DE10058446B4

DE10058446B4 - Halbleitervorrichtung mit Abstrahlungsbauteilen

Info

Publication number: DE10058446B4
Application number: DE10058446A
Authority: DE
Inventors: Kuniaki Mamitsu; Yasuyoshi Hirai; Kazuhito Nomura; Yutaka Fukuda; Kazuo Kajimoto; Takeshi Miyajima; Tomoatsu Makino; Yoshimi Nakase
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-11-24
Filing date: 2000-11-24
Publication date: 2012-12-27
Anticipated expiration: 2020-11-25
Also published as: FR2801423B1; US20040089940A1; US6798062B2; US20040070060A1; DE10058446A1; US20040097082A1; US6967404B2; DE10066442B4; US6703707B1; DE10066441B4; US20040089941A1; US20040089925A1; US20040070072A1; DE10066443B8; US6998707B2; US6992383B2; US20040089942A1; DE10066446B4; US20050167821A1; US6960825B2

Abstract

Eine Halbleitervorrichtung mit: einem Halbleiterchip (1a, 1b); ersten und zweiten Abstrahlungsbauteilen (2, 3), welche thermisch und elektrisch mit dem dazwischen liegenden Halbleiterchip verbunden sind und eine Abstrahlungsoberfläche (10) zur Abführung von Wärme von dem Halbleiterchip aufweisen; und ersten und zweiten Verbindungsbauteilen (4), welche jeweils zwischen das erste Abstrahlungsbauteil und den Halbleiterchip und zwischen den Halbleiterchip und das zweite Abstrahlungsbauteil gesetzt sind, wobei: die ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile aus einem metallischen Material gefertigt sind, welches gegenüber Wolfram und Molybdän in der elektrischen Leitfähigkeit und der thermischen Leitfähigkeit besser ist, und wobei der Halbleiterchip und die ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile mit einem Kunstharz (9) eingesiegelt sind, welches einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat, der annähernd gleich dem der ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile ist, und wobei das Kunstharz (9) jeweils teilweise zwischen dem ersten Abstrahlungsbauteil und dem Halbleiterchip und zwischen dem Halbleiterchip und dem zweiten Abstahlungsbauteil angeordnet ist, um...

Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung mit Abstrahlungsbauteilen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Halbleitervorrichtung, bei der Wärme von beiden Seiten eines hierin aufgenommenen Halbleiterchips abgestrahlt wird.
Die JP 6-291223 A offenbart ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung, bei der Hitze oder Wärme an beiden Seiten oder von beiden Seiten eines Halbleiterchips abgestrahlt wird. Die 1A bis 1C der vorliegenden Anmeldung zeigen diese Halbleitervorrichtung. Gemäß diesen Figuren schließt ein Paar von Abstrahlungsbauteilen J2 und J3 mehrere Halbleiterchips J1 zwischen sich ein, wobei die Abstrahlungsbauteile thermisch und elektrisch mit den Halbleiterchips J1 verbunden sind. Die Anzahl von Halbleiterchips J1, die in einer Ebene angeordnet sind, und die Abstrahlungsbauteile J2 und J3 sind mit einem Kunststoff oder Kunstharz J5 eingegossen oder gekapselt.
Jedes der Abstrahlungsbauteile J2 und J3 dient als eine Elektrode und hat eine Oberfläche, welche frei von dem Kunstharz J5 an einer gegenüberliegenden Seite der Fläche ist, welche die Halbleiterchips J1 kontaktiert. Jedes der Abstrahlungsbauteile J2 und J3 führt die Abstrahlung von Wärme dadurch aus, daß die freiliegende Oberfläche einen Kontaktkörper (nicht gezeigt) berühren kann, der eine Abstrahlungswirkung durchführen kann. Ein Steueranschluß J4, der mit einer Steuerelektrode der Halbleiterchips J1 verbunden ist, steht zur Außenseite des Kunstharzes J5 vor.
Für die Abstrahlungsbauteile J2 und J3 wird entweder W (Wolfram) oder Mo (Molybdän) verwendet, da diese Materialien einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten haben, der annähernd gleich demjenigen der Halbleiterchips J1 ist. Das Abstrahlungsbauteil J2, welches mit den Oberflächen der Halbleiterchips J1 verbunden ist, an denen die Steuerelektrode ausgebildet ist, ist eine Emitterelektrode, und das Abstrahlungsbauteil J3, welches mit den Oberflächen der Halbleiterchips J1 an der gegenüberliegenden Seite der Steuerelektrode verbunden ist, ist eine Kollektorelektrode.
Eine Mehrzahl von Lötkissen J7 steht von einer isolierenden Platte J6 vor, welche mittig eine Durchgangsbohrung hat, in welche das Abstrahlungsbauteil J2 als Emitterelektrode vorragt. Die Lötkissen J7 sind mit Bondierungskissen verbunden, welche in Mustern auf den jeweiligen Halbleiterchips J1 vorhanden sind, die auf dem Abstrahlungsbauteil J3 als die Kollektorelektrode angeordnet sind.
Wenn die Abstrahlungsbauteile J2 und J3, welche auch als Elektroden dienen, aus einem Metall gefertigt sind, beispielsweise W oder Mo mit linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten annähernd gleich demjenigen der Halbleiterchips J1, welche aus Si (Silizium) sind, haben diese Metalle bezüglich ihrer elektrischen Leitfähigkeit ungefähr ein Drittel von derjenigen von Cu (Kupfer) oder Al (Aluminium) und die thermische Leitfähigkeit beträgt ungefähr ein Drittel bis zwei Drittel hiervon. Somit verursacht unter Berücksichtigung der Umstände, daß wachsender Bedarf für einen hohen Stromfluß im Halbleitchip besteht, die Verwendung von W oder Mo als Abstrahlungsbauteil und gleichzeitig als Elektrode viele Probleme.
Weiterhin wird allgemein ein größerer Chip notwendig, um einen größeren Strom aufnehmen zu können. Es gibt jedoch viele technologische Probleme, die Chipgröße zu erhöhen, und es ist leichter, eine Mehrzahl kleinerer Chips herzustellen und diese zu einer Packung oder einem Gehäuse zusammenzufassen.
