Beschädigung, die das Isolierelement 7
und das Kontaktierungselement 2 erfahren, ist jedoch
gering, da eine derartige Verformung durch eine Biegever
formung des Anschlusses 6b des Anschlußelektrodenkörpers
6 absorbiert wird.
Die Stromquellenvorrichtung kann durch ein einfaches
Einschubverfahren unter Verwendung der Halbleitervorrich
tung gemäß der Erfindung, die typischerweise wie in
dieser Ausführung ausgebildet ist, zusammengefügt werden.
Daher kann eine Stromquellenvorrichtung mit hoher Zuver
lässigkeit bei geringen Herstellungskosten erhalten
werden.
Fig. 14 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrich
tung gemäß einer siebten Ausführung der Erfindung, ferner
ist ein Teil einer Stromquellenvorrichtung gezeigt.
Die Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführung
wird in den Wärmeverteiler 4 als Teil einer Stromquellen
vorrichtung eingeschoben und daran befestigt und ferner
am Anschluß 10, der mit der Stromquellenvorrichtung
elektrisch verbunden ist, etwa durch Schweißen befestigt.
Da die Differenz zwischen dem maximalen Außendurchmesser
des Trägerelektrodenkörpers 3, der einen Kontakt mit dem
Wärmeverteiler 4 hält, und dem Außendurchmesser des
Abschnitts direkt über dem ersteren groß ist, kann die
vom Wärmeverteiler 4 ausgeübte Kraft stärker absorbiert
werden.
Die Stromquellenvorrichtung kann durch ein einfaches
Einschubverfahren unter Verwendung der Halbleitervorrich
tung gemäß der Erfindung, die gemäß dieser Ausführung
ausgebildet ist, zusammengefügt werden. Daher kann eine
Stromquellenvorrichtung mit hoher Zuverlässigkeit bei
geringen Herstellungskosten erhalten werden.
Die Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung kann auf
einen weiten Bereich von Anwendungen, beispielsweise auf
die elektrische Anlage von Kraftfahrzeugen, angewendet
werden.
Claims (14)
1. Halbleitervorrichtung, mit
einem Halbleiterchip (1),
einem Trägerelektrodenkörper (3), der mit einem der Endabschnitte des Halbleiterchips (1) über ein erstes Kontaktierungselement (2) kontaktiert ist und längs seines äußeren Umfangs mit einem Wärmeverteiler-Befesti gungsabschnitt versehen ist, um einen Wärmeverteiler (4) zu tragen und zu befestigen,
einem Anschlußelektrodenkörper (6), der mit dem anderen Endabschnitt des Halbleiterchips (1) über ein zweites Kontaktierungselement (5) kontaktiert ist, und
einem Isolier-/Versiegelungselement (7), das an dem Kontaktierungsabschnitt zwischen dem Halbleiterchip (1) und dem Trägerelektrodenkörper (3) und an dem Kontak tierungsabschnitt zwischen dem Halbleiterchip (1) und dem Anschlußelektrodenträger (6) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
am Trägerelektrodenkörper (3) ein erster Ab schnitt ausgebildet ist, dessen Außendurchmesser von demjenigen des Wärmeverteiler-Befestigungsabschnitts verschieden ist.
einem Halbleiterchip (1),
einem Trägerelektrodenkörper (3), der mit einem der Endabschnitte des Halbleiterchips (1) über ein erstes Kontaktierungselement (2) kontaktiert ist und längs seines äußeren Umfangs mit einem Wärmeverteiler-Befesti gungsabschnitt versehen ist, um einen Wärmeverteiler (4) zu tragen und zu befestigen,
einem Anschlußelektrodenkörper (6), der mit dem anderen Endabschnitt des Halbleiterchips (1) über ein zweites Kontaktierungselement (5) kontaktiert ist, und
einem Isolier-/Versiegelungselement (7), das an dem Kontaktierungsabschnitt zwischen dem Halbleiterchip (1) und dem Trägerelektrodenkörper (3) und an dem Kontak tierungsabschnitt zwischen dem Halbleiterchip (1) und dem Anschlußelektrodenträger (6) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
am Trägerelektrodenkörper (3) ein erster Ab schnitt ausgebildet ist, dessen Außendurchmesser von demjenigen des Wärmeverteiler-Befestigungsabschnitts verschieden ist.
2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß
der Außendurchmesser (d) des ersten Abschnitts
nicht größer als der 0,95-fache Außendurchmesser (c) des
Wärmeverteiler-Befestigungsabschnitts ist.
3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß
an der Halbleiterchip-Anbringungsfläche des Trägerelektrodenkörpers (3) eine zylindrische Seitenwand (3a) ausgebildet ist, und
der Innendurchmesser (f) der Seitenwand (3a) auf der vom Trägerelektrodenkörper (3) entfernten Seite kleiner als der Innendurchmesser (e) der Seitenwand (3a) am Trägerelektrodenkörper (3) ist.
an der Halbleiterchip-Anbringungsfläche des Trägerelektrodenkörpers (3) eine zylindrische Seitenwand (3a) ausgebildet ist, und
der Innendurchmesser (f) der Seitenwand (3a) auf der vom Trägerelektrodenkörper (3) entfernten Seite kleiner als der Innendurchmesser (e) der Seitenwand (3a) am Trägerelektrodenkörper (3) ist.
