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Die Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung und insbesondere eine Halbleitervorrichtung unter Verwendung von Halbleiterelementen, in denen ein starker Strom fließt.
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Üblicherweise wird eine Verdrahtungsverbindung einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung von Halbleiterelementen durch eine Gewindeverbindung oder durch Löten ausgeführt. Jedoch ist es in dem Fall, dass die Verdrahtungsverbindung durch Gewindeverbindung erfolgt, schwierig, die Größe und das Gewicht einer Halbleitervorrichtung zu verringern, wohingegen in dem Fall, dass die Verdrahtungsverbindung durch Löten erfolgt, bei einem Befestigungsabschnitt eine hohe Haltbarkeit schwer zu erreichen ist. Darüber hinaus ist eine Produktionseffizienz der Herstellungsschritte sowohl bei der Gewindeverbindung als auch beim Löten nicht wünschenswert, und die Schritte hängen von einer Bedienungsperson ab. Dies macht es schwierig, die Produktivität zu verbessern und stabile Schritte zu erzielen.
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Im Gegensatz zu dem vorstehend erwähnten Verfahren der Verdrahtungsverbindung gibt es beispielsweise ein Verfahren zum Herstellen einer Verdrahtungsverbindung durch Schweißen, wie in der
japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2002-134688 beschrieben. In dem Fall, dass die Verbindung durch Schweißen erfolgt, ist es jedoch erforderlich, ein Potential für jeden befestigten Abschnitt unter Einsatz eines speziellen Schweißspannwerkzeugs, wie beispielsweise einer Klemme, anzulegen. Deshalb werden Packungskomponenten (PKG-Komponenten), in denen die erforderlichen Halbleiterelemente mit einem Harz versiegelt sind, in ein Gehäuse eingebaut, um eine Halbleitervorrichtung herzustellen. Als Ergebnis davon wird ein Anschluss, der aus der Packungskomponente heraus frei liegt, in Kontakt mit einer Leitschiene bzw. Verteilerschiene im Gehäuse gebracht, um hierdurch auf einfache Weise eine Verdrahtungsverbindung auszuführen.
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Jedoch sind selbst in dem vorstehend genannten Fall die Packungskomponente und die Leitschiene nicht miteinander in Kontakt oder werden in einem Befestigungsabschnitt nicht leitend verbunden, was zu dem Problem führt, dass eine schlechte Schweißung erzeugt werden kann. Beispielsweise wird keine Bogenentladung erzeugt, da kein Potential angelegt wird, und als Ergebnis davon kann das Schweißen nicht durchgeführt werden. Darüber hinaus wird eine Verzweigungsgestalt erzeugt, in der Basismaterialien individuell schmelzen, jedoch nicht aneinander befestigt werden.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Halbleitervorrichtung anzugeben, die eine Verdrahtungsverbindung mit exzellenter Produktivität, hoher Qualität, hoher Zuverlässigkeit und langer Lebensdauer erreichen kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Eine Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung umfasst eine Packungskomponente, welche durch Versiegeln eines Halbleiterelements erhalten wird, und ein Gehäuse, welches eine Einheit (Baugruppe) bildet, indem die Packungskomponente in dieses eingeschoben wird. Die Packungskomponente umfasst einen Anschluss, der sich von einer Seitenoberfläche derselben nach oben erstreckt. Das Gehäuse umfasst eine Leitschiene bzw. Anschlussschiene, die in Kontakt mit dem Anschluss ist und sich von einer Seite aus nach oben erstreckt. Der Anschluss erstreckt sich so, dass er sich nach oben hin verbreitert.
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Gemäß der Halbleitervorrichtung der Erfindung kann der Kontakt zwischen dem Anschluss und der Leitschiene als einem Verdrahtungsteil des Gehäuses sichergestellt werden und es kann sichergestellt werden, dass keine Schweißung schlechter Qualität auftritt. Deshalb ist es möglich, eine Verdrahtungsverbindung mit ausgezeichneter Produktivität, von hoher Qualität, hoher Zuverlässigkeit und langer Lebensdauer zu erhalten, und dementsprechend eine hohe Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung zu erreichen.
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Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung gehen deutlicher aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung der Erfindung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen hervor.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische perspektivische Ansicht, welche eine Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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2 ist eine Draufsicht, welche die Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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3 ist eine Querschnittsansicht, welche die Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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4 zeigt das Verhältnis zwischen einem Biegewinkel eines Anschlusses einer Packungskomponente und einer Reaktionskraft, welche auf den Anschluss der Packungskomponente durch eine Leitschiene in einem Fall ausgeübt wird, gemäß dem die Packungskomponente eingeschoben ist;
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5 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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6 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
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7 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Halbleitervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung und ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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A-1. Konfiguration
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1 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Halbleitervorrichtung 101 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. 2 ist eine Draufsicht auf 1.