In der Technik, wie sie in der oben genannten Veröffentlichung offenbart ist, sind die mehreren Halbleiterchips J1 in der Halbleitervorrichtung ausgebildet. Da jedoch gemäß 1A das Abstrahlungsbauteil J2 eine einfache rechteckförmige Gestalt hat und in der Mitte der Vorrichtung angeordnet ist, ist die Anordnung unterschiedlicher Halbleiterchips in einer Vorrichtung eingeschränkt. Mit anderen Worten, wenn sich die Halbleiterchips voneinander beispielsweise in der Dicke unterscheiden, ist es schwierig, die eine Emitterelektrode mit ihrer einfachen Form mit allen unterschiedlichen Halbleiterchips zu verbinden.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Probleme im Stand der Technik gemacht. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, die Abstrahlungseigenschaft und die elektrische Leitfähigkeit einer Halbleitervorrichtung mit Abstrahlungsbauteilen zu verbessern, welche thermisch und elektrisch mit den beiden Flächen eines hierin aufgenommenen Halbleiterchips verbunden sind.
Nach Anspruch 1 sind in einer Halbleitervorrichtung, bei der ein Halbleiterchip thermisch und elektrisch mit ersten und zweiten Abstrahlungsbauteilen verbunden ist, die ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile aus einem metallischen Material oder einem Metall gefertigt, welches in der elektrischen Leitfähigkeit und der thermischen Leitfähigkeit Wolfram und Molybdän überlegen ist, siehe dazu die US 4 470 063 A . Weiterhin sind der Halbleiterchip und die ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile mit einem Kunstharz eingesiegelt, welches einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat, der annähernd gleich dem der ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile ist, siehe dazu auch die US 4 240 099 A . Gemäß der Erfindung dient das Kunstharz ferner dazu, die Abstrahlungsbauteile und den Halbleiterchip miteinander zu verbinden.
Nach Anspruch 2 besteht erfindungsgemäß jedes der ersten und zweiten Verbindungsbauteile aus einer Mehrzahl von Kissen, welche zwischen sich eine Mehrzahl von Räumen ausbilden, wobei die Mehrzahl von Räumen, welche um die Mehrzahl von Kissen herum vorgesehen ist, mit einem Kunstharz gefüllt ist.
Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen hiervon unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigt:
1A schematisch eine Halbleitervorrichtung nach dem Stand der Technik;
1B eine Schnittdarstellung durch die Halbleitervorrichtung von 1A entlang der dortigen Linie IB-IB;
1C eine Schnittdarstellung durch die Halbleitervorrichtung von 1A entlang der dortigen Linie IC-IC;
2A eine Schnittdarstellung durch eine Halbleitervorrichtung einer ersten Ausführungsform;
2B eine vergrößerte Schnittdarstellung durch die Halbleitervorrichtung von 2A in dem dort mit 2B gekennzeichneten Bereich;
3 eine Tabelle von Metallen, welche für ein Abstrahlungsbauteil in der ersten Ausführungsform verwendbar sind;
4A eine Schnittdarstellung durch eine Halbleitervorrichtung einer zweiten Ausführungsform;
4B bis 4D Schnittdarstellungen, in welche jeweils ein Abstrahlungsbauteil der ersten Seite und ein Si-Chip in der zweiten Ausführungsform dargestellt sind;
5A bis 5C Schnittdarstellungen, welche jeweils entlang der Linie VA-VA, VB-VB und VC-VC in den 4B bis 4D genommen wurden;
7 eine Schnittdarstellung durch eine Halbleitervorrichtung einer dritten Ausführungsform;
8A eine Schnittdarstellung durch eine Halbleitervorrichtung einer vierten bevorzugten Ausführungsform; und
8B eine Schnittdarstellung durch die Ausführungsform von 8A entlang der dortigen Linie VIIIB-VIIIB.
<Erste Ausführungsform>
Eine erste bevorzugte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 2A und 2B beschrieben. Gemäß 2A ist ein Paar von Abstrahlungsbauteilen 2 und 3 so angeordnet, daß sie zwischen sich zwei Si-Chips 1a und 1b einschließen, die in einer Ebene liegen. Die Abstrahlungsbauteile 2 und 3 sind thermisch und elektrisch mit den Hauptelektroden der Si-Chips 1a und 1b über Verbindungsbauteile 4 verbunden. Nachfolgend bedeutet ”Verbindung” eine thermische und elektrische Verbindung mit Ausnahme derjenigen Fälle, in denen eine spezielle Beschreibung erfolgt. Eine Steuerelektrode des Si-Chips 1a ist elektrisch mit einem Steueranschluß 5 verbunden, der über einen Draht 8, der durch einen Drahtbondiervorgang gebildet ist, mit einem Leiterrahmen verbunden ist.
Genauer gesagt, das Abstrahlungsbauteil (Abstrahlungsbauteil der ersten Seite) 2, welches oberen Oberflächen (ersten Oberflächen) 6a der Si-Chips 1a und 1b gegenüberliegt, an welchen die Drahtbondierung durchgeführt wird, wird mit vorstehenden Abschnitten 2a gebildet, welche an Positionen stufenförmig vorstehen oder vorspringen, welche den Hauptelektroden der Si-Chips 1a und 1b gegenüberliegen. Die vorderen Enden der vorstehenden Abschnitte 2a sind im wesentlichen flach und die flachen Abschnitte sind jeweils mit den Hauptelektroden über die Verbindungsbauteile 4 verbunden. Im wesentlichen flach bedeutet hier flach bis zu einem Grad, daß keine Störung beim Bondieren zwischen den vorstehenden Abschnitten 2a und den Hauptelektroden erfolgt.
Nachfolgend werden die vorstehenden Abschnitte 2a näher erläutert. Gemäß 2B wird, wenn die Si-Chips 1a und 1b Leistungsbauteile sind, jede Haltespannung an Umfangsabschnitten der Si-Chips 1a und 1b durch Schutzringe 7 gehalten, die an einer Oberfläche eines jeden Chips ausgebildet sind, d. h. auf der Oberfläche 6a oder einer Oberfläche (zweite Oberfläche) 6b gegenüber der Oberfläche 6a.
Wenn metallische Materialien als die Abstrahlungsbauteile 2 und 3 an die beiden Oberflächen eines jeden Si-Chips 1a bzw. 1b angeheftet werden, wird das Abstrahlungsbauteil 2 an der Oberfläche (der ersten Oberfläche in dieser Ausführungsform) 6a angeheftet, wo die Schutzringe 7 vorhanden sind. Es sei hier noch festgehalten, daß voranstehend und nachfolgend ”angeheftet” eine jeweils angepaßte Verbindung zwischen zwei oder mehr Bauteilen bedeutet, z. B. eine Bondierverbindung, Lötverbindung, Klebverbindung etc.
Gemäß 2B muß jedoch ein durch den Pfeil B an den Umfangsabschnitten der Si-Chips 1a und 1b dargestellter Abstand, d. h. an den Bereichen, von denen einer durch eine gestrichelte Linie in dieser Figur dargestellt ist, das Abstandsbauteil 2 der ersten Seite elektrisch von den Schutzringen 7 isoliert sein, sowie von den Kantenflächen der Si-Chips 1a sowie 1b. Von daher müssen hier isolierte Bereiche geschaffen werden.
