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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung und insbesondere
auf eine Halbleitervorrichtung mit einer Leistungsvorrichtung vom Spannungstreibertyp.
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Im
Allgemeinen ist eine Halbleitervorrichtung mit einem Halbleiterelement
mit einem externen System über eine Hauptelektrode und
einen Signalanschluss verbunden. Die Hauptelektrode führt
einen Hauptstrom zu dem Halbleiterelement bei einem Ein-Betrieb
oder einem Aus-Betrieb zu. Ein Treibersignal (Gatetreibersignal)
wird von der Systemseite zu dem Signalanschluss übertragen
zum Bewirken, dass die Halbleitervorrichtung die Ein-Tätigkeit
oder die Aus-Tätigkeit ausführt. Dieses Treibersignal
wird als eine Spannung von der Systemseite wie ein Inverter übertragen.
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Als
ein Beispiel der obigen Halbleitervorrichtung hat die
JP 2004-087871 A eine
Temperaturerfassungsvorrichtung eines Halbleiterschaltelements offenbart.
Ein Temperatursensor, eine kontaktfreie Temperaturübertragungsvorrichtung
und eine Leistungsversorgungsschaltung sind offenbart. Der Temperatursensor
erfasst eine Temperatur an einer gewünschten Position des
Halbleiterschaltelementes. Die kontaktfreie Temperaturübertragungsvor richtung überträgt
auf kontaktfreie Weise einen erfassten Temperaturwert, der von dem
Temperatursensor erhalten ist, der an dem Halbleiterschaltelement
angebracht ist, zu einer Position entfernt von dem Halbleiterschaltelement.
Die Leistungsversorgungsschaltung benutzt als eine Leistungsversorgung
ein Gatesignal, das für das Halbleiterschaltelement vorgesehen
ist, und liefert eine Betriebsleistung an den Temperatursensor und
die kontaktfreie Temperaturübertragungsvorrichtung.
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Die
JP 2006-324525 A hat
ein Verfahren von Signalübertragungen zwischen Chips (Halbleiterelementen)
offenbart. Ein Signalübertragungsverfahren ist offenbart,
bei dem ein zweites induktives Element ein erstes Signal empfängt,
das von einem ersten induktiven Element ausgegeben wird, und es
als ein zweites Signal ausgibt, und insbesondere ist ein Verfahren
offenbart, bei dem das zweite induktive Element das erste Signal
empfängt und das empfangene Signal durch die elektromagnetische
Induktion ausgibt. Der Chip weist eine Gateelektrode auf, die durch
einen Puls (Treibersignal) getrieben wird, der von einer Pulserzeugerschaltung
erzeugt wird.
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Die
JP 2000-020665 A hat
eine Halbleitervorrichtung offenbart, die mit einem LSI-Chip und
einer Antenne versehen ist. Gemäß der Offenbarung erzeugt
die Antenne, die eine elektromagnetische Welle empfängt,
elektrische Leistung durch elektromagnetische Induktion und liefert
sie an einen LSI-Chip (Halbleiterelement), so dass der LSI-Chip tätig
wird.
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Gemäß dem
genannten Stand der Technik muss ein Treibersignalanschluss zum Übertragen des
Treibersignals zu dem Halbleiterelement innerhalb der Vorrichtung
elektrisch mit einer Signalausgabeeinheit auf der Systemseite verbunden
sein. Die Halbleitervor richtungen sind in einem extrem weiten Bereich
benutzt worden, und es ist wichtig, die Zuverlässigkeit
der elektrischen Verbindung zwischen der Systemseite und der Halbleitervorrichtung
sicherzustellen.
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Die
genannten Druckschriften haben keine elektrische Verbindung zwischen
der Treibersignalausgabeeinheit auf der Systemseite und dem Treibersignalanschluss
der oben beschriebenen Halbleitervorrichtung offenbart. Zum Beispiel
können die folgenden drei Techniken verwendet werden für
die elektrische Verbindung zwischen der Treibersignalausgabeeinheit
und dem Treibersignalanschluss. Bei einer ersten Technik ist der
Treibersignalanschluss mit der Treibersignalausgabeeinheit durch
ein Lötmittel verbunden. Bei einer zweiten Technik wird
ein Verbinder benutzt, und der Signalanschluss ist elektrisch mit
der Treibersignalausgabeeinheit durch eine Reibungskraft des Verbinders
verbunden. Bei einer dritten Technik wird eine Feder benutzt, und
der Treibersignalanschluss ist elektrisch mit der Treibersignalausgabeeinheit
durch eine Presskraft verbunden, die auf eine Oberfläche
ausgeübt wird.
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Die
elektrische Verbindung durch das Lötmittel in der ersten
Technik leidet jedoch unter dem folgenden Problem. In den vergangenen
Jahren ist ein bleifreies Lötmittel benutzt worden in Hinsicht
auf die Umwelt. Das bleifreie Lötmittel weist allgemein
einen hohen Schmelzpunkt auf. Daher besteht die Möglichkeit,
dass Wärme, die zum Löten der Treibersignalausgabeeinheit
an den Treibersignalanschluss angewendet wird, eine Beschädigung
mindestens auf die Treibersignalausgabeeinheit oder den Signalanschluss
ausübt. Dieses senkt die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung.
