DE102022134816A1

DE102022134816A1 - Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE102022134816A1
Application number: DE102022134816.4A
Authority: DE
Inventors: Kenji Saito
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2022-01-05
Filing date: 2022-12-27
Publication date: 2023-07-06
Also published as: US20230215776A1; CN116403976A; JP2023100126A

Abstract

Eine Halbleitervorrichtung weist auf: ein isolierendes Substrat; einen Halbleiter-Chip; eine Basisplatte; ein erstes Wärmeableitungsmaterial; und ein Gehäuse. Der Halbleiter-Chip und ein Versiegelungsmaterial zum Versiegeln des Halbleiter-Chips sind in dem Gehäuse untergebracht. Das isolierende Substrat weist eine isolierende Schicht und eine Leiterstruktur, die auf einer oberen Oberfläche der isolierenden Schicht vorgesehen ist, auf. Der Halbleiter-Chip ist durch ein Verbindungsmaterial auf die Leiterstruktur verbunden. Eine untere Oberfläche des isolierenden Substrats und eine obere Oberfläche der Basisplatte sind in Kontakt miteinander, wobei das erste Wärmeableitungsmaterial dazwischen eingeschoben ist. Das isolierende Substrat und die Basisplatte sind nicht aneinander befestigt.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung.
Beschreibung des Stands der Technik
Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2012-028561 offenbart eine Halbleitervorrichtung, die aufweist: ein isolierendes Substrat, das eine mit einem Halbleiterelement versehene Oberfläche aufweist; und einen Kühlkörper, der eine Plattenform aufweist, wobei der Kühlkörper eine Oberfläche aufweist, die in einer wärmeübertragenden Weise durch ein Puffermaterial mit einer anderen Oberfläche des isolierenden Substrats verbunden ist.
In den herkömmlichen Techniken hat es ein Problem gegeben, dass eine Halbleitervorrichtung aufgrund eines Temperaturanstiegs verformt wird, wobei ein Auspumpen ein Phänomen ist, bei welchem es vorkommt, dass ein Wärmeableitungsmaterial aufgrund der Verformung herausgedrückt wird, das herausgedrückte Wärmeableitungsmaterial während eines Abkühlens nicht in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt, sodass eine Lücke ausgebildet wird, und eine Wärmeableitung verschlechtert wird.
Zusammenfassung
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist, eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung zu stellen, die geeignet ist, ein Auspumpen eines Wärmeableitungsmaterials zu unterbinden und dadurch eine Abnahme einer Wärmeableitung zu unterbinden.
Eine Halbleitervorrichtung der vorliegenden Offenbarung weist auf: ein isolierendes Substrat; einen Halbleiter-Chip; eine Basisplatte; ein erstes Wärmeableitungsmaterial; und ein Gehäuse. Der Halbleiter-Chip und ein Versiegelungsmaterial zum Versiegeln des Halbleiter-Chips sind in dem Gehäuse untergebracht. Das isolierende Substrat weist eine isolierende Schicht und eine Leiterstruktur, die auf einer oberen Oberfläche der isolierenden Schicht vorgesehen ist, auf. Der Halbleiter-Chip ist durch ein Verbindungsmaterial auf die Leiterstruktur verbunden. Eine untere Oberfläche des isolierenden Substrats und eine obere Oberfläche der Basisplatte sind miteinander in Kontakt, wobei das erste Wärmeableitungsmaterial dazwischen eingeschoben ist. Das isolierende Substrat und die Basisplatte sind nicht aneinander befestigt.
Mit der vorliegenden Offenbarung wird eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung gestellt, die geeignet ist, ein Auspumpen eines Wärmeableitungsmaterials zu unterbinden, wodurch eine Abnahme einer Wärmeableitung unterbunden wird.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ersichtlicher, wenn sie im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen gesehen wird.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
2 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung eines Vergleichsbeispiels;
3 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung eines Vergleichsbeispiels;
4 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform;
5 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung einer dritten bevorzugten Ausführungsform; und
6 ist eine Ansicht, die einen Fertigungsprozess der Halbleitervorrichtung der dritten bevorzugten Ausführungsform zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
<A. Erste bevorzugte Ausführungsform>
<A.1 Konfiguration>
1 ist ein Diagramm, das eine Halbleitervorrichtung 100a gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt.
