DE102015208589A1 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine erste Diode (D1) mit einem Vorderflächen-Anodenbereich (10A) ist auf einem P-Muster (5) montiert, und eine zweite Diode (D2) mit einem Vorderflächen-Kathodenbereich (20K) ist auf einem N-Muster (6) montiert. Dabei sind die erste Diode (D1) und die zweite Diode (D2) so ausgebildet, dass ein Kathodenbereich eines Vorderflächen-Anodenbereichs (10A) in einer ersten vertikalen Beziehung und ein Anodenbereich eines Vorderflächen-Kathodenbereichs (20K) in einer zweiten vertikalen Beziehung immer als obere Abschnitt positioniert sind. Der Vorderflächen-Anodenbereich (10A) ist mit darüber vorgesehenen Drähten (25) elektrisch mit dem Vorderflächen-Kathodenbereich (20K) verbunden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung wie beispielsweise ein Leistungsmodul mit einer eingebauten Schaltung, die eine Diode enthält, und insbesondere eine Miniaturisierung der Vorrichtung.
  • Die Miniaturisierung von Halbleitervorrichtungen ist zu einer Herausforderung geworden, wobei die Halbleitervorrichtungen, wie beispielsweise Leistungsmodule, Umrichterschaltungen enthalten, die vertikale Halbleitervorrichtungen in der gleichen Richtung in Reihe elektrisch miteinander verbinden.
  • In den Halbleitervorrichtungen sind Chips wie beispielsweise eine Diode und ein Transistor, die Halbleiterelemente bilden, so montiert, dass die gleichen Elektrodenoberflächen die gleiche Polarität haben. Falls zum Beispiel eine aus mehreren Dioden gebildete Halbleitervorrichtung gebildet wird, werden Anodenelektroden jeweils an vorderen Oberflächen aller Chips angeordnet. Somit ist in einem Fall, dass Polaritäten der Chips (Halbleiterelemente) in der gleichen Richtung in Reihe verbunden werden, eine relativ zeitaufwändige Verdrahtung durch elektrische Drähte, wie beispielsweise ein Drahtbonden und ein Metallmuster, erforderlich, um zwischen einer an einer vorderen Oberfläche eines Chips gebildeten Elektrode und einer an einer hinteren Oberfläche des anderen Chips gebildeten Elektrode eine elektrische Verbindung herzustellen, weil die zu verbindenden Chips zueinander unterschiedliche Polaritäten haben.
  • Herkömmlicherweise wurden zum Lösen der oben genannten Herausforderung Halbleitermodule, die mehrere vertikale Halbleitervorrichtungen (Halbleiterelemente) in Reihenverbindung schichten, mit den in der JP 2007-27432 A und der JP 2008-244388 A offenbarten Techniken entwickelt.
  • Bei den in der JP 2007-27432 A und der JP 2008-244388 A offenbarten Techniken haben jedoch die Halbleitermodule, die die mehreren vertikalen Halbleitervorrichtungen in Reihenverbindung schichten, die nachfolgend beschriebenen Probleme.
  • Zunächst haben die Chips (Oberseitenchips), die auf Chips (Unterseitenchips) montiert sind, die direkt auf einer Trägerplatte (Substrat) montiert sind, eine schlechte Wärmeableitung, weil die Oberseitenchips nicht mit der Trägerplatte, d. h. dem Wärmeableitungselement, in Kontakt sind. Die Unterseitenchips sind jedoch so montiert, dass sie Pfade zum Ableiten der durch die Oberseitenchips erzeugten Wärme sind, so dass die Unterseitenchips auch durch eine Wärmestörung beeinflusst werden. Daher ist das erste Problem die schlechte Wärmeableitung.
  • Außerdem müssen die Oberseitenchips kleiner als die Unterseitenchips sein, um Elektroden zum Erreichen eines Ausgangsstroms von den zwischen den Unterseitenchips und den Oberseitenchips verbundenen Oberflächen zu verbinden. Daher ist das zweite Problem das unausgeglichene Leistungsvermögen zwischen den Oberseitenchips und den Unterseitenchips.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung vorzusehen, die eine weiter reduzierte Größe, eine hohe Wärmeableitung und keine Größenbeschränkung eines montierten Halbleiterelements (Chips) hat.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Lehre des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
  • Eine Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält ein erstes Halbleiterelement und ein zweites Halbleiterelement. Das erste Halbleiterelement ist auf einem ersten Schaltungsmuster montiert und hat einen ersten Elektrodenbereich und einen anderen ersten Elektrodenbereich. Das zweite Halbleiterelement ist auf einem zweiten Schaltungsmuster unabhängig von dem ersten Halbleiterelement montiert und hat einen zweiten Elektrodenbereich und einen anderen zweiten Elektrodenbereich.
  • Der eine erste Elektrodenbereich des ersten Halbleiterelements ist mit dem anderen zweiten Elektrodenbereich des zweiten Halbleiterelements durch einen Zwischenverbindungspunkt elektrisch verbunden. Wenigstens ein Halbleiterelement des ersten Halbleiterelements und des zweiten Halbleiterelements ist eine Diode. Das erste und das zweite Halbleiterelement sind so ausgebildet, dass eine erste vertikale Beziehung des einen ersten Elektrodenbereichs mit dem anderen ersten Elektrodenbereich mit einer zweiten vertikalen Beziehung des anderen zweiten Elektrodenbereichs mit dem einen zweiten Elektrodenbereich übereinstimmt.
  • Die Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung mit den obigen Eigenschaften kann relativ einfach zwischen dem einen ersten Elektrodenbereich und dem anderen zweiten Elektrodenbereich elektrisch verbinden, die in der gemeinsamen vertikalen Beziehung ausgebildet sind, wodurch die Fläche der Schaltung in der Vorrichtung reduziert werden kann.
  • Ferner sind das erste und das zweite Halbleiterelement nicht geschichtet, um die schlechte Wärmeableitung zu verhindern, und das erste und das zweite Halbleiterelement können ohne Beschränkung unabhängig voneinander bei der Ausbildung des ersten und des zweiten Halbleiterelements vorgesehen sein.
  • Diese und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
  • 1A und 1B schematische Darstellungen eines Prinzips einer Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung;
  • 2A und 2B schematische Darstellungen eines Aufbaus eines Leistungsmoduls mit einer Umrichterschaltung gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 3A und 3B schematische Darstellungen eines Aufbaus eines Leistungsmoduls mit einer Umrichterschaltung gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 4 eine Querschnittsansicht einer Schnittstruktur entlang einer Linie A-A von 3B;
  • 5A, 5B und 5C schematische Darstellungen eines Aufbaus eines Leistungsmoduls mit einer Abwärts-Chopperschaltung gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 6A, 6B und 6C schematische Darstellungen eines Aufbaus eines Leistungsmoduls mit einer Aufwärts-Chopperschaltung gemäß einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 7 eine schematische Darstellung eines speziellen Aufbaus eines herkömmlichen Leistungsmoduls zum Erzielen der in 1A dargestellten Umrichterschaltung; und
  • 8 eine schematische Darstellung eines speziellen Aufbaus eines herkömmlichen Leistungsmoduls zum Erzielen der in 2A dargestellten Umrichterschaltung.
  • Prinzip der Erfindung
  • 1 ist eine schematische Darstellung, die ein Prinzip eines Leistungsmoduls zeigt, das eine Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist. Wie in 1A dargestellt, ist eine Umrichterschaltung aus einer Kombination (durch eine gestrichelte Linie definierter Abschnitt) einer Diode D1 und einer Diode D2 (erstes Halbleiterelement und zweites Halbleiterelement), die in Reihe verbunden sind, gebildet. Die Diode D1 (erste Diode) enthält eine Anode (der eine erste Elektrodenbereich) und eine Kathode (der andere erste Elektrodenbereich). Die Diode D2 (zweite Diode) hat eine Anode (der eine zweite Elektrodenbereich) und eine Kathode (der andere zweite Elektrodenbereich). Insbesondere ist die Kathode der Diode D1 mit einem P-Anschluss 1 verbunden, ist die Anode der Diode D1 mit der Kathode der Diode D2 elektrisch verbunden und ist die Anode der Diode D2 mit einem N-Anschuss 2 verbunden. Ein Zwischenanschluss 3 ist an einem Zwischenverbindungspunkt zwischen der Anode der Diode D1 und der Kathode der Diode D2 vorgesehen.
  • 1B zeigt einen speziellen Aufbau zum Erzielen der in 1A dargestellten Umrichterschaltung. Wie in 1B dargestellt, sind ein P-Muster 5 (erstes Schaltungsmuster), ein N-Muster 6 (zweites Schaltungsmuster) und ein Zwischenmuster 7 als Schaltungsmuster für die Umrichterschaltung vorgesehen. Das P-Muster 5, das N-Muster 6 und das Zwischenmuster 7 sind unabhängig voneinander zum Beispiel auf einem Substrat (Trägerplatte) ausgebildet, das nicht dargestellt ist.
  • Die Diode D1 (Chip für die Diode D1) mit einem Vorderflächen-Anodenbereich 10A als ein oberer Abschnitt ist auf dem P-Muster 5 montiert. Die Diode D2 (Chip für die Diode D2) mit einem Vorderflächen-Kathodenbereich 20K als ein oberer Abschnitt ist auf dem N-Muster 6 montiert.