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Wenn
eine (mechanische) Spannung auf den verbundenen Abschnitt des Lötmittels
ausgeübt wird zum Beispiel aufgrund von Vibrationen, kann
ein Riss oder ähnliches auftreten. Dieses senkt die Zuverlässigkeit
der elektrischen Verbindung zwischen der Signalausgabeeinheit und
dem Treibersignalanschluss. Wenn die Zuverlässigkeit der
elektrischen Verbindung zwischen der Signalausgabeeinheit und dem
Treibersignalanschluss sinkt, kann das Treibersignal nicht mehr
zuverlässig zu der Halbleitervorrichtung übertragen
werden.
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Die
elektrischen Verbindungen durch den Verbinder oder die Feder in
der oben erwähnten zweiten und dritten Technik leiden unter
dem folgenden Problem. Wenn eine Spannung, z. B. aufgrund von Vibrationen
angelegt wird, ändert sich der Kontaktzustand zwischen
dem Treibersignalanschluss und der Treibersignalausgabeeinheit.
Dadurch kann die Treibersignalausgabeeinheit elektrisch von dem Treibersignalanschluss
getrennt werden, was die Zuverlässigkeit der elektrischen
Verbindung zwischen der Treibersignalausgabeeinheit und dem Treibersignalanschluss
senkt. Folglich kann das Treibersignal nicht zuverlässig
zu dem Halbleiterelement übertragen werden.
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Folglich
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung
vorzusehen, die die Zuverlässigkeit des Übertragens
eines Treibersignals zu einem Halbleiterelement verbessert.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch eine Halbleitervorrichtung nach
Anspruch 1.
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Die
Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung enthält
ein Halbleiterelement und einen Treibersignalanschluss. Das Halbleiter element
weist eine Leistungsvorrichtung eines spannungsgetriebenen Typs
auf zum Steuern einer Ein-Tätigkeit und einer Aus-Tätigkeit
eines Hauptstroms, der durch ein Treibersignal eingegeben wird.
der Treibersignalanschluss empfängt das Treibersignal,
ohne einen Kontakt mit einer ausgebenden Einheit herzustellen, die das
Treibersignal ausgibt, und er überträgt das Treibersignal
zu dem Halbleiterelement.
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Die
Halbleitervorrichtung der Erfindung weist die Leistungsvorrichtung
vom Spannungstreibertyp auf. Diese Leistungsvorrichtung des Spannungstreibertyps
empfängt das Treibersignal von einer Systemseite außerhalb
der Halbleitervorrichtung, und dadurch werden die Ein-Tätigkeit
und die Aus-Tätigkeit der Leistungsvorrichtung vom Spannungstreibertyp
gesteuert. Da das Treibersignal schwach ist, besteht die Möglichkeit,
dass eine Benutzungsumgebung wie kleine Vibrationen das Treibersignal
beeinflussen, wenn die Verbindung durch die Federkraft oder ähnliches
ohne Benutzung des Lötmittels ausgeführt wird.
Bei der Erfindung steht die Ausgabeeinheit, die das Treibersignal
auf der Systemseite ausgibt, nicht in Kontakt mit dem Treibersignalanschluss, wenn
das Treibersignal übertragen wird. Dieses unterdrückt
einen Einfluss, der aus der Benutzungsumgebung der Halbleitervorrichtung
auf die elektrische Verbindung zwischen der Ausgabeeinheit und dem Treibersignalanschluss
ausgeübt werden kann. Folglich kann die Zuverlässigkeit
der elektrischen Verbindung zwischen der Signalausgabeeinheit und
dem Treibersignalanschluss verbessert werden.
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Die
Ausgabeeinheit ist elektrisch mit dem Treibersignalanschluss ohne
Anlegen von Wärme auf die Ausgabeeinheit und dem Treibersignalanschluss
verbunden. Folglich ist die Zuverlässigkeit der Ausgabeeinheit
und des Treibersignalanschlusses hoch.
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Aus
den obigen Gründen kann die Zuverlässigkeit der Übertragung
des Treibersignals zu der Halbleitervorrichtung verbessert werden.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale, Zweckmäßigkeiten und Aspekte
der vorliegenden Erfindung werden ersichtlicher aus der folgenden
detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung, wenn sie
in Zusammenhang mit den begleitenden Figuren genommen wird. Von
den Figuren zeigen:
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1 einen
Querschnitt, der schematisch eine Halbleitervorrichtung einer ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 einen
Querschnitt, der schematisch eine Halbleitervorrichtung einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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3 einen
Querschnitt, der schematisch eine Halbleitervorrichtung einer dritten
Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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4 ein
Bild, das schematisch eine Signalausgabeeinheit in der dritten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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5 einen
Querschnitt, der schematisch eine Halbleitervorrichtung einer vierten
Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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6 einen
Querschnitt, der schematisch eine Halbleitervorrichtung einer fünften
Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
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7 einen
Querschnitt, der schematisch eine Halbleitervorrichtung eines Vergleichsbeispiels der
Ausführungsform zeigt.
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Im
Folgenden werden die Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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Zuerst
wird eine Struktur einer Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform
beschrieben. Es wird Bezug genommen auf 1, eine
Halbleitervorrichtung 10 enthält ein Basisteil 11,
ein Substrat 12, ein Halbleiterelement 13, ein
Steuerelement 14, das als eine Steuereinheit dient, einen
Draht 15, ein Verbinderverbindungsmuster 16, einen
Verbinder 17, der als ein Treibersignalanschluss dient,
Elektroden 18, ein Gehäuse 19 und eine
Verbindungseinheit 20.