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Mit Bezug auf 1 umfasst die Halbleitervorrichtung 101 einen Eingangs-/Ausgangsanschluss 5 in einem Gehäuse 3 und umfasst Packungskomponenten 1, welche mit Anschlüssen 2 versehen sind, die mit dem Eingangs-/Ausgangsanschluss 5 im Gehäuse 3 verbunden sind.
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Eine Mehrzahl an Packungskomponenten 1 ist im Gehäuse 3 vorhanden und die jeweiligen Packungskomponenten 1 sind miteinander durch Leitschienen 4 verbunden.
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2 ist eine Ansicht, welche die Halbleitervorrichtung 101 von 1 von oben gesehen zeigt, wobei ersichtlich ist, dass die Mehrzahl an Packungskomponenten 1, die im Gehäuse 3 aufgenommen sind, miteinander durch die Leitschienen 4 verbunden ist und dass der Eingangs-/Ausgangsanschluss 5, der am Gehäuse 3 vorhanden ist, mit den Anschlüssen 2 der Packungskomponenten 1 verbunden ist.
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3 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung 101, die in den 1 und 2 gezeigt ist. 3 ist eine detaillierte Querschnittsansicht, in welcher in den 1 und 2 ausgelassene Komponenten hinzugefügt sind.
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Die Halbleitervorrichtung 101 umfasst die Packungskomponenten 1 als solche Packungskomponenten, in denen Halbleiterelemente und dergleichen mit einem Harz versiegelt sind, das Gehäuse 3, in das die Mehrzahl an Packungskomponenten 1 eingesetzt ist, um eine Einheit bzw. Baugruppe zu bilden, die Leitschienen 4 für das Gehäuse 3, welche da zwischen gesetzt werden, wenn die jeweiligen Packungskomponenten 1 miteinander verbunden werden, und die Anschlüsse 2 für die Packungskomponenten 1.
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Die Halbleitervorrichtung 101 umfasst darüber hinaus die nachstehend beschriebene Konfiguration. Es ist anzumerken, dass die Abmessungen der jeweiligen Teile, die nachstehend beschrieben sind, nur Beispiele darstellen, welche nicht auf die zu beschreibenden Abmessungen begrenzt sind.
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Das Gehäuse 3 der Halbleitervorrichtung 101 weist eine Seite von etwa 60 bis 400 mm und eine Höhe von etwa 50 bis 70 mm in einer ebenen Richtung auf und ist an einer oberen Oberfläche eines Kühlers 6 mit einer Fläche von 60 bis 400 mm2 befestigt. Das Gehäuse 3 ist ohne Boden, und die Bodenoberfläche wird durch den Kühler 6 gebildet, der an dem Gehäuse 3 befestigt ist.
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Das Gehäuse 3 wird durch integrales Gießen eines leitenden Metalls, das hauptsächlich aus Kupfer zusammengesetzt ist und eine Dicke von 0,6 bis 2,5 mm aufweist, mit einem thermoplastischem Harz wie beispielsweise Poly(phenylsulfid)(PPS) und Poly(butylenterephthalat)(PBT) erhalten. Ein Teil des Leitermetalls liegt aus dem Harz als Leitschienen 4 und Eingangs-/Ausgangsanschluss 5 frei. Die Leitschienen 4 sind jeweils mit dem Eingangs-/Ausgangsanschluss 5 durch eine Verdrahtung verbunden. Der Eingangs-/Ausgangsanschluss 5 ist mit einer Stromversorgung einer Batterie oder dergleichen, einem Motorenantrieb oder einem Generator verbunden.
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Der Kühler 6, welcher unterhalb des Gehäuses 3 positioniert ist, ist hauptsächlich aus Aluminium aufgebaut, welches die Halbleiterelemente, die in den Packungskomponenten 1 angebracht sind, durch Luftkühlung oder Wasserkühlung kühlt. Das Gehäuse 3 ist an dem Kühler 6 durch einen Klebstoff befestigt und fixiert.
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Wie vorstehend beschrieben, ist eine Mehrzahl an Packungskomponenten 1 (in 1 14 Packungskomponenten) in dem Gehäuse 3 aufgenommen. Die Packungskomponenten 1 umfassen Halbleiterelemente, wie beispielsweise einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) und eine Freilaufdiode (FwDi).
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Das vorstehende Halbleiterelement ist an einer Schaltungsplatine mit Wärmeableitvermögen, beispielsweise mit einem Metallbefestigungsmaterial aus Zinn oder dergleichen, einer Silberpaste mit einer thermischen Leitfähigkeit von 20 bis 90 W/mk, oder einem nanopasten-artigen, leitenden Klebstoffmaterial mit einer Festigkeit bis 175°C oder höher befestigt. Darüber hinaus sind die Halbleiterelemente und die Schaltungsplatine in der Packungskomponente 1 durch Drahtbonden mit einem Draht aus Aluminium oder dergleichen oder einem Metallbondingmaterial aus Zinn oder dergleichen realisiert.