Die Halbleitervorrichtung 100a ist eine Leistungshalbleitervorrichtung.
Die Halbleitervorrichtung 100a weist einen Halbleiter-Chip 1a, einen Halbleiter-Chip 1b, ein Lötmittel 2, einen Signalanschluss 3, einen Hauptanschluss 4, ein Gehäuse 5, einen Deckel 6, einen Draht 7, einen Draht 8, ein Versiegelungsmaterial 9, ein Haftmittel 10, ein isolierendes Substrat 13, ein Wärmeableitungsmaterial 14 und eine Basisplatte 15 auf.
Das isolierende Substrat 13 weist eine isolierende Schicht 11 und eine Leiterstruktur 12a, die auf der oberen Oberfläche der isolierenden Schicht 11 vorgesehen ist, auf.
Ein Material der isolierenden Schicht 11 ist zum Beispiel Keramik oder Harz.
Die Leiterstruktur 12a ist eine Struktur, die zum Beispiel aus Kupfer, einer Kupferlegierung, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist.
Der Halbleiter-Chip 1a und der Halbleiter-Chip 1b sind durch das Lötmittel 2 auf die Leiterstruktur 12a verbunden.
Der Halbleiter-Chip 1a und der Halbleiter-Chip 1b sind in dem Gehäuse 5 angeordnet und durch das Versiegelungsmaterial 9 umschlossen.
Das Gehäuse 5 ist zum Beispiel ein Harzgehäuse. Das Material des Gehäuses 5 ist zum Beispiel Polyphenylensulfidharz (PPS).
Das Versiegelungsmaterial 9 ist zum Beispiel ein Gel. Das Gel ist zum Beispiel ein Silikongel.
Das Gehäuse 5 ist mit dem Deckel 6 verbunden.
Das Gehäuse 5 ist mit dem Haftmittel 10 an das isolierende Substrat 13 geklebt.
Das Gehäuse 5 ist mit dem Signalanschluss 3 und dem Hauptanschluss 4 verbunden. Der Hauptanschluss 4 ist ein Anschluss für eine Energieversorgung. Obwohl nur ein Hauptanschluss 4 in dem in 1 gezeigten Querschnitt gezeigt ist, ist eine Mehrzahl von Hauptanschlüssen 4 an dem Gehäuse 5 befestigt.
Der Halbleiter-Chip 1a ist zum Beispiel eine Diode und der Halbleiter-Chip 1b ist zum Beispiel ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT). Der Halbleiter-Chip 1b kann ein Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) sein. Die Halbleitervorrichtung 100a kann einen rückwärtsleitenden IGBT (RC-IGBT) aufweisen, anstatt dass sie den Halbleiter-Chip 1a, der eine Diode ist, und den Halbleiter-Chip 1b, der ein IGBT ist, aufweist. Jeder des Halbleiter-Chips 1a und des Halbleiter-Chips 1b ist zum Beispiel ein Halbleiter-Chip, der eins von einem Si-Halbleiter, einem SiC-Halbleiter und einem GaN-Halbleiter verwendet.
Der in 1 gezeigte Hauptanschluss 4 ist durch den Draht 7 mit den oberen Oberflächen des Halbleiter-Chips 1a und des Halbleiter-Chips 1b verbunden. Ein Hauptanschluss 4, der sich von dem in 4 gezeigten Hauptanschluss unterscheidet, ist zum Beispiel mit der Leiterstruktur 12a in einem Querschnitt verbunden, der sich von demjenigen in 1 unterscheidet. Der Signalanschluss 3 ist mit dem Halbleiter-Chip 1b verbunden. Der Halbleiter-Chip 1 b steuert einen Strom, der zwischen den Hauptanschlüssen 4 gemäß einem Signal fließt, das durch den Signalanschluss 3 von der Außenseite der Halbleitervorrichtung 100a eingegeben wird.
