DE69027724T2 - Leistungshalbleiteranordnung mit Plastikumhüllung - Google Patents

Leistungshalbleiteranordnung mit Plastikumhüllung

Info

Publication number
DE69027724T2
DE69027724T2 DE69027724T DE69027724T DE69027724T2 DE 69027724 T2 DE69027724 T2 DE 69027724T2 DE 69027724 T DE69027724 T DE 69027724T DE 69027724 T DE69027724 T DE 69027724T DE 69027724 T2 DE69027724 T2 DE 69027724T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat radiation
semiconductor device
plastic
lead
semiconductor chip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69027724T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69027724D1 (de
Inventor
Takao Emoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Application granted granted Critical
Publication of DE69027724D1 publication Critical patent/DE69027724D1/de
Publication of DE69027724T2 publication Critical patent/DE69027724T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02Containers; Seals
    • H01L23/04Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/433Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
    • H01L23/4334Auxiliary members in encapsulations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49541Geometry of the lead-frame
    • H01L23/49562Geometry of the lead-frame for devices being provided for in H01L29/00
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45117Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/45124Aluminium (Al) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144Gold (Au) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491Disposition
    • H01L2224/4912Layout
    • H01L2224/49171Fan-out arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/0102Calcium [Ca]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01079Gold [Au]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/14Integrated circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung aus Formkunsstoff mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen, wie sie in Patent Abstracts of Japan 13(346), (E-798) und JP-A-1106448. oder in Patent Abstracts of Japan 13(347), (P-910) und JP-A-1106391 beschrieben ist. Das Problem der Wärmeabstrahlung ist in keiner dieser Druckschriften zum Stand der Technik erwähnt.
  • Patent Abstracts of Japan 12(174), (E-612) und JP-A-62282451 beschreibt eine mit Kunstharz abgedichtete Halbleitervorrichtung, bei welcher zur Verbesserung der dielektrischen Durchbruchsfestigkeit aus Kunstharz hergestellte Vorsprünge, welche die äußeren Zuleitungen der Halbleitervorrichtung umgeben, vorgesehen sind. Der Kunstharzkörper der Halbleitervorrichtung ist auf einem äußeren Teil angebracht.
  • Zur Erleichterung des Verständnisses der vorliegenden Erfindung wird deren technischer Hintergrund nachstehend kurz erläutert.
  • Da eine Halbleitervorrichtung zur Leistungssteuerung im Betrieb der Vorrichtung Wärme erzeugt, besteht eine wesentliche Bedingung bei ihrer Ausbildung darin, daß die Wärmeabstrahlungseigenschaften der Vorrichtung ausreichend sind. In einer Leistungshalbleitervorrichtung aus Formkunststoff wird ein Wärmeabstrahlungsabschnitt verwendet, der in der Halbleitervorrichtung vorgesehen und eng auf einem äußeren Montageteil angebracht ist, welches eine Wärmeabstrahlungseinheit bildet, die beispielsweise eine Kühlrippe oder dergleichen aufweist. In diesem Fall muß das äußere Montageteil aus einem Material bestehen, welches eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist. Als derartiges Material wird beispielsweise ein Metalimaterial wie Aluminium verwendet, welches im allgemeinen elektrisch leitfähig ist.
  • Figur 6 zeigt eine konventionelle Leistungshalbleitervorrichtung aus Formkunststoff. Die Halbleitervorrichtung weist ein Wärmeabstrahlungsteil 41 auf, welches aus einem Metallmaterial wie beispielsweise Kupfer besteht, und ein Leistungssteuerhalbleiterchip 43 ist auf dem Wärmeabstrahlungsteil 41 über ein Pb-Sn-Lot 42 angebracht. In diesem Fall dient das Wärmeabstrahlungsteil 41 auch als Wärmeabtrahlungsplatte zum Ableiten der Wärme, die von dem Halbleiterchip 43 erzeugt wird. Weiterhin ist ein Leitungsteil 44, welches aus demselben Material wie jenem des Wärmeabstrahlungsteils 41 besteht, in einer Position angeordnet, die von dem Wärmeabstrahlungsteil 41 beabstandet ist. Das Leitungsteil 44 ist an eine Anschlußklemme des Halbleiterchips 43 auf dem Wärmeabstrahlungsteil 41 über einen Bondierungsdraht 45 angeschlossen. Hierdurch wird ein Hauptkörper der Halbleitervorrichtung ausgebildet.
