DE102020105509A1 - Aussenverbinder eines halbleitermoduls, verfahren zur herstellung eines aussenverbinders eines halbleitermoduls, halbleitermodul, fahrzeug und verfahren zum verbinden eines aussenverbinders mit einer stromschiene - Google Patents

Aussenverbinder eines halbleitermoduls, verfahren zur herstellung eines aussenverbinders eines halbleitermoduls, halbleitermodul, fahrzeug und verfahren zum verbinden eines aussenverbinders mit einer stromschiene Download PDF

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Abstract

[TECHNISCHES PROBLEM] Es wird ein Außenverbinder eines Halbleitermoduls mit verbesserter Zuverlässigkeit der Außenverbindung geschaffen. [MITTEL ZUR LÖSUNG] Es wird ein Außenverbinder 20 eines Halbleitermoduls geschaffen. Der Außenverbinder 20 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält einen Außenverbindungsanschluss 25 und eine Mutter 40, die auf der Seite einer unteren Oberfläche des Außenverbindungsanschlusses 25 bereitgestellt ist. Der Außenverbindungsanschluss 25 weist einen Leiter 60, eine erste Metallschicht 71, die auf einer oberen Oberfläche 62 des Leiters 60 bereitgestellt ist, eine zweite Metallschicht 72, die auf der ersten Metallschicht 71 bereitgestellt ist, und eine Metallschicht 73 der unteren Oberfläche, die auf einer unteren Oberfläche 64 des Leiters 60 bereitgestellt ist, auf.