Die untere Oberfläche der isolierenden Schicht 11, das heißt, die untere Oberfläche des isolierenden Substrats 13 ist in Kontakt mit der Basisplatte 15, wobei das Wärmeableitungsmaterial 14 dazwischen eingeschoben ist. Die Basisplatt 15 ist eine Metallplatte. Die Basisplatte 15 ist eine Platte zum Beispiel aus Kupfer, einer Kupferlegierung, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Das Wärmeableitungsmaterial 14 ist zum Beispiel ein Schmiermittel oder eine wärmeableitende Folie.
Zum Beispiel ist die gesamte untere Oberfläche des isolierenden Substrats 13 in Kontakt mit der Basisplatte 15, wobei das Wärmeableitungsmaterial 14 dazwischen eingeschoben ist.
Wenn das Wärmeableitungsmaterial 14 eine wärmeableitende Folie ist, wird die wärmeableitende Folie nicht an mindestens eins des isolierenden Substrats 13 und der Basisplatte 15 geklebt.
In 1 ist die Halbleitervorrichtung 100a durch Schrauben 18 an einem Radiator 17 befestigt. Die untere Oberfläche der Basisplatte 15 ist in Kontakt mit dem Radiator 17, wobei das Wärmeableitungsmaterial 16 dazwischen eingeschoben ist. Die Wärme, die durch den Halbleiter-Chip 1a oder den Halbleiter-Chip 1b erzeugt wird, wird zum Beispiel durch das Lötmittel 2, die Leiterstruktur 12a, die isolierende Schicht 11, das Wärmeableitungsmaterial 14, die Basisplatte 15 und das Wärmeableitungsmaterial 16 an den Radiator 17 übertragen. Das Material des Radiators 17 ist zum Beispiel Kupfer, eine Kupferlegierung, Aluminium oder eine Aluminiumlegierung. Der Radiator 17 kann mit Lamellen versehen sein. Die Halbleitervorrichtung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform kann das Wärmeableitungsmaterial 16 und den Radiator 17 zusätzlich zu der Halbleitervorrichtung 100a aufweisen.
Das Wärmeableitungsmaterial 16 ist zum Beispiel ein Schmiermittel oder eine wärmeableitende Folie. Das Wärmeableitungsmaterial 16 kann eine Leifähigkeit aufweisen. Wenn das Wärmeableitungsmaterial 16 eine Leitfähigkeit aufweist, kann das Potential der Basisplatte 15 demjenigen des Radiators 17 angeglichen werden, und eine Entladung zwischen der Basisplatte 15 und dem Radiator 17 kann unterbunden werden.
Da die Halbleitervorrichtung 100a durch die Schrauben 18 an dem Radiator 17 befestigt ist, wird die Basisplatte 15 von oben und unten durch das Gehäuse 5 und den Radiator 17 umgeben und unterstützt.
Das isolierende Substrat 13 und die Basisplatte 15 sind nicht aneinander befestigt. Das heißt, wenn die Basisplatte 15 während des Betriebs der Halbleitervorrichtung 100a thermisch ausgedehnt wird, kann die relative Position in der Richtung in der Ebene zwischen der unteren Oberfläche des isolierenden Substrats 13 und der oberen Oberfläche der Basisplatte 15 verändert werden. Die Basisplatte 15 ist in Kontakt mit der unteren Oberfläche des Gehäuses 5, wobei das Wärmeableitungsmaterial 14 dazwischen eingeschoben ist. Die Basisplatte 15 ist nicht an dem Gehäuse 5 befestigt. Das heißt, wenn die Basisplatte 15 während des Betriebs der Halbleitervorrichtung 100a thermisch ausgedehnt wird, kann die relative Position in der Richtung in der Ebene zwischen der unteren Oberfläche des Gehäuses 5 und der oberen Oberfläche der Basisplatte 15 verändert werden.