  • Der Hauptkörper, der durch das Wärmeabstrahlungsteil 41, den Halbleiterchip 43, das Leitungsteil 44 und den Bondierungsdraht 45 gebildet wird, wird durch einen preßgespritzten Kunststoffkörper 46 abgedichtet. In diesem Fall wird eine isolierte Anordnung verwendet, bei welcher das Wärmeabstrahlungsteil 41 von dem Kunststoffkörper 46 abgedeckt wird, um auch dessen unteren Oberflächenabschnitt abzudecken, und wird das Wärmeabstrahlungsteil 41 durch Schrauben oder dergleichen auf einem äußeren Montageteil 47 angebracht, welches aus einem Metallmaterial besteht, durch die Kunststoffschicht auf der unteren Oberfläche des Wärmeabstrahlungsteils 41 hindurch.
  • Bei der wie voranstehend geschildert aufgebauten Halbleitervorrichtung muß kein Isolierteil wie beispielsweise eine Glimmerplatte verwendet werden, selbst wenn die Vorrichtung direkt auf dem äußeren Montageteil 47 angebracht wird, um Wärme abzustrahlen, da das äußere Monatageteil 47 elektrisch gegenüber dem Wärmeabstrahlungsteil 41 isoliert ist. Daher kann die Halbleitervorrichtung aus einem Kunststofformteil in der Praxis mit guter Bearbeitbarkeit eingesetzt werden, und wurde eine derartige Anordnung als Hauptanordnung einer Leistungs-Halbleitervorrichtung verwendet.
  • Zusammen mit einer Verringerung der Abmessungen einer Halbleitervorrichtung dieser Art treten jedoch verschiedene Schwierigkeiten auf. Beispielsweise weist, wenn eine von einem Abdichtungskunststoff abgedichteter Halbleitervorrichtung auf dem äußeren Montageteil 47 angebracht wird, ein Intervall a zwischen einem Abschnitt einer äußeren Zuleitung 441, der sich von dem Kunststoffkörper 46 des Leitungsteils 44 nach außen erstreckt, und dem Montageteil 47 minimale Abmessungen auf, bestimmt durch die nominelle Durchbruchsspannung durch das Dielektrikum. Um die Abmessungen der Halbleitervorrichtung zu verringern muß die Dicke des Isolators auf dem unteren Oberflächenabschnitt des Wärmeabstrahlungsteils 41 soweit wie möglich verringert werden. Wenn die Dicke verringert wird, verringert sich allerdings selbstverständlich das Intervall a, und kann keine ausreichende Dielektrikums-Durchbruchsspannung erhalten werden. Aus diesem Grund ist, wie in Figur 4 gezeigt, die Höhe des Wärmeabstrahlungsteils 41 gegenüber dem äußeren Montageteil 47 verschieden von jener des Leitungsteils 44, damit das Leitungsteil 44 auf höherem Niveau angeordnet werden kann als die Hauptoberfläche des Wärmeabstrahlungsteils 41.
