DE102015204878A1 - Leistungshalbleitervorrichtung - Google Patents

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DE102015204878A1
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c/o Mitsubishi Electric Corp. Tokubo Koichi
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

Ein Leistungshalbleiterelement (10) enthält eine Elektrodenschicht (11), die aus einem Leiter besteht. Ein erster Verdrahtungsabschnitt (21) ist aus einem Leiter hergestellt und von dem Leistungshalbleiterelement (10) beabstandet. Wenigstens ein Ende eines Hauptbonddrahts (30) befindet sich an der Elektrodenschicht und sein anderes Ende an dem ersten Verdrahtungsabschnitt (21). Wenigstens ein Subbonddraht (51) stützt den Hauptbonddraht, wobei sich seine beiden Enden an der Elektrodenschicht (11) oder an dem ersten Verdrahtungsabschnitt (21) befinden.

Description

  • Die Erfindung betrifft das Gebiet der Leistungshalbleitervorrichtungen und insbesondere eine Leistungshalbleitervorrichtung, die einen Bonddraht enthält.
  • Bonddrähte werden häufig verwendet, um eine Verdrahtung innerhalb von Halbleitermodulen auszuführen. Der Bonddraht ist aus einem Metall wie etwa Kupfer, Silber oder Gold hergestellt und weist einen Drahtdurchmesser z. B. von etwa 100 bis 500 μm auf.
  • Die Höhe der Drahtschleife des Bonddrahts, der verdrahtet worden ist, kann die Höhenabmessung der Halbleitervorrichtung beeinflussen. Somit ist es angesichts der Größe der Halbleitervorrichtung in vielen Fällen erwünscht, dass die Höhe der Drahtschleife niedrig ist. Andererseits gibt es Bedenken über eine unerwünschte Annäherung oder sogar den Kontakt mit peripheren Stellen mit unterschiedlichen Potentialen, falls eine Drahtschleife mit niedriger Höhe verwendet wird. Somit werden Verfahren betrachtet, um die obigen Bedenken zu behandeln.
  • Gemäß JP 2003-31605-A wird im Voraus eine andere Drahtschleife (auch als Bindedraht bezeichnet), die die Drahtschleife, die ausgebildet wird, abstützt, gebildet, um einen Kontakt zwischen der Drahtschleife und dem Bauelement in der Nähe der Schleife zu vermeiden und um die gewünschte Höhe der Drahtschleife sicherzustellen, wenn auf dem Halbleiterchip das Drahtbonden zum Herstellen des Halbleitermoduls ausgeführt wird. Dadurch kann der Kontakt zwischen der Drahtschleife und dem Bauelement in der Nähe der Schleife vermieden werden und die gewünschte Höhe der Drahtschleife sichergestellt werden.
  • In der in JP 2003-31605-A beschriebenen Technik kann die mechanische Stabilität des Bonddrahts durch den Bindedraht verbessert werden. Allerdings ist die von dem Bonddraht geforderte Funktionalität nicht auf die mechanische Stabilität beschränkt.
  • Insbesondere dann, wenn die Halbleitervorrichtung eine Leistungshalbleitervorrichtung (ein Leistungsmodul) ist, fließt durch den Bonddraht, der einen durch die Leistungshalbleitervorrichtung gesteuerten Strom (Hauptstrom) leitet, ein hoher Strom. Wenn in diesem Fall ein hoher Strom geleitet wird, kann die lokale Konzentration des Stroms ein Problem sein. Somit enthält das Leistungsmodul in vielen Fällen für den Hauptstrom nicht nur einen Bonddraht, sondern mehrere Bonddrähte, die parallel angeordnet sind. Zum Beispiel sind in vielen Fällen nicht nur einer, sondern mehrere Bonddrähte an die Source-Elektroden-Anschlussfläche des Leistungs-Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistors (Leistungs-MOSFETs) gebondet. Allerdings gibt es Grenzen für die Anzahl und für die Anordnung der wie oben beschrieben parallel angeordneten Bonddrähte. Somit ist ein Verfahren erforderlich, das das obige Verfahren ersetzen oder mit ihm kombiniert werden kann.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das oben beschriebene Problem zu lösen und eine Leistungshalbleitervorrichtung zu schaffen, in der die Konzentration des Stroms durch Verteilen eines elektrischen Wegs zwischen einer Elektrodenschicht eines Leistungshalbleiterelements und einem Verdrahtungsabschnitt verringert werden kann, während die mechanische Stabilität des elektrischen Wegs verbessert wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Eine Leistungshalbleitervorrichtung gemäß der Erfindung enthält ein Leistungshalbleiterelement, einen ersten Verdrahtungsabschnitt, wenigstens einen Hauptbonddraht und wenigstens einen Subbonddraht. Das Leistungshalbleiterelement enthält eine aus einem Leiter hergestellte Elektrodenschicht. Der erste Verdrahtungsabschnitt ist aus einem Leiter hergestellt und von dem Leistungshalbleiterelement beabstandet. Ein Ende eines Hauptbonddrahts befindet sich an der Elektrodenschicht und das andere Ende an dem ersten Verdrahtungsabschnitt. Der wenigstens eine Subbonddraht stützt den Hauptbonddraht und seine beiden Enden befinden sich an der Elektrodenschicht oder an dem ersten Verdrahtungsabschnitt.