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Das
Basisteil 11 weist eine Wärmestrahlungseigenschaft
auf. Das Gehäuse 19 ist mit dem Basisteil 11 zum
Bilden eines äußeren Rahmens der Halbleitervorrichtung 10 verbunden.
Das Gehäuse 19 schützt das Innere der
Halbleitervorrichtung 10.
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Das
Substrat 12 ist in dem Gehäuse 19 angeordnet
und auf dem Basisteil 11 angeordnet. Das Substrat 12 enthält
ein darstellendes Substrat 12a und elektrisch leitende
Muster 12b und 12c. Die Muster 12b und 12c sind
auf der oberen und unteren Oberfläche des darstellenden
Substrates 12a gebildet.
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Das
Halbleiterelement 13 ist auf dem Muster 12b auf
der Seite der oberen Oberfläche des Substrates 12 angeordnet
und daran z. B. gelötet. Das Halbleiterelement 13 weist
eine Leistungsvorrichtung vom Spannungstreibertyp auf. Wenn diese
Leistungsvorrichtung des Spannungstreibertyp extern ein Treibersignal
empfängt, erfasst es Potentialvariationen davon und führt
eine Ein-Tätigkeit oder eine Aus-Tätigkeit aus.
Mit anderen Worten, die Leistungsvorrichtung vom Spannungstreibertyp
führt die Ein- oder Aus-Tätigkeit aus, wenn es
eine Spannung empfängt, z. B. an seinem Gate, oder wenn
es eine verringerte Spannung empfängt. Die Leistungsvorrichtung
ist eine Vorrichtung, die zum Schalten einer Vorrichtung verwendet
wird, die effektiv eine elektrische Leistung steuert durch freies Ändern
einer Frequenz einer Wechselstromleistung, und ein Inverter ist
ein typisches Beispiel davon. Zum Beispiel wird ein IGBT (bipolarer
Transistor mit isoliertem Gate), der eine Spannung von 600 V oder
mehr empfängt, als eine Leistungsvorrichtung geeignet benutzt.
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Der
Verbinder 17 ist an einem oberen Abschnitt des Gehäuses 19 gebildet.
Bei dieser Ausführungsform ist der Verbinder 17 in
dem Gehäuse 19 eingebettet, und die oberen Oberflächen
des Verbinders 17 und des Gehäuses 19 fluchten
miteinander.
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Der
Verbinder 17 ist derart angeordnet, dass er nicht in Kontakt
mit einer Ausgabeeinheit (nicht gezeigt) wie ein Verbinder auf der
Systemseite steht, die ein Treibersignal ausgibt. Der Verbinder 17 empfängt
das Treibersignal, ohne in Kontakt mit der Ausgabeeinheit zu stehen,
die das Treibersignal ausgibt, und er überträgt
das empfangene Treibersignal zu dem Halbleiterelement 13.
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Bevorzugt
enthält der Verbinder 17 eine Spule oder ein Lochelement
und empfängt das Treibersignal durch elektromagnetische
Induktion unter Benutzung der Spule.
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Das
elektrisch leitende Verbinderverbindungsmuster 16 ist auf
dem Substrat 12 gebildet und elektrisch mit dem Verbinder 17 über
die Verbindungseinheit 20 verbunden.
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Das
Steuerelement 14 ist auf dem Muster 12b auf der
Seite der oberen Oberfläche des Substrates 12 gebildet.
Das Steuerelement 14 ist elektrisch mit dem Verbinderverbindungsmuster 16 über
den Draht 15 verbunden und elektrisch mit dem Halbleiterelement 13 über
den Draht 15 verbunden. Obwohl diese Ausführungsform
einen Draht für die elektrische Verbindung verwendet, ist
sie nicht darauf beschränkt, und eine Lötanschlussverbindung
kann verwendet werden. Das Steuerelement 14 wandelt das
von dem Verbinder 17 empfangene Treibersignal in einen
geeigneten Wert um und überträgt ihn zu dem Halbleiterelement 13.
Der geeignete Spannungswert ist ein Spannungswert, der geeignet
ist zum Treiben des Halbleiterelementes 13. Für
diese Wandlung in den geeigneten Spannungswert enthält das
Steuerelement 14 z. B. eine Erfassungsschaltung.
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Die
Elektrode 18 ist mit dem Muster 12b des Substrates 12 verbunden.
Somit ist die Elektrode 18 mit dem Halbleiterelement 13 über
das Muster 12b verbunden. Die Elektrode 18 lässt
einen Hauptstrom zu dem Halbleiterelement 13 durch. Die
obere Oberfläche des Elementes 18 ist an einer
höheren Position als das Gehäuse 19 angeordnet.
Wenn somit das Halbleiterelement 13 auf dem Substrat 12 angeordnet
ist, das in der horizontalen Position angeordnet ist, ist die obere
Oberfläche des Verbinders 17 niedriger als die
obere Oberfläche der Elektrode 18 angeordnet.
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Die
Halbleitervorrichtung 10 kann weiter eine Steuerschaltung
(nicht gezeigt) enthalten zum Verursachen, dass das Halbleiter element 13 fortfährt
mit der Ein- oder Aus-Tätigkeit, bis ein Treibersignal empfangen
wird, nachdem das Halbleiterelement 13 die Ein- oder Aus-Tätigkeit
gestartet hat. Bevorzugt weist diese Steuerschaltung eine Funktion
des Erfassens des Eingangssignals auf, selbst wenn das Eingangssignal
null ist.