  • Wenn das Wärmeabstrahlungsteil 41 und das Leitungsteil 44 so angeordnet werden, daß dazwischen ein stufenförmiger Unterschied besteht, ist nicht nur die Anordnung des Teilabschnitts kompliziert, sondern auch ein Verbindungsvorgang für den Bqndierungsdraht 45 mühsam. Da der Halbleiterchip 43 auf dem Wärmeabstrahlungsteil 41 an das Leitungsteil 44 durch den Bondierungsdraht 45 angeschlossen ist, beträgt das Verhältnis einer Abmessung (Dicke) oberhalb einer Hauptoberfläche des Wärmeabstrahlungsteils 41 zu einer Abmessung (Dicke) unterhalb der Hauptoberfläche des Wärmeabstrahlungsteils 41 gewöhnlich "(5 bis 10) : 1". Daher ist die Dicke b der Halbleitervorrichtung begrenzt, und gibt es eine Begrenzung für eine Verringerung der Abmessungen der Halbleitervorrichtung.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Halbleitervorrichtung aus Formkunststoff, bei welcher eine Abmessung der gesamten Halbleitervorrichtung ausreichend verringert werden kann, so daß eine ausreichende Dielektrikums-Durchbruchsspannung an einem äußeren Leitumgsabschnitt in einer Positionsbeziehung zwischen der Vorrichtung und einem äußeren Montageteil erhalten werden kann.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Anordnung einer Halbleitervorrichtung aus Formkunststoff, bei welcher ein Intervall zwischen einem äußeren Leitungsabschnitt und einem externen Montageteil groß gewählt werden kann, ohne die Höhe der Halbleitervorrichtung zu erhöhen.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Einstellung einer Dielektrikums-Durchbruchsspannung an einem äußeren Leitungsabschnitt so, daß sie höher ist als eine Spannung, welche einem Intervall zwischen der äußeren Leitung und einem Montageteil entspricht, um einfach die Verläßlichkeit einer Leistungs-Halbleitervorrichtung aus Formkunststoff dieser Art zu erhöhen, und um einfach einen Montagevorgang bei dem Zusammenbau in der Praxis durchzuführen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Halbleitervorrichtung aus Formkunststoff mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen zur Verfügung gestellt.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Bei einer Halbleitervorrichtung aus Formkunststoff mit der voranstehend geschilderten Ausbildung ist die aus einem Kunststoff bestehende Platte zwischen den äußeren Abschnitten der Zuleitung angeordnet, die von einem Abdicht- Kunststoffkörper nach außen verlaufen, und dem äußeren Montageteil, um eine Isolationsentfernung zwischen den äußeren Abschnitten und dem äußeren Montageteil zu vergrößern. Da die äußeren Abschnitte in einer solchen Richtung gebogen sind, daß die äußeren Leitungen von dem äußeren Montageteil getrennt werden, kann in diesem Zustand die Isolationsentfernung zwischen den äußeren Leitungen und dem äußeren Montageteil leicht weiter vergrößert werden, um entsprechend die Verläßlichkeit einer Leistungs-Halbleitervorrichtung zum Steuern einer Leistung bei hoher Spannung zu verbessern. Zusätzlich kann die Entfernung zwischen dem Wärmeabstrahlungsteil, welches den Halbleiterchip aufweist, und dem äußeren Montageteil einfach verringert werden, und kann die Halbleitervorrichtung aus einem Kunststofformkörper einfach so konstruiert werden, daß sie eine kleine Abmessung aufweist, insbesondere eine geringe Höhe.
  • Die Erfindung läßt sich noch besser aus der nachstehenden, ins Einzelne gehenden Beschreibung im Zusammenhang mit den zugefügten Zeichnungen verstehen. Es zeigt:
  • Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Halbleiterchip und eine Teilanordnung zur Erläuterung einer Leistungs- Halbleitervorrichtung aus Formkunststoff gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 2 eine Schnittansicht der Halbleitervorrichtung entlang einer Linie II-II in Figur 1;
  • Fig. 3A und 3B Schnittansichten zur Erläuterung einer Kunststoffplatte, die einstückig mit einem Kunststofformkörper der Halbleitervorrichtung in Figur 2 ausgebildet ist;
  • Fig. 4 und 5 Schnittansichten zur Erläuterung zweier Kunststoffplatten, die einstückig mit Kunststofformkörpern ausgebildet sind, gemäß weiteren Aus führungs formen; und
  • Fig. 6 eine Schnittansicht einer Anordnung zur Erläuterung einer konventionellen Halbleitervorrichtung aus einem Kunststofformkörper.