  • In der Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung ist der Hauptbonddraht, der die Elektrodenschicht des Leistungshalbleiterelements und den Verdrahtungsabschnitt elektrisch verbindet, durch den Subbonddraht gestützt. Dadurch kann die mechanische Stabilität des elektrischen Wegs zwischen der Elektrodenschicht des Leistungshalbleiterelements und dem Verdrahtungsabschnitt verbessert werden. Somit kann die unerwünschte Annäherung des Hauptbonddrahts als des elektrischen Wegs zwischen dem Leistungshalbleiterelement und dem Verdrahtungsabschnitt an die periphere Stelle mit einem anderen Potential verhindert werden.
  • Der elektrische Weg zwischen der Elektrodenschicht der Leistungshalbleitervorrichtung und dem Verdrahtungsabschnitt ist nicht nur durch den Hauptbonddraht, sondern auch durch den Subbonddraht ausgebildet. Folglich ist der elektrische Weg verteilt. Somit kann die Konzentration des Stroms in dieser Leistungshalbleitervorrichtung verringert werden.
  • Somit kann die Konzentration des Stroms durch Verteilen des elektrischen Wegs zwischen der Elektrodenschicht des Leistungshalbleiterelements und dem Verdrahtungsabschnitt verringert werden, während die mechanische Stabilität des elektrischen Wegs verbessert wird.
  • Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
  • 1A eine schematische Teildraufsicht einer Konfiguration einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und 1B eine schematische Teilquerschnittsdarstellung entlang der Linie IB-IB in 1A;
  • 2A eine schematische Teildraufsicht einer Konfiguration einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und 2B eine schematische Teilquerschnittsdarstellung entlang der Linie IIB-IIB in 2A;
  • 3A eine schematische Teildraufsicht einer Konfiguration einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und 3B eine schematische Querschnittsdarstellung entlang der Linie IIIB-IIIB in 3A;
  • 4A eine schematische Teildraufsicht einer Konfiguration einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und 4B eine schematische Teilquerschnittsdarstellung entlang der Linie IVB-IVB in 4A; und
  • 5A eine schematische Teildraufsicht einer Konfiguration einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, 5B eine schematische Teilquerschnittsdarstellung entlang der Linie VB-VB in 5A und 5C eine schematische Teilquerschnittsdarstellung entlang der Linie VC-VC in 5A.
  • Im Folgenden werden anhand der Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Dieselben oder einander entsprechende Abschnitte tragen in den folgenden Zeichnungen dieselben Bezugszeichen und ihre Beschreibung ist nicht wiederholt.
  • (Erste bevorzugte Ausführungsform)
  • 1A ist eine schematische Teildraufsicht einer Konfiguration eines Leistungsmoduls 91 (einer Leistungshalbleitervorrichtung) gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform. 1B ist eine schematische Querschnittsdarstellung entlang der Linie IB-IB in 1A. Hinsichtlich eines Dichtungsabschnitts 84 ist nur seine Oberfläche gezeigt, um die Zeichnungen klarer zu machen.
  • Das Leistungsmodul 91 enthält ein Leistungshalbleiterelement 10, ein Verdrahtungsmuster 20, mehrere Hauptbonddrähte 30, einen Subbonddraht 51, einen Lötabschnitt 81, ein isolierendes Substrat 82, eine Basisschicht 83 und einen Dichtungsabschnitt 84.
  • Das Verdrahtungsmuster 20 ist aus einem Leiter wie etwa einem Metall hergestellt und enthält einen Verdrahtungsabschnitt 21 (einen ersten Verdrahtungsabschnitt) und einen Montageabschnitt 29. Der Verdrahtungsabschnitt 21 weist einen Rand mit einem geradlinigen Abschnitt L2 (zweiten geradlinigen Abschnitt) auf.