  • Drähte 25 (leitfähige Elemente), die über dem Vorderflächen-Anodenbereich 10A und dem Vorderflächen-Kathodenbereich 20K vorgesehen sind, verbinden elektrisch dazwischen. Die mehreren Drähte 25 werden zum Zuführen eines großen Stroms benutzt. Die über dem Vorderflächen-Anodenbereich 10A vorgesehenen Drähte 25 und das Zwischenmuster 7 sind elektrisch verbunden. Dieser Aufbau kann einen Strompfad 26 (27) von dem N-Muster 6 (N-Anschluss 2) durch die Diode D2 und die Diode D1 (und das Zwischenmuster 7 (Zwischenanschluss 3)) zum P-Muster 5 (P-Anschluss 1) vorsehen.
  • 7 ist eine schematische Darstellung eines speziellen Aufbaus eines herkömmlichen Leistungsmoduls zum Erzielen der in 1A dargestellten Umrichterschaltung.
  • Wie in 7 dargestellt, sind ein P-Muster 55, ein N-Muster 56A, ein N-Muster 56B und ein Zwischenmuster 57 als Schaltungsmuster für eine Vergleicherschaltung vorgesehen. Die Diode D1 (Chip für die Diode D1) mit einem Vorderflächen-Anodenbereich 60A als ein oberer Abschnitt ist auf dem P-Muster 55 montiert. Die Diode D2 (Chip für die Diode D2) mit einem Vorderflächen-Anodenbereich 70A als ein oberer Abschnitt ist auf dem N-Muster 56A montiert.
  • Ein Rückflächen-Kathodenbereich 70BK (nicht dargestellt), der unter dem Vorderflächen-Anodenbereich 70A positioniert ist, ist in der folgenden Weise mit dem Vorderflächen-Anodenbereich 60A elektrisch verbunden. Ein Verbindungsmuster 56CP, das mit dem Rückflächen-Kathodenbereich 70BK elektrisch verbunden ist, ist in der vorderen Oberfläche des N-Musters 56A vorgesehen, und die über dem Verbindungsmuster 56CP und dem Vorderflächen-Anodenbereich 70A vorgesehenen Drähte 25 verbinden elektrisch dazwischen. Außerdem zeigt 7 das Verbindungsmuster 56CP nur schematisch, so dass es nicht notwendigerweise mit der tatsächlichen Form übereinstimmt.
  • Ferner verbinden die über dem Vorderflächen-Anodenbereich 60A und dem Zwischenmuster 57 vorgesehenen Drähte 25 elektrisch dazwischen und verbinden die über dem Vorderflächen-Anodenbereich 70A und dem N-Muster 56B vorgesehenen Drähte 25X elektrisch dazwischen.
  • Dieser Aufbau kann den Strompfad 26(27) von den N-Mustern 56A und 56B (N-Anschluss 2) durch die Diode D2 und die Diode D1 (und das Zwischenmuster 57 (Zwischenanschluss 3)) zum P-Muster 55 (P-Anschluss 1) vorsehen.
  • Wie Bezug nehmend auf 1A und 1B beschrieben, ist in dem Leistungsmodul der vorliegenden Erfindung die Kombination der für die Umrichterschaltung verwendeten Diodenchips aus der Kombination der Diode D1 (Chip für die Diode D1) mit der Vorderflächen-Anode (Rückflächen-Kathode) und der Diode D2 (Chip für die Diode D2) mit der Rückflächen-Anode (Vorderflächen-Kathode) gebildet.
  • Mit anderen Worten werden zwei Arten von Dioden D1 und D2 verwendet, bei denen in der einen vertikalen Beziehung die Anode über der Kathode angeordnet ist und in der anderen vertikalen Beziehung die Kathode über der Anode angeordnet ist, was Reduzierungen in der Anzahl der Schaltungsmuster und deren Fläche sowie eine Flexibilität in einem Design des Musters erlaubt.
  • Wie man aus dem Vergleich zwischen 1A, 1B und 7 sehen kann, erfordert das Prinzip der vorliegenden Erfindung die drei Schaltungsmuster (P-Muster 5, N-Muster 6, Zwischenmuster 7), während der herkömmliche Aufbau die vier Schaltungsmuster (P-Muster 55, N-Muster 56A, N-Muster 56B, Zwischenmuster 57) erfordert.
  • Der herkömmliche Aufbau sieht das Verbindungsmuster 56CP in dem N-Muster 56A zum elektrischen Verbinden zwischen dem Rückflächen-Kathodenbereich 70BK und dem Vorderflächen-Anodenbereich 60A vor und erfordert auch die Drähte 25X, um elektrisch zwischen dem Vorderflächen-Anodenbereich 70A und dem N-Muster 56B zu verbinden. Dagegen beseitigt das Prinzip der vorliegenden Erfindung die Notwendigkeit für das Verbindungsmuster 56CP und die Drähte 25X, die oben beschrieben sind, wodurch die Fläche der Schaltung und der Platz für die Metallverdrahtung wie beispielsweise Drähte reduziert werden können. Daher kann die vorliegende Erfindung die Wirkungen des Reduzierens der Fläche der Schaltung und des Reduzierens des Platzes für die Metallverdrahtung haben, um die Zeit für den Zusammenbau zu verkürzen.
  • In dieser Beschreibung ist das Beispiel des Verbindens mit den Drähten 25 als ein Beispiel der Metallverdrahtung als leitfähiges Element gezeigt, alternativ kann auch ein Metall-Bonden, wie beispielsweise ein direktes Kabel-Bonden (DLB) verwendet werden.
  • Auf diese Weise ist das durch das Prinzip der vorliegenden Erfindung gezeigte Leistungsmodul gekennzeichnet durch das Ausbilden der Diode D1 und der Diode D2 derart, dass der Kathodenbereich des Vorderflächen-Anodenbereichs 10A der Diode D1 in der einen vertikalen Beziehung und der Anodenbereich des Vorderflächen-Kathodenbereich 20K der Diode D2 in der anderen vertikalen Beziehung immer als die oberen Abschnitte positioniert sind, wobei der Vorderflächen-Anodenbereich 10A und der Vorderflächen-Kathodenbereich 20K die elektrische Verbindung dazwischen erfordern. Mit anderen Worten stimmt die erste vertikale Beziehung des ersten Vorderflächen-Anodenbereichs 10A mit dem Kathodenbereich mit der zweiten vertikalen Beziehung des Vorderflächen-Kathodenbereichs 20K mit dem Anodenbereich überein.
  • Die vorliegende Erfindung mit den obigen Eigenschaften kann relativ einfach zwischen dem Vorderflächen-Anodenbereich 10A und dem Vorderflächen-Kathodenbereich 20K elektrisch verbinden, die in der gemeinsamen vertikalen Beziehung ausgebildet sind, wodurch die Fläche der Schaltung in der Vorrichtung reduziert werden kann.
  • Ferner sind die Diode D1 und die Diode D2 nicht geschichtet, um die schlechte Wärmeableitung zu verhindern, und die Chips für die Diode D1 und die Diode D2 können ohne Größenbeschränkung der Chips unabhängig voneinander vorgesehen werden, um das unausgeglichene Leistungsvermögen zwischen den Dioden D1 und D2 zu verhindern. Als Ergebnis kann eine Sicherheit des Produkts erhöht werden.
  • Folglich kann das Leistungsmodul die Fläche der Schaltung reduzieren, die als Umrichterschaltung funktioniert, die aus der Diode D1 und der Diode D2 gebildet ist, einen Strom von dem Zwischenanschluss 3 zum P-Anschluss 1 leitet, zum Beispiel ein Wechselstrom-Eingangssignal von dem Zwischenanschluss 3 empfängt und ein Gleichstrom-Ausgangssignal von dem P-Anschluss 1 (Kathode der Diode D1) bezüglich des N-Anschlusses 2 (Anode der Diode D2) erhält.
  • Erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
  • 2A und 2B sind schematische Darstellungen eines Aufbaus eines Leistungsmoduls mit einer Umrichterschaltung gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Nachfolgend ist nur die erforderliche minimale Anzahl an Schaltungsmustern dargestellt, weil ein Produkt in manchen Fällen einen Aufbau haben kann, dessen Drähte die Chips (Halbleiterelemente) direkt mit einem Elektrodenabschnitt verbinden.
  • Wie in 2A dargestellt, ist die Umrichterschaltung aus Dioden D11 bis D13 (erste Halbleiterelemente) und Dioden D21 bis D23 (zweite Halbeleiterelemente) gebildet. Die Dioden D11 bis D13 (mehrere erste Dioden) enthalten Anoden (die einen ersten Elektrodenbereiche) und Kathoden (die anderen ersten Elektrodenbereiche). Die Dioden D21 bis D23 (mehrere zweite Dioden) enthalten Anoden (die einen zweiten Elektrodenbereiche) und Kathoden (die anderen zweiten Elektrodenbereiche). Insbesondere sind alle Kathoden der Dioden D11 bis D13 gemeinsam mit einem P-Anschluss 1 verbunden, sind die Anoden der Dioden D11 bis D13 elektrisch mit den Kathoden der Dioden D21 bis D23 verbunden, und sind alle Anoden der Dioden D21 bis D23 gemeinsam mit einem N-Anschluss 2 verbunden. Zwischenanschlüsse 31 bis 33 sind an jedem der Zwischenverbindungspunkte zwischen den Anoden der Dioden D11 bis D13 und den Kathoden der Dioden D21 bis D23 vorgesehen. Die Zwischenanschlüsse 31 bis 33 geben ein Wechselstromsignal einer R-Phase, einer S-Phase und einer T-Phase ein.
