DE112012007051B4 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Halbleitervorrichtung, aufweisend
ein Halbleiterelement (12) mit einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche;
eine Metallplatte (38), die mit der unteren Oberfläche thermisch verbunden ist;
eine obere Oberflächenelektrode (20), die mit der oberen Oberfläche verlötet ist;
eine Isolierplatte (22), die auf der oberen Oberflächenelektrode (20) so ausgebildet ist, dass sie mit der oberen Oberflächenelektrode (20) in Oberflächenkontakt steht;
eine Abschirmplatte (24), die so auf der Isolierplatte (22) ausgebildet ist, dass sie mit der Isolierplatte (22) in Oberflächenkontakt steht, wobei die Abschirmplatte (24) gegen Strahlungsrauschen abschirmt; und
ein Kunstharz (40), mit dem das Halbleiterelement (12) überdeckt ist, wobei ein Abschnitt der oberen Oberflächenelektrode (20), ein Abschnitt der Abschirmplatte (24) und eine untere Oberfläche der Metallplatte (38) nach außen freiliegen,
wobei die Wärmeleitfähigkeit der Isolierplatte (22) höher als die Wärmeleitfähigkeit des Kunstharzes (40) ist, und
beide Enden der Abschirmplatte (24) aus dem Harz (40) seitwärts herausragen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Diese Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung, die zum Beispiel zum Schalten eines großen Stroms verwendet wird.
  • Technischer Hintergrund
  • JP H06- 275 741 A offenbart eine Halbleitervorrichtung mit einer Insel und einem an die Insel gebondeten Halbleiterelement, wobei die Insel und das Halbleiterelement in einem Kunstharz vergossen sind. Bei dieser Halbleitervorrichtung ist eine elektrisch leitfähige Schicht mit einer elektromagnetischen Abschirmfunktion auf einer Oberfläche des Vergussharzes oder in dem Kunstharz gebildet, um den Einfluss externen elektromagnetischen Rauschens zu reduzieren. Ferner sind die elektrisch leitfähige Schicht und die Insel miteinander verbunden, um eine Wärmeleitung zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht und der Insel und eine Wärmeabstrahlung von der elektrisch leitfähigen Schicht zu ermöglichen.
  • DE 10 2007 004 005 A1 offenbart ein Leistungshalbleitermodul, das beinhaltet: ein Leistungshalbleiterelement, eine unterseitige Elektrode, ein erstes isolierendes Substrat mit metallischen Folien auf beiden Oberflächen, eine oberseitige Elektrode, ein zweites isolierendes Substrat mit metallischen Folien auf beiden Oberflächen, eine erste Wärmespreize und eine zweite Wärmespreize. Das Leistungshalbleiterelement und die ersten und zweiten isolierenden Substrate sind mit einem Harz abgedichtet.
  • JP H08- 191 115 A offenbart eine Halbleitervorrichtung, in der ein Halbleiterchip auf einem Rahmen montiert ist, auf dessen Rückseite eine Metallplatte mit einem Abstand zur Isolation angeordnet ist, und ganzheitlich mit einem Harz versiegelt ist.
  • DE 10 2010 000 631 A1 offenbart eine Sensorvorrichtung, die einen Anschluss, ein Elektronikbauteil, ein Isolierharz, ein Gehäuseharz und Beschichtungsmaterial aufweist.
  • DE 102 34 477 A1 offenbart eine Leistungshalbleitereinrichtung, die aufweist: ein Gehäuse, ein Leistungselement, das in dem Gehäuse befestigt ist, einen mit dem Leistungselement verbundenen Bonddraht und einen Gelisolator.
  • JP 2011 - 29 589 A offenbart eine Halbleitervorrichtung, die ein Halbleiterelement, eine erste Wärmesenke, eine zweite Wärmesenke mit einem konkaven Abschnitt und ein in den konkaven Abschnitt gefülltes erstes Harz aufweist.