  • Eine Leistungs-Halbleitervorrichtung weist einen Halbbleiterchip 11 auf, der einen Leistungstransistor bildet, und beispielsweise eine Kollektorelektrode, eine Emitterelektrode und eine Basiselektrode aufweist. Wie aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht, ist der Halbleiterchip 11 auf einem Wärmeabstrahlungsteil 12 vorgesehen, das aus beispielsweise Kupfer besteht, und gute elektrische und Wärmeleitfähigkeit aufweist, über ein Pb-Sn-Lot 13. In diesem Fall dient die untere Oberfläche des Halbleiterchips 11 als die Kollektorelektrode des Leistungstransistors, und das Wärmeabstrahlungsteil 12 dient auch als Kollektorzuleitung. Ein Leitungsteil 121 ist einstückig mit dem Wärmeabstrahlungsteil 12 in einer Richtung parallel zur Oberfläche ausgebildet, und das Leitungsteil 121 erstreckt sich in derselben Richtung wie die Kollektorelektrode.
  • Bei dem voranstehend geschilderten Wärmeabstrahlungsteil 12 sind Leitungsteile 14 und 15, die aus demselben Material bestehen wie das Wärmeabstrahlungsteil 12, an Positionen angeordnet, die elektrisch gegenüber dem Abstrahlungsteil 12 isoliert sind. Die Leitungsteile 14 und 15 befinden sich an beiden Seiten des Leitungsteils 121, das auf dem Wärmeabstrahlungsteil 12 vorgesehen ist, und sind parallel zum Leitungsteil 121 angeordnet. Das Oberflächeniveau des Wärmeabstrahlungsteils 12 und das Oberflächeniveau der Leitungsteile 14 und 15 sind beinahe einander gleich. Anschlüsse entsprechend dem Emitter und der Basis des Halbleiterchips 11, der den Leistungstransistor bildet, sind an die Leitungsteile 14 und 15 durch Bondierungsdrähte 16 und 17 angeschlossen, die jeweils aus einem dünnen Draht aus Au oder Al bestehen.
  • In diesem Fall wird, obwohl dies nicht gezeigt ist, wenn der Halbleiterchip 11 gegen Verschmutzungseinflüsse geschützt werden muß, eine Silikonkapselung oder dergleichen für den Chip 11 vorgesehen.
  • Wie voranstehend geschildert ist der Halbleiterchip 11 auf dem Wärmeabstrahlungsteil 12 angebracht, und ist die Hauptkörperanordnung, in welcher der Halbleiterchip 11 an die Leitungsteile 14 und 15 durch die Bondierungsdrähte 16 und 17 angeschlossen ist, durch einen Abdichtungs-Kunststoffkörper 18 ausgefomt, der aus einem eine äußere Schicht bildenden Kunststoffmaterial wie beispielsweise Epoxyharz besteht. In diesem Fall sind äußere Leitungsabschnitte 122, 141 und 151, die jeweils von den Leitungsteilen 121, 14 und 15 ausgehen, parallel von einer Seitenoberfläche des Abdichtungs- Kunststoffkörpers 18 abgezogen.
  • Eine Kunststoffplatte 19 ist einstückig mit dem Abdichtungs- Kunststoffkörper 18 entsprechend einem unteren Oberrlächenabschnitt ausgebildet, der die äußeren Leitungsabschnitte 122, 141 und 151 haltert, so daß sie von einer Seitenoberfläche des Abdichtungs-Kunststoffkörpers aus vorspringt, von welcher die äußeren Leitungsabschnitte 122, 141 und 151 ausgehen.
  • Die äußeren Leitungsabschnitte 122, 141 und 151, die von der Seitenoberfläche des Abdichtungs-Kunststoffkörpers 18 aus ausgehen, sind an einem Auslaßabschnitt des Abdichtungs- Kunststoffkörpers 18 nach oben gebogen, so daß sie die äußeren Leitungsabschnitte 122, 141 und 151 von der Kunststoffplatte 19 trennen.