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Nun
werden die Tätigkeiten der Halbleitervorrichtung 10 in
dieser Ausführungsform beschrieben.
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Zuerst
wird der Ein-Betrieb der Halbleitervorrichtung 10 beschrieben.
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Wenn
die Ausgabeeinheit wie ein Verbinder auf der Systemseite, der das
Treibersignal ausgibt, ein Ein-Signal von z. B. ungefähr
15 V vorsieht als das Treibersignal, gibt der Verbinder 17 ein
Potential aus. Wenn der Verbinder 17 eine Spule enthält,
gibt die elektromagnetische Induktion das Potential aus. Dieses
Potential wird über die Verbindungseinheit 20 zu
dem Verbinderverbindungsmuster 16 übertragen und
dann von dem Verbinderverbindungsmuster 16 über
den Draht 15 zu dem Steuerelement 14 übertragen.
Wenn das von der elektromagnetischen Induktion ausgegebene Potential
klein ist, wandelt zum Unterdrücken einer Fehlfunktion
das Steuerelement 14 es in einen Spannungswert um, der
ein geeignetes Treiben des Halbleiterelementes 13 ermöglicht,
indem eine Erfassungsschaltung oder ähnliches benutzt wird.
Der so gewandelte Spannungswert wird zu dem Halbleiterelement 13 über
den Draht 15 übertragen. Dadurch wird das Treibersignal,
das den Ein-Betrieb verursacht, zu dem Halbleiterelement 13 übertragen,
so dass das Halbleiterelement 13 den Ein-Betrieb ausführt
zum Durchlassen des Hauptstromes zwischen den Elektroden 18.
Danach fährt die Ein-Tätigkeit fort, bis die Steuerschaltung
oder ähnliches ein nächstes Signal für
das Halbleiterelement 13 vorsieht.
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Jetzt
wird der Aus-Betrieb der Halbleitervorrichtung 10 beschrieben.
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Wenn
die Ausgabeeinheit, die das Treibersignal derart ausgibt, dass der
Verbinder auf der Systemseite als das Treibersignal das Aus-Signal
von 0 V oder ungefähr –10 V vorsieht, gibt der
Verbinder 17 ein Potential aus. Wenn der Verbinder 17 eine
Spule enthält, ist das ausgegebene Potential entgegengesetzt
in der Richtung zu dem, das ausgegeben wird, wenn ein Ein-Signal
empfangen wird. Dieses Potential wird zu dem Steuerelement 14 über
die Verbindungseinheit 20, das Verbinderverbindungsmuster 16 und
den Draht 15 übertragen, wie oben beschrieben
wurde. Das Steuerelement 14 wandelt das zu übertragende
Potential in den Spannungswert um, der eine geeignete Tätigkeit
des Halbleiterelementes ermöglicht. Durch Übertragen
dieses Spannungswertes zu dem Halbleiterelement 13 über
den Draht 15 führt das Halbleiterelement den Aus-Betrieb
durch zum Unterbrechen des Hauptstromes, der zwischen den Elektroden 18 fließt.
Danach wird der Aus-Betrieb fortgesetzt, bis die Steuerschaltung
oder ähnliches das nächste Signal zu dem Halbleiterelement 13 überträgt.
Bevorzugt hält die Steuerschaltung die Spannung, die an
das Halbleiterelement 13 angelegt ist, auf 0 V oder ungefähr –10
V, wenn die Vorrichtung hochgefahren wird oder wenn es keinen Betrieb
gibt.
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Hier
im Folgenden wird der Betrieb und der Effekt der Halbleitervorrichtung
dieser Ausführungsform zusammen mit dem in 7 gezeigten
Vergleichsbeispiel beschrieben.
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Wie
in 7 gezeigt ist, unterscheidet sich eine Halbleitervorrichtung 100 des
Vergleichsbeispiels von der Halbleitervorrichtung 10 der
Ausführungsform darin, dass die Ausgabeeinheit das Treibersignal
derart ausgibt, dass der Verbinder auf der Systemseite in direktem
Kontakt mit dem Halbleiterelement 13 steht.
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Genauer,
die Halbleitervorrichtung 100 des Vergleichsbeispiels enthält
nicht den Verbinder 17, ein elektrisch leitendes Teil 120,
das als die Verbindungseinheit dient, ist ein Signalanschluss, der
in direktem Kontakt mit einem Signalanschlussverbindungsmuster 116 und
der Ausgabeeinheit steht, die das Treibersignal auf der Systemseite
ausgibt. Daher wird die Treiberspannung, die von der Ausgabeeinheit
auf der Systemseite vorgesehen wird, zu dem Halbleiterelement 13 über
das Signalanschlussverbindungsmuster 116, einen Draht 115,
die Steuereinheit 14 und den Draht 15 übertragen.
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Bei
der Halbleitervorrichtung 100 des Vergleichsbeispiels ist
ein elektrisch leitendes Teil 120 mit dem Signalanschlussverbindungsmuster 116 der Halbleitervorrichtung 100 durch
z. B. ein Lötmittel, einen Verbinder oder eine Feder verbunden.