  • Auf diese Weise ist die eine Vollbrücke bildende Umrichterschaltung (Dreiphasen-Ganzwellen-Gleichrichterschaltung) aus einem P-Anschlussbereich R11, einem N-Anschlussbereich R12 und einem Zwischenanschlussbereich R13 gebildet. Der P-Anschlussbereich R11 enthält den P-Anschluss 1 und die Dioden D11 bis D13 als Hauptkomponenten. Der N-Anschlussbereich R12 enthält den N-Anschluss 2 und die Dioden D21 bis D23 als Hauptkomponenten. Der Zwischenanschlussbereich R13 enthält die Dioden D11 bis D13 (Anodenabschnitte davon), die Dioden D21 bis D23 (Kathodenabschnitte davon) und die Zwischenanschlüsse 31 bis 33 als Hauptkomponenten.
  • 2B zeigt einen speziellen Aufbau zum Erzielen der in 2A dargestellten Umrichterschaltung. Mit anderen Worten sind ein P-Muster 5 und ein N-Muster 6 als Schaltungsmuster für die Umrichterschaltung vorgesehen. Schaltungsmuster für die Zwischenanschlüsse 31 bis 33 können durch Drähte oder dergleichen ersetzt werden, so dass einfach nur die Zwischenanschlüsse 31 bis 33 ohne die Schaltungsmuster gezeigt sind.
  • Die Dioden D11 bis D13 (Chips für die Dioden D11 bis D13) mit Vorderflächen-Anodenbereichen 11A bis 13A als oberen Abschnitten sind auf dem P-Muster 5 montiert. Die Dioden D21 bis D23 (Chips für die Dioden D21 bis D23) mit Vorderflächen-Kathodenbereichen 21K bis 23K als oberen Abschnitten sind auf dem N-Muster 6 montiert, das unabhängig von dem P-Muster 5 vorgesehen ist.
  • Die über den Vorderflächen-Anodenbereichen 11A bis 13A und den Vorderflächen-Kathodenbereichen 21K bis 23K vorgesehenen Drähte 25 (leitfähige Elemente) verbinden elektrisch dazwischen. Die über den Vorderflächen-Anodenbereichen 11A bis 13A und den Zwischenanschlüssen 31 bis 33 vorgesehenen Drähte 25 verbinden elektrisch dazwischen. Diese Konfiguration kann einen Strompfad von dem N-Muster 6 (N-Anschluss 2) durch die Dioden D21 bis D23 und die Dioden D11 bis D13 (und die Zwischenanschlüsse 31 bis 33) zu dem P-Muster 5 (P-Anschluss 1) vorsehen.
  • 8 ist eine schematische Darstellung eines speziellen Aufbaus eines herkömmlichen Leistungsmoduls zum Erzielen der in 2A dargestellten Umrichterschaltung.
  • Wie in 8 dargestellt, sind ein P-Muster 55 und N-Muster 561 bis 563 als Schaltungsmuster für die Umrichterschaltung vorgesehen. Die Schaltungsmuster für den N-Anschluss 2 und die Zwischenanschlüsse 31 bis 33 können durch Drähte oder dergleichen ersetzt werden, so dass nur der N-Anschluss 2 und die Zwischenanschlüsse 31 bis 33 ohne die Schaltungsmuster gezeigt sind. Die Dioden D11 bis D13 (Chips für die Dioden D11 bis D13) mit Vorderflächen-Anodenbereichen 61A bis 63A als oberen Abschnitten sind auf dem P-Muster 55 montiert, und die Dioden D21 bis D23 (Chips für die Dioden D21 bis D23) mit Vorderflächen-Anodenbereichen 71A bis 73A als oberen Abschnitten sind auf den N-Mustern 561 bis 563 montiert.
  • Dann sind die Rückflächen-Kathodenbereiche 71BK bis 73BK (nicht dargestellt), die unter den Vorderflächen-Anodenbereichen 71A bis 73A positioniert sind, in der folgenden Weise mit den Vorderflächen-Anodenbereichen 61A bis 63A elektrisch verbunden. Verbindungsmuster 561CP bis 563CP, die mit den Rückflächen-Kathodenbereichen 71BK bis 73BK elektrisch verbunden sind, sind in vorderen Oberflächen der N-Muster 561 bis 563 vorgesehen, und die über den Verbindungsmustern 561CP bis 563CP und den Vorderflächen-Anodenbereichen 71A bis 73A vorgesehenen Drähte 25 verbinden elektrisch dazwischen. Außerdem zeigt 8 die Verbindungsmuster 561CP bis 563CP nur schematisch, so dass sie nicht notwendigerweise mit den tatsächlichen Formen übereinstimmen.
  • Ferner verbinden die über den Vorderflächen-Anodenbereichen 61A bis 63A und den Zwischenanschlüssen 31 bis 33 vorgesehenen Drähte 25 elektrisch dazwischen, und die über den Vorderflächen-Anodenbereichen 71A bis 73A und dem N-Anschluss 2 vorgesehenen Drähte 25X verbinden elektrisch dazwischen.
  • Dieser Aufbau kann das herkömmliche Leistungsmodul mit einem Strompfad von dem N-Anschluss 2 durch die Dioden D21 bis D23 und die Dioden D11 bis D13 (und die Zwischenanschlüsse 31 bis 33) zu dem P-Muster 55 (P-Anschluss 1) bereitstellen.
  • Wie in 8 dargestellt, können in einem Fall, wenn das herkömmliche Leistungsmodul die Vollbrücken-Umrichterschaltung bildet, Drähte, ein Leitungsbonden (Maßnahme zum Verbinden einer inneren Leitung mit einer Zuleitung mit einem Bondwerkzeug) oder dergleichen nicht direkt zwischen den Vorderflächen-Anodenbereichen 61A bis 63A der Dioden D11 bis D13 auf der Seite des P-Anschlusses 1 und den Rückflächen-Kathodenbereichen 71BK bis 73BK der Dioden D21 bis D23 auf der Seite des N-Anschlusses 2 verbinden.
  • Als Ergebnis müssen wie oben beschrieben die zusätzlichen Verbindungsmuster 561CP bis 563CP vorgesehen sein, wodurch die Fläche der Schaltungsmuster vergrößert wird, die zum Bilden der Umrichterschaltung erforderlich ist.
  • Dagegen wird in dem Leistungsmodul der ersten bevorzugten Ausführungsform die für die Umrichterschaltung benutzte Kombination der Diodenschips aus der Kombination der Dioden D11 bis D13 (Chips für die Dioden D11 bis D13) mit den Vorderflächenanoden (Rückflächenkathoden) und den Dioden D21 bis D23 (Chips für die Dioden D21 bis D23) mit den Rückflächenanoden (Vorderflächenkathoden) gebildet.
  • Außerdem können die über den Vorderflächen-Anodenbereichen 11A bis 13A in dem P-Muster 5 auf der Seite des P-Anschlusses 1 und den Vorderflächen-Kathodenbereichen 21K bis 23K im N-Muster 6 auf der Seite des N-Anschlusses 2 vorgesehenen Drähte 25 direkt dazwischen verbinden, so dass die Fläche der Schaltungsmuster und der Drähte oder des Leitungsbondens im Vergleich zu der in 8 dargestellten herkömmlichen Struktur reduziert werden kann.
  • Mit anderen Worten werden zwei Arten von (Chips für) Dioden D11 bis D13 und Dioden D21 bis D23, in denen die Anoden in der einen vertikalen Beziehung über den Kathoden angeordnet sind und die Kathoden in der anderen vertikalen Beziehung über den Anoden angeordnet sind, verwendet, was Reduzierungen in der Anzahl der Schaltungsmuster und deren Fläche und eine Flexibilität in einem Design des Musters erlaubt.
  • Wie aus dem Vergleich zwischen 2B und 8 ersichtlich, erfordert die erste bevorzugte Ausführungsform mindestens die zwei Schaltungsmuster (P-Muster 5, N-Muster 6), während die herkömmliche Konfiguration mindestens die vier Schaltungsmuster (P-Muster 55, N-Muster 561 bis 563) erfordert.
  • Auf diese Weise reduziert das Leistungsmodul der ersten bevorzugten Ausführungsform die Anzahl der erforderlichen Schaltungsmuster, was den Bedarf für die Fläche eines erforderlichen Abstands beseitigt, um den Isolierzustand zwischen den Schaltungsmustern aufrecht zu erhalten, wodurch die Wirkung des Verkleinerns der Fläche der gesamten Vorrichtung erreicht wird.
  • Der herkömmliche Aufbau sieht die Verbindungsmuster 561CP bis 563CP in den vorderen Oberflächen der N-Muster 561 bis 563 zum elektrischen Verbinden zwischen den Rückflächen-Kathodenbereichen 71BK bis 73BK und den Vorderflächen-Anodenbereichen 61A bis 63A vor und erfordert auch die Drähte 25X, um zwischen den Vorderflächen-Anodenbereichen 71A bis 73A und dem N-Anschluss 2 elektrisch zu verbinden.
  • Im Gegensatz dazu beseitigt das Leistungsmodul der ersten bevorzugten Ausführungsform die Notwendigkeit für die oben beschriebenen Verbindungsmuster 561CP bis 563CP und Drähte 25X, wodurch die Flächen der Schaltungsmuster und der Platz für die Metallverdrahtung reduziert werden können. So kann das Leistungsmodul die Wirkungen des Reduzierens der Fläche der Schaltung und des Reduzierens des Platzes für die Metallverdrahtung haben, um die Zeit für den Zusammenbau zu verkürzen.
  • Auf diese Weise ist das Leistungsmodul der ersten bevorzugten Ausführungsform gekennzeichnet durch ein Ausbilden der Dioden D11 bis D13 und der Dioden D21 bis D23 derart, dass die Kathodenbereiche der Vorderflächen-Anodenbereiche 11A bis 13A in der ersten vertikalen Beziehung und die Anodenbereiche der Vorderflächen-Kathodenbereiche 21K bis 23K in der zweiten vertikalen Beziehung immer als die oberen Abschnitte angeordnet sind, wobei die Vorderflächen-Anodenbereiche 11A bis 13A die elektrische Verbindung erfordern.