  • In dem Zustand, in welchem der Abdichtungs-Kunststoffkörper 18 einstückig mit der Kunststoffplatte 19 ausgebildet ist, wie durch eine gestrichelte Linie in Figur 2 dargestellt ist, sind daher die äußeren Leitungsabschnitte 122, 141 und 151 einstückig auf der Kunststoffplatte angeschlossen, wie in Figur 3A gezeigt ist. Daraufhin werden die äußeren Leitungsabschnitte 122, 141 und 151 so abgebogen, daß sie die in Figur 2 gezeigte Form aufweisen. In diesem Fall werden die äußeren Leitungsabschnitte 122, 141 und 151 an dem Auslaßabschnitt weg von dem Abdichtungs-Kunststoffkörper 18 gebogen, so daß die äußeren Leitungen von der Kunststoffplatte 19 getrennt werden, und der Biegungsort muß innerhalb der Kante der Kunststoffplatte 19 angeordnet werden.
  • Wenn die äußeren Leitungsabschnitte 122, 141 und 151 von der Kunststoffplatte 19 weggebogen werden sollten, wie in Figur 3A gezeigt, können Spalte 20 in der Kunststoffplatte 19 entstehen, welche sich von den verbundenen Abschnitten zwischen Ecken jeder Zuleitung und der Kunststoffplatte 19 aus erstrecken.
  • Um eine Ausbildung der Spalte 20 zu verhindern sind, wie in Figur 3B gezeigt, konvexe Halterungstische 191, die höher sind als andere Abschnitte, die auf der Kunststoffplatte 19 vorgesehen sind, an Abschnitten ausgebildet, welche jeweils die äußeren Leitungsabschnitte 122, 141 bzw. 151 berühren. Die Kumststoffplatte 19 ist so geformt, daß jeder der äußeren Leitungsabschnitte 122, 141 und 151 mit dem entsprechenden Halterungstisch 191 verbunden ist. Wenn bei der voranstehend geschilderten Anordnung der äußere Leitungsabschnitt von dem Halterungstisch 191 weggebogen wird, erreichen selbst dann, wenn Spalte entstehen, die Spalte nicht das Innere der Kunststoffplatte 19. Bei der in Figur 3B gezeigten Anordnungen können defekte Erzeugnisse, die mit einem Prozentsatz von 0,5 bis 5 % infolge von Spalten bei der Anordung in Figur 3A erzeugt werden, ausgeschaltet werden.
  • Eine aus Kunststoff geformte Halbleitervorrichtung mit der voranstehend geschilderten Ausbildung ist auf einem äußeren Montageteil 21 angebracht und befestigt, welches aus einem Metall besteht, welches eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, durch Einführen einer Schraube in ein Montageloch 22, welches sich durch den Abdichtungs-Kunststoffkörper 18 und das Abstrahlungsteil 12 erstreckt. In diesem Fall ist, obwohl dies nicht gezeigt ist, eine Wärmeabstrahlungsrippe oder dergleichen bei dem äußeren Montageteil 21 vorgesehen, soweit dies erforderlich ist, um eine Wärmeabstrahlungsvorrichtung der Halbleitervorrichtung zu erzielen.
  • Bei einer aus Kunststoff ausgeformten Halbleitervorrichtung mit der voranstehend geschilderten Ausbildung wird ein Kunststofformgebungsvorgang so durchgeführt, daß die Kunststoffplatte 19, die von der Seitenoberfläche des Abdichtungs-Kunststoffkörpers 18 ausgeht, unterhalb der äußeren Leitungsabschnitte 122, 141 und 151 vorgesehen ist, und die äußeren Leitungsabschnitte 122, 141 und 151 an ihren nahen Enden in einer solchen Richtung abgebogen sind, daß die äußeren Leitungsabschnitte von dem äußeren Montageteil 21 getrennt werden. Daher wird ein ausreichend großer Abstand d zwischen den äußeren Leitungsabschnitten 122, 141 und 151 und dem äußeren Momtageteil 21 erhalten, verglichen mit einem Abstand c zwischen den äußeren Leitungsabschnitten und dem äußeren Montageteil, wenn sich die äußeren Leitungsabschnitte 122, 141 und 151 geradeaus von dem Abdichtungs-Kunststoffkörper 18 aus erstrecken. Weiterhin wird eine Oberflächenisolationsentfernung, die eine Oberfläche einschließt, von welcher die äußeren Leitungsabschnitte 122, 141 und 151 weggebogen sind, so erhalten, daß eine ausreichend hohe Dielektrikums-Durchbruchsspannung an den äußeren Leitungsabschnitten 122, 141 und 151 erhalten wird.