Deshalb hat das Abstrahlungsbauteil 2 die vorstehenden Abschnitte 2a an den Positionen, die den Hauptelektroden der Si-Chips 1a und 1b gegenüberliegen. Mit anderen Worten, das Abstrahlungsbauteil 2 hat vertiefte Abschnitte an den Positionen gegenüber den Schutzringen 7 der Chips 1a und 1b, um die Bereiche hoher Haltespannung (isolierten Bereiche) zu vermeiden. Das Abstrahlungsbauteil 3 (Abstrahlungsbauteil der zweiten Seite oder auf der zweiten Seite), welches an den anderen Oberflächen 6b der Chips 1a und 1b angeheftet ist, hat keinen vorstehenden Abschnitt und ist im wesentlichen flach. Mit anderen Worten, das Abstrahlungsbauteil 3 der zweiten Seite ist im wesentlichen so flach, daß es die Anbringbarkeit an den Chips 1a und 1b am Abstrahlungsbauteil 3 nicht behindert. In den jeweiligen Abstrahlungsbauteilen 2 und 3 bilden die jeweiligen Oberflächen gegenüber den Oberflächen, die in Richtung der Si-Chips 1a und 1b weisen, Abstrahlungsoberflächen 10, welche ebenfalls im wesentlichen flach und annähernd parallel zueinander sind.
In der dargestellten Ausführungsform ist der drahtgebondete Si-Chip ein IGBT 1a (Insulated Gate Bipolar Transistor), wohingegen der andere Si-Chip eine FWD 1b (Free-Wheel Diode = Freilaufdiode) ist. Im IGBT 1a ist das Abstrahlungsbauteil 2 der ersten Seite (auf der ersten Seite) ein Emitter, das Abstrahlungsbauteil 3 der zweiten Seite (auf der zweiten Seite) ein Kollektor und die Steuerelektrode ein Gate. Wie in 2A gezeigt, ist die Dicke der FWD 1b höher als die des IGBT 1a. Von daher ist in dem Abstrahlungsbauteil 2 der ersten Seite der vorstehende Abschnitt 2a gegenüber dem IGBT 1a mit einem Vorstehungsbetrag versehen, der relativ größer als derjenige des anderen vorstehenden Abschnittes 2a ist, der der FWD 1b gegenüberliegt.
Für die Abstrahlungsbauteile 2 und 3 der ersten und zweiten Seite kann beispielsweise ein metallisches Material mit Cu oder Al als Hauptkomponente verwendet werden, welches eine elektrische Leitfähigkeit und eine thermische Leitfähigkeit größer als W oder Mo hat und billiger als diese Materialien ist. 3 zeigt eine Tabelle von Beispielen metallischer Materialien, welche als die Abstrahlungsbauteile 2 und 3 verwendbar sind. Wie in 3 gezeigt, können die Abstrahlungsbauteile 2 und 3 aus einem der Metalle ”a” bis ”I”, unoxidiertem Kupfer etc., sein. Hier ist beispielsweise das Metall ”a” eine Legierung, welche (in Massenverhältnissen) Fe (Eisen) mit 2,3%, Zn (Zink) mit 0,1%, P (Phosphor) mit 0,03% und Cu (Kupfer) als Rest enthält.
Die Verbindungsbauteile 4 haben bevorzugt eine Scherfestigkeit, welche der Scherfestigkeit überlegen ist, welche durch thermische Belastung erzeugt wird, und haben sowohl ausgezeichnete thermische Leitfähigkeit als auch elektrische Leitfähigkeit. Als solche leitfähige Bauteile 4 können beispielsweise ein Weichlot, ein Hartlot oder ein leitfähiger Kleber verwendet werden. Der Draht 8 für die Drahtbondierung kann aus Au (Gold), Al (Aluminium) oder dergleichen sein, wie er für Drahtbondierungen allgemein verwendet wird.
Weiterhin sind gemäß 2A diese Bauteile 1 bis 5 und 8 mit Kunststoff oder Kunstharz 9 eingegossen, wobei die Abstrahlungsoberflächen 10 der Abstrahlungsbauteile 2 und 3 an den gegenüberliegenden Seiten der Si-Chips 1a und 1b freigelassen werden und gleichzeitig der Steueranschluß 5 an der gegenüberliegenden Seite der Drahtbondierung freigelassen wird.
Die Abstrahlungsoberflächen 10 der jeweiligen Abstrahlungsbauteile 2 und 3 dienen als Elektroden und gleichzeitig zur Abstrahlung von Wärme. Das Kunstharz 9 hat bevorzugt einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten annähernd gleich dem der Abstrahlungsbauteile 2 und 3. Beispielsweise kann als derartiges Kunstharz 9 ein Gießharz auf Epoxybasis verwendet werden.
Weiterhin sind die mit Kunstharz eingegossenen Bauteile 1 bis 5 und 8 von einem Paar von Verdrahtungsbauteilen 11 eingeschlossen, so daß die Abstrahlungsoberflächen 10 die Verdrahtungsbauteile 11 kontaktieren. Jedes der äußeren Verdrahtungsbauteile 11 ist eine flache Platte mit einem Abschnitt mit Plattenform oder einer feinen Drahtform, welche zur Außenseite hin verbindbar ist. Die Verdrahtungsbauteile 11 und die mit Kunstharz eingegossenen Bauteile 1 bis 5 und 8 sind weiterhin von einem Paar von äußeren Kühlbauteilen 13 eingeschlossen, wobei plattenförmige isolierende Substrate 12 mit hoher thermischer Leitfähigkeit zwischengeschaltet sind. Die mit Kunstharz versiegelten oder eingegossenen Bauteile 5 und 8, die äußeren Verdrahtungsbauteile 11, die isolierenden Substrate 12 hoher thermischer Leitfähigkeit und die äußeren Kühlbauteile 13 sind durch Schraubbolzen 14 oder dergleichen miteinander verbunden, welche von den äußeren Kühlbauteilen 13 her eingeschraubt sind.
Die äußeren Verdrahtungsbauteile 11 oder die nach außen führenden Verdrahtungsbauteile 11 können aus jeglichem Material sein, vorausgesetzt, sie haben ausgezeichnete thermische Leitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit. Die isolierenden Substrate 12 hoher thermischer Leitfähigkeit können beispielsweise aus AlN (Aluminiumnitrid), SiN (Siliziumnitrid), Al₂O₃ (Aluminiumdioxid), SiC (Siliziumcarbid), BN (Bornitrid), Diamant oder dergleichen sein. Die äußeren Kühlbauteile 13 sind so aufgebaut, daß sie eine Abstrahlungsrippe oder Kühlrippe haben oder wassergekühlt sind.