  • Das Leistungshalbleiterelement 10 ist durch Aufnahme des Lötmittelabschnitts 81 dazwischen über dem Montageabschnitt 29 des Verdrahtungsmusters 20 angebracht. Der Verdrahtungsabschnitt 21 ist von dem Leistungshalbleiterelement 10 beabstandet.
  • Das Halbleiterelement 10 enthält an einem Oberflächenabschnitt 12 eine Elektrodenanschlussfläche 11 (Elektrodenschicht), die aus einem Leiter wie etwa einem Metall besteht. Die Elektrodenanschlussfläche 11 weist einen Rand mit einem geradlinigen Abschnitt L1 (ersten geradlinigen Abschnitt) auf. Die geradlinigen Abschnitte L1 und L2 liegen einander gegenüber. In dieser bevorzugten Ausführungsform sind die geradlinigen Abschnitte L1 und L2 parallel zueinander.
  • Das Leistungshalbleiterelement 10 ist üblicherweise eine Leistungsvorrichtung, die bei 150°C oder darüber betreibbar ist, und ist z. B. ein Metall-Isolator-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MISFET) wie etwa ein Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) oder ist ein Isolierschicht-Bipolartransistor (IGBT) oder eine Diode. Die Elektrodenanschlussfläche 11 ist keine Signalstromanschlussfläche wie etwa eine Gate-Anschlussfläche, sondern eine Hauptstromanschlussfläche. In dem obigen Beispiel des Leistungshalbleiterelements ist die Elektrodenanschlussfläche 11 eine Source-Elektrodenanschlussfläche, eine Drain-Elektrodenanschlussfläche, eine Emitter-Elektrodenanschlussfläche, eine Kollektor-Elektrodenanschlussfläche, eine Anoden-Elektrodenanschlussfläche oder eine Katoden-Elektrodenanschlussfläche. Üblicherweise ist die Elektrodenanschlussfläche 11 eine Source-Elektrodenanschlussfläche, eine Emitter-Elektrodenanschlussfläche oder eine Anoden-Elektrodenanschlussfläche.
  • Die Hauptbonddrähte 30 enthalten die Hauptdrähte 30a, 30b, 30c und 30d. Ein Ende jedes der Hauptdrähte 30a, 30b, 30c und 30d (das rechte Ende in 1A) befindet sich an der Elektrodenanschlussfläche 11 und das andere Ende (das linke Ende in 1A) an dem Verdrahtungsabschnitt 21.
  • Die beiden Enden des Subbonddrahts 51 befinden sich an der Elektrodenanschlussfläche 11. Der Subbonddraht 51 stützt die Hauptbonddrähte 30. Der Subbonddraht 51 schneidet in einem Grundriss jeden der Hauptdrähte 30a, 30b, 30c und 30d (1A) und ist zu jedem der Hauptdrähte 30a, 30b, 30c und 30d in 1A orthogonal. Der Subbonddraht 51 verläuft in einem Grundriss entlang wenigstens eines der geradlinigen Abschnitte L1 und L2. In dieser bevorzugten Ausführungsform verläuft der Subbonddraht 51 entlang jedes der geradlinigen Abschnitte L1 und L2.
  • Das Material für den Dichtungsabschnitt 84 ist ein isolierendes Material und kann ein Harz oder ein Gel sein. Falls der Dichtungsabschnitt 84 ein Gel ist, kann ein Gehäuse zur Aufnahme des Gels vorgesehen sein.
  • In dieser bevorzugten Ausführungsform sind die Hauptbonddrähte 30, die die Elektrodenanschlussfläche 11 des Leistungshalbleiterelements 10 und den Verdrahtungsabschnitt 21 elektrisch verbinden, durch den Subbonddraht 51 gestützt. Dies kann die mechanische Stabilität der elektrischen Wege zwischen der Elektrodenanschlussfläche 11 und dem Verdrahtungsabschnitt 21 verbessern. Somit kann die unerwünschte Annäherung der Hauptbonddrähte 30 als der elektrischen Wege zwischen der Elektrodenanschlussfläche 11 und dem Verdrahtungsabschnitt 21 an die peripheren Stellen mit anderen Potentialen verhindert werden. Zum Beispiel kann verhindert werden, dass sich die Hauptbonddrähte 30 dem Rand des Oberflächenabschnitts 12 des Leistungshalbleiterelements 10 annähern.
  • Die elektrischen Wege zwischen der Elektrodenanschlussfläche 11 und dem Verdrahtungsabschnitt 21 sind nicht nur durch die Hauptbonddrähte 30, sondern auch durch den Subbonddraht 51 ausgebildet. Folglich sind die elektrischen Wege verteilt. Somit kann die Konzentration des Stroms in dem Leistungsmodul 91 verringert werden. Insbesondere dann, wenn der Subbonddraht 51 wie in dieser bevorzugten Ausführungsform die beiden Enden an der Elektrodenanschlussfläche 11 besitzt, verzweigen sich die elektrischen Wege von dem Verdrahtungsabschnitt 21 zu der Elektrodenanschlussfläche 11 an den Punkten, an denen die Hauptbonddrähte 30 und der Subbonddraht 51 miteinander in Kontakt stehen, und verlaufen sie nicht nur zu den anderen Enden der Hauptbonddrähte 30 (den rechten Enden in 1A), sondern auch zu den beiden Enden des Subbonddrahts. Das heißt, die Punkte, mit denen die elektrischen Wege von dem Verdrahtungsabschnitt 21 verbunden sind, sind weiter an der Elektrodenanschlussfläche 11 verteilt. Somit kann die lokale Konzentration des Stroms in der Elektrodenanschlussfläche 11 des Leistungshalbleiterelements 10 verringert werden.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann dadurch, dass die elektrischen Wege zwischen der Elektrodenanschlussfläche 11 des Leistungshalbleiterelements 10 und dem Verdrahtungsabschnitt 21 verteilt sind, die Konzentration des Stroms verringert werden, während die mechanische Stabilität der elektrischen Wege verbessert wird. Dies kann z. B. zu einer Verbesserung der Ausbeuten in den Prozessen zur Herstellung des Leistungsmoduls 91 führen. Darüber hinaus kann die Lebensdauer des Leistungsmoduls 91 verlängert werden. Darüber hinaus kann eine Verringerung des Stromverlusts zu Energieeinsparungen führen.
  • Üblicherweise ist das Leistungshalbleiterelement 10 eine Leistungsvorrichtung, die bei 150°C oder darüber betreibbar ist, sodass in dem Leistungsmodul 91 eine verhältnismäßig große thermische Ausdehnung und Zusammenziehung erzeugt wird. Wegen der Anwesenheit der Hauptbonddrähte 30 wird wahrscheinlich eine Anisotropie der thermischen Ausdehnung und Zusammenziehung entwickelt. Insbesondere dann, wenn die Hauptdrähte 30a, 30b, 30c und 30d wie in 1A gezeigt parallel angeordnet sind, wird die Anisotropie der thermischen Ausdehnung und Zusammenziehung, die wegen der Anwesenheit der Hauptdrähte 30a, 30b, 30c und 30d in dem Leistungsmodul 91, mit anderen Worten, wegen der Anwesenheit der Wirkungen der Verlaufsrichtungen (der horizontalen Richtungen in 1A) der jeweiligen Hauptdrähte 30a, 30b, 30c und 30d, entwickelt wird, wahrscheinlicher Probleme hervorrufen. In dieser bevorzugten Ausführungsform kann die Anisotropie durch die Anwesenheit des Subbonddrahts 51, der in anderen Richtungen als die Hauptdrähte 30a, 30b, 30c und 30d verläuft, verringert werden. Somit kann die mechanische Beanspruchung in dem Leistungsmodul 91 verringert werden.
  • Das Leistungshalbleiterelement 10 kann ein Siliciumcarbid-Halbleiterelement oder ein Galliumarsenid-Halbleiterelement sein. Siliciumcarbid (SiC) und Galliumarsenid (GaAs) weisen größere lineare Ausdehnungskoeffizienten als Silicium (Si) als das am häufigsten verwendete Halbleitermaterial auf. Die typischen Werte der linearen Ausdehnungskoeffizienten sind z. B. für SiC 4,5·10–6 K–1 und für GaAs 6,86·10–6 K–1, während der Wert für Si 2,4·10–6 K–1 ist. Somit muss die mechanische Beanspruchung in dem Leistungsmodul 91 insbesondere unterdrückt werden, falls ein Siliciumcarbid-Halbleiterelement oder ein Galliumarsenid-Halbleiterelement enthalten ist. Somit schafft die Anwendung dieser bevorzugten Ausführungsform besonders deutliche Vorteile.
  • Da die Hauptbonddrähte 30 nicht die Wege für einen niedrigen Strom wie etwa einen Signalstrom, sondern die elektrischen Wege für den durch das Leistungshalbleiterelement 10 zu steuernden Hauptstrom sind, enthalten sie nicht einen einzelnen Hauptdraht, sondern die Hauptdrähte 30a, 30b, 30c und 30d. Wenn wie oben beschrieben ein hoher Strom geleitet wird, schafft die Verteilung der Stromwege durch den Subbonddraht 51 besonders deutliche Vorteile.
  • In einem Grundriss (1A) schneidet der Subbonddraht 51 jeden der Hauptdrähte 30a, 30b, 30c und 30d. Somit kann ein Subbonddraht 51 mehrere Hauptdrähte 30a, 30b, 30c und 30d stützen.
  • In vielen Fällen sind die Hauptbonddrähte 30 in einem Grundriss (1A) im Wesentlichen orthogonal zu wenigstens einem der geradlinigen Abschnitte L1 und L2 angeordnet. Somit können die Hauptbonddrähte 30 und der Subbonddraht 51 im Wesentlichen orthogonal hergestellt werden, wenn der Subbonddraht 51 in einem Grundriss entlang des geradlinigen Abschnitts L1 und/oder des geradlinigen Abschnitts L2 verläuft. Folglich kann die mechanische Stabilität der elektrischen Wege zwischen der Elektrodenanschlussfläche 11 des Leistungshalbleiterelements 10 und dem Verdrahtungsabschnitt 21 weiter verbessert werden.
  • Der Subbonddraht 51 kann weniger steif als die Hauptbonddrähte 30 sein. Wenn das der Fall ist, wird der Subbonddraht 51 die Hauptbonddrähte 30, die als die elektrischen Wege wichtiger sind, weniger wahrscheinlich beschädigen.
  • Der Subbonddraht 51 kann einen anderen Drahtdurchmesser als die Hauptbonddrähte 30 aufweisen. Wenn das der Fall ist, kann der in dem Leistungsmodul 91 erforderliche Verlaufszustand der Hauptbonddrähte 30, insbesondere der gekrümmte Zustand der Drahtschleifen, durch den Drahtdurchmesser des Subbonddrahts 51 eingestellt werden.
  • Die Hauptbonddrähte 30 und der Subbonddraht 51 können aus demselben Material hergestellt sein und können denselben Drahtdurchmesser aufweisen. Wenn das der Fall ist, sind die Prozesse zum Ausbilden der Hauptbonddrähte 30 und des Subbonddrahts 51 ähnlich. Somit können die Hauptbonddrähte 30 und der Subbonddraht 51 leichter ausgebildet werden.
  • Obgleich in dieser bevorzugten Ausführungsform die Leiterplatte verwendet ist, die das Verdrahtungsmuster 20, das isolierende Substrat 82 und die Basisschicht 83 enthält, kann eine alternative Konfiguration genutzt werden. Zum Beispiel kann ein Leiterrahmen enthalten sein. Wenn das der Fall ist, entspricht ein Teil des Leiterrahmens dem ersten Verdrahtungsabschnitt. Die geradlinigen Abschnitte L1 und L2 sind nicht notwendig vorgesehen. Je nach der Stärke des Stroms kann anstelle der mehreren Hauptbonddrähte 30 ein Hauptbonddraht 30 enthalten sein.
  • (Zweite bevorzugte Ausführungsform)
  • 2A ist eine schematische Teildraufsicht einer Konfiguration eines Leistungsmoduls 92 (einer Leistungshalbleitervorrichtung) gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform. 2B ist eine schematische Teilquerschnittsdarstellung entlang der Linie IIB-IIB in 2A. Hinsichtlich des Dichtungsabschnitts 84 ist nur seine Oberfläche gezeigt, um die Zeichnungen klarer zu machen.
  • Anstelle des Subbonddrahts 51 (1A und 1B) in der ersten bevorzugten Ausführungsform enthält das Leistungsmodul 92 (die Leistungshalbleitervorrichtung) wenigstens einen Subbonddraht 52. Der Subbonddraht 52 besitzt die beiden Enden an dem Verdrahtungsabschnitt 21. Der Subbonddraht 52 schneidet in einem Grundriss (2A) jeden der Hauptdrähte 30a, 30b, 30c und 30d und ist in 2A orthogonal zu jedem der Hauptdrähte 30a, 30b, 30c und 30d. Der Subbonddraht 52 verläuft in einem Grundriss wenigstens entlang eines der geradlinigen Abschnitte L1 und L2. In dieser bevorzugten Ausführungsform verläuft der Subbonddraht 52 entlang jedes der geradlinigen Abschnitte L1 und L2.
  • Abgesehen von dem Obigen ist die Konfiguration im Wesentlichen dieselbe wie in der oben beschriebenen ersten bevorzugten Ausführungsform. Somit tragen dieselben oder einander entsprechende Elemente dieselben Bezugszeichen und wird ihre Beschreibung nicht wiederholt.
  • Ähnlich der ersten bevorzugten Ausführungsform kann die Konzentration des Stroms in dieser bevorzugten Ausführungsform dadurch verringert werden, dass die elektrischen Wege zwischen der Elektrodenanschlussfläche 11 des Leistungshalbleiterelements 10 und dem Verdrahtungsabschnitt verteilt sind, während die mechanische Stabilität der elektrischen Wege verbessert ist. Die mechanische Beanspruchung in dem Leistungsmodul 92 kann ebenfalls verringert werden.
  • Insbesondere befinden sich die beiden Enden des Subbonddrahts 52 in dieser bevorzugten Ausführungsform nicht an der Elektrodenanschlussfläche 11, sondern an dem Verdrahtungsabschnitt 21. Somit können die beiden Enden des Subbonddrahts 52 unabhängig von der Größe der Elektrodenanschlussfläche 11 positioniert werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Elektrodenanschlussfläche 11 klein ist.
  • In einem Grundriss schneidet der Subbonddraht 52 (2A) jeden der Hauptdrähte 30a, 30b, 30c und 30d. Dies ermöglicht, dass ein Subbonddraht 52 mehrere Hauptdrähte stützt.
  • Falls der Subbonddraht 52 in einem Grundriss wie in dieser bevorzugten Ausführungsform wenigstens entlang eines der geradlinigen Abschnitte L1 und L2 verläuft, können die Hauptbonddrähte 30 und der Subbonddraht 52 im Wesentlichen orthogonal sein. Folglich kann die mechanische Stabilität der elektrischen Wege zwischen der Elektrodenanschlussfläche 11 des Leistungshalbleiterelements 10 und dem Verdrahtungsabschnitt 21 weiter verbessert werden.
  • Hinsichtlich des Subbonddrahts 52 werden der Verdrahtungsdurchmesser und das Material ähnlich wie in der ersten bevorzugten Ausführungsform ausgewählt, wodurch die ähnlichen Wirkungen erhalten werden können.
  • Zusätzlich zu der Konfiguration der bevorzugten Ausführungsform kann ferner der Subbonddraht 51 in der ersten bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein.
  • (Dritte bevorzugte Ausführungsform)
  • 3A ist eine schematische Teildraufsicht einer Konfiguration eines Leistungsmoduls 93 (einer Leistungshalbleitervorrichtung) gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform. 3B ist eine schematische Teilquerschnittsdarstellung entlang der Linie IIIB-IIIB in 3A. Hinsichtlich des Dichtungsabschnitts 84 ist nur seine Oberfläche gezeigt, um die Zeichnungen klarer zu machen.
  • Anstelle des Verdrahtungsmusters 20 besitzt das Leistungsmodul 93 (die Leistungshalbleitervorrichtung) ein Verdrahtungsmuster 20M. Das Verdrahtungsmuster 20M enthält außer der Konfiguration des Verdrahtungsmusters 20 einen Verdrahtungsabschnitt 22 (einen zweiten Verdrahtungsabschnitt). Der Verdrahtungsabschnitt 22 ist zwischen dem Verdrahtungsabschnitt 21 und dem Montageabschnitt 29 angeordnet. Mit anderen Worten, der Verdrahtungsabschnitt 22 ist zwischen dem Verdrahtungsabschnitt 21 und der Elektrodenanschlussfläche 11 angeordnet, da die Elektrodenanschlussfläche 11 an dem Montageabschnitt 29 gelegen ist. Der Verdrahtungsabschnitt 22 ist von den Hauptbonddrähten 30 beabstandet und durch die Hauptbonddrähte 30 überbrückt.
  • Abgesehen von Obigem ist die Konfiguration im Wesentlichen dieselbe wie in der oben beschriebenen zweiten bevorzugten Ausführungsform. Somit tragen dieselben oder einander entsprechende Elemente dieselben Bezugszeichen und wird ihre Beschreibung nicht wiederholt.
  • Ähnlich der zweiten bevorzugten Ausführungsform kann die Konzentration des Stroms in dieser bevorzugten Ausführungsform dadurch verringert werden, dass die elektrischen Wege zwischen der Elektrodenanschlussfläche 11 des Leistungshalbleiterelements 10 und dem Verdrahtungsabschnitt 21 verteilt sind, während die mechanische Stabilität der elektrischen Wege verbessert ist. Die mechanische Beanspruchung in dem Leistungsmodul 93 kann ebenfalls verringert werden.
  • Insbesondere kann in dieser bevorzugten Ausführungsform die unerwünschte Annäherung der Hauptbonddrähte 30 als der elektrischen Wege zwischen dem Leistungshalbleiterelement 10 und dem Verdrahtungsabschnitt 21 an den Verdrahtungsabschnitt 22 verhindert werden.
  • (Vierte bevorzugte Ausführungsform)
  • 4A ist eine schematische Teildraufsicht einer Konfiguration eines Leistungsmoduls 94 (einer Leistungshalbleitervorrichtung) gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform. 4B ist eine schematische Querschnittsdarstellung entlang der Linie IVB-IVB in 4A. Hinsichtlich des Dichtungsabschnitts 84 ist nur seine Oberfläche gezeigt, um die Zeichnungen klarer zu machen.
  • Das Leistungsmodul 94 (die Leistungshalbleitervorrichtung) enthält den Subbonddraht 51, der ähnlich dem in der ersten bevorzugten Ausführungsform ist. Abgesehen von dem Obigen ist die Konfiguration im Wesentlichen dieselbe wie in der oben beschriebenen dritten bevorzugten Ausführungsform. Somit tragen dieselben oder einander entsprechende Elemente dieselben Bezugszeichen und wird ihre Beschreibung nicht wiederholt.
  • In dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Subbonddraht 51 vorgesehen, wodurch die in der dritten bevorzugten Ausführungsform beschriebenen Wirkungen zuverlässiger erhalten werden können. Wenn er nicht notwendig ist, kann der Subbonddraht 52 weggelassen werden.
  • (Fünfte bevorzugte Ausführungsform)
  • 5A ist eine schematische Teildraufsicht einer Konfiguration eines Leistungsmoduls 95 (einer Leistungshalbleitervorrichtung) gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform. 5B ist eine schematische Teilquerschnittsdarstellung entlang der Linie VB-VB in 5A. 5C ist eine schematische Teilquerschnittsdarstellung entlang der Linie VC-VC in 5A. Hinsichtlich des Dichtungsabschnitts 84 ist nur seine Oberfläche gezeigt, um die Zeichnungen klarer zu machen.
  • Anstelle des Subbonddrahts 52 (4A und 4B) enthält das Leistungsmodul 95 (die Leistungshalbleitervorrichtung) wenigstens einen Subbonddraht 52R. In dieser bevorzugten Ausführungsform enthalten die Subbonddrähte 52R die Subbonddrähte 52a, 52b und 52c. Der Subbonddraht 52a stützt von den Hauptdrähten 30a, 30b und 30c nur den Hauptdraht 30a. Der Subbonddraht 52b stützt von den Hauptdrähten 30a, 30b und 30c nur den Hauptdraht 30b.
  • Anstelle des Subbonddrahts 51 (4A und 4B) enthält das Leistungsmodul 95 wenigstens einen Subbonddraht 51B. In einem Grundriss weist der Subbonddraht 51B nicht nur an den beiden Enden, sondern auch zwischen dem Hauptdraht 30a und dem Hauptdraht 30b sowie zwischen dem Hauptdraht 30b und dem Hauptdraht 30c, Bondpunkte BP auf. In einem Grundriss verläuft der Subbonddraht 51B wenigstens entlang eines der geradlinigen Abschnitte L1 und L2. In dieser bevorzugten Ausführungsform verläuft der Subbonddraht 51B entlang jedes der geradlinigen Abschnitte L1 und L2.
  • Mit Ausnahme des Obigen ist die Konfiguration im Wesentlichen dieselbe wie in der oben beschriebenen vierten bevorzugten Ausführungsform. Somit tragen dieselben oder einander entsprechende Elemente dieselben Bezugszeichen und wird ihre Beschreibung nicht wiederholt.
  • In dieser bevorzugten Ausführungsform kann jeder der Subdrähte 52a, 52b und 52c, die in den Subbonddrähten 52R enthalten sind, im Vergleich zu dem Subbonddraht 52 (4A und 4B) verkürzt sein. Dies kann die Steifheit der Subdrähte 52a, 52b und 52c verbessern. Somit kann die mechanische Stabilität der elektrischen Wege zwischen der Elektrodenanschlussfläche 11 des Leistungshalbleiterelements 10 und dem Verdrahtungsabschnitt 21 weiter verbessert sein.
  • Die Bondpunkte BP des Subbonddrahts 51B befinden sich an anderen Stellen als an seinen Enden, sodass er steifer ist. Somit kann die mechanische Stabilität der elektrischen Wege zwischen der Elektrodenanschlussfläche 11 des Leistungshalbleiterelements 10 und dem Verdrahtungsabschnitt 21 weiter verbessert sein.
  • Im Vergleich zu den Subbonddrähten 52R kann der Subbonddraht 51B leicht entlang des geradlinigen Abschnitts L1 und/oder des geradlinigen Abschnitts L2 verlaufen. Somit können die Bonddrähte 30 und der Subbonddraht 51B leicht im Wesentlichen orthogonal hergestellt werden. Folglich kann die mechanische Stabilität der elektrischen Wege zwischen der Elektrodenanschlussfläche 11 des Leistungshalbleiterelements 10 und dem Verdrahtungsabschnitt 21 weiter verbessert werden.
  • Hinsichtlich der Subbonddrähte 51B und 52R sind die Verdrahtungsdurchmesser und die Materialien ähnlich wie in der ersten bevorzugten Ausführungsform gewählt, wodurch ähnliche Wirkungen erhalten werden können.
  • In dem Verdrahtungsabschnitt 21 können die Drähte angeordnet sein, deren Bondpunkte BP sich ähnlich dem Subbonddraht 51B an anderen Stellen als an ihren Endpunkten befinden. Die Subbonddrähte 52R wie etwa die Subdrähte 52a, 52b und 52c können an der Elektrodenanschlussfläche 11 angeordnet sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2003-31605 A [0004, 0005]

Claims (11)

  1. Leistungshalbleitervorrichtung (91–95), die umfasst: ein Leistungshalbleiterelement (10), das eine Elektrodenschicht (11) enthält, die aus einem Leiter besteht; einen ersten Verdrahtungsabschnitt (21), der von dem Leistungshalbleiterelement beabstandet ist, wobei der erste Verdrahtungsabschnitt aus einem Leiter besteht; wenigstens einen Hauptbonddraht (30), dessen eines Ende sich an der Elektrodenschicht und dessen anderes Ende sich an dem ersten Verdrahtungsabschnitt befindet; und wenigstens einen Subbonddraht (51, 51B, 52, 52R), der den Hauptbonddraht stützt, wobei sich die beiden Enden des Subbonddrahts an der Elektrodenschicht oder an dem ersten Verdrahtungsabschnitt befinden.
  2. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine Hauptbonddraht erste und zweite Hauptdrähte (30a–30d) enthält.
  3. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei der wenigstens eine Subbonddraht (51, 51B, 52) in einem Grundriss den ersten und den zweiten Hauptdraht schneidet.
  4. Leistungshalbleitervorrichtung (95) nach Anspruch 2, wobei der wenigstens eine Subbonddraht (52R) einen ersten Subbonddraht, der nur den ersten oder den zweiten Hauptdraht stützt, und einen zweiten Subbonddraht, der den anderen Hauptdraht stützt, enthält.
  5. Leistungshalbleitervorrichtung (95) nach Anspruch 2, wobei der wenigstens eine Subbonddraht (51B) in einem Grundriss einen Bonddraht mit einem Bondpunkt zwischen dem ersten und dem zweiten Hauptdraht enthält.
  6. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Elektrodenschicht des Leistungshalbleiterelements einen Rand mit einem ersten geradlinigen Abschnitt (L1) aufweist, der erste Verdrahtungsabschnitt einen Rand mit einem zweiten geradlinigen Abschnitt (L2) aufweist, der dem ersten geradlinigen Abschnitt gegenüberliegt, und der Subbonddraht in einem Grundriss entlang des ersten geradlinigen Abschnitts und/oder des zweiten geradlinigen Abschnitts verläuft.
  7. Leistungshalbleitervorrichtung (93) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die einen zweiten Verdrahtungsabschnitt (22) umfasst, der zwischen der Elektrodenschicht des Leistungshalbleiterelements und dem ersten Verdrahtungsabschnitt gelegen ist, wobei der zweite Verdrahtungsabschnitt durch den Hauptbonddraht überbrückt ist.
  8. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Subbonddraht weniger steif als der Hauptbonddraht ist.
  9. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Subbonddraht einen anderen Drahtdurchmesser als der Hauptbonddraht aufweist.
  10. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Hauptbonddraht und der Subbonddraht aus einem gleichen Material bestehen und einen gleichen Drahtdurchmesser aufweisen.
  11. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Leistungshalbleiterelement ein Siliciumcarbid-Halbleiterelement oder ein Galliumarsenid-Halbleiterelement ist.
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