  • Das Leistungsmodul der ersten bevorzugten Ausführungsform mit den obigen Eigenschaften kann relativ einfach zwischen den Vorderflächen-Anodenbereichen 11A bis 13A und den Vorderflächen-Kathodenbereichen 21K bis 23K verbinden, die in der gemeinsamen vertikalen Beziehung ausgebildet sind, wodurch die Fläche der Schaltung in der Vorrichtung verkleinert werden kann.
  • Insbesondere verbinden die über dem Vorderflächen-Anodenbereich 22A und den Vorderflächen-Kathodenbereichen 21K bis 23K vorgesehenen Drähte 25 (leitfähige Elemente) elektrisch dazwischen, wodurch die Fläche der Schaltung verkleinert werden kann.
  • Ferner sind die Dioden D11 bis D13 und die Dioden D21 bis D23 nicht geschichtet, um die schlechte Wärmeableitung und die Beschränkung der Größen der die Dioden D11 bis D13 und die Dioden D21 bis D23, die unabhängig voneinander vorgesehen sind, bildenden Chips zu verhindern.
  • Außerdem kann das Leistungsmodul der ersten bevorzugten Ausführungsform durch Montieren der Dioden D11 bis D13 auf dem gemeinsamen P-Muster 5 (erstes Schaltungsmuster) und Montieren der Dioden D21 bis D23 auf dem gemeinsamen N-Muster 6 (zweites Schaltungsmuster) erhalten werden, und so kann die Anzahl der erforderlichen Schaltungsmuster reduziert werden.
  • Als Ergebnis kann bei der Ausbildung der Umrichterschaltung für das Wechselstrom-Eingangssignal des Dreiphaseneingangs von den Zwischenanschlüssen 31 bis 33 die Anzahl der erforderlichen Schaltungsmuster auf ein Minimum gedrückt werden, um den Schaltungsaufbau zu vereinfachen.
  • Auf diese Weise kann das Leistungsmodul der ersten bevorzugten Ausführungsform die Fläche der Schaltung reduzieren, die als Umrichterschaltung funktioniert, die aus den Dioden D11 bis D13 und den Dioden D21 bis D23 gebildet ist, einen Strom von den Zwischenanschlüssen 31 bis 33 zum P-Anschluss 1 leitet, zum Beispiel das Wechselstrom-Eingangssignal der drei Phasen von Zwischenanschlüssen 31 bis 33 empfängt und das Gleichstrom-Ausgangssignal von dem P-Anschluss 1 (Kathoden der Dioden D11 bis D13) bezüglich des N-Anschlusses 2 (Anoden der Dioden D21 bis D23) erhält.
  • Zweite bevorzugte Ausführungsform
  • 3A und 3B sind schematische Darstellungen eines Aufbaus eines Leistungsmoduls mit einer Umrichterschaltung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nachfolgend ist nur die minimale Anzahl der erforderlichen Schaltungsmuster gezeigt, weil ein Produkt in manchen Fällen einen Aufbau haben kann, bei dem Drähte Chips direkt mit einem Elektrodenabschnitt verbinden.
  • Wie in 3A dargestellt, ist die Umrichterschaltung ähnlich wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform aus den Dioden D11 bis D13 und den Dioden D21 bis D23 gebildet.
  • 3B zeigt einen speziellen Aufbau zum Erzielen der in 3A dargestellten Umrichterschaltung.
  • Insbesondere sind gemeinsame Muster 41 bis 43 (gemeinsame Schaltungsmuster (erste und zweite Schaltungsmuster)) als Schaltungsmuster für die Umrichterschaltung vorgesehen. Die gemeinsamen Muster 41 bis 43 sind zum Beispiel unabhängig voneinander auf einem Substrat, das nicht dargestellt ist, ausgebildet. Die Schaltungsmuster für den P-Anschluss 1, den N-Anschluss 2 und die Zwischenanschlüsse 31 bis 33 können durch Drähte oder dergleichen ersetzt werden, so dass nur der P-Anschluss 1, der N-Anschluss 2 und die Zwischenanschlüsse 31 bis 33 ohne die Schaltungsmuster gezeigt sind.
  • Die Diode D11 (Chip für die Diode D11) mit einem Vorderflächen-Kathodenbereich 11K als ein oberer Abschnitt ist auf dem gemeinsamen Muster 41 montiert, während die Diode D21 (Chip für die Diode D21) mit einem Vorderflächen-Anodenbereich 21A als ein oberer Bereich unabhängig von der Diode D11 montiert ist. In ähnlicher Weise ist die Diode D12 (Chip für die Diode D12) mit einem Vorderflächen-Kathodenbereich 12K als ein oberer Abschnitt auf dem gemeinsamen Muster 42 montiert, während die Diode D22 (Chip für die Diode D22) mit einem Vorderflächen-Anodenbereich 22A als ein oberer Abschnitt unabhängig von der Diode D12 montiert ist, und ist die Diode D13 (Chip für die Diode D13) mit einem Vorderflächen-Kathodenbereich 13K als ein oberer Abschnitt auf dem gemeinsamen Muster 43 montiert, während die Diode D23 (Chip für die Diode D23) mit einem Vorderflächen-Anodenbereich 23A als ein oberer Abschnitt unabhängig von der Diode D13 montiert ist.
  • Die über den Vorderflächen-Kathodenbereichen 11K bis 13K und dem P-Anschluss 1 vorgesehenen Drähte 25 (leitfähige Elemente) verbinden elektrisch dazwischen, und die über den Vorderflächen-Anodenbereichen 21A bis 23A und dem N-Anschluss 2 vorgesehenen Drähte 25 verbinden elektrisch dazwischen. Ferner sind die Rückflächen-Anodenbereiche 11BA bis 13BA (nicht dargestellt) unter den Vorderflächen-Kathodenbereichen 11K bis 13K positioniert, und sind Verbindungsmuster (nicht dargestellt) zwischen den Rückflächen-Anodenbereichen 11BA bis 13BA der Dioden D11 bis D13 und den Zwischenanschlüssen 31 bis 33 in den vorderen Oberflächen der gemeinsamen Muster 41 bis 43 vorgesehen. Die Rückflächen-Anodenbereiche 11BA bis 13BA sind elektrisch mit den Zwischenanschlüssen 31 bis 33 verbunden, wobei die Drähte 25 darüber vorgesehen sind und die Verbindungsmuster elektrisch mit den Rückflächen-Anodenbereichen 11BA bis 13BA verbunden sind.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht, die eine Querschnittsstruktur entlang einer Linie A-A von 3B zeigt. 4 zeigt den Fall, dass der P-Anschluss 1 auf einem N-Muster 37 vorgesehen ist und der N-Anschluss 2 auf einem N-Muster 38 vorgesehen ist.
  • Wie in 4 dargestellt, sind die Dioden D11 und D21 (Chips für die Dioden D11 und D21) auf dem gemeinsamen Muster 41 montiert, ist die Diode D11 in der ersten vertikalen Beziehung mit dem Vorderflächen-Kathodenbereich 11K als ein oberer Abschnitt und dem Rückflächen-Anodenbereich 11BA als ein unterer Abschnitt ausgebildet, und ist die Diode D21 in der zweiten vertikalen Beziehung mit dem Vorderflächen-Anodenbereich 21A als ein oberer Abschnitt und einen Rückflächen-Kathodenbereich 21BK als ein unterer Abschnitt ausgebildet.
  • Der Vorderflächen-Kathodenbereich 11K der Diode D11 ist mit dem P-Anschluss 1 durch die Drähte 25 und ein in der vorderen Oberfläche des P-Musters 37 vorgesehenes Verbindungsmuster 37CP elektrisch verbunden. Andererseits ist der Vorderflächen-Anodenbereich 21A der Diode D21 mit dem N-Anschluss 2 durch die Drähte 25 und ein in der vorderen Oberfläche des N-Musters 38 vorgesehenes Verbindungsmuster 38CP elektrisch verbunden.
  • Der Rückflächen-Anodenbereich 11BA der Diode D11 ist mit dem Rückflächen-Kathodenbereich 21BK der Diode D21 nur durch ein in der vorderen Oberfläche des gemeinsamen Musters 41 vorgesehenes Verbindungsmuster 41CP (elektrischer Verbindungsabschnitt) elektrisch verbunden. In ähnlicher Weise ist der Rückflächen-Anodenbereich 12BA (nicht dargestellt) der Diode D12 mit dem Rückflächen-Kathodenbereich 22BK (nicht dargestellt) der Diode D22 nur durch ein in der vorderen Oberfläche des gemeinsamen Musters 42 vorgesehenes Verbindungsmuster 42CP (elektrischer Verbindungsabschnitt) elektrisch verbunden, und ist der Rückflächen-Anodenbereich 13BA (nicht dargestellt) der Diode D13 mit dem Rückflächen-Kathodenbereich 23BK (nicht dargestellt) der Diode D23 nur durch ein in der vorderen Oberfläche des gemeinsamen Musters 43 vorgesehenen Verbindungsmuster 43CP (elektrischer Verbindungsabschnitt) elektrisch verbunden. Außerdem zeigen 3B und 4 die Verbindungsmuster 41CP bis 43CP, 37CP und 38CP nur schematisch, so dass sie nicht notwendigerweise mit den tatsächlichen Formen übereinstimmen.
  • Auf diese Weise sind die Vorderflächen-Kathodenbereiche 11K bis 13K der Dioden D11 bis D13 mit den Vorderflächen-Anodenbereichen 21A bis 23A der Dioden D21 bis D23 durch die drei in den vorderen Oberflächen der gemeinsamen Muster 41 bis 43 vorgesehenen Verbindungsmuster 41CP bis 43CP elektrisch verbunden.