Description

  • HINTERGRUND
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Außenverbinder eines Halbleitermoduls, auf ein Verfahren zur Herstellung des Außenverbinders des Halbleitermoduls, auf ein Halbleitermodul, auf ein Fahrzeug und auf ein Verfahren zum Verbinden des Außenverbinders mit einer Stromschiene.
  • VERWANDTES GEBIET
  • Es ist bereits ein Halbleitermodul bekannt, das über einen Außenverbindungsanschluss mit der Außenseite verbunden ist und Hauptleistung ein- oder ausgibt (siehe z. B. PTL 1).
  • PATENTLITERATUR
  • [PTL 1] Ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2010-098036
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Außenverbinder eines Halbleitermoduls mit verbesserter Zuverlässigkeit der Außenverbindung geschaffen.
  • Zur Lösung des oben beschriebenen Problems wird in einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Außenverbinder eines Halbleitermoduls geschaffen. Der Außenverbinder des Halbleitermoduls enthält einen Außenverbindungsanschluss und eine Mutter, die auf einer Seite der unteren Oberfläche des Außenverbindungsanschlusses bereitgestellt ist, wobei der Außenverbindungsanschluss einen Leiter, eine erste Metallschicht, die auf einer oberen Oberfläche des Leiters bereitgestellt ist, eine zweite Metallschicht, die auf der ersten Metallschicht bereitgestellt ist, und eine Metallschicht der unteren Oberfläche, die auf einer unteren Oberfläche des Leiters bereitgestellt ist, aufweist.
  • Die erste Metallschicht kann eine höhere Härte als die zweite Metallschicht aufweisen.
  • Die erste Metallschicht kann aus demselben Material wie die Metallschicht der unteren Oberfläche gebildet sein.
  • Der Leiter kann eine Dicke aufweisen, die 1,0 mm oder mehr und 7,0 mm oder weniger beträgt, die erste Metallschicht kann eine Dicke aufweisen, die 0,1 m oder mehr und 10 m oder weniger beträgt, die zweite Metallschicht kann eine Dicke aufweisen, die 0,1 m oder mehr und 10 m oder weniger beträgt, und die Metallschicht der unteren Oberfläche kann eine Dicke aufweisen, die gleich der oder größer als die der ersten Metallschicht ist.
  • Der Leiter ist aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung gebildet, die erste Metallschicht und die Metallschicht der unteren Oberfläche sind glänzende Nickelschichten und die zweite Metallschicht ist eine Goldschicht, eine matte Nickelschicht, eine Kupfer-Zinn-Legierungs-Schicht oder eine Silberschicht.
  • Die zweite Metallschicht kann in der Weise bereitgestellt sein, dass sie einen Teil der ersten Metallschicht bedeckt.
  • Der Außendurchmesser der Mutter kann gleich dem oder kleiner als ein maximaler Durchmesser einer Schraube, die der Mutter entspricht, sein.
  • Die Mutter kann mit einem Gehäuse des Halbleitermoduls integriert sein.
  • Die Mutter kann eine flanschförmige Mutter mit einem Flansch auf der Seite des Außenverbindungsanschlusses sein.
  • In einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Außenverbinders eines Halbleitermoduls geschaffen. Das Verfahren zur Herstellung des Außenverbinders des Halbleitermoduls enthält das Bereitstellen eines Außenverbindungsanschlusses und das Bereitstellen einer Mutter auf einer Seite der unteren Oberfläche des Außenverbindungsanschlusses, wobei das Bereitstellen des Außenverbindungsanschlusses das Bereitstellen eines Leiters, das Bereitstellen einer ersten Metallschicht auf einer oberen Oberfläche des Leiters, das Bereitstellen einer zweiten Metallschicht auf der ersten Metallschicht und das Bereitstellen einer Metallschicht der unteren Oberfläche auf einer unteren Oberfläche des Leiters enthält.
  • Das Bereitstellen des Außenverbindungsanschlusses kann das Bilden eines Außenverbindungsanschlusses mit einer Form, die in Richtung einer Seite der oberen Oberfläche konvex gekrümmt ist, enthalten.
  • In einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Halbleitermodul geschaffen. Das Halbleitermodul enthält den Außenverbinder gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
  • In einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug geschaffen. Das Fahrzeug enthält das Halbleitermodul gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
  • In einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Verbinden eines Außenverbinders mit einer Stromschiene geschaffen. Das Verfahren zum Verbinden enthält das Anordnen der Stromschiene auf einer Seite der oberen Oberfläche des Außenverbindungsanschlusses, das Einführen eines Gewindeabschnitts einer Schraube durch ein Loch der Stromschiene und durch ein Schraubenloch des Außenverbindungsanschlusses und das Veranlassen, dass ein Endabschnitt der Mutter in die Metallschicht der unteren Oberfläche einschneidet, durch Anziehen der Schraube.
  • Die Zusammenfassungsbestimmung beschreibt nicht notwendig alle notwendigen Merkmale der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann ebenfalls eine Teilkombination der oben beschriebenen Merkmale sein.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1A ist eine schematische Darstellung einer oberen Oberfläche eines Halbleitermoduls 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1B ist eine vergrößerte Draufsicht eines Außenverbinders 20 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1C ist eine Explosionsquerschnittsansicht des Außenverbinders 20 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1D ist eine Querschnittsansicht des Außenverbinders 20 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine Querschnittsansicht eines Außenverbinders 320 gemäß einem Referenzbeispiel. 3 ist eine Draufsicht, die ein anderes Beispiel des Außenverbinders 20 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 4 ist eine Explosionsquerschnittsansicht, die ein nochmals anderes Beispiel des Außenverbinders 20 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 5 ist eine erläuternde Darstellung, die ein Verfahren zur Herstellung des Außenverbinders 20 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 6 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 200 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 7 ist ein Hauptstromlaufplan des Halbleitermoduls 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung durch Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei die folgenden Ausführungsformen die Erfindung gemäß den Ansprüchen aber nicht beschränken. Außerdem sind nicht alle Kombinationen der in den Ausführungsformen beschriebenen Merkmale für die Mittel zur Lösung der Erfindung wesentlich.