Das leitende Teil 120 ist mit der Signalausgabeeinheit
auf der Systemseite durch z. B. ein Lötmittel, einen Verbinder
oder eine Feder verbunden. Daher tritt das vorangehende Problem
auf, so dass die Halbleitervorrichtung 100 des Vergleichsbeispiels
an einem Problem leidet, das die Zuverlässigkeit des Übertragens des
Treibersignals zu dem Halbleiterelement 13 niedrig ist.
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Wenn
die Ausgabeeinheit auf der Systemseite und das Signalanschlussverbindungsmuster 116 der
Halbleitervorrichtung 100 mit dem leitenden Teil 120 und
der Signalausgabeeinheit auf der Sy stemseite durch das Lötmittel
verbunden werden, und insbesondere wenn viele Anschlüsse
benötigt werden zum Übertragen des Treibersignals,
müssen viele Abschnitte gelötet werden, so dass
viele Arbeitsschritte benötigt werden.
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Wenn
die Ausgabeeinheit auf der Systemseite und das Signalanschlussverbindungsmuster 116 der
Halbleitervorrichtung 100 mit dem leitenden Teil 120 und
der Signalausgabeeinheit auf der Systemseite durch den Verbinder
und die Feder verbunden werden, kann eine Reibungskraft zum Verringern
eines Einflusses vergrößert werden, der durch
eine Umweltbenutzung der Halbleitervorrichtung ausgeübt
wird. Diese Struktur verursacht jedoch ein Problem, dass die Ersetzung
des Verbinders und/oder der Feder nur mit Schwierigkeit ausgeführt
werden kann, selbst wenn sie nötigt ist.
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Die
Halbleitervorrichtung 10 der Ausführungsform enthält
das Halbleiterelement 13 mit der Leistungsvorrichtung des
Spannungstreibertyps zum Steuern der Ein- und Aus-Tätigkeit
des Hauptstroms durch die Eingabe des Treibersignals, und den Verbinder 17,
der das Treibersignal empfängt, ohne in Kontakt mit der
Ausgabeeinheit, die das Treibersignal ausgibt, zu stehen, und überträgt
das Treibersignal zu dem Halbleiterelement 13.
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Die
Halbleitervorrichtung 10 der Ausführungsform weist
die Leistungsvorrichtung vom Spannungstreibertyp auf. Die Leistungsvorrichtung
vom Spannungstreibertyp empfängt das Treibersignal von der
externen Systemseite der Halbleitervorrichtung 10, und
dadurch wird die Ein- oder Aus-Tätigkeit der Leistungsvorrichtung
vom Spannungstreibertyp gesteuert. Bei der Leistungsvorrichtung
vom Spannungstreibertyp ist das von dem Verbinder 17 empfangene
Treibersignal schwach, und der von der Elektrode 18 fließende Hauptstrom
ist groß. Da das Treibersignal allgemein schwach ist, besteht
die Gefahr, dass das Treibersignal durch eine Benutzungsumgebung
wie kleine Vibrationen beeinflusst wird, wenn die Kontaktverbindung
hergestellt wird durch z. B. die Federkraft ohne Benutzung des Lötmittels,
und daher ist es schwierig, genau das Treibersignal aufgrund der
kleinen Vibrationen zu übertragen. Bei dieser Ausführungsform
wird jedoch das Treibersignal in einem solchen Zustand übertragen,
dass die Ausgabeeinheit, die das Treibersignal auf der Systemseite ausgibt,
nicht in Kontakt mit dem Verbinder 17 steht. Dadurch unterliegt
die elektrische Verbindung zwischen der Ausgabeeinheit und dem Verbinder 17 weniger
dem Einfluss durch die Benutzungsumgebung der Halbleitervorrichtung 10 wie
Vibrationen. Dieses kann die Zuverlässigkeit der elektrischen
Verbindung zwischen der Signalausgabeeinheit und dem Treibersignalanschluss
verbessern.
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Wärme
wird nicht an die Ausgabeeinheit und den Verbinder 17 angelegt,
wenn sie elektrisch miteinander verbunden werden. Dieses kann eine
hohe Zuverlässigkeit der Ausgabeeinheit und des Verbinders 17 selbst
sicherstellen.
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Folglich
kann die Zuverlässigkeit der Übertragung des Treibersignals
zu dem Halbleiterelement 13 verbessert werden.
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Weiterhin
lässt die Leistungsvorrichtung einen großen Hauptstrom
durch die Elektrode 18 durch. Daher ist die Elektrode 18 allgemein
mit einer externen Schaltung durch ein Lötmittel, eine
Befestigung wie eine Schraube oder ähnliches verbunden.
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Wie
oben beschrieben wurde, verwendet die Halbleitervorrichtung 10 der
Ausführungsform die kontaktfreie Weise zum Übertragen
des Treibersignals von der Ausgabeeinheit auf der Systemseite zu dem Verbinder 17 und
verwendet die direkte Kontaktweise zum Übertragen des Hauptstromes
von der Elektrode 18 zu dem Halbleiterelement 13.
Daher ist es möglich, die Zuverlässigkeit der Übertragung
des Treibersignals zu dem Halbleiterelement 13 zu verbessern
und glatt den Hauptstrom zu dem Halbleiterelement 13 mit
der Leistungsvorrichtung zu liefern.