2 ist ein Diagramm, das eine Halbleitervorrichtung 100z eines Vergleichsbeispiels zeigt. Verglichen mit der Halbleitervorrichtung 100a weist die Halbleitervorrichtung 100z ein isolierendes Substrat 130 anstelle des isolierenden Substrats 13 auf. Das isolierende Substrat 130 weist eine Leiterstruktur 12a, die auf der oberen Oberfläche der isolierenden Schicht 11 vorgesehen ist, und eine Leiterstruktur 12b, die auf der unteren Oberfläche der isolierenden Schicht 11 vorgesehen ist, auf. Zusätzlich sind in der Halbleitervorrichtung 100z die Leiterstruktur 12b des isolierenden Substrats 130 und die Basisplatte 15 durch ein Lötmittel 140 fixiert. Die Halbleitervorrichtung 100z ist außer diesen Punkten der Halbleitervorrichtung 100a ähnlich.
In der Halbleitervorrichtung 100z sind das isolierende Substrat 130 und die Basisplatte 15 aneinander befestigt. Der lineare Ausdehnungskoeffizient der Basisplatte 15 ist größer als der lineare Ausdehnungskoeffizient der isolierenden Schicht 11. Wenn die Temperatur der Halbleitervorrichtung 100z steigt, verformt sich deshalb die Basisplatte 15 und steht aufgrund der Differenz des Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem isolierenden Substrat 13 und der Basisplatte 15 in Richtung des Radiators 17 vor. 2 zeigt die Halbleitervorrichtung 100z in dieser Situation. Die Verformung der Basisplatte 15 verursacht ein Auspumpen des Wärmeableitungsmaterials 16 zwischen der Halbleitervorrichtung 100z und dem Radiator 17. Wenn die Temperatur der Halbleitervorrichtung 100z fällt, kehrt in dem Wärmeableitungsmaterial 16 der Teil 160, der aufgrund der Verformung der Basisplatte 15 herausgedrückt wurde, nicht in den Originalzustand zurück, und eine Lücke 20 wird zwischen der Halbleitervorrichtung 100z und dem Radiator 17 ausgebildet, was eine Abstrahlung erschwert (siehe 3).
Andererseits steht in der Halbleitervorrichtung 100a der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform, da das isolierende Substrat 13 und die Basisplatte 15 nicht aneinander befestigt sind, selbst wenn die Temperatur der Halbleitervorrichtung 100a steigt, die Basisplatte 15 nicht oder weniger wahrscheinlich in Richtung des Radiators 17 vor. Deshalb wird der Einfluss der Differenz zwischen dem Ausdehnungskoeffizienten des isolierenden Substrats 13 und dem Ausdehnungskoeffizienten der Basisplatte 15 unterdrückt, und das Auspumpen des Wärmeableitungsmaterials 16 wird unterbunden. Entsprechend kann ein Abnehmen einer Wärmeableitung unterbunden werden.
Die Halbleitervorrichtung 100a kann ein isolierendes Substrat 130 anstelle des isolierenden Substrats 13 aufweisen. In diesem Fall ist die untere Oberfläche des isolierenden Substrats 130, das heißt die untere Oberfläche der Leiterstruktur 12b, die auf der unteren Oberfläche der isolierenden Schicht 11 vorgesehen ist, in Kontakt mit der Basisplatte 15, wobei das Wärmeableitungsmaterial 14 dazwischen eingeschoben ist. Außerdem steht in diesem Fall, da das isolierende Substrat 130 und die Basisplatte 15 nicht aneinander befestigt sind, selbst wenn die Temperatur der Halbleitervorrichtung 100a steigt, die Basisplatte 15 nicht oder weniger wahrscheinlich in Richtung des Radiators 17 vor. Deshalb wird der Einfluss der Differenz zwischen dem Ausdehnungskoeffizienten des isolierenden Substrats 130 und dem Ausdehnungskoeffizienten der Basisplatte 15 unterdrückt, und das Auspumpen des Wärmeableitungsmaterials 16 wird unterbunden. Um zu verhindern, dass das isolierende Substrat 130 aufgrund der Differenz des linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen der Leiterstruktur 12b und der isolierenden Schicht 11 nach unten vorsteht und ein Auspumpen des Wärmeableitungsmaterials 14 verursacht, wenn die Temperatur der Halbleitervorrichtung 100a steigt, ist die Dicke der Leiterstruktur 12b vorzugsweise gleich oder kleiner als die Dicke der Leiterstruktur 12a.