  • Da sich die Oberfläche des Wärmeabstrahlungsteils 12 auf einem Niveau befindet, welches annähernd gleich dem Oberflächenniveau der Leitungsteile 14 und 15 ist, kann in diesem Fall die Dicke der Verdrahtungsanordnung, welche die Bondierungsdrähte 16 und 17 oder dergleichen umfaßt, ausreichend klein ausgebildet werden. Die Dicke oberhalb des Wärmeabstrahlungsteils 12 des Abdichtungs-Kunststoffkörpers 18 kann klein ausgebildet werden. Daher kann die aus Kunststoff geformte Halbleitervorrichtung einfach so ausgeformt werden, daß sie dünn ist, und kann eine kompakte, aus Kunststoff ausgeformte Halbleitervorrichtung ausgebildet werden, wodurch eine ausreichend hohe Dielektrikums-Durchbruchsspannung aufrechterhalten wird.
  • Obwohl die Halbleitervorrichtung einen solchen Aufbau aufweist, bei welchem eine Wärmeabstrahlungsoberfläche des unteren Oberflächenabschnitts des Wärmeabstrahlungsteils 12 elektrisch durch den Abdichtungs-Kunststoffkörper 18 isoliert ist, kann die Dicke einer Kunststoffschicht der unteren Oberfläche des Wärmeabstrahlungsteils 12 klein ausgebildet werden, und kann die Dicke der Kunststoffschicht auf der Oberfläche des - Wärmeabstrahlungsteils 12 gleich der Dicke des unteren Oberflächenabschnitts (bei der in Figur 6 gezeigten Anordnung, ein Verhältnis von (5 bis 10) : 1) ausgebildet werden, wodurch die Wärmeabstrahlungseigenschaften wesentlich verbessert werden.
  • Obwohl ein Leistungstransistor einen Wert von Pc gleich 20 W aufwies, und die Dicke der Wärmeabstrahlungs-Kunststoffschichü auf 400 µm bei der in Figur 6 gezeigten Anordnung eingestellt wurde, konnte die Dicke einer Kunststoffschicht auf 250 µm eingestellt werden, und eine Leistung Pc = 30 W mit der bei der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Anordnung erzielt werden.
  • Um die Ausbildung von Spalten zu verhindern, ist ein Halterungstisch in der in Figur 3B gezeigten Anordnung vorgesehen. Allerdings kann die Ausbildung von Spalten auch dadurch verhindert werden, daß in der Kunststoffplatte entlang beiden Seiten des äußeren Leitungsabschnitts 151 Gräben 201 und 202, wie in Figur 4 gezeigt, oder Gräben 211 oder 212 wie in Figur 5 gezeigt vorgesehen werden.
  • Obwohl bei dieser Ausführungsform ein Leistungstransistor zum Steuern einer Hochspannung eines Beispiels beschrieben wurde, kann der Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung direkt bei einer aus Kunststoff geformten Halbleitervorrichtung eingesetzt werden, welche eine Gleichrichtervorrichtung bildet, die schlechte Wärmeabstrahlungseigenschaften aufweist, ein integriertes Schaltungselement, oder dergleichen.
  • Bezugszeichen in den Patentansprüchen sollen zum besseren Verständnis dienen und nicht den Schutzumfang einschränken.