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Weiter
entsteht die Ausgabeeinheit auf der Systemseite nicht in Kontakt
mit dem Verbinder 17 und ist nicht daran durch das Lötmittel
verbunden. Selbst wenn daher viele Anschlüsse die Übertragung des
Treibersignals benötigen, kann die Zunahme der Arbeitsschritte
unterdrückt werden, da es nur notwendig ist, die kontaktfreien
Verbinder 17 als die Anschlüsse anzuordnen.
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Die
Ausgabeeinheit auf der Systemseite steht nicht in Kontakt mit dem
Verbinder 17 und ist nicht daran mit einem Verbinder oder
einer Feder verbunden. Wenn es daher notwendig wird, den Verbinder 17 zu
ersetzen, braucht nur der Verbinder ersetzt zu werden. Dieses verbessert
die Bequemlichkeit der Halbleitervorrichtung 10.
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Bevorzugt
enthält die Halbleitervorrichtung 10 weiter das
Steuerelement 14 als eine Steuereinheit zum Wandeln des
Treibersignals, das von dem Verbinder 17 empfangen ist,
in den Spannungswert, und zum Übertragen desselben zu dem
Halbleiterelement 13.
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Das
Steuerelement 14 ermöglicht die Übertragung
der geeigneten Treiberspannung zu dem Halbleiterelement 13.
Daher wird von dem Verbinder 17 nicht verlangt, dass er
das geeignete Potential zum Übertragen des Treibersignals
zu dem Halbleiterelement 13 ausgibt. Folglich kann der
Verbinder 17 klein in der Abmessung sein. Folglich kann
die Halbleitervorrichtung 10 klein in der Abmessung sein.
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Bei
der oben beschriebenen Halbleitervorrichtung 10 empfängt
der Verbinder 17 bevorzugt das Treibersignal durch die
elektromagnetische Induktion.
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Wenn
die Ausgabeeinheit, die das Treibersignal auf der Systemseite ausgibt,
eine Spule enthält, erzeugt die elektromagnetische Induktion
durch die Spule eine elektromotorische Kraft, und das Potential durch
diese elektromotorische Kraft kann als das Treibersignal zu dem
Halbleiterelement 13 übertragen werden. Daher
ist es möglich, die Halbleitervorrichtung 10 mit
dem Verbinder 17, der das Treibersignal übertragen
kann, ohne Kontakt mit der Ausgabeeinheit herzustellen, zu verwenden.
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(Zweite Ausführungsform)
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Bezug
nehmend auf 2 weist eine Halbleitervorrichtung 30 gemäß der
Ausführungsform grundsätzlich die gleiche Struktur
wie die Halbleitervorrichtung 10 in der ersten Ausführungsform
auf mit der Ausnahme, dass die Halbleitervorrichtung 30 weiter
ein Metallteil 32 enthält, das um einen Umfang des
Verbinders 17 angeordnet ist.
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Genauer,
das Metallteil 32 ist in dem Gehäuse 19 eingebettet
und umgibt den Rand des Verbinders 17. Das Metallteil 32 umgibt
bevorzugt den gesamten Rand des Verbinders 17. Das Metallteil 32 kann
aus Gold, Silber, Kupfer oder ähnlichem von dem Gesichtspunkt
einer hohen elektrischen Leitfähigkeit hergestellt sein,
und kann aus Eisen, Kobalt oder Nickel von dem Gesichtspunkt einer
hohen magnetischen Permeabilität hergestellt sein.
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Die
Aufbauten ungleich der obigen sind im Wesentlichen die gleichen
wie jene der ersten Ausführungsform. Daher tragen die gleichen
Komponenten die gleichen Bezugszeichen, und die Beschreibung davon
wird nicht wiederholt.
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Wie
oben beschrieben wurde, enthält die Halbleitervorrichtung 30 dieser
Ausführungsform weiter das Metallteil 32, das
um den Rand des Verbinders 17 angeordnet ist.
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Ein
Skineffekt durch einen Eddy-Strom kann benutzt werden, so dass das
Metallteil 32 als eine elektromagnetische Abschirmung für
den Verbinder 17 dient. Daher ist es möglich,
externes Lecken der Änderungen im Magnetfluss zu unterdrücken,
der durch die elektromagnetische Induktion in dem Verbinder 17 induziert
wird, wenn das Treibersignal eingegeben wird. Folglich kann das
Treibersignal zuverlässiger zu dem Halbleiterelement 13 übertragen werden.
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(Dritte Ausführungsform)
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Bezug
nehmend auf 3 weist die Halbleitervorrichtung 40 in
einer dritten Ausführungsform grundsätzlich die
gleiche Struktur wie die Halbleitervorrichtung 10 in der
ersten Ausführungsform auf mit der Ausnahme, dass die Halbleitervorrichtung 40 weiter
eine Signalausgabeeinheit 41 auf der Systemseite enthält.
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Genauer,
ein Steuersubstrat 42 weist Muster an seiner oberen und
unteren Oberfläche auf. Das Steuersubstrat 42 ist
in Kontakt mit der oberen Oberfläche der Elektroden 18.
Somit ist das Muster auf der unteren Oberfläche des Steuersubstrates 42 elektrisch
mit der Elektrode 18 verbunden. Das Steuersubstrat 42 kann
zum Beispiel aus einer gedruckten Platte hergestellt sein und ist
bevorzugt aus einer Leistungsplatte hergestellt, die einen großen
Strom durch das Muster durchlässt.