  • Technisches Problem
  • Das Halbleiterelement, das einen großen Strom schaltet, erzeugt Strahlungsrauschen. Es wird angenommen, dass Strahlungsrauschen eine Fehlfunktion im Betrieb einer Steuerschaltung verursacht, die mit einer Versorgungsspannung von zum Beispiel mehreren Volt bis mehreren 10 Volt betrieben wird. Es ist deshalb bevorzugt, die Halbleitervorrichtung so zu konstruieren, dass die Steuerschaltung gegen Strahlungsrauschen abgeschirmt werden kann.
  • Andererseits gibt es eine Notwendigkeit, eine Verbesserung des Wärmeabstrahlvermögens der Halbleitervorrichtung und eine Grö-ßenreduzierung der Halbleitervorrichtung ausreichend zu berücksichtigen. D.h. es ist bevorzugt, die Halbleitervorrichtung so klein wie möglich zu machen und gleichzeitig ein ausreichendes Wärmeabstrahlvermögen des kunstharzvergossenen Halbleiterelements zu sichern und die Zuverlässigkeit des Halbleiterelements zu verbessern.
  • Die Wärmeabstrahlung von der unteren Oberfläche des Halbleiterelements wird ermöglicht, indem die elektrisch leitfähige Schicht (Abschirmplatte) zur Abschirmung gegen Strahlungsrauschen mit der Insel in Kontakt gebracht wird, wie bei der in JP H06- 275 741 A offenbarten Halbleitervorrichtung. In manchen Fällen ist jedoch das Wärmeabstrahlvermögen unzureichend, wenn die Wärme nur von einer Seite des Halbleiterelements abgestrahlt wird, wie oben beschrieben.
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das oben beschriebene Problem zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, den Einfluss von Strahlungsrauschen auf ein Steuersubstrat zu reduzieren und bei reduzierter Größe ein hohes Wärmeabstrahlvermögen zu besitzen.
  • Maßnahmen zum Lösen der Probleme
  • Die oben genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend erläutert.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmeabgabepfad auf der oberen Oberflächenseite des Halbleiterelements durch die integral mit dem Kunstharz ausgebildete Abschirmplatte gesichert, wodurch das Vorsehen einer Halbleitervorrichtung ermöglicht wird, die den Einfluss von Strahlungsrauschen auf das Steuersubstrat reduzieren und bei reduzierter Größe ein hohes Wärmeabstrahlvermögen haben kann.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist eine Perspektivansicht des Kunstharzes und weiterer Komponenten der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
    • 3 ist eine Schnittansicht der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung.
    • 4 ist eine Perspektivansicht des Kunstharzes und weiterer Komponenten der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung.
    • 5 ist eine Schnittansicht der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung.
    • 6 ist eine Perspektivansicht des Kunstharzes und weiterer Komponenten der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung.
    • 7 ist eine Schnittansicht der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung.
    • 8 ist eine Perspektivansicht einer Abschirmplatte gemäß Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung.
    • 9 ist eine Perspektivansicht eines Beispiels einer Modifikation der Abschirmplatte.
    • 10 ist eine Schnittansicht der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung.
    • 11 ist eine Perspektivansicht der Metallplatte gemäß Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung.
    • 12 ist eine Perspektivansicht eines Beispiels einer Modifikation der Metallplatte.
    • 13 ist eine Schnittansicht der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Eine Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird Bezug nehmend auf die Zeichnungen beschrieben. Identische oder entsprechende Komponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und auf eine wiederholte Beschreibung von ihnen wird in manchen Fällen verzichtet.
  • Ausführungsbeispiel 1
  • 1 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung. Eine Halbleitervorrichtung 10 ist mit einem Halbleiterelement 12 versehen, das mit zum Beispiel einem IGBT ausgestaltet ist. Das Halbleiterelement 12 hat eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche. Ein Gate 12a und ein Emitter 12b sind an der oberen Oberfläche ausgebildet. Ein Kollektor 12c ist an der unteren Oberfläche ausgebildet.