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Dann werden die Packungskomponenten 1 einstückig mit einem Harz geformt, beispielsweise einem PPS-Harz, einem PBT-Harz oder einem Epoxidharz, und die Anschlüsse 2, die hauptsächlich aus Kupfer zusammengesetzt sind und die Verdrahtungsteile der Packungskomponenten 1 sind, werden freigelegt. Während in der ersten Ausführungsform die Halbleiterelemente ein IGBT und eine Freilaufdiode sind, können beispielsweise Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) verwendet werden entsprechend dem Einsatz.
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Die Anzahl an Halbleiterelementen, die in der Packung 1 angebracht sind, variiert gemäß ihrem Einsatz. Deshalb entspricht die Größe der Packungskomponente 1 den Spezifikationen (in Anzahl und Größe) eines Halbleiterelements, und eine Seite derselben ist 20 bis 80 mm lang.
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Die Packungskomponente 1 wird am Kühler 6 durch ein thermisches Schmiermittel 7 angebracht. Das thermische Schmiermittel 7 weist eine Wärmeableitfähigkeit von etwa 1,1 bis 5 W/mk auf und die Wärme, die in dem auf der Packungskomponente 1 angebrachten Halbleiterelement erzeugt wird, wird durch die Schaltplatine mit Wärmeableitfähigkeit und das thermische Schmiermittel 7 zum Kühler 6 abgeleitet. Als Ergebnis davon können die Eigenschaften des Halbleiterelements ausreichend ausgenutzt werden.
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Ein Steuersubstrat 8, welches einen Kondensator, einen IC, eine Schutzschaltung und dergleichen umfasst, ist auf oberen Oberflächen der Packungskomponenten 1 angebracht und ist mit Signalanschlüssen der Packungskomponenten 1 durch eine (nicht gezeigte) Verdrahtung verbunden. Obwohl in den 1 bis 3 nicht gezeigt, kann das Innere des Gehäuses 3 mit einem Harz gefüllt sein, beispielsweise einem Epoxidharz. Alternativ dazu kann ein Deckel durch Gewindebefestigung weiter oberhalb des Steuersubstrats 8 vorhanden sein.
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Ein Halbleiterprodukt weist einen Leitungsstrom von 45 bis 400 A auf und eine Nennspannung von 600 bis 1.500 V. Das Halbleiterprodukt weist die Funktion eines Wandlers auf, der hauptsächlich eine Eingangsspannung erhöht, und wirkt zum Rückgewinnen einer regenerativen Energie eines Motors und zum Steuern des Motors.
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Der Anschluss 2 der Packungskomponente 1 ist mit jeder Elektrode des Halbleiterelements verbunden und weist eine Breite von etwa 3 bis 20 mm und eine Dicke von etwa 0,5 bis 2,0 mm auf. Der Anschluss 2 liegt aus einer Seitenoberfläche der Packungskomponente 1 heraus frei, wird einer Formgebung unterzogen, so dass er gebogen wird, und erstreckt sich so, dass er sich nach oben hin verbreitert, so dass der Abschnitt desselben, welcher eine Länge von etwa 3 bis 10 mm aufweist, nach oben gerichtet ist und in Kontakt mit der Leitschiene 4 in der Nähe der Spitze des Anschlusses 2 steht.
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Der Anschluss 2 weist eine solche Form auf, dass er sich horizontal von der Seitenoberfläche der Packungskomponente 1 erstreckt und ist im Wesentlichen vertikal nach oben gebogen und geführt. In diesem Fall ist der Anschluss 2 so ausgebildet, dass er unter einem kleineren Winkel im Vergleich zu dem Fall, gemäß dem der Anschluss 2 vertikal nach oben gebogen ist, nach oben geführt wird, so dass sich die Enden der Anschlüsse 2 so erstrecken, dass sie voneinander beabstandet (sich nach oben erweitern) und gegen die Seite der Leitschiene 4 gelehnt sind. Das heißt, dass der Biegewinkel des Anschlusses 2 kleiner als 90° ist.
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Dadurch, dass die Formgebung in dieser Weise erfolgt, wird auf die Anschlüsse 2 der Packungskomponenten 1 eine Reaktionskraft durch die Leitschienen 4, die jeweils mit ihnen in Kontakt sind, ausgeübt. Die Leitschiene 4 ist von der Seite aus mit dem Anschluss 2 in Kontakt. In der ersten Ausführungsform ist der Biegewinkel des Anschlusses 2 gleich 75° oder größer als 75° und kleiner als 90°. Die Leitschiene 4 wird mit einer Dicke ausgebildet, die geringfügig größer ist als die Dicke des Anschlusses 2, und mit einer Steifigkeit, welche von derjenigen des Anschlusses 2 verschieden ist.
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4 zeigt das Verhältnis zwischen dem Biegewinkel des Anschlusses 2 und einer Reaktionskraft. In 4 repräsentiert die Horizontalachse den Biegewinkel des Anschlusses 2 und die Vertikalachse repräsentiert die Reaktionskraft, die auf den Anschluss 2 ausgeübt wird. In der ersten Ausführungsform wird der Biegewinkel so festgesetzt, dass eine Reaktionskraft von 80 N oder weniger ausgeübt wird, d. h., dass der Biegewinkel 75° oder mehr beträgt. Dies liegt daran, dass es vorstellbar ist, dass die Größe der Reaktionskraft nahezu unverändert bleiben kann, selbst wenn der Anschluss 2 mit einem Biegewinkel von 75° oder weniger gebogen wird, weswegen kein Unterschied in den Effekten bezüglich der Verbesserung des Kontakts durch die Reaktionskraft besteht. Aufgrund der Reaktionskraft von der Leitschiene 4 werden der Anschluss 2 und die Leitschiene 4 in Kontakt miteinander gebracht und werden leitend gemacht, wodurch es ermöglicht wird, eine Verdrahtungsverbindung in der Halbleitervorrichtung 101 auf einfache Weise zu verwirklichen. Aus diesem Grund ist der Widerstandswert des Anschlusses 2 und der Leitschiene 4 0,1 Ω oder kleiner.
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Der Anschluss 2 weist die Form auf, wonach er sich nach oben erweitert, und dementsprechend kann die Packungskomponente 1 angebracht werden, während der Anschluss 2 in Kontakt mit der Leitschiene 4 steht, was den Betrieb erleichtert. Darüber hinaus werden, wie in 3 gezeigt ist, in dem Fall, dass die Anschlüsse 2 symmetrisch in Bezug auf das Zentrum der Packungskomponente 1 positioniert sind, d. h., in dem Fall, dass ein Paar Anschlüsse 2 an Positionen angeordnet ist, welche einander auf den gegenüberliegenden Seitenoberflächen der Packungskomponente 1 gegenüber liegen, auf die Anschlüsse 2 Reaktionskräfte im Wesentlichen in symmetrischen Richtungen in Bezug auf das Zentrum der Packungskomponente 1 ausgeübt. Dementsprechend kann die Position und die Anordnung der Packungskomponente 1 leicht auf dem Kühler 6 fixiert werden, wobei die Reaktionskraft eine Führung darstellt. Dies bewirkt den Effekt, dass die Positionierungsstruktur für die Packungskomponente 1 und eine Schweißspannvorrichtung, welche herkömmlicherweise erforderlich sind, nicht länger erforderlich sind.
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Die Verdrahtungsverbindung in der Halbleitervorrichtung 1 wird stabiler durch Verschweißen des Abschnitts (Schweißteil 11), an dem die Spitzen des Anschlusses 2 und der Leitschiene 4 miteinander in Kontakt sind, mit dem Ergebnis, dass eine Verdrahtungsverbindung erhalten werden kann, in welcher eine Bondstärke eines bestimmten Niveaus oder darüber gewährleistet wird. Es ist möglich, ein Schweißen und Boden unter Verwendung einer Bogenentladung, wie beispielsweise TIG-Schweißen, Laser-Schweißen unter Einsatz einer Laserquelle, welche ein lokales Erhitzen ausführen kann, oder Schweißen unter Einsatz eines Elektronenstrahls als Schweißtechnik anzuwenden.
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Normalerweise muss bei den vorstehend erwähnten Schweißtechniken ein Potential an alle Befestigungsabschnitte angelegt werden oder das Bonden wird mit geringer Qualität ausgeführt, wenn ein Spalt zwischen den Befestigungsabschnitten besteht. Jedoch sind in der ersten Ausführungsform der Anschluss 2 und die Leitschiene 4 in Kontakt miteinander, während sie eine Reaktionskraft erfahren und leitend sind, und somit ist es nicht erforderlich, ein elektrisches Potential an jeden Befestigungsabschnitt mit einer speziellen Schweißspannvorrichtung, wie beispielsweise einer Klemme, anzulegen. Das heißt, wenn ein relevanter Abschnitt des Eingangs-/Ausgangsanschlusses 5 der Halbleitervorrichtung 101 mit einem Kabel oder dergleichen verdrahtet wird, um mit einem elektrischen Potential versehen zu werden, kann eine Schweißung auf einfache Weise erfolgen. Darüber hinaus ist es möglich, die Situation zu vermeiden, in welcher ein Schweißen aufgrund der Tatsache nicht ausgeführt werden kann, dass das elektrische Potential nicht zugeführt wird (Bearbeitungszeit wird verbessert).
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Der Anschluss 2 und die Leitschiene 4 sind an den Enden, welche Befestigungsabschnitte sind, miteinander in Kontakt, und so kann ein Spalt (Spaltintervall) zwischen dem Anschluss 2 und der Leitschiene 4 so begrenzt werden, dass er höchstens die Hälfte der kleineren der Dicken des Anschlusses 2 und der Leitschiene 4 beträgt (in der ersten Ausführungsform der Dicke des Anschlusses 2). Dementsprechend ist es möglich, die Erzeugung einer Verzweigungsform (einer Form, in der die Befestigungsabschnitte nicht eine Befestigungsform, sondern zwei Befestigungsformen aufweisen, und eine Schweißung geringer Qualität erzeugt wird, in welcher der Anschluss 2 und die Leitschiene 4 nicht geeignet aneinander befestigt sind oder nur ein Teil derselben befestigt ist) zu verhindern, welche aus einem Spalt resultiert.
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In dem Fall, dass der Anschluss 2 der Packungskomponente 1 nicht in Kontakt mit der Leitschiene 4 ist, ist der Anschluss 2 direkt in Kontakt mit dem Gehäuse (siehe 3). Die Seitenoberfläche des Gehäuses 3, mit welcher der Anschluss 2, welcher nicht in Kontakt mit der Leitschiene 4 steht, zunächst in Kontakt gebracht wird, wenn die Packungskomponente 1 auf dem Kühler 6 montiert wird, ist so ausgeführt, dass sie eine abgeschrägte Form 3a aufweist. Als Ergebnis dient die abgeschrägte Form 3a als Führung, wenn die Packungskomponente 1 angebracht wird, und die Montierbarkeit derselben wird verbessert, wodurch es möglich ist zu verhindern, dass das Harzgehäuse bricht oder abplatzt, was tendenziell auftritt, wenn die Packungskomponente 1 montiert wird.
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A-2. Herstellungsverfahren
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Herstellungsschritte für die Halbleitervorrichtung 101 werden nachstehend der Reihe nach beschrieben. Das einstückig mit den Leitschienen 4 gegossene Gehäuse 3 wird hergestellt, und anschließend werden das Gehäuse 3 und der Kühler 6, welcher durch Druckguss oder Messinghartlötung hergestellt ist, aneinander mit einem Klebstoff befestigt (in der ersten Ausführungsform der Kühler 6).
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Als nächstes wird das thermische Schmiermittel 7 auf dem Kühler 6 zwischen den Seitenoberflächen des Gehäuses 3 aufgebracht oder aufgedruckt, und die Packungskomponenten 1 werden an Positionen auf der oberen Oberfläche des Kühlers 6, an denen das thermische Schmiermittel 7 aufgebracht wurde, in vertikaler Richtung abgesenkt. Zu diesem Zweck werden die Packungskomponenten 1 in das Gehäuse 3 gedrückt, während Verschiebungen und Belastungen derselben durch die Vorrichtung gesteuert werden, welche eine Haftfähigkeit und eine Druckkraft aufweist.
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Die Packungskomponente 1 ist mit den Anschlüssen 2 versehen, und wenn die Packungskomponente 1 auf dem Kühler 6 angebracht wird, werden die Anschlüsse 2 in Kontakt mit den Leitschienen 4 gebracht, welche am Gehäuse 3 oder der Seitenoberfläche des Gehäuses vorhanden sind. Ein Paar Anschlüsse 2 sind so vorhanden, dass sie sich gegen die Seite der Leitschiene 4 oder die Seitenoberfläche des Gehäuses lehnen, d. h. so, dass sie sich nach oben hin erweitern, und somit wird auf den Anschluss 2 die Reaktionskraft von der Leitschiene 4 oder der Seitenoberfläche des Gehäuses ausgeübt.
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Als nächstes wird ein Schweißen an den Spitzen des Anschlusses 2 und der Leitschiene 4, welche durch Ausübung der Reaktionskraft miteinander in Kontakt sind (Schweißteil 11 von 3), ausgeführt. Zuletzt wird das Steuersubstrat 8 oberhalb des Gehäuses 3 angeordnet und verlötet, und ein Deckel wird aufgeschraubt (nicht gezeigt). Es ist anzumerken, dass der Anschluss 2 und die Leitschiene 4 einem Pressbonden anstelle des Bondens durch Verschweißung unterzogen werden können.
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Auf diese Weise werden beim Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung 101 gemäß der ersten Ausführungsform die Halbleiterelemente nicht direkt implementiert, und somit kann die Halbleitervorrichtung auf einfache Weise hergestellt werden. Darüber hinaus umfasst die Halbleitervorrichtung 101 eine Mehrzahl an Packungskomponenten 1, und deshalb ist es, wenn eine Fehlfunktion im Halbleiterelement aus irgendeinem Grund während der Herstellungsschritte oder der Verwendung als Produkt auftritt, ausreichend, dass nur ein Abschnitt mit Fehlfunktion, d. h. nur die Packungskomponente 1, welche eine Fehlfunktion ausführt, ersetzt oder repariert wird. Dies ist im Hinblick auf die Kosten unter Berücksichtigung der Tatsache, dass üblicherweise das gesamte Produkt entsorgt wird, von beträchtlichem Vorteil.