Da ein Halbleiter-Chip, der einen Halbleiter mit breiter Bandlücke verwendet, bei einer höheren Temperatur arbeitet als ein Halbleiter-Chip, der Silizium verwendet, tritt, wenn mindestens einer des Halbleiter-Chips 1a und des Halbleiter-Chips 1b ein Halbleiter-Chip ist, der den Halbleiter mit breiter Bandlücke verwendet, ein Auspumpen in der Halbleitervorrichtung 100z des Vergleichsbeispiels weniger wahrscheinlich auf. In der Halbleitervorrichtung 100a der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform kann, da das isolierende Substrat 13 oder das isolierende Substrat 130 und die Basisplatte 15 nicht aneinander befestigt sind, selbst wenn mindestens einer des Halbleiter-Chips 1a und des Halbleiter-Chips 1b ein Halbleiter-Chip ist, der einen Halbleiter mit breiter Bandlücke verwendet, ein Auspumpen unterbunden werden, sodass ein Abnehmen einer Wärmeableitung unterbunden werden kann. Hier ist der Halbleiter mit breiter Bandlücke ein Halbleiter, der eine größere Bandbreite aufweist als ein Siliziumhalbleiter, und ist zum Beispiel ein SiC-Halbleiter oder ein GaN-Halbleiter.
<B. Zweite bevorzugte Ausführungsform>
4 ist ein Diagramm, das eine Halbleitervorrichtung 100b gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform zeigt.
Die Halbleitervorrichtung 100b unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung 100a der ersten bevorzugten Ausführungsform darin, dass die Basisplatte 15 in einer Draufsicht von einem Gehäuse 5 umgeben ist und die innenseitige Oberfläche 50 des Gehäuses 5 der seitlichen Oberfläche 150 der Basisplatte 15 gegenüberliegt. Die Halbleitervorrichtung 100b ist in anderen Punkten der Halbleitervorrichtung 100a der ersten bevorzugten Ausführungsform ähnlich.
Die Basisplatte 15 ist in einer Draufsicht kleiner als das Gehäuse 5. Es gibt einen Abstand in der Richtung in der Ebene zwischen der innenseitigen Oberfläche 50 des Gehäuses 5 und der seitlichen Oberfläche 150 der Basisplatte 15. Da es einen Abstand in der Richtung in der Ebene zwischen der innenseitigen Oberfläche 50 des Gehäuses 5 und der seitlichen Oberfläche 150 der Basisplatte 15 gibt, kann, selbst wenn die Temperatur der Basisplatte 15 während des Betriebs der Halbleitervorrichtung 100b steigt und sie sich ausdehnt, der Kontakt zwischen der Basisplatte 15 und dem Gehäuse 5 vermieden werden, oder eine Kraft, die auf das Gehäuse 5 und die Basisplatte 15 ausgeübt wird, wenn die Basisplatte 15 und das Gehäuse 5 in Kontakt miteinander kommen, kann unterbunden werden.
Angenommen, dass der Temperaturanstiegsumfang der Basisplatte 15 125 K ist, wenn die Basisplatte 15 eine Kupferplatte ist, da der lineare Ausdehnungskoeffizient von Kupfer 16,8 ×
10^-6/K ist, dehnt sich die Basisplatte 15 um 100% × 16,8 × 10^-6/K × 125 K = 0,21 % aus. Es muss nur einen Abstand von 0,13% oder mehr der Breite W0 in der X-Richtung der Basisplatte 15 bezüglich der Richtung innerhalb einer Ebene, in der X-Richtung (siehe 4), die eine Richtung in der Ebene ist, und in der Richtung entgegengesetzt zu der X-Richtung zwischen der innenseitigen Oberfläche 50 des Gehäuses 5 und der seitlichen Oberfläche 150 der Basisplatte 15 geben, das heißt, die Größe des Abstands W1 und des Abstands W2 muss nur 0,13% oder mehr der Breite W0 sein. Das Gleiche gilt für die Y-Richtung in der Ebene orthogonal zu der X-Richtung. Das heißt, es muss nur einen Abstand von 0,13% oder mehr der Breite in der Y-Richtung der Basisplatte 15 bezüglich der Richtung in der Ebene, in der Y-Richtung in der Ebene orthogonal zu der X-Richtung und der Richtung entgegengesetzt zu der Y-Richtung zwischen der innenseitigen Oberfläche 50 des Gehäuses 5 und der seitlichen Oberfläche 150 der Basisplatte 15 geben. Mit dieser Konfiguration kann, selbst wenn die Temperatur der Basisplatte 15 um 125 K ansteigt, der Kontakt zwischen der Basisplatte 15 und dem Gehäuse 5 vermieden werden, oder eine Kraft, die auf das Gehäuse 5 und die Basisplatte 15 ausgeübt wird, wenn die Basisplatte 15 und das Gehäuse in Kontakt miteinander kommen, kann unterbunden werden.