  • Ein Ende eines Drahtes 14 aus zum Beispiel Al oder Cu ist mit dem Gate 12a des Halbleiterelements 12 verbunden. Das andere Ende des Drahtes 14 ist mit einer Steuerelektrode 16 verbunden. Eine obere Oberflächenelektrode 20 (N-seitige Elektrode) ist durch ein Lot 18 an dem Emitter 12b auf der oberen Oberfläche des Halbleiterelements 12 befestigt. Eine Isolierplatte 22 ist auf der oberen Oberflächenelektrode 20 so ausgebildet, dass sie mit der oberen Oberflächenelektrode 20 in Oberflächenkontakt ist. Eine Abschirmplatte 24 ist so auf der Isolierplatte 22 ausgebildet, dass sie mit der Isolierplatte 22 in Oberflächenkontakt ist. Die Abschirmplatte 24 ist aus einem Material zum Abschirmen gegen Strahlungsrauschen, zum Beispiel Al, Cu oder Grafit, gebildet.
  • Ein Kühlkörper 32 ist an dem Kollektor 12c an der unteren Oberfläche des Halbleiterelements 12 durch Lot 30 befestigt. Der Kühlkörper 32 ist aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet, z.B. Cu, Al oder einer hauptsächlich aus Cu bestehenden Legierung. Eine untere Oberflächenelektrode 34 (P-seitige Elektrode) ist an einer oberen Oberfläche des Kühlkörpers 32 zum Beispiel durch Lot befestigt. An einer unteren Oberfläche des Kühlkörpers 32 ist eine Isolierschicht 36 aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet. Eine Metallplatte 38 ist an einer unteren Oberfläche der Isolierschicht 36 befestigt. Die Metallplatte 38 ist zum Beispiel aus Cu gebildet. Somit sind der Kollektor 12c an der unteren Oberfläche des Halbleiterelements 12 und die Metallplatte 38 thermisch miteinander verbunden.
  • Die oben beschriebenen Komponenten sind mit einem Kunstharz 40 überdeckt. Insbesondere überdeckt das Kunstharz 40 die Komponenten einschließlich des Halbleiterelements 12, wobei ein Abschnitt der oberen Oberflächenelektrode 20, ein Abschnitt der Abschirmplatte 24, ein Abschnitt der Steuerelektrode 16, ein Abschnitt der unteren Oberflächenelektrode 34 und eine untere Oberfläche der Metallplatte 38 nach außen freiliegen.
  • Die Isolierplatte 22 und das Kunstharz 40 sind aus unterschiedlichen Materialien gebildet. Die Materialien für die Isolierplatte und das Kunstharz 40 sind so ausgewählt, dass die Wärmeleitfähigkeit der Isolierplatte 22 höher als die Wärmeleitfähigkeit des Kunstharzes 40 ist. Zum Beispiel wird für die Isolierplatte 22 ein Material aus einem Epoxidharz, einem Silikonharz oder einem Polyimidharz, imprägniert mit einem Füllstoff wie beispielsweise Aluminiumoxid, Bornitrit, Siliziumnitrit oder Aluminiumnitrit, verwendet, um die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern. Der Anteil des Füllstoffs beträgt vorzugsweise etwa 50 bis 80 Volumenprozent. Andererseits wird zum Beispiel ein Epoxidharz als Kunstharz 40 verwendet.
  • Wie man aus 1 sehen kann, existieren die Isolierplatte 22 oder das Kunstharz 40 zwischen der Abschirmplatte 24 und der oberen Oberflächenelektrode 20, und die Abschirmplatte 24 und die obere Oberflächenelektrode 20 sind deshalb elektrisch voneinander isoliert. Als Ergebnis kann die Abschirmplatte 24 auf Massepotential gesetzt werden, wenn sie mit einem externen Masseanschluss verbunden wird.