4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß
die Dicke, die durch Subtrahieren der Dicke (b)
des Abschnitts des Trägerelektrodenkörpers (3), der mit
dem Wärmeverteiler (4) in Kontakt ist, von der Dicke (a)
des Trägerelektrodenkörpers (3) zwischen der Halbleiter
chip-Anbringungsfläche und seiner Rückseite erhalten
wird, entweder gleich dem 0,07- bis 0,25-fachen oder
wenigstens gleich dem 0,47-fachen maximalen Außendurchmes
ser (c) des Trägerelektrodenkörpers (3) ist.
5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß
im Trägerelektrodenkörper (3) zwischen dem Wärme verteiler-Befestigungsabschnitt und dem ersten Abschnitt ein zweiter Abschnitt definiert ist und
der Außendurchmesser des zweiten Abschnitts kleiner als der Außendurchmesser (c) des Wärmeverteiler- Befestigungsabschnitts und kleiner als der Außendurchmes ser (d) des ersten Abschnitts ist.
im Trägerelektrodenkörper (3) zwischen dem Wärme verteiler-Befestigungsabschnitt und dem ersten Abschnitt ein zweiter Abschnitt definiert ist und
der Außendurchmesser des zweiten Abschnitts kleiner als der Außendurchmesser (c) des Wärmeverteiler- Befestigungsabschnitts und kleiner als der Außendurchmes ser (d) des ersten Abschnitts ist.
6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß
zwischen den Halbleiterchip (1) und den Träger
elektrodenkörper (3) ein blattförmiges Element (8) einge
fügt ist.
7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß
am Trägerelektrodenkörper (3) an der Halbleiter chip-Anbringungsfläche eine zylindrische Seitenwand (3a) ausgebildet ist und
der Innendurchmesser der Seitenwand (3a) auf der vom Trägerelektrodenkörper (3) entfernten Seite kleiner als der Innendurchmesser der Seitenwand (3a) am Träger elektrodenkörper (3) ist.
am Trägerelektrodenkörper (3) an der Halbleiter chip-Anbringungsfläche eine zylindrische Seitenwand (3a) ausgebildet ist und
der Innendurchmesser der Seitenwand (3a) auf der vom Trägerelektrodenkörper (3) entfernten Seite kleiner als der Innendurchmesser der Seitenwand (3a) am Träger elektrodenkörper (3) ist.
8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß
die Dicke, die durch Subtrahieren der Dicke (b)
des Abschnitts des Trägerelektrodenkörpers (3), der mit
dem Wärmeverteiler (4) in Kontakt ist, von der Dicke (a)
des Trägerelektrodenkörpers (3) zwischen der Halbleiter
chip-Anbringungsfläche und seiner Rückseite erhalten
wird, entweder gleich dem 0,07- bis 0,25-fachen oder
wenigstens gleich dem 0,47-fachen maximalen Außendurchmes
ser (c) des Trägerelektrodenkörpers (3) ist.
9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß
am Trägerelektrodenkörper (3) zwischen dem Wärme verteiler-Befestigungsabschnitt und dem ersten Abschnitt ein zweiter Abschnitt ausgebildet ist und
der Außendurchmesser des zweiten Abschnitts kleiner als der Außendurchmesser (c) des Wärmeverteiler- Befestigungsabschnitts und kleiner als der Außendurchmes ser (d) des ersten Abschnitts ist.
am Trägerelektrodenkörper (3) zwischen dem Wärme verteiler-Befestigungsabschnitt und dem ersten Abschnitt ein zweiter Abschnitt ausgebildet ist und
der Außendurchmesser des zweiten Abschnitts kleiner als der Außendurchmesser (c) des Wärmeverteiler- Befestigungsabschnitts und kleiner als der Außendurchmes ser (d) des ersten Abschnitts ist.
10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß
zwischen den Halbleiterchip (1) und den Träger
elektrodenkörper (3) ein blattförmiges Element (8) einge
fügt ist.
11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß
zwischen einem kreisförmig zylindrischen Ab
schnitt oder einem kreisförmig kegelstumpfförmigen Ab
schnitt auf der Halbleiterchip-Anbringungsseite des
Trägerelektrodenkörpers (3) und dem Kontaktabschnitt des
Trägerelektrodenkörpers (3), der mit dem Wärmeverteiler
(4) in Kontakt ist, ein in Umfangsrichtung verlaufender
Graben ausgebildet ist.
12. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß
der Young-Modul des Isolierelements (1) innerhalb des Betriebstemperaturbereichs wenigstens 5 GPa beträgt und
der lineare Ausdehnungskoeffizient des, Isolier elements (7) innerhalb des Betriebstemperaturbereichs in einem Bereich von 5 bis 50 ppm/°C liegt.
der Young-Modul des Isolierelements (1) innerhalb des Betriebstemperaturbereichs wenigstens 5 GPa beträgt und
der lineare Ausdehnungskoeffizient des, Isolier elements (7) innerhalb des Betriebstemperaturbereichs in einem Bereich von 5 bis 50 ppm/°C liegt.
13. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß
die Vickers-Härte des Trägerelektrodenkörpers (3)
größer als die Vickers-Härte des Wärmeverteilers (4), in
den der Trägerelektrodenkörper (3) eingeschoben wird,
ist.
14. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß
für den Trägerelektrodenkörper (3) Zirkon-Kupfer,
zinnhaltiges Kupfer, silberhaltiges Kupfer oder chromhal
tiges Kupfer verwendet wird.
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