Die Größe eines allgemeinen Halbleitermoduls ist 150 mm oder weniger. Angenommen, dass die Größe der Basisplatte 15 in einer Draufsicht 150 mm oder kleiner ist und der Temperaturanstiegsumfang der Basisplatte 15 ist 125 K, wenn die Basisplatte 15 eine Kupferplatte ist, da der lineare Ausdehnungskoeffizient von Kupfer 16,8 × 10^-6/K ist, dehnt sich die Basisplatte 15 aufgrund des Temperaturanstiegs um 16,8 × 10^-6/K × 125 K × 150 mm = 0,315 mm aus. Zwischen der innenseitigen Oberfläche 50 des Gehäuses 5 und der seitlichen Oberfläche 150 der Basisplatte 15 muss es nur einen Abstand von 0,2 mm oder mehr bezüglich der Richtung in der Ebene, in der X-Richtung, die eine Richtung in der Ebene ist, und der Richtung entgegengesetzt zu der X-Richtung geben, und es muss nur einen Abstand von 0,2 mm oder mehr bezüglich der Richtung in der Ebene, in der Y-Richtung in der Ebene orthogonal zu der X-Richtung und der Richtung entgegengesetzt zu der Y-Richtung geben. Mit dieser Konfiguration kann, selbst wenn die Temperatur der Basisplatte 15 um 125 K ansteigt, der Kontakt zwischen der Basisplatte 15 und dem Gehäuse 5 vermieden werden, oder eine Kraft, die auf das Gehäuse 5 und die Basisplatte 15 ausgeübt wird, wenn die Basisplatte 15 und das Gehäuse 5 in Kontakt miteinander kommen, kann unterbunden werden.
Die Halbleitervorrichtung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform kann das Wärmeableitungsmaterial 16 und den Radiator 17 zusätzlich zu der Halbleitervorrichtung 100b aufweisen.
<C. Dritte bevorzugte Ausführungsform>
5 ist ein Diagramm, das eine Halbleitervorrichtung 100c gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform zeigt. In der Halbleitervorrichtung 100c ist eine Nut 151, die sich entlang des äußeren Umfangs der Basisplatte 15 erstreckt, auf der seitlichen Oberfläche 150 der Basisplatte 15 vorgesehen. Die Nut 151 kann auf dem gesamten äußeren Umfang in der seitlichen Oberfläche 150 der Basisplatte 15 vorgesehen sein oder kann auf einem Teil des äußeren Umfangs vorgesehen sein. Das Gehäuse 5 weist einen Überstand 51 auf. Der Überstand 51 ist in einem Teil in der innenseitigen Oberfläche 50 des Gehäuses 5, der der seitlichen Oberfläche 150 der Basisplatte 15 gegenüberliegt, vorgesehen. Der Überstand 51 reicht mindestens teilweise in die Nut 151. Die Halbleitervorrichtung 100c ist außer diesen Punkten der Halbleitervorrichtung 100b der zweiten bevorzugten Ausführungsform ähnlich.