  • 2 ist eine Perspektivansicht des Kunstharzes und weiterer Komponenten der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung. Die Abschirmplatte 24 verläuft im Kunstharz 40 von links nach rechts. Zurück zu 1 ist ein Steuersubstrat 42 an dem Kunstharz 40 befestigt, wobei es oberhalb der Abschirmplatte 24 positioniert ist. Eine Steuerschaltung ist auf dem Steuersubstrat 42 ausgebildet. Zur Befestigung zwischen dem Steuersubstrat 42 und dem Kunstharz 40 werden zum Beispiel Schrauben oder ein Klebstoff verwendet. Das Steuersubstrat 42 überträgt ein Gate-Antriebssignal zum Gate 12a. Ein Masseanschluss auf dem Steuersubstrat 42 und die Abschirmplatte 24 können elektrisch miteinander verbunden sein, um die Abschirmplatte 24 auf Massepotential zu setzen.
  • Zum Beispiel erfordert das Ausbilden der Abschirmplatte 24 außerhalb des Kunstharzes 40 Befestigungseinrichtungen zum Befestigen der Abschirmplatte 24 am Kunstharz 40. Es ist auch ein Montagevorgang erforderlich. Bei der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung jedoch sind die Abschirmplatte 24 und das Kunstharz 40 integral miteinander ausgebildet, wodurch die Notwendigkeit für Befestigungseinrichtungen zum Befestigen der Abschirmplatte 24 an dem Kunstharz 40 und den Montageprozess vermieden wird. Ferner kann in dem Fall, wenn die Abschirmplatte 24 und das Kunstharz 40 integral miteinander ausgebildet sind, die Halbleitervorrichtung im Vergleich zu einem Fall, in dem die Abschirmplatte 24 außerhalb des Kunstharzes 40 vorgesehen ist, verkleinert werden. Auch gewährleistet das Befestigen des Steuersubstrats 42 auf dem Kunstharz 40, dass der Raum zum Vorsehen des Steuersubstrats 42 reduziert werden kann.
  • Die Wärme in dem Halbleiterelement 12 der Halbleitervorrichtung 10 gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung kann sowohl von der unteren Oberfläche als auch von der oberen Oberfläche abgestrahlt werden. D.h. die Wärme von der unteren Oberfläche wird durch die Metallplatte 38 abgestrahlt, während die Wärme von der oberen Oberfläche durch das Lot 18, die obere Oberflächenelektrode 20 und die Isolierplatte 22 übertragen und durch die Abschirmplatte 24 abgestrahlt wird. Das Vorsehen der Isolierplatte 22 mit der höheren Wärmeleitfähigkeit als jene des Kunstharzes 40 im Wärmepfad von der oberen Oberfläche zur Abschirmplatte 24 gewährleistet, dass die Wärme von der oberen Oberfläche des Halbleiterelements 12 schnell nach außen abgegeben werden kann. Demgemäß hat die Abschirmplatte 24 eine Funktion, die Wärme von der oberen Oberfläche des Halbleiterelements 12 abzustrahlen, als auch eine Funktion der Abschirmung gegen Strahlungsrauschen. Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung kann somit eine Halbleitervorrichtung reduzierter Größe vorsehen, die den Einfluss von Strahlungsrauschen auf das Steuersubstrat 42 reduzieren kann und ein hohes Wärmeabstrahlvermögen besitzt.
  • Falls die Dicke der Abschirmplatte 24 erhöht wird, können die Abschirmfunktion und die Wärmeabstrahlfunktion verbessert werden. Es ist deshalb bevorzugt, dass die Abschirmplatte 24 mit einer geeigneten Dicke gemacht wird. Die Abschirmplatte 24 kann mit einem anderen Anschluss als dem Masseanschluss an dem Steuersubtrat 42 verbunden werden, sofern die Abschirmplatte 24 auf Massepotential gesetzt wird. Das Halbleiterelement 12 ist nicht auf den IGBT beschränkt. Beliebige weitere Elemente, wie beispielsweise ein MOSFET oder eine Freilaufdiode mit einer oberen Oberflächenelektrode und einer unteren Oberflächenelektrode können ebenfalls als Halbleiterelement 12 genügen. Der Kühlkörper 32 und die untere Oberflächenelektrode 34 können integral miteinander ausgebildet sein. Diese Modifikationen können auch auf die Halbleitervorrichtungen gemäß den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen angewendet werden.