Claims (5)

1. Aus Kunsstoff geformte Halbleitervorrichtung mit einem Halbleiterchip (11), der ein Halbleiterelement aufweist, welches Wärme erzeugt, und welches auf einem metallischen Wärmeabstrahlungsteil (12) angebracht ist, Leitungsteile (14, 15, 121), die elektrisch mit Anschlüssen des Halbleiterchips (11) verbunden sind, wobei der Halbleiterchip (11), das Wärmeabstrahlungsteil (12) und die Leitungsteile (14, 15, 121) von einem Abdichtungs- Kunststoffkörper (18) abgedichtet werden, sich äußere Abschnitte (141, 151, 122) der Leitungsteile (14, 15, 121) von einer Seitenoberfläche des Kunststoffkörpers (18) aus erstrecken, und wobei der Kunststoffkörper (18) eine erste untere Oberfläche aufweist, die auf einem äußeren Montageteil (21) angebracht und befestigt ist, welches eine Wärmeabstrahlungsfunktion hat,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Kunststoffplatte (19) sich so von der Seitenoberfläche des Kunststoffkörpers (18) aus erstreckt, daß sie zwischen den äußeren Abschnitten (141, 151, 122) der Leitungsteile (14, 15, 121) und dem Montageteil (21) liegt und eine untere Oberfläche der äußeren Abschnitte (141, 151, 122) berührt, und daß die äußeren Abschnitte (141, 151, 122) innerhalb der Kante der Kunststoffplatte (19) in einer Richtung weg von der Kunststoffplatte (19) und dem Montageteil (21) abgebogen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsteile (14, 15, 121) so angeordnet sind, daß sie ein Oberflächenniveau aufweisen, welches annähernd gleich dem Oberflächenniveau des Wärmeabstrahlungsteils (12) ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin mehrere konvexe Halterungstische (191) aufweist, die von der Oberfläche der Kunststoffplatte (19) aus vorspringen, wobei jede äußere Leitung (141, 151, 122) mit einem zugehörigen Halterungstisch (191) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeabstrahlungsteil (12) elektrisch an eine Elektrode auf der Montageoberfläche des Halbleiterchips (11) angeschlossen ist, und mit einem der Leitungsteile (121) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß Gräben (202, 202; 211, 212) in der Kunststoffplatte (19) entlang beiden Seiten der äußeren Leitungen (141, 151, 122) ausgebildet sind.
DE69027724T 1989-09-22 1990-09-20 Leistungshalbleiteranordnung mit Plastikumhüllung Expired - Fee Related DE69027724T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1247268A JPH03108744A (ja) 1989-09-22 1989-09-22 樹脂封止型半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69027724D1 DE69027724D1 (de) 1996-08-14
DE69027724T2 true DE69027724T2 (de) 1996-12-05

Family

ID=17160946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69027724T Expired - Fee Related DE69027724T2 (de) 1989-09-22 1990-09-20 Leistungshalbleiteranordnung mit Plastikumhüllung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5063434A (de)
EP (1) EP0418891B1 (de)
JP (1) JPH03108744A (de)
KR (1) KR930004247B1 (de)
DE (1) DE69027724T2 (de)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2580840B2 (ja) * 1990-05-22 1997-02-12 日本電気株式会社 半導体装置用パッケージ
CA2047486C (en) * 1990-07-21 2002-03-05 Shigeru Katayama Semiconductor device and method for manufacturing the same
DE69220601T2 (de) * 1991-04-10 1997-10-23 Caddock Electronics Inc Schichtwiderstand
IT1249388B (it) 1991-04-26 1995-02-23 Cons Ric Microelettronica Dispositivo a semiconduttore incapsulato in resina e completamente isolato per alte tensioni
IT1252624B (it) * 1991-12-05 1995-06-19 Cons Ric Microelettronica Dispositivo semiconduttore incapsulato in resina e elettricamente isolato di migliorate caratteristiche di isolamento,e relativo processo di fabbricazione