Wie in 6 gezeigt, weist das Gehäuse 5 zum Beispiel einen Hauptkörper 5a und einen Seitenoberflächendeckel 5b auf. Wenn die Halbleitervorrichtung 100c gefertigt wird, rutscht die Basisplatte 15 zum Beispiel von einer seitlichen Oberfläche, wie durch einen Pfeil in 6 angezeigt, und wird an dem Hauptkörper 5a des Gehäuses 5 befestigt, und dann wird der Seitenoberflächendeckel 5b mit einer Schraube oder einem Haftmittel an der seitlichen Oberfläche des Hauptkörpers 5a befestigt. Zum Beispiel wird, wie in 6 gezeigt, nachdem das isolierende Substrat 13 mit dem Haftmittel 10 an das Gehäuse 5 geklebt ist, die Basisplatte 15 an dem Hauptkörper 5a des Gehäuses 5 befestigt, wobei das Wärmeableitungsmaterial 14 auf der oberen Oberfläche angeordnet wird.
Um zu verhindern, dass die Basisplatte 15 in Kontakt mit dem Überstand 51 kommt, wenn sich die Basisplatte 15 ausdehnt, ist bevorzugt, dass die Spitze des Überstands 51 nicht die Tiefe der Nut 151 erreicht, und es ist bevorzugt, dass es eine Lücke zwischen der Spitze des Überstands 51 und der Tiefe der Nut 151 in der Richtung in der Ebene gibt.
Wie in 5 gezeigt, sind der Überstand 51 und die Nut 151 nicht aneinander angepasst, und es gibt eine Lücke zwischen dem Überstand 51 und der Oberfläche der Nut 151. Der Überstand 51 und die Nut 151 können aneinander angepasst sein. In diesem Fall ist bevorzugt, dass der Grad einer Anpassung zwischen dem Überstand 51 und der Nut 151 so ist, dass es kein Problem beim Einschieben der Basisplatte 15 von der seitlichen Oberfläche gibt, wie in 6 gezeigt, um die Basisplatte 15 an dem Hauptkörper 5a zu befestigen.
Da der Überstand 51 mindestens teilweise in die Nut 151 reicht, sind die Basisplatte 15 und das Gehäuse 5 integriert. Da die Basisplatte 15 und das Gehäuse 5 integriert sind, kann verhindert werden, dass die Basisplatte 15, das isolierende Substrat 13, der Halbleiter-Chip 1a und der Halbleiter-Chip 1b von dem Gehäuse 5 abfallen. Deshalb kann, selbst wenn die Halbleitervorrichtung 100c eine Mehrzahl von isolierenden Substraten 13 aufweist, die Halbleitervorrichtung 100c einfach gehandhabt werden.
Die Halbleitervorrichtung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform kann das Wärmeableitungsmaterial 16 und den Radiator 17 zusätzlich zu der Halbleitervorrichtung 100c aufweisen.
Es sollte beachtet werden, dass jede bevorzugte Ausführungsform frei kombiniert werden kann und jede bevorzugte Ausführungsform geeignet modifiziert und weggelassen werden kann.
Obwohl die Offenbarung detailliert gezeigt und beschrieben worden ist, ist die vorstehende Beschreibung in allen Aspekten darstellend und nicht einschränkend. Es wird deshalb verstanden, dass zahlreiche Modifikationen und Variationen entworfen werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012028561 [0002]

Claims

Halbleitervorrichtung (100a, 100b, 100c), aufweisend: ein isolierendes Substrat (13); einen Halbleiter-Chip (1a, 1b); eine Basisplatte (15); ein erstes Wärmeableitungsmaterial (14); und ein Gehäuse (5), wobei der Halbleiter-Chip (1a, 1b) und ein Versiegelungsmaterial (9) zum Versiegeln des Halbleiter-Chips (1a, 1b) in dem Gehäuse (5) untergebracht sind, wobei das isolierende Substrat (13) eine isolierende Schicht (11) und eine Leiterstruktur (12a), die auf einer oberen Oberfläche der isolierenden Schicht (11) vorgesehen ist, aufweist, wobei der Halbleiter-Chip (1a, 1b) durch ein Verbindungsmaterial (2) auf die Leiterstruktur (12a) verbunden ist, wobei eine untere Oberfläche des isolierenden Substrats (13) und eine obere Oberfläche der Basisplatte (15) in Kontakt miteinander sind, wobei das erste Wärmeableitungsmaterial (14) dazwischen eingeschoben ist, und wobei das isolierende Substrat (13) und die Basisplatte (15) nicht aneinander befestigt sind.
