DE10055177B4 - Elektronisches Bauelement mit einem Halbleiter, insbesondere einem Leistungshalbleiter, mit Trennwänden zwischen den Anschlussstiften - Google Patents
Elektronisches Bauelement mit einem Halbleiter, insbesondere einem Leistungshalbleiter, mit Trennwänden zwischen den Anschlussstiften Download PDFInfo
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Abstract
Elektronisches Bauelement mit einem einen Halbleiterkörper umgebenden elektrisch isolierenden Gehäuse (10) und wenigstens zwei an einer ersten Seitenfläche (101) aus dem Gehäuse (10) herausragenden Anschlussstiften (22, 24, 26), wobei das Gehäuse (10) eine elektrisch isolierende Trennwand (12, 14) aufweist, und die Trennwand zwischen den wenigstens zwei Anschlussstiften (22, 24, 26) ausgebildet ist, und wobei die Anschlussstifte (22, 24, 26) die Trennwand (12, 14) an einer dem Gehäuse abgewandten Seite überragen.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Bauelement mit einem Halbleiter, insbesondere einem Leistungshalbleiter, mit Trennwänden zwischen den Anschlussstiften.
- Ein derartiges Bauelement ist beispielsweise ein Transistor, oder eine Diode. Beider Herstellung derartiger Bauelemente ist es bekannt, nach Abschluss der Halbleiterprozesse Anschlüsse des Halbleiterkörpers mit Anschlussstiften zu verbinden und das dadurch erhaltene Gebilde mit einem elektrisch isolierenden Kunststoff zu ummanteln. Die Anschlussstifte, die auf eine Leiterplatte gelötet werden sollen, ragen dabei üblicherweise an derselben Seitenfläche aus dem durch die Ummantelung gebildeten Gehäuse.
- Während des späteren Betriebs des Bauelements kann es bei Anlegen einer Spannung zwischen den Anschlussstiften an der Oberfläche der Seitenfläche, aus welcher die Anschlussstifte herausragen, zu Kriechströmen zwischen den Anschlussstiften kommen, welche die Spannungsfestigkeit des Bauelements erheblich mindern.
- Die
EP 0 576 182 A1 beschreibt ein Leistungshalbleitermodul mit Kollektor- und Emitteranschlüssen, die an einer Oberfläche eines Modulgehäuses zugänglich sind. Zwischen diesen an der Oberfläche des Modulgehäuses zugänglichen Anschlüssen ist ein wandartiger Gehäuseabschnitt vorhanden. - Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein weiteres elektronisches Bauelement zur Verfügung zu stellen, bei welchem der Einfluss von Kriechströmen auf die Spannungsfestigkeit redu ziert ist. Dieses Ziel wird durch ein Bauelement gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Bei dem erfindungsgemäßen Bauelement ist an der Seitenfläche, an der die wenigstens zwei Anschlussstifte aus dem Gehäuse heraustreten, wenigstens eine Trennwand zwischen den An schlussstiften vorgesehen, die von den Anschlussstiften überragt wird. Diese Trennwand, die vorzugsweise aus demselben Material wie das übrige Gehäuse besteht, verlängert die Kriechstrecke zwischen zwei benachbarten Anschlussstiften und erhöht so die Spannungsfestigkeit des Bauelements. Bei herkömmlichen Bauelementen ohne Trennwand entspricht die Länge der Kriechstrecke zwischen zwei benachbarten Anschlussstiften der kürzesten Verbindungsstrecke zwischen diesen Anschlussstiften. Demgegenüber ist die Kriechstrecke bei dem erfindungsgemäßen Bauelement um das Doppelte der Höhe der Trennwand vergrößert, was zu einem erheblichen Gewinn an Spannungsfestigkeit führt.
- Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Trennwand zwischen den Anschlussstiften einstückig an das Gehäuse angeformt ist. Das Gehäuse mit der Trennwand lässt sich dadurch unter Verwendung einer geeigneten Form in einem Verfahrensschritt erzeugen, bei welchem der aktive Teil des Bauelements mit den daran angeschlossenen Anschlussstiften mit einem Kunststoff umspritzt wird. Anstelle eines elektrisch isolierenden Kunststoffes kann selbstverständlich jedes beliebige weitere Gehäusematerial, beispielsweise eine Keramik, verwendet werden.
- Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anschlussstifte in einer Reihe nebeneinander angeordnet aus dem Gehäuse ragen. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass von zwei benachbarten Anschlussstiften jeweils ein Anschlussstift näher an einer ersten Kante der Seitenfläche, aus welcher die Anschlussstifte herausragen, angeordnet ist, und dass der andere Anschlussstift näher an einer der ersten Kante gegenüberliegenden zweiten Kante angeordnet ist.
- Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand von Figuren näher erläutert. In den Figuren zeigt
-
1 : ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauelements in Frontansicht, -
2 : das Bauelement gemäß1 in Draufsicht von unten, -
3 : das Bauelement gemäß der1 und2 in Seitenansicht, -
4 : ein erfindungsgemäßes Bauelement gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in Frontansicht, -
5 : ein Bauelement gemäß4 in Draufsicht von unten, -
6 : ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauelements in Draufsicht von unten. - In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.
- Die
1 bis3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauelements, welches in1 in Frontansicht, in2 in Draufsicht von unten und in3 in Seitenansicht dargestellt ist. Das erfindungsgemäße Bauelement weist ein Gehäuse10 auf, aus welchem an einer unteren Seitenfläche101 Anschlussstifte22 ,24 ,26 herausragen. Das Bauelement ist ein Halbleiterbauelement, wobei der Halbleiterkörper mit den aktiven Bereichen in dem Gehäuse10 angeordnet und dort mit den Anschlussstiften22 ,24 ,26 kontaktiert ist. Bei dem in den Figuren dargestellten Bauelement handelt es sich beispielsweise um einen Transistor, wobei die Anschlussstifte22 ,24 ,26 als Gate-, Source- oder Drain-Anschlüsse dienen. Eine in dem Ausführungsbeispiel im oberen Bereich des Gehäuses10 angeformte Lasche30 mit einer Durchgangsbohrung32 dient zum Befestigen des Bauelements an einem Kühlkörper. - Erfindungsgemäß weist das Bauelement an der Seitenfläche
101 , an welcher die Anschlussstifte22 ,24 ,26 aus dem Gehäuse10 ragen, Trennwände12 ,14 auf, die jeweils zwischen zwei benachbarten Anschlussstiften22 ,24 und24 ,26 angeordnet sind. Die Trennwände12 ,14 reichen, wie insbesondere aus2 ersichtlich ist, von einer ersten Seitenkante102 bis zu einer zweiten Seitenkante103 der Seitenfläche101 . Die Trennwände12 ,14 sind dabei vorzugsweise gleich weit von den Anschlussstiften22 ,24 ,26 , welche sie jeweils trennen, entfernt angeordnet. Die Trennwände12 ,14 sind vorzugsweise einstückig an das Gehäuse10 angeformt und bestehen damit aus demselben Material wie das übrige Gehäuse10 . - Wie insbesondere aus den
1 und3 ersichtlich ist, ragen die Anschlussstifte22 ,24 ,26 ausgehend von der Seitenfläche101 nach unten über die Trennwände12 ,14 hinaus und können an den überstehenden Abschnitten mit einer Leiterplatte verlötet werden. - Der Abstand zweier benachbarter Anschlussstifte
22 ,24 und24 ,26 beträgt in dem Ausführungsbeispiel gemäß der1 bis3d . Die Höhe der Trennwände ausgehend von der Seitenfläche101 beträgt l. Die Anschlussstifte22 ,24 ,26 sind in dem Ausführungsbeispiel etwa in der Mitte zwischen den Seitenkanten102 ,103 angeordnet. Der Abstand der Anschlussstifte22 ,24 ,26 zu jeder der Seitenkanten ist dabei um so viel länger als die Höhe der Trennwände12 ,14 , dass sich die Länge der kürzesten Kriechstrecke zwischen zwei benachbarten Anschlussstiften22 ,24 ,26 aus dem Abstand d der zwei benachbarten Anschlussstifte22 ,24 und24 ,26 und dem Doppelten der Höhe l der Trennwände12 ,14 ergibt. Die Höhe l der Trennwände12 bis14 entspricht vorzugsweise dem Abstand d der Anschlussstifte22 ,24 und24 ,26 oder ist größer. - Auf Grundlage der DIN VDE010 beträgt die Spannungsfestigkeit eines Bauelements bei einem Abstand d der Anschlussstifte von 1,8 mm und ohne Trennwände 630 V. Bei gleichem Abstand d der Anschlussstifte von 1,8 mm und Trennwänden der Höhe l = 2,0 mm, resultiert eine Länge der Kriechstrecke von d + 2·l = 5,8 mm, bei der die Spannungsfestigkeit nach der DIN bereits 1600 V beträgt. Mittels der einfach an dem Gehäuse
10 zu realisierenden Trennwände12 ,14 lässt sich die Spannungsfestigkeit des Bauelements bei Anlegen einer Spannung zwischen den Anschlussstiften22 ,24 ,26 durch die aufgrund der Trennwände12 ,14 verlängerte Kriechstrecke erheblich erhöhen. Die Spannungsfestigkeit liegt dabei noch unterhalb der Spannungsfestigkeit, welche erzielt werden könnte, wenn die Anschlussstifte ausschließlich mittels Luft, d. h. ohne Gehäuse10 und damit ohne Kriechstrecke, voneinander isoliert sind. Die Spannungsfestigkeit von Luft beträgt 2 kV/mm. - Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der
1 bis3 wurde davon ausgegangen, dass der Abstand der Anschlussstifte zu den Seitenkanten102 ,103 um so viel größer ist als die Höhe l der Trennwände12 ,14 , dass die kürzeste, und damit für die Spannungsfestigkeit maßgebliche, Kriechstrecke ausgehend von einem der Anschlussstifte22 ,24 ,26 über die Trennwand zu dem benachbarten Anschlussstift verläuft. Ist der Abstand der Anschlussstifte22 ,24 ,26 zu den Seitenkanten geringer als die Höhe der Trennwände22 ,24 verläuft die kürzeste Kriechstrecke über die Seitenkanten102 ,103 an den Trennwänden vorbei, wobei die in diesem Fall kürzeste Kriechstrecke aber noch länger als die kürzeste Kriechstrecke ohne Trennwand22 ,24 ist. - Die Spannungsfestigkeit lässt sich in diesem Fall durch ein in den
4 und5 gezeigtes weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektronischen Bauelements erhöhen, wobei4 das Bauelement in Frontansicht und5 das Bauelement in Draufsicht von unten zeigt. Das Bauelement gemäß dieser Figuren unterscheidet sich von dem in den1 bis3 dargestellten Bauelement durch zwei Seitenwände16 ,18 , welche an der unteren Seitenfläche101 entlang der ersten und zweiten Kante102 ,103 verlaufen, und deren Höhe vorzugsweise der Höhe der Trennwände12 ,14 entspricht. Die Seitenwände16 ,18 umschließen mit den Trennwänden12 ,14 den mittleren24 der drei Anschlussstifte22 ,24 ,26 von vier Seiten und umschließen die beiden äußeren Anschlussstifte22 ,26 jeweils von drei Seiten. - Die kürzeste Kriechstrecke zwischen den Anschlussstiften
22 und24 bzw.24 und26 verläuft bei diesem Ausführungsbeispiel über die Trennwände12 und14 und beträgt d + 2l. -
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektronischen Bauelements in Draufsicht von unten, bei dem auch die beiden äußeren Anschlussstifte durch das Vorsehen zusätzlicher Seitenwände17 ,19 von vier Seiten umschlossen sind. Die Höhe der zusätzlichen Seitenwände17 ,19 entspricht dabei vorzugsweise ebenfalls der Höhe der Trennwände12 ,14 und/oder der Seitenwände16 ,18 . - Die Erfindung, welche vorstehend im Zusammenhang mit einem drei Anschlussstifte aufweisenden elektronischen Bauelement mit einem Halbleiter, beispielsweise einem Transistor, beschrieben wurde, ist selbstverständlich auf beliebige elektronische Bauelemente mit Halbleitern anwendbar, bei welchen Anschlussstifte an einer Seitenfläche aus einem Gehäuse herausragen. Als Beispiele seien hier Dioden mit zwei Anschlussstiften, Thyristoren oder auch komplexe integrierte Schaltungen mit mehr als drei Anschlussstiften erwähnt.
-
- 10
- Gehäuse
- 101
- untere Seitenfläche
- 102
- erste Kante
- 103
- zweite Kante
- 12, 14
- Trennwände
- 16, 18
- Seitenwände
- 17, 19
- Seitenwände
- 22, 24, 26
- Anschlussstifte
- 30
- Lasche
- 32
- Durchgangsloch
- l
- Höhe der Trennwände
- d
- Abstand benachbarter Anschlussstifte
Claims (8)
- Elektronisches Bauelement mit einem einen Halbleiterkörper umgebenden elektrisch isolierenden Gehäuse (
10 ) und wenigstens zwei an einer ersten Seitenfläche (101 ) aus dem Gehäuse (10 ) herausragenden Anschlussstiften (22 ,24 ,26 ), wobei das Gehäuse (10 ) eine elektrisch isolierende Trennwand (12 ,14 ) aufweist, und die Trennwand zwischen den wenigstens zwei Anschlussstiften (22 ,24 ,26 ) ausgebildet ist, und wobei die Anschlussstifte (22 ,24 ,26 ) die Trennwand (12 ,14 ) an einer dem Gehäuse abgewandten Seite überragen. - Bauelement nach Anspruch 1, bei dem die Trennwand (
12 ,14 ) einstückig an das Gehäuse (10 ) angeformt ist. - Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Trennwand (
12 ,14 ) plattenförmig ausgebildet ist und sich an der ersten Seitenfläche (101 ) von einer ersten Kante (102 ) bis zu einer zweiten Kante (103 ) erstreckt. - Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Gehäuse wenigstens eine Seitenwand (
16 ,18 ) aufweist, welche zusammen mit der Trennwand (12 ,14 ) die Anschlussstifte (22 ,24 ,26 ) von wenigstens drei Seiten umschließt. - Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Anschlussstifte (
22 ,24 ,26 ) in einer Reihe nebeneinander angeordnet aus dem Gehäuse ragen. - Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem von zwei benachbarten Anschlussstiften (
24 ,24 ;24 ,26 ) jeweils ein Anschlussstift (22 ;26 ) näher an der ersten Kante (102 ) und der andere näher an der zweiten Kante (103 ) ausgebildet ist. - Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Anschlussstifte durch die Trennwände (
12 ,14 ) und Seiten wände (16 ,17 ,18 ,19 ) jeweils von vier Seiten umschlossen sind. - Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, das als Transistor ausgebildet ist.
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