  • Das in 4 dargestellte Beispiel der Verbindung mit dem P-Muster 37 und dem N-Muster 38 ist nur beispielhaft. Der P-Anschluss 1 und der N-Anschluss 2 können mit Drähten oder dergleichen auch direkt mit dem Vorderflächen-Kathodenbereich 11K und dem Vorderflächen-Anodenbereich 21A verbunden sein. Ferner können die Verbindungsmuster 41CP bis 43CP auch als Verbindungsmuster zum elektrischen Verbinden zwischen den Rückflächen-Anodenbereichen 11BA bis 13BA und den Zwischenanschlüssen 31 bis 33 funktionieren.
  • Das Leistungsmodul der zweiten bevorzugten Ausführungsform mit der obigen Konfiguration kann einen Strompfad von dem N-Anschluss 2 durch die Dioden D21 bis D23 und die Dioden D11 bis D13 (und die Zwischenanschlüsse 31 bis 33) zum P-Anschluss 1 bereitstellen.
  • In dem Leistungsmodul der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist die für die Umrichterschaltung verwendete Kombination der Diodenchips aus der Kombination der Dioden D11 bis D13 (Chips für die Dioden D11 bis D13) mit den Rückflächenanoden (Vorderflächenkathoden) und der Dioden D21 bis D23 (Chips für die Dioden D21 bis D23) mit den Vorderflächenanoden (Rückflächenkathoden) gebildet.
  • Es können auch nur die Verbindungsmuster 41CP bis 43CP in den vorderen Oberflächen der gemeinsamen Muster 41 bis 43 zwischen den Rückflächen-Anodenbereichen 11BA bis 13BA und den Rückflächen-Kathodenbereichen 21BK bis 23BK, die in den gemeinsamen Mustern 41 bis 43 vorgesehen sind, elektrisch verbinden, sodass die Reduzierung der Anzahl an Schaltungsmustern im Vergleich zu der in 8 dargestellten herkömmlichen Struktur die Fläche der Schaltungsmuster und der Drähte oder das Leitungsbonden reduzieren kann.
  • Mit anderen Worten werden zwei Arten (erste und zweite vertikale Beziehung) von Dioden D11 bis D13 und D21 bis D23 verwendet, in denen in der einen vertikalen Beziehung die Anoden über den Kathoden angeordnet sind und in der anderen vertikalen Beziehung die Kathoden über den Anoden angeordnet sind, was die Reduzierung der Anzahl von Mustern und der Fläche und eine Flexibilität in einem Design des Musters erlaubt.
  • Wie aus dem Vergleich zwischen 3 und 8 ersichtlich, erfordert die zweite bevorzugte Ausführungsform die drei Schaltungsmuster (gemeinsame Muster 41 bis 43), während der herkömmliche Aufbau die vier Schaltungsmuster (P-Muster 55, N-Muster 561 bis 563) erfordert.
  • Auf diese Weise reduziert das Leistungsmodul der zweiten bevorzugten Ausführungsform die Anzahl der erforderlichen Schaltungsmuster, was die Notwendigkeit für die Fläche eines erforderlichen Abstands beseitigt, den Isolierzustand zwischen den Schaltungsmustern aufrecht zu erhalten, wodurch die Wirkung des Reduzierens der Fläche der gesamten Vorrichtung erzielt wird.
  • Der herkömmliche Aufbau sieht die Verbindungsmuster 561CP bis 563CP in den vorderen Oberflächen der N-Muster 561 bis 563 zum elektrischen Verbinden zwischen den Rückflächen-Kathodenbereichen 71BK bis 73BK und den Vorderflächen-Anodenbereichen 61A bis 63A vor und erfordert auch die Drähte 25X, um zwischen den Vorderflächen-Anodenbereichen 71A bis 73A und dem N-Anschluss 2 elektrisch zu verbinden. In der zweiten bevorzugten Ausführungsform können nur die Verbindungsmuster 41CP bis 43CP die elektrische Verbindung durchführen, wodurch die Flächen der Schaltungsmuster und der Platz für die Metallverdrahtung, wie beispielsweise Drähte, reduziert werden können. So kann die zweite bevorzugte Ausführungsform die Wirkungen des Reduzierens der Fläche der Schaltung und des Reduzierens des Platzes für die Metallverdrahtung haben, um die Zeit für den Zusammenbau zu verkürzen.
  • Wie oben beschrieben, ist das Leistungsmodul der zweiten bevorzugten Ausführungsform gekennzeichnet durch ein Ausbilden der Dioden D11 bis D13 und der Dioden D21 bis D23 derart, dass die Rückflächen-Anodenbereiche 11BA bis 13BA in der ersten vertikalen Beziehung unter den Vorderflächen-Kathodenbereichen 11K bis 13K und die Rückflächen-Kathodenbereiche 21BK bis 23BK in der zweiten vertikalen Beziehung unter den Vorderflächen-Anodenbereichen 21A bis 23A immer als die unteren Abschnitte positioniert sind, wobei die Rückflächen-Anodenbereiche 11BA bis 13BA die elektrische Verbindung erfordern.
  • Das Leistungsmodul der zweiten bevorzugten Ausführungsform mit den obigen Eigenschaften kann relativ einfach zwischen den Rückflächen-Anodenbereichen 11BA bis 13BA und den Rückflächen-Kathodenbereichen 21BK bis 23BK elektrisch verbinden, die in der gemeinsamen vertikalen Beziehung ausgebildet sind, wodurch die Fläche der Schaltung in der Vorrichtung reduziert werden kann.
  • Insbesondere verbinden in der zweiten bevorzugten Ausführungsform die in den vorderen Oberflächen der gemeinsamen Muster 41 bis 43 vorgesehenen Verbindungsmuster 41CP bis 43CP (elektrische Verbindungsabschnitte) elektrisch zwischen den Rückflächen-Anodenbereichen 11BA bis 13BA und den Rückflächen-Kathodenbereichen 21BK bis 23BK, wodurch die Fläche der Schaltung reduziert werden kann.
  • Ferner kann die zweite bevorzugte Ausführungsform ähnlich wie die erste bevorzugte Ausführungsform die Fläche der Schaltung des Leistungsmoduls reduzieren, ohne die schlechte Wärmeableitung zu verursachen und die Größen der Chips für die Dioden D11 bis D13 und die Dioden D21 bis D23 zu beschränken, wobei das Leistungsmodul als Umrichterschaltung funktioniert, die ein Dreiphasen-Wechselstromsignal empfängt.
  • Außerdem können in der zweiten bevorzugten Ausführungsform die Dioden D11 bis D13 und die Dioden D21 bis D23 paarweise auf der Seite des P-Anschlusses 1 und der Seite des N-Anschlusses 2 auf den gemeinsamen Mustern 41 bis 43 ausgebildet sein. Als Ergebnis können in der zweiten bevorzugten Ausführungsform beim Ausbilden der Umrichterschaltung für das Wechselstrom-Eingangssignal des Dreiphasen-Eingangs von den Zwischenanschlüssen 31 bis 33 die erforderlichen Schaltungsmuster auf ein Minimum gedrückt werden, um den Schaltungsaufbau zu vereinfachen.
  • Dritte bevorzugte Ausführungsform
  • 5A, 5B und 5C sind schematische Darstellungen eines Aufbaus eines Leistungsmoduls mit einer Abwärts-Chopperschaltung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nachfolgend ist nur die minimale Anzahl an erforderlichen Schaltungsmustern gezeigt, weil ein Produkt in manchen Fällen eine Konfiguration haben kann, bei der Drähte Chips direkt mit einem Elektrodenabschnitt verbinden.
  • Wie in 5A dargestellt, ist die Abwärts-Chopperschaltung in dem Leistungsmodul der dritten bevorzugten Ausführungsform aus einer Kombination (durch eine gestrichelte Linie definierter Modulabschnitt) eines IGBT des N-Typs 51 (erstes Halbleiterelement) und einer Diode D20 (zweites Halbleiterelement) als Hauptabschnitt ausgebildet. Der IGBT 51 enthält einen Emitter (der eine erste Elektrodenbereich) und einen Kollektor (der andere erste Elektrodenbereich). Die Diode D20 enthält eine Anode (der eine zweite Elektrodenbereich) und eine Kathode (der andere zweite Elektrodenbereich). Insbesondere ist der Kollektor des IGBT 51 mit einem P-Anschluss 101 verbunden, ist der Emitter des IGBT 51 elektrisch mit der Kathode der Diode D20 verbunden, und ist die Anode der Diode D20 mit einem N-Anschluss 102 verbunden. Ein Zwischenanschluss 103 ist an einem Zwischenverbindungspunkt zwischen dem Emitter des IGBT 51 und der Kathode der Diode D20 vorgesehen. Eine Drossel 22 ist mit dem Zwischenanschluss 103 verbunden.
  • 5B zeigt einen speziellen Aufbau zum Erzielen der in 5A dargestellten Abwärts-Chopperschaltung. Insbesondere sind ein Transistormuster 8 (erstes Schaltungsmuster) und ein Diodenmuster 9 (zweites Schaltungsmuster) als Schaltungsmuster für die Abwärts-Chopperschaltung vorgesehen. Das Transistormuster 8 und das Diodenmuster 9 sind zum Beispiel unabhängig voneinander auf einem Substrat ausgebildet, das nicht dargestellt ist. Schaltungsmuster für den N-Anschluss 102 und den Zwischenanschluss 103 können durch Drähte oder dergleichen ersetzt werden, so dass einfach nur der N-Anschluss 102 und der Zwischenanschluss 103 ohne die Schaltungsmuster gezeigt sind.
  • Der IGBT 51 (Chip für den IGBT 51) mit einem Vorderflächen-Emitterbereich des N-Typs 18E als ein oberer Abschnitt ist auf dem Transistormuster 8 montiert, und die Diode D20 (Chip für die Diode D20) mit einem Vorderflächen-Kathodenbereich 19K als ein oberer Abschnitt ist auf dem Diodenmuster 9 montiert.
  • Die über dem Vorderflächen-Emitterbereich 18E und dem Vorderflächen-Kathodenbereich 19K vorgesehenen Drähte 25 (leitfähige Elemente) verbinden elektrisch dazwischen. Die über dem Vorderflächen-Kathodenbereich 19K und dem Zwischenanschluss 103 vorgesehenen Drähte 25 verbinden elektrisch dazwischen. Ein unter dem Vorderflächen-Kathodenbereich 19K positionierter Rückflächen-Anodenbereich 19BA (nicht dargestellt) ist in der vorderen Oberfläche des Diodenmusters 9 vorgesehen. Der Rückflächen-Anodenbereich 19BA ist mit dem N-Anschluss 2 durch ein Schaltungsmuster (nicht dargestellt) und die Drähte 25, die elektrisch mit dem Rückflächen-Anodenbereich 19BA verbunden sind, elektrisch verbunden. Ein Vorderflächen-Gatebereich 18G ist mit einem Gate-Anschluss 104 elektrisch verbunden.
  • Mit diesem Aufbau funktioniert das Leistungsmodul der dritten bevorzugten Ausführungsform als Abwärts-Chopperschaltung, die einen Strom von dem P-Anschluss 101 zum Zwischenanschluss 103 leitet, ein Eingangssignal von zum Beispiel dem P-Anschluss 101 (Kollektor des IGBT 51) erhält, ein Referenzpotential am N-Anschluss 102 (Anode der Diode D20) einstellt und ein Ausgangssignal von dem Zwischenanschluss 103 erhält.
  • 5C ist eine schematische Darstellung eines speziellen Aufbaus eines herkömmlichen Leistungsmoduls zum Erzielen der in 5A dargestellten Abwärts-Chopperschaltung.
  • Wie in 5C dargestellt, sind das Transistormuster 8 und ein Diodenmuster 90 als Schaltungsmuster für die Abwärts-Chopperschaltung vorgesehen, ist der IGBT 51 (Chip für den IGBT 51) mit dem Vorderflächen-Emitterbereich 18E als ein oberer Abschnitt auf dem Transistormuster 8 montiert, und ist die Diode D20 (Chip für die Diode D20) mit dem Vorderflächen-Anodenbereich 91A als ein oberer Abschnitt auf dem Diodenmuster 90 montiert.
  • Ein unter dem Vorderflächen-Anodenbereich 91A positionierter Rückflächen-Kathodenbereich 91BK (nicht dargestellt) ist in der folgenden Weise mit dem Vorderflächen-Emitterbereich 18 elektrisch verbunden. Ein mit dem Rückflächen-Kathodenbereich 91BK elektrisch verbundenes Verbindungsmuster 90CP ist in der vorderen Oberfläche des Diodenmusters 90 vorgesehen. Der Rückflächen-Kathodenbereich 91BK ist mit den über einem Abschnitt zwischen dem Verbindungsmuster 90CP und dem Vorderflächen-Emitterbereich 18E vorgesehenen Drähten mit dem Vorderflächen-Emitterbereich 18E elektrisch verbunden. Außerdem zeigt 5C das Verbindungsmuster 90CP nur schematisch, so dass es nicht notwendigerweise mit der tatsächlichen Form übereinstimmt.
  • Ferner verbinden die über dem Vorderflächen-Anodenbereich 91A und dem N-Anschluss 102 vorgesehenen Drähte 25 elektrisch dazwischen, ist der unter dem Vorderflächen-Anodenbereich 91A positionierte Rückflächen-Kathodenbereich 91BK (nicht dargestellt) in der vorderen Oberfläche des Diodenmusters 90 vorgesehen, und ist der Rückflächen-Kathodenbereich 91BK durch ein Verbindungsmuster (nicht dargestellt) und die Drähte 25, die mit dem Rückflächen-Kathodenbereich 91BK elektrisch verbunden sind, mit dem Zwischenanschluss 103 elektrisch verbunden. Der Vorderflächen-Gatebereich 18G ist mit dem Gate-Anschluss 104 elektrisch verbunden.
  • Wie in 5C dargestellt, können in einem Fall, dass die Abwärts-Chopperschaltung in dem herkömmlichen Leistungsmodul ausgebildet ist, Drähte, ein Leitungsbonden oder dergleichen nicht direkt zwischen dem Vorderflächen-Emitterbereich 18E des IGBT 51 auf der Seite des P-Anschlusses 101 und dem Rückflächen-Kathodenbereich 91BK der Diode D20 auf der Seite des N-Anschlusses 102 verbinden. Daher ist die hintere Oberfläche des Chips (Rückflächen-Kathodenbereich 91BK der Diode D20) auf der Seite des N-Anschlusses 102 mit der vorderen Oberfläche des Chips (Vorderflächen-Emitterbereich 18E des IGBT 51) auf der Seite des P-Anschlusses 101 durch das Verbindungsmuster 90CP, das mit dem Rückflächen-Kathodenbereich 91BK elektrisch verbunden ist, verbunden, wodurch die Musterfläche des Diodenmusters 90, die zum Ausbilden der Abwärts-Chopperschaltung erforderlich ist, vergrößert ist.
  • Andererseits ist das Leistungsmodul der dritten bevorzugten Ausführungsform aus der Kombination des IGBT 51 (Chip für den IGBT 51) und der Diode D20 (Chip für die Diode D20) der Rückflächenanode (Vorderflächenkathode) beim Montieren der Abwärts-Chopperschaltung gebildet.
  • Außerdem können die über dem Vorderflächen-Emitterbereich 18E in dem Transistormuster 8 auf der Seite des P-Anschlusses 101 und dem Vorderflächen-Kathodenbereich 19K in dem Diodenmuster 9 auf der Seite des N-Anschlusses 102 vorgesehenen Drähte 25 direkt dazwischen verbinden, so dass die Fläche der Muster und der Drähte oder des Leitungsbondens im Vergleich zu der in 5C dargestellten herkömmlichen Struktur reduziert werden kann.
  • Wie aus dem Vergleich zwischen 5B und 5C ersichtlich, sieht mit anderen Worten die herkömmliche Konfiguration das Verbindungsmuster 90CP in dem Diodenmuster 90 zum elektrischen Verbinden zwischen dem Rückflächen-Kathodenbereich 91BK und dem Vorderflächen-Emitterbereich 18E vor und erfordert auch die Drähte 25, um elektrisch zwischen dem Vorderflächen-Anodenbereich 91A und dem N-Anschluss 102 zu verbinden. Im Gegensatz dazu beseitigt die dritte bevorzugte Ausführungsform die Notwendigkeit für das oben beschriebene Verbindungsmuster 90CP, wodurch die Fläche der Schaltung reduziert werden kann.
  • Auf diese Weise kann das Leistungsmodul der dritten bevorzugten Ausführungsform ein Verbindungsmuster entsprechend dem Verbindungsmuster 90CP weglassen, so dass die Fläche des Diodenmusters 9 gegenüber jener des Diodenmusters 90 reduziert werden kann, was eine Flexibilität in einem Designs des Musters erlaubt. Als Ergebnis kann die Zeit zum Zusammenbau verkürzt werden.
  • Wie oben beschrieben, ist das Leistungsmodul der dritten bevorzugten Ausführungsform gekennzeichnet durch ein Ausbilden des IGBT 51 und der Diode D20 derart, dass der Kollektorbereich des Vorderflächen-Emitterbereichs 18E in der ersten vertikalen Beziehung und der Anodenbereich des Vorderflächen-Kathodenbereichs 19K in der zweiten vertikalen Beziehung immer als die oberen Abschnitte positioniert sind, wobei der Vorderflächen-Emitterbereich 18E die elektrische Verbindung erfordert.
  • Das Leistungsmodul der dritten bevorzugten Ausführungsform mit den obigen Eigenschaften kann relativ einfach zwischen dem Vorderflächen-Emitterbereich 18E und dem Vorderflächen-Kathodenbereich 19K elektrisch verbinden, die in der gemeinsamen vertikalen Beziehung ausgebildet sind, wodurch die Fläche der Schaltung in der Vorrichtung reduziert werden kann.
  • Insbesondere verbinden die über dem Vorderflächen-Emitterbereich 18E und dem Vorderflächen-Kathodenbereich 19K vorgesehenen Drähte 25 (leitfähige Elemente) elektrisch dazwischen, wodurch die Fläche der Schaltung reduziert werden kann.
  • Als Ergebnis kann die Fläche der Schaltung des Leistungsmoduls, das aus dem IGBT 51 und der Diode D20 gebildet ist und als Abwärts-Chopperschaltung funktioniert, reduziert werden.
  • Außerdem sind der IGBT 51 und die Diode D20 nicht geschichtet, um die schlechte Wärmeabstrahlung und die Beschränkung der Größen der Chips für den IGBT 51 und die Diode D20 zu verhindern.
  • In der dritten bevorzugten Ausführungsform ist der IGBT 51 als Schaltelement dargestellt, aber es können auch andere Schaltelemente wie beispielsweise ein MOSFET und ein Bipolartransistor verwendet werden.