Halbleitervorrichtung (100a, 100b, 100c) gemäß Anspruch 1, wobei die untere Oberfläche des isolierenden Substrats (13) eine untere Oberfläche der isolierenden Schicht (11) ist.
Halbleitervorrichtung (100b, 100c) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine innenseitige Oberfläche (50) des Gehäuses (5) einer seitlichen Oberfläche (150) der Basisplatte (15) gegenüberliegt, und wobei es einen Abstand in einer Richtung in der Ebene zwischen der innenseitigen Oberfläche (50) des Gehäuses (5) und der seitlichen Oberfläche (150) der Basisplatte (15) gibt.
Halbleitervorrichtung (100b, 100c) gemäß Anspruch 3, wobei es zwischen der innenseitigen Oberfläche (50) des Gehäuses (5) und der seitlichen Oberfläche (150) der Basisplatte (15) auf einer Richtungsseite in einer Ebene und auf einer Richtungsseite gegenüber der einen Richtung einen Abstand von 0,2 mm oder mehr in einer Richtung in der Ebene gibt.
Halbleitervorrichtung (100b, 100c) gemäß Anspruch 4, wobei es zwischen der innenseitigen Oberfläche (50) des Gehäuses (5) und der seitlichen Oberfläche (150) der Basisplatte (15) auf einer anderen Richtungsseite in einer Ebene orthogonal zu der einen Richtung und auf einer Richtungsseite gegenüber der anderen Richtung einen Abstand von 0,2 mm oder mehr in einer Richtung in der Ebene gibt.
Halbleitervorrichtung (100b, 100c) gemäß Anspruch 3, wobei es zwischen der innenseitigen Oberfläche (50) des Gehäuses (5) und der seitlichen Oberfläche (150) der Basisplatte (15) auf einer Richtungsseite in einer Ebene und auf einer Richtungsseite gegenüber der einen Richtung einen Abstand von 0,13% oder mehr einer Breite in der einen Richtung der Basisplatte (15) in einer Richtung in der Ebene gibt.
Halbleitervorrichtung (100b, 100c) gemäß Anspruch 6, wobei es zwischen der innenseitigen Oberfläche (50) des Gehäuses (5) und der seitlichen Oberfläche (150) der Basisplatte (15) auf einer anderen Richtungsseite in einer Ebene orthogonal zu der einen Richtung und auf einer Richtungsseite gegenüber der anderen Richtung einen Abstand von 0,13% oder mehr einer Breite in der anderen Richtung der Basisplatte (15) in einer Richtung in der Ebene gibt.
Halbleitervorrichtung (100c) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei eine Nut (151), die sich entlang eines äußeren Umfangs der Basisplatte (15) erstreckt, auf der seitlichen Oberfläche (150) der Basisplatte (15) vorgesehen ist, wobei ein Überstand (51) in einem Teil, der der seitlichen Oberfläche (150) der Basisplatte (15) gegenüberliegt, auf der innenseitigen Oberfläche (50) des Gehäuses (5) vorgesehen ist, und wobei der Überstand (51) mindestens teilweise in die Nut (151) reicht.
Halbleitervorrichtung (100a, 100b, 100c) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Versiegelungsmaterial (9) ein Gel ist.
Halbleitervorrichtung (100a, 100b, 100c) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das erste Wärmeableitungsmaterial (14) ein Schmiermittel oder eine wärmeableitende Folie ist.
Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, weiter aufweisend ein zweites Wärmeableitungsmaterial (16) und einen Radiator (17), wobei eine untere Oberfläche der Basisplatte (15) in Kontakt mit dem Radiator (17) ist, wobei das zweite Wärmeableitungsmaterial (16) dazwischen eingeschoben ist.
Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei das zweite Wärmeableitungsmaterial (16) ein Schmiermittel oder eine wärmeableitende Folie ist.
Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei das zweite Wärmeableitungsmaterial (16) eine Leitfähigkeit aufweist.