Bei dem obigen Aufbau ist, was den elektrischen Pfad betrifft, der Stromfluß in der Reihenfolge von äußerem Verdrahtungsteil 11, welches das Abstrahlungsbauteil 2 der ersten Seite kontaktiert, Abstrahlungsbauteil 2 der ersten Seite, Si-Chips 1a und 1b, Abstrahlungsbauteil 3 der zweiten Seite, Verdrahungsbauteil 11, welches das Abstrahlungsbauteil 3 der zweiten Seite kontaktiert oder umgekehrt. Was den thermischen Pfad betrifft, so wird in den Si-Chips 1a und 1b erzeugte Wärme zu den Abstrahlungsbauteilen 2 und 3 der ersten und zweiten Seite, den Verdrahtungsbauteilen 11, den isolierenden Substraten 12 hoher thermischer Leitfähigkeit und den äußeren Kühlbauteilen 13 übertragen und dann abgestrahlt.
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung der 2A und 2B erläutert. Zunächst werden die Hauptelektronen auf den zweiten Oberflächen 6b der Si-Chips 1a und 1b mit dem Abstrahlungsbauteil 3 der zweiten Seite über die Verbindungsbauteile 4 verbunden. Sodann werden die Steuerelektrode des Si-Chips 1a und der Steueranschluß 5 miteinander über eine Drahtbondierung elektrisch verbunden. Danach werden die Hauptelektroden auf den ersten Oberflächen 6a der Si-Chips 1a und 1b mit den Vorderenden der vorstehenden Abschnitte 2a des Abstrahlungsbauteiles 2 der ersten Seite über Verbindungsbauteile 4 verbunden. Hierbei werden die vorstehenden Abschnitte 2a des Abstrahlungsbauteiles 2 der ersten Seite vorab durch einen Preßvorgang oder dergleichen gebildet.
Nachfolgend wird ein Gesenk (nicht gezeigt) vorbereitet, und die Si-Chips 1a und 1b und die Abstrahlungsbauteile 2 und 3 der ersten und zweiten Seite werden in dem Gesenk oder der Form angeordnet und mit Kunststoff oder Kunstharz eingegossen. Somit kann eine elektrische Isolation zwischen den Abstrahlungsbauteilen 2 und 3 erhalten werden. Nachfolgend werden, wie oben beschrieben, was die Abstrahlungsoberflächen 10 betrifft, die äußeren Verdrahtungsbauteile 11, die isolierenden Substrate 12 hoher thermischer Leitfähigkeit und die äußeren Kühlbauteile 13 in dieser Reihenfolgeangeordnet. Sodann werden die äußeren Kühlbauteile 13 mit Schraubbolzen befestigt, so daß die Bauteile 11 bis 13 festgelegt sind. Im Anschluß daran ist die Halbleitervorrichtung der beschriebenen Ausführungsform vollständig.
Da bei der beschriebenen Ausführungsform die Abstrahlungsbauteile 2 und 3 der ersten und zweiten Seite aus einem metallischen Material gefertigt sind, welches Cu oder Al als Hauptkomponente enthält, welches sehr gute thermische und elektrische Leitfähigkeit hat, läßt sich die Halbleitervorrichtung mit verbesserter Abstrahlungsleistung und verbesserter elektrischer Leitfähigkeit erzeugen. Da weiterhin diese Teile bei geringeren Kosten im Vergleich zu dem herkömmlichen Fall hergestellt werden können, bei dem W oder Mo verwendet wird, läßt sich die erfindungsgemäße Halbleitervorrichtung mit niedrigeren Kosten fertigen. Weiterhin ist das metallische Material, welches als Hauptkomponente Cu oder Al enthält, im Vergleich zu W oder Mo weich, so daß die Bearbeitbarkeit zur Ausbildung der vorstehenden Abschnitte 2a an dem Abstrahlungsbauteil 2 der ersten Seite gut ist.
Da die vorstehenden Abschnitte 2a an dem Abstrahlungsbauteil 2 der ersten Seite angeordnet sind und mit den jeweiligen unterschiedlichen Si-Chips 1a und 1b verbunden sind, kann die Verbindung zwischen den jeweiligen Si-Chips 1a und 1b und dem Abstrahlungsbauteil 2 problemlos durchgeführt werden. Insbesondere lassen sich die Beträge des Vorstehens und die Formen der vorstehenden Abschnitte 2 abhängig von der Dicke der Si-Chips 1a und 1b und den Formen der Hauptelektroden der Si-Chips 1a und 1b abändern. Aufgrund hiervon lassen sich unterschiedliche Halbleiterchips 1a und 1b problemlos in der Halbleitervorrichtung aufnehmen.
Die Abstrahlungsoberflächen 10 der Abstrahlungsbauteile 2 und 3 können Formunregelmäßigkeiten aufweisen oder parallel zueinander sein. In der beschriebenen Ausführungsform sind die Abstrahlungsoberflächen 10 flach und annähernd parallel zueinander gemacht. Dies ist möglich, da die Oberflächenstufe, d. h. der Dickenunterschied zwischen den Si-Chips 1a und 1b, durch die vorstehenden Abschnitte 2a aufgenommen werden kann, indem deren Höhen oder Vorstehbeträge abhängig von den jeweiligen Dicken der Si-Chips 1a und 1b eingestellt werden.
Im Ergebnis können bei der Ausführungsform gemäß obiger Beschreibung, da die Abstrahlungsoberflächen 10 im wesentlichen flach und annähernd parallel zueinander sind, beim Befestigen der Bolzen an den Abstrahlungsoberflächen 10, wobei die Verdrahtungsbauteile 11, die isolierenden Substrate 12 hoher thermischer Leitfähigkeit und die äußeren Kühlbauteile 13 dazwischengeschaltet sind, die Oberflächen 10 und diese Bauteile 11 bis 13 sicher und leicht an den jeweiligen Übergangsflächen in Kontakt miteinander gebracht werden.
Da weiterhin die Abstrahlungsoberflächen 10 annähernd parallel zueinander sind, wird eine beim Anziehen der Bolzen erzeugte Kraft gleichförmig auf die Bauteile 1 bis 5, 8, 9 und 11 bis 13 übertragen. Somit werden diese Bauteile 1 bis 5, 8, 9 und 11 bis 13 durch Kraftkonzentrationen nicht beschädigt oder zerstört und der Zusammenbauvorgang läßt sich verbessern.
Allgemein gesagt, obgleich der IGBT 1a und die FWD 1b als Paar verwendet werden, wird, wenn sich der Abstand zwischen dem IGBT 1a und FWD 1b verringert, der Betrieb eines Schaltkreises idealer. Da bei der vorliegenden Ausführungsform der IGBT 1a und die FWD 1b einander benachbart in der einstückig kunstharzgekapselten oder -vergossenen Halbleitervorrichtung angeordnet sind, kann der Betrieb des IGBT 1a in dieser Halbleitervorrichtung den Idealzustand erreichen.
Der Kunststoff oder das Kunstharz 9, welches in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, isoliert nicht nur die Abstrahlungsbauteile 2 und 3 voneinander, sondern verstärkt auch die Anheftung oder Verbindung zwischen den Abstrahlungsbauteilen 2 und 3 und den Chips 1a und 1b, indem die Abstrahlungsbauteile 2 und 3 mit den Chips 1a und 1b verbunden werden. Selbst wenn somit die Abstrahlungsbauteile 2 und 3 aus einem metallischen Material mit Cu oder Al als Hauptkomponente gefertigt sind, was einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ergibt, der unterschiedlich zu demjenigen der Si-Chips 1a und 1b ist, kann ein Bruch der Verbindungsbauteile 4 aufgrund von thermischen Belastungen durch das Kunstharz 9 verhindert werden.
Insbesondere wenn das Kunstharz 9 einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat, der annähernd gleich demjenigen der Abstrahlungsbauteile 2 und 3 ist, wirken Belastungen auf die Si-Chips 1a und 1b und führen zu einer Ausdehnung und Zusammenziehung ähnlich derjenigen der Abstrahlungsbauteile 2 und 3, wenn sich die Temperatur ändert. Von daher werden auf die Verbindungsbauteile 4 aufgebrachte Belastungen gemindert und die Erzeugung von Spannungen wird eingeschränkt, was zu einer Verbesserung der Zuverlässigkeit an den Verbindungsabschnitten führt.
Obgleich in der Ausführungsform das Abstrahlungsbauteil 3 der zweiten Seite keinen vorstehenden Abschnitt aufweist, kann ein derartiger vorstehender Abschnitt vorgesehen werden. Thermisch leitfähiges Fett, eine Paste oder dergleichen kann auf die Kontaktflächen zwischen den äußeren Verdrahtungsbauteilen 11 und den isolierenden Substraten 12 hoher thermischer Leitfähigkeit und zwischen die isolierenden Substrate 12 hoher thermischer Leitfähigkeit und den äußeren Kühlbauteilen 13 aufgebracht werden, um die thermische Anbindung weiter zu verbessern.
Der Kontakt zwischen jedem äußeren Verdrahtungsbauteil 11 und dem isolierenden Substrat 12 hoher thermischer Leitfähigkeit wird vorteilhafterweise aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den Bauteilen 11 und 12 mechanisch festgelegt. Jede Abstrahlungsoberfläche 10 und jedes äußere Verdrahtungsbauteil 11 können jedoch auch durch ein Weichlot, ein Hartlot oder dergleichen miteinander verbunden werden, da diese Bauteile aus Materialien gefertigt werden können, welche thermische Ausdehnungskoeffizienten haben, welche sich nicht wesentlich voneinander unterscheiden.
Der Körper des Abstrahlungsbauteiles 2 der ersten Seite kann von den vorstehenden Abschnitten 2a getrennt sein. Beispielsweise können die vorstehenden Abschnitte 1a an einem plattenförmigen Körper des Bauteiles 2 durch Weichlöten, Hartlöten etc. angeheftet werden. Das Material zur Bildung des Abstrahlungsbauteiles 2 der ersten Seite ist nicht immer notwendigerweise identisch zu demjenigen, aus welchem das Abstrahlungsbauteil 3 der zweiten Seite gebildet wird. Obgleich in der vorliegenden Ausführungsform das Eingießen mit dem Kunstharz in einer Form oder einem Gesenk erfolgt, kann dieser Versiegelungsvorgang auch durch Eintauchen ohne irgendeine Form erfolgen.
Obgleich in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben wurde, daß der IGBT 1a und die FWD 1b als Si-Chips verwendet werden, ist in manchen Fällen, beispielsweise wenn nur ein Si-Chip verwendet wird oder die gleiche Art von Si-Chip verwendet wird, die Verbindungsstruktur zwischen dem Si-Chip bzw. den Si-Chips und den Abstrahlungsbauteilen 2 und 3 nicht kompliziert. In diesen Fällen müssen die vorstehenden Abschnitte 2a nicht an einem der Abstrahlungsbauteile 2 bzw. 3 ausgebildet werden. Wie oben beschrieben, kann eine Halbleitervorrichtung mit verbesserten Abstrahlungseigenschaften und elektrischer Leitfähigkeit durch Ausbilden der Abstrahlungsbauteile 2 und 3 aus einem metallischen Material geschaffen werden, welches als Hauptkomponente Cu oder Al enthält, mit einer elektrischen Leitfähigkeit und einer thermischen Leitfähigkeit höher oder besser als derjenigen von W oder Mo.
<Zweite Ausführungsform>
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in der inneren Formgebung des Abstrahlungsbauteiles 2 der ersten Seite. 4A zeigt eine Halbleitervorrichtung der zweiten Ausführungsform, und die 4B bis 4D sind Schnittdarstellungen, in welchen Teilansichten verschiedener Abstrahlungsbauteile 2 der ersten Seite und Si-Chips 1a und 1b gezeigt sind, welche den jeweiligen Abstrahlungsbauteilen 2 gegenüberliegen. Die 5A bis 5C sind Schnittdarstellungen entlang den Linien VA-VA, VB-VB, VC-VC in den 4B bis 4D.
In 4A ist das Abstrahlungsbauteil 2 der ersten Seite teilweise weggelassenen und die Querschnittsformen der 4B bis 4D sind auf den weggelassenen Teil anwendbar. 4A zeigt auch nicht die äußeren Verdrahtungsbauteile 11, die isolierenden Substrate 12 hoher thermischer Leitfähigkeit und die äußeren Kühlbauteile 13. Nachfolgend werden unterschiedliche Abschnitte zu 2 erläutert. In den 4A bis 4D und 5A bis 5C sind gleiche Teile wie in 2A mit gleichen Bezugszeichen versehen und die entsprechende Beschreibung ist vereinfacht.