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A-3. Effekte
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Gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Halbleitervorrichtung Folgendes: die Packungskomponente 1 als Packungskomponente, die durch Versiegeln eines Halbleiterelements erhalten wird; und das Gehäuse 3, welches durch Einschieben der Packungskomponente 1 in das Gehäuse (3) eine Einheit bildet, wobei Packungskomponente 1 den Anschluss 2 umfasst, der sich von einer Seitenoberfläche derselben nach oben erstreckt; das Gehäuse 3 die Leitschiene 4 umfasst, welche in Kontakt mit dem Anschluss 2 steht, der sich von einer Seite aus nach oben erstreckt; und sich der Anschluss 2 so erstreckt, dass er sich nach oben erweitert. Entsprechend kann der Kontakt zwischen den Anschlüssen 2 und den Leitschienen 4 als Verdrahtungsteil des Gehäuses 3 sichergestellt werden, und die Erzeugung einer Schweißung geringer Qualität kann verhindert werden. Deshalb ist es möglich, eine Verdrahtungsverbindung zu erhalten, welche bezüglich der Produktivität ausgezeichnet ist und eine hohe Qualität, eine hohe Zuverlässigkeit und eine lange Lebensdauer aufweist, was zu einer hohen Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung führt. Zusätzlich wird die Verdrahtungsverbindung erleichtert.
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Darüber hinaus werden gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung in der Halbleitervorrichtung der Anschluss 2 und die Leitschiene 4 miteinander verschweißt. Dementsprechend ist es möglich, eine Halbleitervorrichtung zu erhalten, welche eine stabilere Verdrahtungsverbindung und eine ausgezeichnete Zuverlässigkeit aufweist.
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Darüber hinaus umfasst gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung der Anschluss 2 in der Halbleitervorrichtung eine Mehrzahl an Anschlüssen 2, und die Mehrzahl an Anschlüssen 2 ist an Positionen angeordnet, welche einander auf gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Baugruppenproduktes 1 gegenüber liegen. Dementsprechend werden auf die Packungskomponente 1 die Reaktionskräfte von den Leitschienen 4 in im Wesentlichen symmetrischen Richtungen ausgeübt und die Packungskomponente 1 wird einfach positioniert, wobei die Reaktionskräfte die Führung darstellen, um hierdurch montiert zu werden.
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Darüber hinaus weist gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung die Seitenoberfläche des Gehäuses 3 in der Halbleitervorrichtung eine abgeschrägte Form 3a auf. Dementsprechend ist es beim Einschieben der Packungskomponente 1 möglich, Fehlfunktionen, wie beispielsweise eine Beschädigung der Seitenoberfläche des Gehäuses 3, welche durch den Anschluss 2 hervorgerufen wird, der nicht in Kontakt mit der Leitschiene 4 steht, und eine Beschädigung des Anschlusses 2 zu vermeiden. Zusätzlich kann die Packungskomponente 1 leicht eingeschoben werden.
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B. Zweite Ausführungsform
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B-1. Konfiguration
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5 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 102 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die Halbleitervorrichtung 102 umfasst Packungskomponenten 1, in denen die Halbleiterelemente mit einem Harz versiegelt sind, das Gehäuse 3, das einstückig mit den Leitschienen 4 ausgebildet ist, und den Kühler 6. Andere Komponenten, welche mit ähnlichen Bezugszeichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform versehen sind, sind denen der ersten Ausführungsform ähnlich, weswegen auf ihre detaillierte Beschreibung verzichtet wird.
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Ein Anschluss 20 der Packungskomponente 1 weist eine solche Form auf, dass er sich von der Seitenoberfläche der Packungskomponente 1 aus horizontal erstreckt und im Wesentlichen vertikal nach oben gebogen und geführt ist. In diesem Fall ist der Anschluss 20 so ausgebildet, dass er nach oben mit einem kleineren Winkel im Vergleich zur Richtung vertikal nach oben gebogen wird, so dass sich die Enden der Anschlüsse 20 in solche Richtungen erstrecken, dass sie voneinander entfernt sind (sich nach oben erweitern) und sich gegen die Seite der Leitschiene 4, mit denen sie jeweils in Kontakt sind, lehnen. Darüber hinaus weist der Anschluss 20 eine gebogene Form auf, so dass er sich gegen die Vertikalrichtung vom Biegeabschnitt zur Spitze erstreckt, d. h., so dass der Kontaktteil zwischen einem Paar Anschlüssen 20 und den Leitschienen 4 parallel zu den Leitschienen 4 ist.