DE9311223U1 (de) * 1993-07-27 1993-09-09 Siemens AG, 80333 München Mikrosensor mit Steckeranschluß
JP3406753B2 (ja) * 1995-11-30 2003-05-12 三菱電機株式会社 半導体装置および半導体モジュール
US6372526B1 (en) * 1998-04-06 2002-04-16 Semiconductor Components Industries Llc Method of manufacturing semiconductor components
US6262512B1 (en) * 1999-11-08 2001-07-17 Jds Uniphase Inc. Thermally actuated microelectromechanical systems including thermal isolation structures
US6791172B2 (en) * 2001-04-25 2004-09-14 General Semiconductor Of Taiwan, Ltd. Power semiconductor device manufactured using a chip-size package
US7061077B2 (en) * 2002-08-30 2006-06-13 Fairchild Semiconductor Corporation Substrate based unmolded package including lead frame structure and semiconductor die
KR101391925B1 (ko) * 2007-02-28 2014-05-07 페어차일드코리아반도체 주식회사 반도체 패키지 및 이를 제조하기 위한 반도체 패키지 금형
DE102007051870A1 (de) * 2007-10-30 2009-05-07 Robert Bosch Gmbh Modulgehäuse und Verfahren zur Herstellung eines Modulgehäuses
KR102192997B1 (ko) 2014-01-27 2020-12-18 삼성전자주식회사 반도체 소자
CN113261095A (zh) * 2019-01-18 2021-08-13 三菱电机株式会社 半导体装置、半导体装置的制造方法及电力转换装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS564255A (en) * 1979-06-25 1981-01-17 Hitachi Ltd Semiconductor device sealed up with resin
JPS58209147A (ja) * 1982-05-31 1983-12-06 Toshiba Corp 樹脂封止型半導体装置
JPS6116556A (ja) * 1984-07-03 1986-01-24 Matsushita Electronics Corp 樹脂封止型半導体装置
JPS63107152A (ja) * 1986-10-24 1988-05-12 Hitachi Ltd 樹脂封止型電子部品

Also Published As

Publication number Publication date
KR910007116A (ko) 1991-04-30
US5063434A (en) 1991-11-05
KR930004247B1 (ko) 1993-05-22
EP0418891A2 (de) 1991-03-27
JPH03108744A (ja) 1991-05-08
EP0418891A3 (en) 1992-04-08
DE69027724D1 (de) 1996-08-14
EP0418891B1 (de) 1996-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006047989B4 (de) Leistungshalbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung
DE69735361T2 (de) Harzverkapselte halbleiteranordnung und herstellungsverfahren dafür
DE3786861T2 (de) Halbleiteranordnung mit Gehäuse mit Kühlungsmitteln.
DE69430513T2 (de) Harzvergossenes Halbleiterbauteil und dessen Herstellungsverfahren
DE69635440T2 (de) Halbleiteranordnung mit einem Schaltungssubstrat und einem Gehäuse
DE102009032973B4 (de) Leistungshalbleitervorrichtung
DE10221891B4 (de) Leistungshalbleitervorrichtung
DE69308691T2 (de) Halbleiterbauelement mit reduzierter Schaltinduktanz und Verfahren zu seiner Herstellung
DE69027724T2 (de) Leistungshalbleiteranordnung mit Plastikumhüllung
DE10310809B4 (de) Leistungshalbleitereinrichtung
DE102005057401B4 (de) Halbleiterbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102014118836B4 (de) Halbleiter-packaging-anordnung und halbleiter-package
DE112016007432B4 (de) Halbleitervorrichtung, Invertereinheit und Automobil
DE102015215133B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE102012219791A1 (de) Niederinduktives leistungsmodul
DE4135183C2 (de) Anschlussleiste und deren Verwendung in einer Halbleiter-Anordnung
DE10313917A1 (de) Halbleitervorrichtung
DE69923374T2 (de) Halbleitervorrichtung
DE4316639C2 (de) Halbleitermodul mit verbesserter Wärmeableitung und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2653833A1 (de) Halbleitervorrichtung
DE102020130612A1 (de) Package mit einem elektrisch isolierenden Träger und mindestens einer Stufe auf dem Verkapselungsmittel
DE212019000110U1 (de) Halbleiterbauteil
DE102018212436A1 (de) Halbleitergehäuse mit symmetrisch angeordneten leisungsanschlüssen und verfahren zu dessen herstellung
DE102020111652A1 (de) Halbleitergehäuse mit leitfähigem clip mit mehreren ebenen zur kühlung der oberseite
DE4130899C2 (de) Halbleitervorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee