DE102008054307A1 - Halbleitervorrichtung mit Leistungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Halbleitervorrichtung (30) enthält ein Halbleiterelement (13) und einen Verbinder (17). Das Halbleiterelement (13) weist eine Leistungsvorrichtung vom Spannungstreibertyp auf zum Steuern einer Ein-Tätigkeit und einer Aus-Tätigkeit eines Hauptstromes durch Eingeben eines Treibersignals. Der Verbinder (17) empfängt das Treibersignal, ohne Kontakt mit einer Ausgabeeinheit (41) herzustellen, die das Treibersignal ausgibt, und er überträgt das Treibersignal zu dem Halbleiterelement (13). Das Halbleiterelement (30) enthält bevorzugt eine Steuereinheit (14) zum Umwandeln des Treibersignals, das von dem Verbinder (17) empfangen wird, in einen Spannungswert und zum Übertragen des Spannungswertes zu dem Halbleiterelement (13).

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung und insbesondere auf eine Halbleitervorrichtung mit einer Leistungsvorrichtung vom Spannungstreibertyp.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Folglich ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung vorzusehen, die die Zuverlässigkeit des Übertragens eines Treibersignals zu einem Halbleiterelement verbessert.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Aus den obigen Gründen kann die Zuverlässigkeit der Übertragung des Treibersignals zu der Halbleitervorrichtung verbessert werden.
  • 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:
  • 1 einen Querschnitt, der schematisch eine Halbleitervorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 einen Querschnitt, der schematisch eine Halbleitervorrichtung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 3 einen Querschnitt, der schematisch eine Halbleitervorrichtung einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 4 ein Bild, das schematisch eine Signalausgabeeinheit in der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 5 einen Querschnitt, der schematisch eine Halbleitervorrichtung einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 6 einen Querschnitt, der schematisch eine Halbleitervorrichtung einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
  • 7 einen Querschnitt, der schematisch eine Halbleitervorrichtung eines Vergleichsbeispiels der Ausführungsform zeigt.
  • Im Folgenden werden die Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • (Erste Ausführungsform)
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Bevorzugt enthält der Verbinder 17 eine Spule oder ein Lochelement und empfängt das Treibersignal durch elektromagnetische Induktion unter Benutzung der Spule.
  • Das elektrisch leitende Verbinderverbindungsmuster 16 ist auf dem Substrat 12 gebildet und elektrisch mit dem Verbinder 17 über die Verbindungseinheit 20 verbunden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Nun werden die Tätigkeiten der Halbleitervorrichtung 10 in dieser Ausführungsform beschrieben.
  • Zuerst wird der Ein-Betrieb der Halbleitervorrichtung 10 beschrieben.
  • 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.
  • Jetzt wird der Aus-Betrieb der Halbleitervorrichtung 10 beschrieben.
  • 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.
  • Hier im Folgenden wird der Betrieb und der Effekt der Halbleitervorrichtung dieser Ausführungsform zusammen mit dem in 7 gezeigten Vergleichsbeispiel beschrieben.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Folglich kann die Zuverlässigkeit der Übertragung des Treibersignals zu dem Halbleiterelement 13 verbessert werden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Bei der oben beschriebenen Halbleitervorrichtung 10 empfängt der Verbinder 17 bevorzugt das Treibersignal durch die elektromagnetische Induktion.
  • 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.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Wie oben beschrieben wurde, enthält die Halbleitervorrichtung 30 dieser Ausführungsform weiter das Metallteil 32, das um den Rand des Verbinders 17 angeordnet ist.
  • 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.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Signalausgabeeinheit 41 gibt das Treibersignal aus. Die Signalausgabeeinheit 41 kann das Treibersignal übertragen, ohne Kontakt mit dem Verbinder 17 herzustellen.
  • 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.
  • 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 40 gemäß dieser Ausführungsform kann die Strukturen der ersten oder der zweiten Ausführungsform als auch eine geeignete Kombination davon verwenden.
  • 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.
  • 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.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Halbleitervorrichtung 50 gemäß dieser Ausführungsform kann die Strukturen der ersten, zweiten oder dritten Ausführungsform als auch eine geeignete Kombination davon verwenden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Folglich ist es möglich, die Zuverlässigkeit des Übertragens des Treibersignals zu dem Halbleiterelement 13 zu verbessern.
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2004-087871 A [0003]
    • - JP 2006-324525 A [0004]
    • - JP 2000-020665 A [0005]

Claims (7)

  1. Halbleitervorrichtung (10, 30, 40, 50, 60) mit: einem Halbleiterelement (13) mit einer Leistungsvorrichtung vom Spannungstreibertyp zum Steuern einer Ein-Tätigkeit und einer Aus-Tätigkeit eines Hauptstromes durch Eingabe eines Treibersignals; und einem Treibersignalanschluss (17) zum Empfangen eines Treibersignals, ohne Kontakt mit einer Ausgabeeinheit (41) herzustellen, die das Treibersignal ausgibt, und zum Übertragen des Treibersignals zu dem Halbleiterelement (13).
  2. Halbleitervorrichtung (10, 30, 40, 50, 60) nach Anspruch 1, weiter mit einer Steuereinheit (14) zum Umwandeln des durch den Treibersignalanschluss (17) empfangenen Treibersignals in einen Spannungswert und Übertragen des Spannungswertes zu dem Halbleiterelement (13).
  3. Halbleitervorrichtung (10, 30, 40, 50, 60) nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Treibersignalanschluss (17) das Treibersignal durch elektromagnetische Induktion empfängt.
  4. Halbleitervorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter mit einem Metallteil (32), das um einen Rand des Treibersignalanschlusses (17) angeordnet ist.
  5. Halbleitervorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter mit einer Elektrode (18), die elektrisch mit dem Halbleiterelement (13) verbunden ist, zum Durchlassen des Hauptstromes, wobei eine obere Oberfläche des Treibersignalanschlusses (17) mit einer oberen Oberfläche der Elektrode (18) fluchtet.
  6. Halbleitervorrichtung (10, 30, 40, 60) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter mit einer Elektrode (18), die elektrisch mit dem Halbleiterelement (13) verbunden ist zum Durchlassen des Hauptstromes, wobei eine obere Oberfläche des Treibersignalanschlusses (17) niedriger als die Elektrode (18) angeordnet ist.
  7. Halbleitervorrichtung (10, 30, 40, 50, 60) nach Anspruch 5 oder 6, weiter mit einem Steuersubstrat (41), das auf der Elektrode (18) vorgesehen ist.
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