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Die vorstehend beschriebene Ausbildung erhöht den Kontaktbereich zwischen den Enden des Anschlusses 2 und der Leitschiene 4, wodurch es möglich ist, die Bondgröße zu erhöhen, so dass eine ausreichende Befestigungsstärke gewährleistet wird. Darüber hinaus ermöglicht es die Verdrahtungsverbindung durch die Schweißtechnik, dass der Anschluss 20 und die Leitschiene 4 miteinander auch in der Nähe des Bodens des Befestigungsteils in Kontakt sind, und zwar zusätzlich zu dem durch Schweißen erzeugten Befestigungsteil, und somit kann die Verdrahtungsverbindung eine hohe Qualität und eine lange Lebensdauer aufweisen. Dies führt zu einer hohen Qualität und einer langen Lebensdauer der Halbleitervorrichtung, und somit ist die vorstehend beschriebene Verdrahtungsverbindung insbesondere für eine Halbleitervorrichtung zum Einbau in ein Fahrzeug geeignet.
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Darüber hinaus können die Packungskomponenten 1, wenn sie auf dem Kühler 6 montiert werden, vom Beginn der Montage an reibungslos eingeschoben und zusammengebaut werden. Es ist anzumerken, dass der Anschluss 20 und die Leitschiene 4 die gleiche Form aufweisen können.
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B-2. Effekte
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Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anschluss 20 in der Halbleitervorrichtung ein Biegeteil, um zu bewirken, dass ein Kontaktteil mit der Leitschiene 4 parallel zur Leitschiene 4 ist. Dementsprechend nimmt der Kontaktbereich zwischen dem Anschluss 20 und der Leitschiene 40 zu, wodurch eine Verdrahtungsverbindung verwirklicht wird, die eine höhere Qualität und eine längere Lebensdauer aufweist.
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C. Dritte Ausführungsform
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C-1. Konfiguration
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6 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 103 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Die Halbleitervorrichtung 103 umfasst die Packungskomponenten 1, in denen Halbleiterelemente mit einem Harz versiegelt sind, das Gehäuse 3, das einstückig mit den Leitschienen 4 ausgebildet ist, und den Kühler 6. Andere Komponenten, welche durch ähnliche Bezugszeichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform gekennzeichnet sind, sind ähnlich denjenigen der ersten Ausführungsform, weswegen eine detaillierte Beschreibung derselben weggelassen wird.
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Ein Anschluss 21 der Packungskomponente 1 weist eine solche Form auf, dass er sich horizontal von der Seitenoberfläche der Packungskomponente 1 aus erstreckt und im Wesentlichen vertikal nach oben gebogen und geführt ist. In diesem Fall ist der Anschluss 21 so ausgebildet, dass er nach oben unter einem kleineren Winkel im Vergleich zu dem Winkel, unter dem der Anschluss 21 gebogen ist (vertikal nach oben), geführt wird, so dass sich die Enden der Anschlüsse 21 in solche Richtungen erstrecken, dass sie voneinander entfernt sind (Aufweitung nach oben) und sich gegen die Seite der Leitschiene 4 lehnen, mit der jeder von ihnen in Kontakt ist. Darüber hinaus weist der Anschluss 21 eine konvexe Form (Vorsprung) in einem Abschnitt (Kontaktteil) auf, in welchem der Anschluss 21 und die Leitschiene 4 in Kontakt miteinander sind.
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Der Anschluss 21 und die Leitschiene 4 werden leicht in Kontakt miteinander gebracht und leitend verbunden, indem eine Spitze des Anschlusses 21 auf der Seite der Leitschiene 4, mit der die Spitze des Anschlusses 21 in Kontakt ist, mit einer konvexen Form (Vorsprung) ausgebildet wird.
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Darüber hinaus können Druckplatten 9 auf den oberen Oberflächen der Packungskomponenten 1 durch Federn 10 nach dem Montieren der Packungskomponenten 1 auf dem Kühler 6 angeordnet werden, wodurch die Packungskomponenten 1 alle nach unten gedrückt werden. Als Ergebnis davon wird der Kontaktteil zwischen dem Anschluss 21 und der Leitschiene 4 stabilisiert, und somit ist es möglich, die Fähigkeit der Packungskomponente 1 zur Wärmeableitung zu erhalten, selbst wenn auf die Packungskomponente 1 die nach oben gerichtete Kraft ausgeübt wird. Es ist anzumerken, dass die Federn 10 und die Druckplatten 9 auch in den ersten und zweiten Ausführungsformen vorhanden sein können.
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Es ist anzumerken, dass in dem Fall, in dem der Anschluss 21, welcher einen Vorsprung umfasst, vorhanden ist, der Anschluss 21 einen solchen Biegewinkel aufweisen kann, dass ein Scheitelbereich der konvexen Form in Kontakt mit der Leitschiene 4 steht und auf ihn die Reaktionskraft ausgeübt wird.