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Die
Signalausgabeeinheit 41 ist auf dem Steuersubstrat 42 angeordnet
und gegenüber dem Verbinder 17 vorgesehen. In
dem Zustand, in dem das Halbleiterelement 13 auf das Substrat 12 gesetzt ist,
ist die Signalausgabeeinheit 41 von dem Verbinder 17 um
eine Distanz gleich einer Summe der Dicke der Elektrode 18,
die auf dem Gehäuse offen liegt, und einer Dicke des Steuersubstrates 42 beabstandet.
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Die
Signalausgabeeinheit 41 gibt das Treibersignal aus. Die
Signalausgabeeinheit 41 kann das Treibersignal übertragen,
ohne Kontakt mit dem Verbinder 17 herzustellen.
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Wenn
der Verbinder 17 eine Spule enthält, enthält
die Signalausgabeeinheit 41 zum Beispiel eine Spule. Die
Signalausgabeeinheit 41 mit der Spule wird nun unter Bezugnahme
auf 4 beschrieben. Es wird Bezug genommen auf 4.
Die durchgezogene Linie stellt ein Muster 42a auf der vorderen Oberflächenseite
des Steuersubstrates 42 dar, und die gestrichelte Linie
stellt das Muster 42 auf der Rückseite des Steuersubstrates 42 dar.
Wie in 4 gezeigt ist, weist das Muster 42a auf
dem Steuersubstrat 42 eine Spiralform auf. Unter dem Muster 42a ist ein
Loch gebildet und mit einem elektrisch leitenden Teil gefüllt.
Daher stellt das leitende Teil, das den Raum zwischen der oberen
und unteren Oberfläche des Steuersubstrates 42 füllt,
die elektrische Verbindung zum Bilden einer Spule her.
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Strukturen
ungleich der obigen sind im Wesentlichen die gleichen wie jene der
ersten Ausführungsform. Daher tragen die gleichen Komponenten die
gleichen Bezugszeichen, und die Beschreibung davon wird nicht wiederholt.
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Die
Halbleitervorrichtung 40 gemäß dieser Ausführungsform
kann die Strukturen der ersten oder der zweiten Ausführungsform
als auch eine geeignete Kombination davon verwenden.
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Wie
oben beschrieben wurde, enthält die Halbleitervorrichtung 40 in
dieser Ausführungsform die Elektrode 18, die elektrisch
mit dem Halbleiterelement 13 verbunden ist, zum Durchlassen
des Hauptstromes, und die obere Oberfläche des Verbinders 17 ist
an einer niedrigeren Position als die Elektrode 18 angeordnet.
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Dadurch
können, wenn das Steuersubstrat 42 auf der Elektrode 18 angeordnet
ist und die Signalausgabeeinheit 41, die der Verbinder
auf der Systemseite ist, auf dem Steuersubstrat 42 angeordnet ist,
der Verbinder 17 der Halbleitervorrichtung 40 und die
Signalausgabeeinheit 41, die der Verbinder auf der Systemseite
ist, angeordnet werden, während eine Differenz gleich der
Summe der Dicke des Steuersubstrates 42 und der Dicke des
Abschnittes der Elektrode 18, die von dem Gehäuse 19 vorsteht,
beibehalten werden kann. Dadurch können durch Verringern
der obigen Differenz der Verbinder 17 der Halbleitervorrichtung 40 und
die Signalausgabeeinheit 41, die der Verbinder auf der
Systemseite ist, stabil angeordnet werden, während der
Einfluss durch die Benutzungsumgebung der Halbleitervorrichtung 40 unterdrückt
werden kann. Daher kann das Treibersignal zuverlässiger
zu dem Halbleiterelement 13 geliefert werden, so dass die
Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung 40 verbessert
werden kann.
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(Vierte Ausführungsform)
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Bezug
nehmend auf 5 unterscheidet sich eine Halbleitervorrichtung 50 gemäß einer
fünften Ausführungsform von den vorangehenden
Ausführungsformen darin, dass die obere Oberfläche des
Verbinders 17 mit der oberen Oberfläche der Elektrode
fluchtet.
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Genauer,
ein Gehäuse 59 weist einen Körper 59a und
einen Vorsprung 59b auf, der in einem Bereich vorsteht,
in dem der Verbinder 17 angeordnet ist. Die obere Oberfläche
des Vorsprunges 59b fluchtet mit der oberen Oberfläche
der Elektrode 18. Der Verbinder 17 ist in dem
Vorsprung 59b eingebettet, und die obere Oberfläche
des Verbinders 17 ist von dem Vorsprung 59b freigelegt.
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Das
Steuersubstrat 42 auf der Systemseite ist auf den Elektroden 18 und
dem Vorsprung 59b des Gehäuses 59 angeordnet.
Die Signalausgabeeinheit 41 ist auf der oberen Oberfläche
des Steuersubstrates 42 angeordnet. Daher wird in dem Zustand,
in dem das Halbleiterelement 13 auf dem Substrat 12 angeordnet
ist, das in der horizontalen Position angeordnet ist, der Raum zwischen
der Signalausgabeeinheit 41 und dem Verbinder 17 gleich
der Dicke des Steuersubstrates 42 gehalten.
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Die
Strukturen ungleich der obigen sind im Wesentlichen die gleiche
wie jene der ersten Ausführungsform. Daher tragen die gleichen
Komponenten die gleichen Bezugszeichen, und die Beschreibung davon
wird nicht wiederholt.