  • Ausführungsbeispiel 2
  • Eine Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung entspricht in vielen Aspekten der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 und wird deshalb hauptsächlich bezüglich der Unterschiedspunkte zur Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 beschrieben. 3 ist eine Schnittansicht der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung. Diese Halbleitervorrichtung ist gekennzeichnet durch das Freilegen der Abschirmplatte 24 aus dem Kunstharz 40 direkt oberhalb des Halbleiterelements 12. Die Darstellung des Steuersubstrats ist in 3 und in den weiteren nachfolgenden Schnittansichten weggelassen.
  • Ein Mittelabschnitt 24a der Abschirmplatte 24 ist direkt über dem Halbleiterelement 12 positioniert und aus dem Kunstharz 40 freigelegt. Kunstharze 40a und 40b sind auf der Abschirmplatte 24 unter Vermeidung des Mittelabschnitts 24a ausgebildet. 4 ist eine Perspektivansicht des Kunstharzes und weiterer Komponenten der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung. Das Kunstharz 40 hat eine solche Form, dass die Kunstharze 40a und 40b über der Abschirmplatte 24 und das Kunstharz unter der Abschirmplatte 24 integral miteinander ausgebildet sind. Das Kunstharz 40 umgibt somit Abschnitte der Abschirmplatte 24, um die Abschirmplatte 24 zu befestigen.
  • In der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung ist der Mittelabschnitt 24a aus dem Kunstharz 40 freigelegt, so dass der freie Bereich der Abschirmplatte 24 im Vergleich zu jenem in Ausführungsbeispiel 1 vergrößert werden kann. Das Wärmeabstrahlvermögen der Halbleitervorrichtung kann deshalb verbessert werden. Außerdem kann Wärme von der oberen Oberfläche des Halbleiterelements 12 über den kürzesten Pfad abgestrahlt werden, da der Mittelabschnitt 24a direkt über dem Halbleiterelement 12 liegt.
  • Ausführungsbeispiel 3
  • Eine Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung entspricht in vielen Aspekten der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 und wird deshalb hauptsächlich bezüglich der Unterschiedspunkte zur Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 beschrieben. 5 ist eine Schnittansicht der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung. Diese Halbleitervorrichtung ist gekennzeichnet durch das Ausbilden von Vorsprüngen 24b auf dem Abschnitt der Abschirmplatte 24, der aus dem Kunstharz 40 freiliegt.
  • 6 ist eine Perspektivansicht des Kunstharzes und weiterer Komponenten der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung. Mehrere Vorsprünge 24b sind ausgebildet, die jeweils auf und parallel zum Mittelabschnitt 24a verlaufen. In der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung sind die Vorsprünge 24b auf dem Abschnitt der Abschirmplatte 24 vorgesehen, der aus dem Kunstharz freiliegt, so dass die Oberfläche der Abschirmplatte 24 vergrößert werden kann. Das Wärmeabstrahlvermögen der Halbleitervorrichtung kann deshalb verbessert werden.
  • Während die Vorsprünge 24b in Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung auf dem Mittelabschnitt 24a ausgebildet sind, kann das Wärmeabstrahlvermögen der Halbleitervorrichtung verbessert werden, falls Vorsprünge auf irgendeinem Abschnitt der Abschirmplatte 24 ausgebildet sind, der aus dem Kunstharz 40 freiliegt. Zum Beispiel können Vorsprünge auf den Abschnitten der Abschirmplatte 24 ausgebildet sein, die sich von Seitenflächen des Kunstharzes 40 heraus erstrecken.
  • Ausführungsbeispiel 4
  • Eine Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung entspricht in vielen Aspekten der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 und wird deshalb hauptsächlich bezüglich der Unterschiedspunkte zur Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 beschrieben. 7 ist eine Schnittansicht der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung. Diese Halbleitervorrichtung ist gekennzeichnet durch ein Umgeben von Seitenoberflächen des Halbleiterelements mit einer Abschirmplatte 50.
  • Die Abschirmplatte 50 hat ein Deckenteil 50A und ein mit dem Deckenteil 50A verbundenes erstes Umgebungsteil 50B. Das Deckenteil 50A ist ein Teil, das mit der Isolierplatte 22 in Kontakt steht. Das Deckenteil 50A hat die gleiche Form wie die Abschirmplatte 24 in Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung. Ein Mittelabschnitt 50a des Deckenteils 50A liegt aus dem Kunstharz 40 frei. Das erste Umgebungsteil 50B ist ein Teil, das so ausgebildet ist, dass es Seitenoberflächen des Halbleiterelements 12 umgibt.
  • Das erste Umgebungsteil 50B hat Öffnungen, die als Schlitze 50b, 50c und 50d ausgebildet sind. Die Steuerelektrode 16 ist durch den Schlitz 50b geführt und erstreckt sich aus dem Kunstharz 40 heraus; die obere Oberflächenelektrode 20 ist durch den Schlitz 50c geführt und erstreckt sich aus dem Kunstharz 40 heraus; und die untere Oberflächenelektrode 34 ist durch den Schlitz 50d geführt und erstreckt sich aus dem Kunstharz 40 heraus. Ein Kontakt der Abschirmplatte 50 mit der Steuerelektrode 16, der oberen Oberflächenelektrode 20 oder der unteren Oberflächenelektrode 34 wird durch Vorsehen der Schlitze 50b, 50c oder 50d vermieden. Es ist bevorzugt, die Größen der Schlitze 50b, 50c oder 50d so einzustellen, dass das erste Umgebungsteil 50B keinen elektrischen Einfluss auf die Steuerelektrode 16, die obere Oberflächenelektrode 20 oder die untere Oberflächenelektrode 34 hat.
  • 8 ist eine Perspektivansicht einer Abschirmplatte gemäß Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung. Die Abschirmplatte 50 hat eine solche Form, dass sie die obere Oberfläche und die Seitenoberflächen des Halbleiterelements überdecken kann. D.h. die Abschirmplatte 50 ist in die Form eines Gehäuses mit einer offenen Seite ausgebildet.
  • In der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung ist die Abschirmplatte 50 so ausgebildet, dass sie das Halbleiterelement 12 umgibt, das als Quelle von Strahlungsrauschen wirkt, so dass die Abschirmfunktion verbessert werden kann. 9 ist eine Perspektivansicht eines Beispiels einer Modifikation der Abschirmplatte. 9 zeigt eine Abschirmplatte 60 mit einem Deckenteil 60A und einem ersten Umgebungsteil 60B. In dem ersten Umgebungsteil 60B sind Einschnitte ausgebildet, wodurch Schlitze 60a, 60b und 60c gebildet werden. Die Schlitze 60a, 60b und 60c können durch Ausbilden der Einschnitte vergrößert werden. Eine Isolierung kann deshalb einfach zwischen dem ersten Umgebungsteil 60B und der Steuerelektrode 16, der oberen Oberflächenelektrode 20 oder der unteren Oberflächenelektrode 34 gewährleistet werden.
  • Ausführungsbeispiel 5
  • Eine Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung entspricht in vielen Aspekten der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 und wird deshalb hauptsächlich bezüglich der Unterschiedspunkte zur Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 beschrieben. 10 ist eine Schnittansicht der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung. Diese Halbleitervorrichtung ist gekennzeichnet durch das Umgeben der Seitenoberflächen des Halbleiterelements 12 mit einer Metallplatte 70.
  • Die Metallplatte 70 hat ein unteres Plattenteil 70A und ein zweites Umgebungsteil 70B, das mit dem unteren Plattenteil 70A verbunden ist. Das untere Plattenteil 70A ist ein Teil mit einer oberen Oberfläche in Kontakt mit der Isolierschicht 36 und einer aus dem Kunstharz 40 freiliegenden unteren Oberfläche. Das zweite Umgebungsteil 70B ist ein Teil, das so ausgebildet ist, dass es die Seitenoberflächen des Halbleiterelements 12 umgibt. Die Seite der Abschirmplatte 24 in Oberflächenkontakt mit der Isolierplatte 22 steht mit einer oberen Oberfläche des zweiten Umgebungsteils 70B in Kontakt.
  • Das zweite Umgebungsteil 70B hat Öffnungen, die als Schlitze 70a, 70b und 70c ausgebildet sind. Die Steuerelektrode 16 ist durch den Schlitz 70a geführt und erstreckt sich aus dem Kunstharz 40 heraus; die obere Oberflächenelektrode 20 ist durch den Schlitz 70b geführt und erstreckt sich aus dem Kunstharz 40 heraus; und die untere Oberflächenelektrode 34 ist durch den Schlitz 70c geführt und erstreckt sich aus dem Kunstharz 40 heraus. Ein Kontakt der Metallplatte 70 mit der Steuerelektrode 16, der oberen Oberflächenelektrode 20 oder der unteren Oberflächenelektrode 34 wird durch Vorsehen der Schlitze 70a, 70b oder 70c vermieden. Es ist bevorzugt, die Größen der Schlitze 70a, 70b oder 70c so einzustellen, dass das zweite Umgebungsteil 70B keinen elektrischen Einfluss auf die Steuerelektrode 16, die obere Oberflächenelektrode 20 oder die untere Oberflächenelektrode 34 hat.
  • 11 ist eine Perspektivansicht der Metallplatte gemäß Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung. Die Metallplatte 70 hat eine solche Form, dass sie die untere Oberfläche und die Seitenoberflächen des Halbleiterelements überdecken kann. D.h. die Metallplatte 70 ist in die Form eines Gehäuses mit einer offenen Seite geformt.
  • In der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung ist die obere Oberfläche des Halbleiterelements 12 mit der Abschirmplatte 24 überdeckt, während die untere Oberfläche und die Seitenoberflächen des Halbleiterelements 12 mit der Metallplatte 70 überdeckt sind. Die Abschirmplatte 24 und die Metallplatte 70 sind miteinander verbunden und können deshalb gemeinsam auf Massepotential gesetzt werden. Die Funktion des Abschirmens gegen Strahlungsrauschen kann deshalb verbessert werden.
  • 12 ist eine Perspektivansicht eines Beispiels einer Modifikation der Metallplatte. Eine Metallplatte 80 hat ein unteres Plattenteil 80A und ein zweites Umgebungsteil 80B. Einschnitte sind in dem zweiten Umgebungsteil 80B ausgebildet, um dadurch Schlitze 80a, 80b und 80c zu bilden. Da die Schlitze in diesem Fall in vergrößerten Größen ausgebildet werden können, kann eine Isolierung zwischen dem zweiten Umgebungsteil 80B und der Steuerelektrode 16, der oberen Oberflächenelektrode 20 oder der unteren Oberflächenelektrode 34 einfach gewährleistet werden.
  • Ausführungsbeispiel 6
  • Eine Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung entspricht in vielen Aspekten der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 4 und wird deshalb hauptsächlich bezüglich der Unterschiedspunkte zur Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 4 beschrieben. 13 ist eine Schnittansicht der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung. Diese Halbleitervorrichtung ist gekennzeichnet durch das Ausbilden einer Abschirmplatte 90 aus einem Kunstharz, das ein hinzugefügtes elektrisch leitfähiges Metall enthält.
  • Die Abschirmplatte 90 hat ein Deckenplattenteil 90A und ein erstes Umgebungsteil 90B. Das erste Umgebungsteil 90B hat Öffnungen, die als Schlitze 90b, 90c und 90d ausgebildet sind. Die Abschirmplatte 90 ist aus einem Kunstharz gebildet, das ein hinzugefügtes elektrisch leitfähiges Metall enthält.