Wie in den 4A bis 4D und 5A bis 5C gezeigt, weist das Abstrahlungsbauteil 2 der ersten Seite einen Raum 15 in einem Abschnitt auf, der mit den Si-Chips 1a und 1b verbunden ist. Der Raum 15 kann, wie in dem Beispiel von 5A, eine Gitterform haben oder aus mehreren konzentrischen Kreisen bestehen, wie im Beispiel von 5B, oder aus mehreren konzentrischen Rechtecken bestehen, wie im Beispiel von 5C gezeigt. Die Form des Raumes 15 in einer Richtung senkrecht zur Verbindungsoberfläche zwischen dem Abstrahlungsbauteil 2 und den Si-Chips 1a und 1b ist wie in den 4B, 4C oder 4D gezeigt. Mit anderen Worten, es gibt Fälle, wo der Raum 15 an den Verbindungsabschnitten mit den Si-Chips 1a und 1b offen ist oder in der Abstrahlungsoberfläche 10 offen ist oder sowohl an den Verbindungsabschnitten mit den Si-Chips 1a und 1b und der Abstrahlungsoberfläche 10 geschlossen ist.
Der Raum 15 kann beispielsweise durch einen Schneidvorgang gebildet werden. Wenn der Raum 15 sowohl an den Verbindungsabschnitten mit den Si-Chips 1a und 1b und der Abstrahlungsoberfläche 10 geschlossen ist, wie in 4D gezeigt, kann er durch Ausbilden des Abstrahlungsbauteiles mit dem Raum offen an den Verbindungsabschnitten mit den Si-Chips 1a und 1b dadurch gebildet werden, daß zunächst ein Schnitt gemäß 4B erfolgt und dann eine Metallplatte angeheftet wird, um die offenen Abschnitte zu verschließen.
Bei der Ausführungsform lassen sich die gleichen Effekte wie in der ersten Ausführungsform erzielen. Zusätzlich ist der Raum 15 in dem Abstrahlungsbauteil 2 der ersten Seite ausgebildet, was die Steifigkeit des Abstrahlungsbauteiles 2 verringert. Im Ergebnis lassen sich auf die Si-Chips 1a und 1b und die Verbindungsbauteile 4 aufgebrachte Belastungen verringern, so daß ein Bruch der Si-Chips 1a und 1b verhindert werden kann und die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen den Si-Chips 1a und 1b und dem Abstrahlungsbauteil 2 verbessert ist.
Die weiteren in der zweiten Ausführungsform nicht beschriebenen Einzelheiten und Merkmale sind im wesentlichen gleich zu denjenigen der ersten Ausführungsform. Der Raum 15 ist für Fälle dargestellt, in denen er sich in Dickenrichtung der Si-Chips 1a und 1b erstreckt; dieser Raum kann sich jedoch auch in die Oberflächenrichtung der Si-Chips 1a und 1b erstrecken. Weiterhin kann der Raum in dem Abstrahlungsbauteil 3 der zweiten Seite ausgebildet werden. Der Raum 15 muß nicht gleichförmig in den Abschnitten ausgebildet werden, welche die Si-Chips 1a und 1b kontaktieren, und kann geeignet an den benötigten Positionen ausgebildet werden.
Weiterhin ist die Formgebung des Raums 15 nicht auf die gezeigten Beispiele beschränkt, immer vorausgesetzt, daß sich die Steifigkeit des Abstrahlungsbauteiles verringern läßt. Wenn die Abstrahlungsbauteile 2 und 3 aus einem metallischen Material mit Cu oder Al gefertigt sind, ist es leicht, den Raum 15 auszubilden, da die Abstrahlungsbauteile 2 und 3 leicht bearbeitbar sind.
<Dritte Ausführungsform>
7 zeigt eine Halbleitervorrichtung einer dritten Ausführungsform. Diese Ausführungsform bezieht sich auf eine Abwandlung der äußeren Verdrahtungsbauteile 11 der ersten Ausführungsform. Nachfolgend werden unterschiedliche Abschnitte zu denjenigen der ersten Ausführungsform beschrieben und in 7 sind gleiche Teile wie in 2A mit gleichen Bezugszeichen versehen. In 7 sind die isolierenden Substrate 12 hoher thermischer Leitfähigkeit und die äußeren Kühlbauteile 13 weggelassen.
Wie in 7 gezeigt, sind leitfähige Anschlüsse 17, welche mit den Hauptelektroden der Si-Chips 1a und 1b verbunden sind, an den Kanten der Abstrahlungsbauteile 2 und 3 der ersten und zweiten Seite als Hauptelektrodenanschlüsse herausgeführt, um elektrisch mit der Außenseite verbunden zu werden. Die leitfähigen Bauteile 17 haben die gleiche Funktion wie die äußeren Verdrahtungsbauteile 11 von 2A.
Die leitfähigen Bauteile 17 stehen von den entsprechenden Abstrahlungsbauteilen 2 und 3 von annähernd der gleichen Position bezüglich den entsprechenden Bauteilen 2 und 3 und in eine annähernd identische Richtung vor, welche senkrecht zu den Abstrahlungsoberflächen 10 ist. Das bedeutet, daß die leitfähigen Bauteile 17 annähernd parallel zueinander sind, und somit kann eine parasitäre Induktivität verhindert werden, wie noch beschrieben wird. Die Wurzel- oder Basisteile der leitfähigen Bauteile 17 sind einander benachbart. Die Halbleitervorrichtung von 7 benötigt die äußeren Verdrahtungsbauteile 11 von 2A nicht und die Abstrahlungsoberflächen 10 kontaktieren die äußeren Kühlbauteile 13 mit den isolierenden Substraten 12 hoher thermischer Leitfähigkeit dazwischen, obgleich diese Teile nicht gezeigt sind.
Es ist bevorzugt, daß die jeweiligen Abstrahlungsbauteile 2 und 3 und die jeweiligen leitfähigen Bauteile 17 im Hinblick auf den elektrischen Widerstand einstückig zueinander sind. Wenn die leitfähigen Bauteile 17 jedoch separat ausgebildet und mit den Abstrahlungsbauteilen 2 und 3 verbunden werden, sind für die Verbindung Schraubverbindungen, Weichlöten, Hartlöten etc. verwendbar. Die leitfähigen Bauteile 17 können aus verschiedenen Materialien gefertigt werden, solange sie eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit haben.
Bei dieser Ausführungsform lassen sich die gleichen Effekte wie in der ersten Ausführungsform erzielen. Da zusätzlich die elektrische Verbindung zur Außenseite über die leitfähigen Bauteile 17 gemacht werden kann, ist es nicht notwendig, die äußeren Verdrahtungsbauteile 11 mit den Strahlungsoberflächen 10 der Abstrahlungsbauteile 2 und 3 zu verbinden. Im Ergebnis wird im Vergleich zu dem Fall, wo die äußeren Verdrahtungsbauteile 11 verwendet werden, die Anzahl von Verbindungsschnittstellen in der Wärmeübertragungsrichtung verringert, so daß der Wärmewiderstand ebenfalls verringert wird. Somit kann die Abstrahlungseigenschaft weiter verbessert werden. Zusätzlich läßt sich die Dicke der Halbleitervorrichtung in Dickenrichtung der Si-Chips 1a und 1b verringern, was zu einer Verringerung der Gesamtgröße der Halbleitervorrichtung führt.
Als eine weitere bevorzugte Ausgestaltungsform sind die leitfähigen Bauteile 17 so vorgesehen, daß sie annähernd parallel zueinander in benachbarten Positionen stehen, und in der Halbleitervorrichtung fließen die Ströme in den jeweiligen leitfähigen Bauteilen 17 mit der gleichen Intensität in einander entgegengesetzte Richtungen. Wenn Ströme in den zueinander parallelen leitfähigen Bauteilen in einander entgegengesetzten Richtungen fließen, heben sich um die leitfähigen Bauteile herum erzeugte Magnetfelder gegenseitig auf. Im Ergebnis läßt sich eine parasitäre Induktivität wesentlich verringern.
In der vorliegenden Ausführungsform sind wie in der ersten Ausführungsform die Abstrahlungsbauteile aus einem metallischen Material gefertigt, welches als Hauptkomponente Cu oder Al enthält, wenn es Ziel ist, die Abstrahlungseigenschaft und die elektrische Leitfähigkeit zu verbessern. Da in diesem Fall die Bearbeitbarkeit von Cu und Al gut ist, lassen sich die leitfähigen Bauteile 17 problemlos durch Pressen, Schneiden oder dergleichen formen.
Die weitere Eigenschaften und Merkmale der Ausführungsformen, welche nicht beschrieben worden sind, sind im wesentlichen gleich zu denjenigen der ersten Ausführungsform. Obgleich in der beschriebenen Ausführungsform die leitfähigen Bauteile 17 einander benachbart und annähernd parallel zueinander vorgesehen sind, ist die Ausführungsform hierauf nicht beschränkt, sondern die leitfähigen Bauteile 17 können von den jeweiligen Abstrahlungsbauteilen in unterschiedlichen Richtungen zueinander vorstehen. Wenn die Abstrahlungsbauteile 2 und 3 ein Material mit hoher Härte, beispielsweise W oder Mo, verwenden, um die unterschiedlichen Halbleiterchips leicht mit Kunstharz eingießen zu können, sind die leitfähigen Bauteile 17 bevorzugt als separate Bauteile ausgebildet, da es schwierig sein würde, sie dann einstückig an den Abstrahlungsbauteilen 2 und 3 auszuformen.
<Vierte Ausführungsform>
Die 8A und 8B zeigen eine Halbleitervorrichtung einer vierten bevorzugten Ausführungsform, wobei die äußeren Verdrahtungsbauteile 11, die isolierenden Substrate 12 hoher thermischer Leitfähigkeit und die äußeren Kühlbauteile 13 von 2A weggelassen sind. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in dem Verbindungsverfahren zwischen den Si-Chips 1a und 1b und dem Abstrahlungsbauteil 2 der ersten Seite. Unterschiedliche Teile zur ersten Ausführungsform werden nachfolgend erläutert und in den 8A und 8B sind gleiche Teile wie in 2A mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Gemäß den 8A und 8B sind kissen- oder tröpfchenförmige Verbindungsteile 4 gleichförmig zwischen den Hauptelektroden auf den Hauptoberflächen 6a der Si-Chips 1a und 1b und dem Abstrahlungsbauteil 2 der ersten Seite angeordnet, und die zwischen den Verbindungsteilen 4 geschaffenen Freiräume sind mit einem Kunststoff oder Kunstharz 18 gefüllt. Das Harz 18 hat Materialeigenschaften ähnlich demjenigen von Metall, beispielsweise gute Benetzbarkeit, und verhindert Belastungskonzentrationen an den kissenförmigen Verbindungsbauteilen 4. Das Harz wird nachfolgend als RAB-Harz 18 bezeichnet (RAB = Resist Assist Bonding). Das RAB-Harz 18 besteht genauer gesagt aus Harz auf Epoxybasis, welches mit Siliziumoxid- oder Silica-Füllstoffen gemischt ist.
Zur Ausbildung des obigen Aufbaus wird wie in der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform nach Verbindung der Si-Chips 1a und 1b mit dem Abstrahlungsbauteil 3 der zweiten Seite und der Drahtbondierung die Anzahl von Verbindungsbauteilen 4 in Kissen-, Tröpfchen- oder Höckerform auf den Hauptelektroden der Si-Chips 1a und 1b auf der Seite der ersten Oberflächen 6a ausgebildet und mit dem Abstrahlungsbauteil 2 der ersten Seite verbunden.
Nachfolgend wird das RAB-Harz 18 in eine Einspritzvorrichtung eingebracht und in die Räume um die Verbindungsbauteile 4 herum eingespritzt. Selbst wenn zu diesem Zeitpunkt das Harz nicht direkt in all die Räume eingespritzt werden kann, füllen sich die Räume allmählich mit dem Harz aufgrund des Kapillarphänomens. Danach werden gemäß obiger Beschreibung die integrierten Si-Chips 1a und 1b und die Abstrahlungsbauteile 2 und 3 in eine Form eingebracht und einstückig mit dem Harz 9 vergossen.
Bei dieser Ausführungsform können die gleichen Effekte wie in der ersten Ausführungsform erhalten werden. Weiterhin kann das RAB-Harz 18 eine plastische Verformung der Verbindungsbauteile 4 begrenzen. Weiterhin kann das RAB-Harz 18 Risse verhindern, welche in den Verbindungsbauteilen 4 aufgrund thermischer Belastungen erzeugt werden bzw. eine Rißfortpflanzung oder -ausbreitung verhindern. Mit anderen Worten, das RAB-Harz 18 verfestigt die Verbindung zwischen den Si-Chips 1a und 1b und dem Abstrahlungsbauteil 2 der ersten Seite und erhöht die Verbindungszuverlässigkeit.
In dieser Ausführungsform nicht beschriebene Merkmale und Einzelheiten sind im wesentlichen gleich denjenigen der ersten Ausführungsform. Auch bei der vorliegenden Ausführungsform sind die kleinen Kissen oder Höcker gleichförmig angeordnet; eine kleinere Anzahl von Kissen mit größeren Abmessungen als in der gezeigten Ausführungsform kann jedoch angeordnet werden. Obgleich die kissenförmigen Verbindungsbauteile 4 zur Verbindung der Si-Chips 1a und 1b mit dem Abstrahlungsbauteil 2 der ersten Seite in dieser Ausführungsform vorgesehen sind, können sie auch zur Verbindung der Si-Chips 1a und 1b mit dem Abstrahlungsbauteil 3 der zweiten Seite verwendet werden. Wenn das Harz 9 in die Räume um die Kissen oder Höcker herum eingespritzt werden kann, um diese Räume vollständig zu füllen, ist es nicht notwendig, vorab das RAB-Harz 18 einzuspritzen. In diesem Fall wirkt das Gießharz 9, welches die Räume um die Kissen herum füllt, als RAB-Harz 18. Die zweiten bis vierten Ausführungsformen können bei dieser soeben beschriebenen Ausführungsform ebenfalls entsprechend angewendet werden.
Beschrieben wurde eine Halbleitervorrichtung, welche zwei Halbleiterchips aufweist, welche zwischen ein Paar von Abstrahlungsbauteilen gesetzt sind und hierbei thermisch und elektrisch mit den Abstrahlungsbauteilen in Verbindung stehen. Eines der Abstrahlungsbauteile weist zwei vorstehende Abschnitte auf, wobei vordere Enden der vorstehenden Abschnitte mit den Hauptelektroden der Halbleiterchips in Verbindung sind. Die Abstrahlungsbauteile sind aus einem metallischen Material, welches Kupfer oder Aluminium als Hauptkomponente enthält. Die Halbleiterchips und die Abstrahlungsbauteile werden mit Kunststoff oder Kunstharz eingegossen, wobei nach außen hin freiliegende Abstrahlungsoberflächen verbleiben.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die voranstehenden Ausführungsformen und deren Modifikationen und Abwandlungen beschrieben und in der beigefügten Zeichnung beschrieben; dem Fachmann auf diesem Gebiet ergibt sich jedoch, daß Änderungen hinsichtlich Form und Details gemacht werden können, ohne vom Gegenstand und Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Eine Halbleitervorrichtung mit: einem Halbleiterchip (1a, 1b); ersten und zweiten Abstrahlungsbauteilen (2, 3), welche thermisch und elektrisch mit dem dazwischen liegenden Halbleiterchip verbunden sind und eine Abstrahlungsoberfläche (10) zur Abführung von Wärme von dem Halbleiterchip aufweisen; und ersten und zweiten Verbindungsbauteilen (4), welche jeweils zwischen das erste Abstrahlungsbauteil und den Halbleiterchip und zwischen den Halbleiterchip und das zweite Abstrahlungsbauteil gesetzt sind, wobei: die ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile aus einem metallischen Material gefertigt sind, welches gegenüber Wolfram und Molybdän in der elektrischen Leitfähigkeit und der thermischen Leitfähigkeit besser ist, und wobei der Halbleiterchip und die ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile mit einem Kunstharz (9) eingesiegelt sind, welches einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat, der annähernd gleich dem der ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile ist, und wobei das Kunstharz (9) jeweils teilweise zwischen dem ersten Abstrahlungsbauteil und dem Halbleiterchip und zwischen dem Halbleiterchip und dem zweiten Abstahlungsbauteil angeordnet ist, um jeweils das erste Abstrahlungsbauteil und den Halbleiterchip und den Halbleiterchip und das zweite Abstrahlungsbauteil miteinander zu verbinden.
Eine Halbleitervorrichtung mit: einem Halbleiterchip (1a, 1b); ersten und zweiten Abstrahlungsbauteilen (2, 3), welche thermisch und elektrisch mit dem dazwischen liegenden Halbleiterchip verbunden sind und eine Abstrahlungsoberfläche (10) zur Abführung von Wärme von dem Halbleiterchip aufweisen; und ersten und zweiten Verbindungsbauteilen (4), welche jeweils zwischen das erste Abstrahlungsbauteil und den Halbleiterchip und zwischen den Halbleiterchip und das zweite Abstrahlungsbauteil gesetzt sind, wobei: die ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile aus einem metallischen Material gefertigt sind, welches gegenüber Wolfram und Molybdän in der elektrischen Leitfähigkeit und der thermischen Leitfähigkeit besser ist, und wobei jedes der ersten und zweiten Verbindungsbauteile aus einer Mehrzahl von Kissen besteht, welche zwischen sich eine Mehrzahl von Räumen ausbilden; und wobei die Mehrzahl von Räumen, welche um die Mehrzahl von Kissen herum vorgesehen sind, mit einem Kunstharz (18) gefüllt sind.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abstrahlungsoberfläche aus ersten und zweiten Abstrahlungsoberflächen besteht, welche jeweils Seitenflächen der ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile sind und miteinander in einer Ebene liegen.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin mit einem leitfähigen Bauteil, welches von einer Oberfläche des ersten oder zweiten Abstrahlungsbauteils anders als die Abstrahlungsoberfläche vorsteht, um den Halbleiterchip mit einer Außenseite zu verbinden.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei das leitfähige Bauteil erste und zweite leitfähige Bauteile hat, welche jeweils von ersten und zweiten Positionen der ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile parallel zueinander vorstehen, wobei die ersten und zweiten Positionen annähernd identisch zueinander in einer Richtung senkrecht zur Abstrahlungsoberfläche sind.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile jeweils erste und zweite Abstrahlungsoberflächen haben, von denen jede an einer gegenüberliegenden Seite des Halbleiterchips angeordnet ist und zu einer Außenseite zur Abstrahlung von Wärme freiliegt.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, weiterhin mit einem äußeren Verdrahtungsbauteil (11), welches auf der ersten Abstrahlungsoberfläche angeordnet ist, wobei: das erste Abstrahlungsbauteil eine Schraubenöffnung (23a) hat, welche sich zu der ersten Abstrahlungsoberfläche hin öffnet und einen geschlossenen Boden hat; das äußere Verdrahtungsbauteil eine Durchgangsbohrung (23b) an einer Stelle entsprechend der Schraubenöffnung hat; und eine Schraube in die Durchgangsöffnung und die Schraubenöffnung eingeführt ist, um das äußere Verdrahtungsbauteil mit dem ersten Abstrahlungsbauteil zu verbinden.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jedes der ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile einen Raum (15) an einer Innenseite hiervon zur Verringerung der jeweiligen Steifigkeit aufweist.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das metallische Material als Hauptkomponente Kupfer oder Aluminium enthält.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei jedes der ersten und zweiten Abstrahlungsbauteile einen metallischen Abschnitt (16) zumindest als Teil eines Abschnittes hiervon gegenüber dem Halbleiterchip hat, wobei der metallische Abschnitt einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat, der annähernd gleich demjenigen des Halbleiterchips ist.