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C-2. Effekte
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Gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anschluss 21 in der Halbleitervorrichtung einen Vorsprung am Kontaktteil mit der Leitschiene 4. Dementsprechend werden der Anschluss 21 und die Leitschiene 4 leicht verbunden, was eine hoch zuverlässige Verdrahtungsverbindung ermöglicht. Zusätzlich wird die Verarbeitung erleichtert.
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D. Vierte Ausführungsform
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D-1. Konfiguration
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7 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 104 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Die Halbleitervorrichtung 104 umfasst die Packungskomponenten 1, in denen Halbleiterelemente mit einem Harz versiegelt sind, das Gehäuse 3, das mit den Leitschienen 40 einstückig ausgebildet ist, und den Kühler 6. Andere Komponenten, die durch ähnliche Bezugszeichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform gekennzeichnet sind, sind denjenigen der ersten Ausführungsform ähnlich, weswegen auf eine detaillierte Beschreibung derselben hier verzichtet wird.
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Ein Anschluss 22 erstreckt sich von der Seitenoberfläche der Packungskomponente 1 im Wesentlichen vertikal nach oben. In diesem Fall ist der Anschluss 22 so ausgebildet, dass er in Bezug auf die Vertikale nach oben zur Seite der Leitschiene 40 geneigt ist, d. h. so, dass sich die Enden der Anschlüsse 22 so erstrecken, dass sie voneinander entfernt sind (sich nach oben voneinander entfernen) und sich gegen die Seite der Leitschiene 40 lehnen, mit der jeder derselben in Kontakt ist. Darüber hinaus weist seine Spitze eine R-Form zu den Richtungen hin auf (nach innen gerichtet), in welchen ein Paar Anschlüsse 22 einander gegenüberstehen. Auf ähnliche Weise ist auch die Leitschiene 40 so ausgebildet, dass sie sich im Wesentlichen vertikal nach oben erstreckt, wobei sie zur Seite des Anschlusses 22 geneigt ist. Der Anschluss 22 und die Leitschiene 40 sind miteinander an den R-förmigen Spitzenabschnitten derselben in Kontakt miteinander und sind zur Leitung gebracht.
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In dem Abschnitt, in welchem der Anschluss 22 und die Leitschiene 40 miteinander in Kontakt sind, wird eine abgerundete Oberfläche erzeugt, wenn jeder derselben mit einem Formkörper durch Drahtschnitt, welcher eingesetzt werden kann, ausgebildet wird. Jedoch müssen die Richtungen der abgerundeten Oberflächen einander entgegengesetzt sein.
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Die vorstehend erwähnte Ausgestaltung ermöglicht es, dass der Anschluss 22 und die Leitschiene 40 leicht in Kontakt miteinander gebracht werden können, und ein neuer Schritt zum Bringen des Anschlusses 22 und der Leitschiene 40 in Kontakt miteinander ist in den Herstellungsschritten nicht erforderlich, was kostengünstig ist. Es ist anzumerken, dass der Anschluss 22 und die Leitschiene 40 die gleichen Dicken aufweisen können.
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Darüber hinaus erhöht der vorhandene R-förmige Abschnitt die Schweiß- und Befestigungsgröße und somit ist es möglich, ein Befestigungsteil mit ausreichender Befestigungsstärke zu erhalten. Die Spitzen des Anschlusses 22 und der Leitschiene 40 müssen nicht verschweißt werden.
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Die abgeschrägte Form 3a, wie sie in den ersten bis dritten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist nicht in der Seitenoberfläche des Gehäuses 3 von 7 gezeigt, welche auf ähnliche Weise vorgesehen sein kann.
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D-2. Effekte
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Gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung weist die Spitze des Anschlusses 22 ein R-förmiges Teil auf, das sich nach innen erstreckt, und somit können der Anschluss 22 und die Leitschiene 40 leicht in Kontakt miteinander gebracht werden. Zusätzlich ist der Anschluss 22 mit einem Formkörper ausgebildet und geschnitten, und somit kommt auch eine abgerundete Oberfläche desselben zum Einsatz. Dementsprechend wird der Schritt zum Bringen des Anschlusses 22 und der Leitschiene 40 in Kontakt miteinander unnötig.
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Darüber hinaus weist gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung in der Halbleitervorrichtung die Leitschiene 40 eine ähnliche Form wie der Anschluss 22 auf, was es dem Anschluss 22 und der Leitschiene 40 ermöglicht, leicht in Kontakt miteinander gebracht zu werden. Zusätzlich ist es möglich, die Leitung nach dem Ausüben einer größeren Reaktionskraft zu gewährleisten. Darüber hinaus werden die Packungskomponenten 1 auf stabile Weise fixiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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