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Die
Halbleitervorrichtung 50 gemäß dieser Ausführungsform
kann die Strukturen der ersten, zweiten oder dritten Ausführungsform
als auch eine geeignete Kombination davon verwenden.
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Wie
oben beschrieben wurde, enthält die Halbleitervorrichtung 50 der
Ausführungsform die Elektrode 18 zum Durchlassen
des Hauptstromes, und die obere Oberfläche des Verbinders 17 fluchtet mit
der Elektrode 18.
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Bei
der Struktur, bei der das Steuersubstrat 42 auf der Systemseite
auf der Elektrode 18 und dem Verbinder 17 angeordnet
ist und die Signalausgabeeinheit 41 auf der Systemseite
auf dem Steuersubstrat 42 angeordnet ist, können
der Verbinder 17 der Halbleitervorrichtung 50 und
die Signalausgabeeinheit 41 auf der Systemseite angeordnet
werden, während eine Differenz gleich der Dicke des Steuersubstrates 42 behalten
wird. Durch Reduzieren dieser Differenz kann der Verbinder 17 der
Halbleitervorrichtung 50 nahe zu der Signalausgabeeinheit 41 auf
der Systemseite angeordnet werden. Wenn daher das Treibersignal übertragen
wird durch zum Beispiel die elektromagnetische Induktion, kann Flusslecken
verringert werden, so dass das Treibersignal zu dem Halbleiterelement 13 zuverlässiger übertragen
werden kann.
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Der
Verbinder 17 der Halbleitervorrichtung 50 und
die Signalausgabeeinheit 41 auf der Systemseite können
so angeordnet werden, dass eine Breite des Steuersubstrates 42 beibehalten
wird. Daher können der Verbinder 17 der Halbleitervorrichtung 50 und
die Signalausgabeeinheit 41 auf der Systemseite stabil
gehalten werden. Folglich kann ein Einfluss der Benutzungsumgebung
der Halbleitervorrichtung 50 effektiver unterdrückt
werden.
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Folglich
ist es möglich, die Zuverlässigkeit des Übertragens
des Treibersignals zu dem Halbleiterelement 13 zu verbessern.
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(Fünfte Ausführungsform)
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Bezug
nehmend auf 6 unterscheidet sich eine Halbleitervorrichtung 60 gemäß dieser
Ausführungsform von den bereits beschriebenen Ausführungsformen
darin, dass die obere Oberfläche des Verbinders 17 niedriger
als die obere Oberfläche der Elektrode 18 angeordnet
ist.
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Genauer,
das Gehäuse 69 weist einen Körper 69a und
einen Vorsprung 69b auf, der in einem Bereich vorsteht,
in dem der Verbinder 17 nicht vorhanden ist. Der Verbinder 17 ist
in dem Körper 69a eingebettet, der an einer Position
niedriger als der Vorsprung 69b angeordnet ist. Die obere
Oberfläche des Verbinders 17 ist von dem Körper 69a freigelegt. Die
obere Oberfläche der Elektrode 18 steht von dem Vorsprung 69b vor.
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Das
Steuersubstrat 42 auf der Systemseite ist auf den Elektroden 18 angeordnet.
Die Signalausgabeeinheit 41 auf der Systemseite ist auf
der unteren Oberfläche des Steuersubstrates 42 angeordnet und
insbesondere an einer Position, die nicht dem Vorsprung 69b gegenüberliegt
aber dem Verbinder 17 gegenüberliegt, und sie
ist nicht in Kontakt mit dem Verbinder 17. Daher ist in
dem Zustand, in dem das Halbleiterelement 13 auf das Substrat 12 gesetzt ist,
das in einer horizontalen Position angeordnet ist, die obere Oberfläche
des Verbinders 17 niedriger als die Elektrode 18 angeordnet.
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Die
Strukturen ungleich der obigen sind im Wesentlichen die gleichen
wie jene der ersten Ausführungsform. Daher tragen die gleichen
Komponenten die gleichen Bezugszeichen, und die Beschreibung davon
wird nicht wiederholt:
Die Halbleitervorrichtung 60 gemäß dieser
Ausführungsform kann die Strukturen von einer der ersten bis
vierten Ausführungsform als auch eine geeignete Kombination
davon verwenden.
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Wie
oben beschrieben wurde, enthält die Halbleitervorrichtung 60 gemäß dieser
Ausführungsform die Elektrode 18 zum Durchlassen
des Hauptstromes, und die obere Oberfläche des Verbinders 17 ist
niedriger als die Elektrode 18.
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Folglich
kann durch Anordnen des Steuersubstrates 42 auf der Elektrode 18 und
durch Anordnen der Signalausgabeeinheit 41 unter dem Steuersubstrat 42,
wobei ein Raum zu dem Verbinder 17 der Halbleitervorrichtung 60 beibehalten
wird, der Verbinder 17 der Halbleitervorrichtung 60 näher
zu der Signalausgabeeinheit 41 auf der Systemseite angeordnet
werden. Daher kann das Flusslecken reduziert werden, so dass das
Treibersignal zu dem Halbleiterelement 13 zuverlässiger übertragen
werden kann. Daher kann die Zuverlässigkeit der Übertragung
des Treibersignals zu dem Halbleiterelement 13 verbessert
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2004-087871
A [0003]
- - JP 2006-324525 A [0004]
- - JP 2000-020665 A [0005]