  • Die so konstruierte Halbleitervorrichtung kann zum Beispiel durch Durchführen von drei Pressspritzschritten gebildet werden. Im ersten Pressspritzschritt wird das Kunstharz 40 in der Nähe des Halbleiterelements 12 gebildet. Im zweiten Pressspritzschritt wird die Abschirmplatte 90 gebildet. Im dritten Pressspritzschritt wird das Kunstharz 40 außerhalb der Abschirmplatte 90 gebildet.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung erfordert keine Abschirmplatte aus Metall und kann deshalb in der Größe reduziert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Halbleitervorrichtung
    12
    Halbleiterelement
    12a
    Gate
    12b
    Emitter
    12c
    Kollektor
    14
    Draht
    16
    Steuerelektrode
    18
    Lot
    20
    obere Oberflächenelektrode
    22
    Isolierplatte
    24
    Abschirmplatte
    24a
    Mittelabschnitt
    24b
    Vorsprünge
    30
    Lot
    32
    Kühlkörper
    34
    untere Oberflächenelektrode
    36
    Isolierschicht
    38
    Metallplatte
    40, 40a,
    40b Kunstharz
    42
    Steuersubstrat
    50, 60
    Abschirmplatte
    50A, 60A
    Deckenteil
    50B, 60B
    erstes Umgebungsteil
    70, 80
    Metallplatte
    70A, 80A
    Bodenplatte
    70B, 80B
    zweites Umgebungsteil
    90
    Abschirmplatte
    90A
    Deckenplattenteil
    90B
    erstes Umgebungsteil

Claims (7)

  1. Halbleitervorrichtung, aufweisend ein Halbleiterelement (12) mit einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche; eine Metallplatte (38), die mit der unteren Oberfläche thermisch verbunden ist; eine obere Oberflächenelektrode (20), die mit der oberen Oberfläche verlötet ist; eine Isolierplatte (22), die auf der oberen Oberflächenelektrode (20) so ausgebildet ist, dass sie mit der oberen Oberflächenelektrode (20) in Oberflächenkontakt steht; eine Abschirmplatte (24), die so auf der Isolierplatte (22) ausgebildet ist, dass sie mit der Isolierplatte (22) in Oberflächenkontakt steht, wobei die Abschirmplatte (24) gegen Strahlungsrauschen abschirmt; und ein Kunstharz (40), mit dem das Halbleiterelement (12) überdeckt ist, wobei ein Abschnitt der oberen Oberflächenelektrode (20), ein Abschnitt der Abschirmplatte (24) und eine untere Oberfläche der Metallplatte (38) nach außen freiliegen, wobei die Wärmeleitfähigkeit der Isolierplatte (22) höher als die Wärmeleitfähigkeit des Kunstharzes (40) ist, und beide Enden der Abschirmplatte (24) aus dem Harz (40) seitwärts herausragen.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Abschirmplatte (24) direkt über dem Halbleiterelement (12) aus dem Kunstharz (40) nach außen freiliegt.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher ein Vorsprung (24b) auf einem Abschnitt der Abschirmplatte (24) ausgebildet ist, der aus dem Kunstharz (40) nach außen freiliegt.
  4. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die Abschirmplatte (50) aufweist: ein Deckenteil (50A) in Kontakt mit der Isolierplatte (22); und ein erstes Umgebungsteil (50B), das mit dem Deckenteil (50A) verbunden ist, Seitenoberflächen des Halbleiterelements (12) umgibt und einen Schlitz (50c) zum Hindurchführen der oberen Oberflächenelektrode (20) aufweist.
  5. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die Metallplatte (70) aufweist: ein Bodenplattenteil (70A) mit einer unteren Oberfläche, die aus dem Kunstharz (40) freiliegt; und ein zweites Umgebungsteil (70B), das mit dem Bodenplattenteil (70A) verbunden ist, Seitenoberflächen des Halbleiterelements (12) umgibt und einen Schlitz (70b) zum Hindurchführen der oberen Oberflächenelektrode (20) aufweist, und bei welcher die Seite der Abschirmplatte (24) in Oberflächenkontakt mit der Isolierplatte (22) mit einer oberen Oberfläche des zweiten Umgebungsteils (70B) in Kontakt steht.
  6. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher die Abschirmplatte (90) aus einem Kunstharz gebildet ist, das ein hinzugefügtes elektrisch leitfähiges Metall enthält.
  7. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend ein Steuersubstrat (42), das auf dem Kunstharz (40) befestigt ist, wobei es oberhalb der Abschirmplatte (24) positioniert ist.
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