  • Vierte bevorzugte Ausführungsform
  • 6A, 6B und 6C sind schematische Darstellungen eines Aufbaus eines Leistungsmoduls mit einer Aufwärts-Chopperschaltung gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nachfolgend ist nur die minimale Anzahl an erforderlichen Schaltungsmustern dargestellt, weil ein Produkt in manchen Fällen einen Aufbau haben kann, bei dem Drähte Chips direkt mit einem Elektrodenabschnitt verbinden.
  • Wie in 6A dargestellt, ist die Aufwärts-Chopperschaltung in dem Leistungsmodul der vierten bevorzugten Ausführungsform aus einer Kombination (durch eine gestrichelte Linie definierter Abschnitt) einer Diode D10 (erstes Halbleiterelement) und eines IGBT des N-Typs 52 (zweites Halbleiterelement) als Hauptabschnitt gebildet. Die Diode D10 enthält eine Anode (der eine erste Elektrodenbereich) und eine Kathode (der andere erste Elektrodenbereich). Der IGBT 52 enthält einen Emitter (der eine zweite Elektrodenbereich) und einen Kollektor (der andere zweite Elektrodenbereich). Insbesondere ist die Kathode der Diode D10 mit einem P-Anschluss 201 verbunden, ist die Anode der Diode D10 elektrisch mit dem Kollektor des IGBT 52 verbunden, und ist der Emitter des IGBT 52 mit einem N-Anschluss 202 verbunden. Ein Zwischenanschluss 203 ist an einem Zwischenverbindungspunkt zwischen der Anode der Diode D10 und dem Kollektor des IGBT 52 vorgesehen. Eine Drossel 22 ist mit dem Zwischenanschluss 203 verbunden.
  • 6B zeigt einen speziellen Aufbau zum Erzielen der in 6A dargestellten Aufwärts-Chopperschaltung. Insbesondere ist ein gemeinsames Muster 80 (gemeinsames Schaltungsmuster (erstes und zweites Schaltungsmuster)) als ein Schaltungsmuster für die Aufwärts-Chopperschaltung vorgesehen. Das gemeinsame Muster 80 ist zum Beispiel auf einem Substrat ausgebildet, das nicht dargestellt ist. Schaltungsmuster für den P-Anschluss 201, den N-Anschluss 202 und den Zwischenanschluss 203 können auch durch Drähte oder dergleichen ersetzt werden, so dass einfach nur der P-Anschluss 201, der N-Anschluss 202 und der Zwischenanschluss 203 ohne die Schaltungsmuster dargestellt sind.
  • Die Diode D10 (Chip für die Diode D10) mit dem Vorderflächen-Kathodenbereich 81K als ein oberer Abschnitt ist auf dem gemeinsamen Muster 80 montiert, und der IGBT 52 (Chip für den IGBT 52) mit einem Vorderflächen-Emitterbereich des N-Typs 82E als ein oberer Abschnitt ist unabhängig von der Diode D10 ebenfalls auf dem gemeinsamen Muster 80 montiert.
  • Ein Vorderflächen-Kathodenbereich 81K ist mit den über dem Vorderflächen-Kathodenbereich 81K vorgesehenen Drähten 25 mit dem P-Anschluss 201 elektrisch verbunden. Der Vorderflächen-Emitterbereich 82E ist mit den über dem Vorderflächen-Emitterbereich 82E vorgesehenen Drähten 25 mit dem N-Anschluss 202 elektrisch verbunden. Ein unter dem Vorderflächen-Emitterbereich 82E positionierter Rückflächen-Kollektorbereich 82BC (nicht dargestellt) ist durch die Drähte 25 und ein in der vorderen Fläche des gemeinsamen Musters 80 vorgesehenes Verbindungsmuster (nicht dargestellt) mit dem Zwischenanschluss 203 elektrisch verbunden.
  • Ferner ist ein unter dem Vorderflächen-Kathodenbereich 81K der Diode D10 positionierter Rückflächen-Anodenbereich 81BA (nicht dargestellt) nur durch ein in der vorderen Oberfläche des gemeinsamen Musters 80 vorgesehenes Verbindungsmuster 80CP mit dem unter dem Vorderflächen-Emitterbereich 82E des IGBT 52 positionierten Rückflächen-Kollektorbereich des P-Typs 82BC (nicht dargestellt) elektrisch verbunden. Das Verbindungsmuster 80CP kann als ein Verbindungsmuster zum elektrischen Verbinden zwischen dem Rückflächen-Kollektorbereich 82BC und dem Zwischenanschluss 203 funktionieren. Außerdem zeigt 6B das Verbindungsmuster 80CP nur schematisch, so dass es nicht notwendigerweise mit der tatsächlichen Form übereinstimmt.
  • Mit diesem Aufbau funktioniert das Leistungsmodul der vierten bevorzugten Ausführungsform als Aufwärts-Chopperschaltung, die einen Strom von dem Zwischenanschluss 203 zum P-Anschluss 201 leitet, ein Referenzpotential an zum Beispiel dem N-Anschluss 202 (Emitter des IGBT 52) einstellt, ein Eingangssignal 203 von dem Zwischenanschluss 203 (Kollektor des IGBT 52, Anode der Diode D10) erhält und ein Ausgangssignal von dem P-Anschluss 201 (Kathode der Diode D10) erhält.
  • 6C ist eine schematische Darstellung, die einen speziellen Aufbau eines herkömmlichen Leistungsmoduls zum Erzielen der in 6A dargestellten Aufwärts-Chopperschaltung zeigt.
  • Wie in 6C dargestellt, sind ein Diodenmuster 92 und ein Transistormuster 94 als Schaltungsmuster für die Aufwärts-Chopperschaltung vorgesehen, ist die Diode D10 (Chip für die Diode D10) mit einem Vorderflächen-Anodenbereich 93A als ein oberer Abschnitt auf dem Diodenmuster 92 montiert, und ist der IGBT 52 (Chip für den IGBT 52) mit einem Vorderflächen-Emitterbereich 95E als ein oberer Abschnitt auf dem Transistormuster 94 montiert.
  • Ein unter dem Vorderflächen-Emitterbereich 95E positionierter Rückflächen-Kollektorbereich 95BC (nicht dargestellt) ist in der folgenden Weise elektrisch mit dem Vorderflächen-Anodenbereich 93A verbunden. Ein elektrisch mit dem Rückflächen-Kollektorbereich 95BC verbundenes Verbindungsmuster 94CP ist in der vorderen Oberfläche des Transistormusters 94 vorgesehen, und die über dem Verbindungsmuster 94CP und dem Vorderflächen-Emitterbereich 95E vorgesehenen Drähte 95 verbinden elektrisch dazwischen. Außerdem zeigt 6C das Verbindungsmuster 94CP nur schematisch, so dass es nicht notwendigerweise mit der tatsächlichen Form übereinstimmt.
  • Ferner verbinden die über dem Vorderflächen-Emitterbereich 95E und dem N-Anschluss 202 vorgesehenen Drähte 25 elektrisch dazwischen, und ist der unter dem Vorderflächen-Emitterbereich 95E positionierte Rückflächen-Kollektorbereich 95BC durch die Drähte 25 und ein im Transistormuster 94 vorgesehenes Verbindungsmuster (nicht dargestellt) elektrisch mit dem Zwischenanschluss 203 verbunden. Ein Vorderflächen-Gatebereich 95G ist elektrisch mit einem Gate-Anschluss 204 verbunden.
  • Wie in 6C dargestellt, können in einem Fall, dass die Aufwärts-Chopperschaltung in dem herkömmlichen Leistungsmodul ausgebildet ist, Drähte, ein Leitungsbonden oder dergleichen nicht direkt zwischen dem Vorderflächen-Anodenbereich 93A der Diode D10 auf der Seite des P-Anschlusses 201 und dem Rückflächen-Kollektorbereich 95BC des IGBT 52 auf der Seite des N-Anschlusses 202 verbinden. Daher ist die hintere Oberfläche des Chips (Rückflächen-Kollektorbereich 95BC des IGBT 52) auf der Seite des N-Anschlusses 202 mit dem Verbindungsmuster 94CP elektrisch verbunden, und zusätzlich ist die hintere Oberfläche des Chips mit der vorderen Oberfläche des Chips (Vorderflächen-Anodenbereich 93A der Diode D10) auf der Seite des P-Anschlusses 201 durch die darüber vorgesehenen Drähte 25 verbunden. Außerdem sind die zwei Schaltungsmuster erforderlich, die das Diodenmuster 92 und das Transistormuster 94 sind.
  • Dagegen wird das Leistungsmodul der vierten bevorzugten Ausführungsform aus der Kombination des IGBT 52 und der Diode D10 der Rückflächenanode (Vorderflächenkathode) beim Montieren der Aufwärts-Chopperschaltung gebildet.
  • Auf dem gemeinsamen Muster 80 kann der Rückflächen-Anodenbereich 81BA auf der Seite des P-Anschlusses 201 allein durch das Verbindungsmuster 80CP in der vorderen Oberfläche des gemeinsamen Musters 80 direkt mit dem Rückflächen-Kollektorbereich 82BC auf der Seite des N-Anschlusses 202 verbunden werden, wodurch die Anzahl der Schaltungsmuster im Vergleich zu der in 6C dargestellten herkömmlichen Struktur reduziert werden kann. Mit anderen Worten werden die Diode D10 der Rückflächenanode und der IGBT 52 verwendet, was die Reduktion der Anzahl an Mustern und eine Flexibilität in einem Design des Musters erlaubt.
  • Wie aus dem Vergleich zwischen 6B und 6C ersichtlich, erfordert die vierte bevorzugte Ausführungsform mindestens das eine Schaltungsmuster (gemeinsames Muster 80), während der herkömmliche Aufbau die zwei Schaltungsmuster (Diodenmuster 92, Transistormuster 94) erfordert.
  • Auf diese Weise reduziert das Leistungsmodul der vierten bevorzugten Ausführungsform die Anzahl an erforderlichen Schaltungsmustern, was die Notwendigkeit für die Fläche eines erforderlichen Abstands zum Aufrechterhalten des Isolierzustandes zwischen den Schaltungsmustern beseitigt, wodurch die Wirkung des Reduzierens der Fläche der gesamten Vorrichtung erzielt wird.
  • Wie oben beschrieben, ist das Leistungsmodul der vierten bevorzugten Ausführungsform gekennzeichnet durch ein Ausbilden der Diode D10 und des IGBT 52 derart, dass der Rückflächen-Anodenbereich 81BA unter dem Vorderflächen-Kathodenbereich 81K in der ersten vertikalen Beziehung und der Rückflächen-Kollektorbereich 82BC unter dem Vorderflächen-Emitterbereich 82E in der zweiten vertikalen Beziehung immer als die unteren Abschnitte positioniert sind, wobei der Rückflächen-Anodenbereich 81BA die elektrische Verbindung erfordert.
  • Das Leistungsmodul der vierten bevorzugten Ausführungsform mit den obigen Eigenschaften kann relativ einfach zwischen dem Rückflächen-Anodenbereich 81BA und dem Rückflächen-Kollektorbereich 82BC elektrisch verbinden, die in der gemeinsamen vertikalen Beziehung ausgebildet sind, wodurch die Fläche der Schaltung in der Vorrichtung reduziert werden kann.
  • Insbesondere verbindet nur das in der vorderen Oberfläche des gemeinsamen Musters 80 vorgesehene Verbindungsmuster 80CP (elektrischer Verbindungsabschnitt) elektrisch zwischen dem Rückflächen-Anodenbereich 81BA und dem Rückflächen-Kollektorbereich 82BC, wodurch die Fläche der Schaltung reduziert werden kann.
  • Als Ergebnis ist das Leistungsmodul der vierten bevorzugten Ausführungsform aus der Diode D10 und dem IGBT 52 gebildet und kann die Fläche der Schaltung des Leistungsmoduls, die als Aufwärts-Chopperschaltung funktioniert, reduziert werden.
  • Außerdem sind die Diode D10 und der IGBT 52 nicht geschichtet, um die schlechte Wärmeabstrahlung und die Beschränkung der Größen der Chips für die Diode D10 und den IGBT 52 zu verhindern.
  • In der vierten bevorzugten Ausführungsform ist der IGBT 52 als Schaltelement dargestellt, es können aber auch andere Schaltelemente wie beispielsweise ein MOSFET und ein Bipolartransistor verwendet werden.
  • Fünfte bevorzugte Ausführungsform
  • Die Chips (Halbleiterelemente) der Diode und des IGBT, wie sie in den ersten bis vierten bevorzugten Ausführungsformen dargestellt sind, sind nicht auf Silizium (Si) als Baumaterial beschränkt, es können auch Halbleiterelemente aus einem (Halbleiter-)Material mit weitem Bandabstand wie beispielsweise Siliziumcarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) verwendet werden.
  • Mit anderen Worten wird das in einem Hochtemperaturbetrieb und einem Hochstrombereich verwendete Material mit weitem Bandabstand für die Halbleiterelemente (Dioden D10 bis D13, Dioden D20 bis D23 und die IGBTs 51 und 52) in dem Leistungsmodul der ersten bis vierten bevorzugten Ausführungsformen verwendet, um dadurch die Wirkungen des Reduzierens der Außengröße der Vorrichtung mit der hohen Wärmeableitung dieser Struktur im Vergleich zu Si zu verbessern.
  • Außerdem können gemäß der vorliegenden Erfindung die obigen bevorzugten Ausführungsformen beliebig kombiniert werden oder jedes bevorzugte Ausführungsbeispiel kann in geeigneter Weise variiert oder modifiziert werden, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.
  • 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 2007-27432 A [0004, 0005]
    • JP 2008-244388 A [0004, 0005]

Claims (8)

  1. Halbleitervorrichtung, aufweisend: ein erstes Halbleiterelement (D1 (D11–D13), 51, D10), das auf einem ersten Schaltungsmuster (5, 41–43, 8, 80) montiert ist und einen ersten Elektrodenbereich und einen anderen ersten Elektrodenbereich aufweist; und ein zweites Halbleiterelement (D2 (D21–D23), D20, 52), das unabhängig von dem ersten Halbleiterelement auf einem zweiten Schaltungsmuster (6, 41–43, 9, 80) montiert ist und einen zweiten Elektrodenbereich und einen anderen zweiten Elektrodenbereich aufweist, wobei der eine erste Elektrodenbereich (11A–13A, 11K–13K) des ersten Halbleiterelements durch einen Zwischenverbindungspunkt (3 (31–33)) elektrisch mit dem anderen zweiten Elektrodenbereich (21K–23K, 21BK–23BK, 19K) des zweiten Halbleiterelements verbunden ist, wenigstens ein Halbleiterelement des ersten Halbleiterelements und des zweiten Halbleiterelements eine Diode ist, und das erste und das zweite Halbleiterelement derart ausgebildet sind, dass eine erste vertikale Beziehung des einen ersten Elektrodenbereichs zu dem anderen ersten Elektrodenbereich mit einer zweiten vertikalen Beziehung des anderen zweiten Elektrodenbereichs zu dem einen zweiten Elektrodenbereich übereinstimmt.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das erste Halbleiterelement und das zweite Halbleiterelement eine erste Diode bzw. eine zweite Diode (D1, D2) sind, der eine erste Elektrodenbereich und der eine zweite Elektrodenbereich Anodenbereiche sind und der andere erste Elektrodenbereich und der andere zweite Elektrodenbereich Kathodenbereiche sind, und ein Strom von dem Zwischenverbindungspunkt zu dem anderen ersten Elektrodenbereich fließt.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher das erste Schaltungsmuster und das zweite Schaltungsmuster unabhängig voneinander vorgesehen sind, und die erste und die zweite vertikale Beziehung eine vertikale Beziehung enthalten, in welcher der eine erste Elektrodenbereich und der andere zweite Elektrodenbereich über dem anderen ersten Elektrodenbereich bzw. dem einen zweiten Elektrodenbereich angeordnet sind, wobei der eine erste Elektrodenbereich mit einem darüber vorgesehenen leitfähigen Element (25) mit dem anderen zweiten Elektrodenbereich elektrisch verbunden ist.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher das erste und das zweite Schaltungsmuster das gleiche gemeinsame Schaltungsmuster (41) enthalten, und die erste und die zweite vertikale Beziehung eine vertikale Beziehung enthalten, bei welcher der eine erste Elektrodenbereich und der andere zweite Elektrodenbereich unter dem anderen ersten Elektrodenbereich bzw. dem einen zweiten Elektrodenbereich angeordnet sind, wobei der eine erste Elektrodenbereich durch einen in einer Oberfläche des gemeinsamen Schaltungsmusters vorgesehenen elektrischen Verbindungsabschnitt (41CP bis 43CP) elektrisch mit dem anderen zweiten Elektrodenbereich verbunden ist.
  5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei welcher die erste Diode mehrere erste Dioden enthält, die zweite Diode mehrere zweite Dioden enthält, die entsprechend den mehreren ersten Dioden vorgesehen sind, und der Zwischenverbindungspunkt mehrere Zwischenverbindungspunkte enthält, die entsprechend den mehreren ersten Dioden und zweiten Dioden vorgesehen sind.
  6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das erste Halbleiterelement ein Schaltelement (51) ist und das zweite Halbleiterelement eine Diode (D20) ist, der eine zweite Elektrodenbereich ein Anodenbereich ist und der andere zweite Elektrodenbereich ein Kathodenbereich ist, ein Strom von dem anderen ersten Elektrodenbereich zu dem Zwischenverbindungspunkt fließt, das erste Schaltungsmuster und das zweite Schaltungsmuster unabhängig voneinander vorgesehen sind, und die erste und die zweite vertikale Beziehung eine vertikale Beziehung enthalten, bei welcher der eine erste Elektrodenbereich und der andere zweite Elektrodenbereich über dem anderen ersten Elektrodenbereich bzw. dem einen zweiten Elektrodenbereich angeordnet sind, wobei der eine erste Elektrodenbereich mit einem darüber vorgesehenen leitfähigen Element (25) mit dem anderen zweiten Elektrodenbereich elektrisch verbunden ist.
  7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das erste Halbleiterelement eine Diode (D10) ist und das zweite Halbleiterelement ein Schaltelement (52) ist, der eine erste Elektrodenbereich ein Anodenbereich ist und der andere erste Elektrodenbereich ein Kathodenbereich ist, ein Strom von dem Zwischenverbindungspunkt zu dem anderen ersten Elektrodenbereich fließt, das erste und das zweite Schaltungsmuster das gleiche gemeinsame Schaltungsmuster (80) enthalten, und die erste und die zweite vertikale Beziehung eine vertikale Beziehung enthalten, bei welcher der eine erste Elektrodenbereich und der andere zweite Elektrodenbereich unter dem anderen ersten Elektrodenbereich bzw. dem einen zweiten Elektrodenbereich angeordnet sind, wobei der eine erste Elektrodenbereich durch einen in einer Oberfläche des gemeinsamen Schaltungsmusters vorgesehenen elektrischen Verbindungsabschnitt (80PC) elektrisch mit dem anderen zweiten Elektrodenbereich verbunden ist.
  8. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher das erste und das zweite Halbleiterelement aus einem Material mit weitem Bandabstand gebildet sind.
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