  • In der folgenden Beschreibung ist eine Seite in einer Richtung parallel zu der Tiefenrichtung des Halbleitermoduls als „obere“ bezeichnet und ist die andere Seite als „untere“ bezeichnet. Von den zwei Hauptoberflächen des Substrats, der Schicht oder des anderen Elements ist eine Oberfläche als die obere Oberfläche bezeichnet und ist die andere Oberfläche als die untere Oberfläche bezeichnet. Die „obere“ und die „untere“ Richtung sind nicht auf die Richtung der Schwerkraft oder auf die Richtung der Befestigung an einem Substrat oder dergleichen, wenn der Halbleiterchip montiert ist, beschränkt.
  • 1A ist eine schematische Darstellung der oberen Oberfläche eines Halbleitermoduls 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Halbleitermodul 100 enthält ein Gehäuse 50, eine Halbleiterzelle 10, die in dem Gehäuse 50 aufgenommen ist, und einen Außenverbinder 20. In der vorliegenden Patentschrift ist die Richtung der langen Seite des rechteckigen Gehäuses 50 in der Draufsicht aus 1A als die X-Achse definiert und ist die Richtung der kurzen Seite als die Y-Achse definiert. Das Halbleitermodul 100 ist z. B. ein intelligentes Leistungsmodul (IPM). Außerdem ist die Richtung, die in Bezug auf die X-Achsen-Richtung und auf die Y-Achsen-Richtung das rechtshändige System bildet, und die auf der Seite mit der Halbleiterzelle 10 in dem Halbleitermodul 100 liegt, die Z-Achsen-Richtung. Außerdem bedeutet die Draufsicht, dass das Halbleitermodul 100 aus der positiven Richtung der Z-Achse gesehen ist.
  • Die Halbleiterzelle 10 ist eine Anordnung, die ein isolierendes Substrat und mehrere oben auf dem isolierenden Substrat angeordnete Halbleiterchips 12 enthält. Das isolierende Substrat kann eine isolierende Platte 92 und eine Schaltungsschicht 94 enthalten. Ferner kann die Halbleiterzelle 10 ein leitfähiges Element 93 enthalten. Das leitfähige Element 93 ist z. B. ein Draht, ein Streifen, eine Klammer oder dergleichen. Die isolierende Platte 92, die Schaltungsschicht 94 und der Halbleiterchip 12 können entlang der Z-Achsen-Richtung aufeinanderfolgend angeordnet sein. Der Halbleiterchip 12 weist Schaltvorrichtungen wie etwa einen Metalloxid-Feldeffekttransistor (MOSFET), einen Isolierschichtbipolartransistor (IGBT) und einen rückwärtsleitenden IGBT (RC-IGBT: rückwärtsleitender IGBT) auf. Der RC-IGBT ist eine Vorrichtung, die auf demselben Chip einen IGBT und eine Freilaufdiode (FWD) enthält. Außerdem kann das Halbleitermodul 100 ein Dreiphasenwechselrichtermodul mit einer U-Phase, mit einer V-Phase und mit einer W-Phase sein. Die Schaltungsschicht 94, der Halbleiterchip 12 und das leitfähige Element 93 in der Halbleiterzelle 10 können elektrisch verbunden sein, um eine Halbbrückenschaltung zu bilden. Die Schaltungsschicht 94 kann mit dem Außenverbinder 20 elektrisch verbunden sein.
  • Der Hauptstrom des Halbleitermoduls 100 wird in den Außenverbinder 20 eingegeben oder von ihm ausgegeben. Der Außenverbinder 20 ist mit dem Halbleiterchip 12 elektrisch verbunden. Ob der Strom von dem Außenverbinder 20 ausgegeben oder in ihn eingegeben wird, wird gemäß dem Verwendungszweck des entsprechenden Halbleitermoduls 100 eingestellt und ist nicht auf eines davon beschränkt. Wenn das Halbleitermodul 100 ein Dreiphasenwechselrichtermodul ist, werden Ströme zum Ansteuern der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase in den Außenverbinder 20 eingegeben und von ihm ausgegeben. Der Außenverbinder 20 kann als ein Leistungsversorgungsanschluss oder als ein Lastanschluss fungieren. Der Außenverbinder 20 als ein Leistungsversorgungsanschluss und der Außenverbinder 20 als ein Lastanschluss können sich in Bezug auf Größe und Form unterscheiden.
  • Das Gehäuse 50 ist aus einem Harz wie etwa aus einem wärmehärtenden Harz, das durch Spritzguss gebildet sein kann, oder aus einem Harz wie etwa einem ultravioletthärtenden Harz, das durch UV-Formen gebildet sein kann, geformt. Das Harz zum Bilden des Gehäuses 50 enthält z. B. ein oder mehrere Polymermaterialien, die aus Polyphenylensulfidharz (PPS-Harz), Polybutylenterephthalat-Harz (PBT-Harz), Polyamidharz (PA-Harz), AcrylnitrilButadien-Styrol-Harz (ABS-Harz), Acrylharz und dergleichen ausgewählt sind.
  • Unter dem isolierenden Substrat, auf dem die Halbleiterchips 12 eingebaut sind, ist eine Bodenplatte 90 bereitgestellt. Die Bodenplatte 90 kann eine plattenartige Metallplatte mit einer Ebene parallel zu der XY-Ebene sein. Als ein Beispiel ist die Bodenplatte 90 aus einem Metall, das Aluminium, Kupfer und dergleichen enthält, gebildet.
  • Als ein Beispiel kann das isolierende Substrat ein Schichtsubstrat sein, das in der folgenden Reihenfolge die isolierende Platte 92 mit einer oberen Oberfläche und mit einer unteren Oberfläche, die Schaltungsschicht, 94, die auf der oberen Oberfläche der isolierenden Platte 92 bereitgestellt ist, und eine Metallschicht (nicht gezeigt), die auf der unteren Oberfläche bereitgestellt ist, enthält. Das isolierende Substrat kann z. B. ein DCB- (Direktkupferkontaktierungs-) Substrat oder ein AMB- (Aktivmetallhartlötungs-) Substrat sein. Die isolierende Platte 92 kann unter Verwendung eines Keramikmaterials wie etwa Aluminiumoxid (Al2O3), Aluminiumnitrid (AIN), Siliciumnitrid (Si3N4) oder dergleichen gebildet sein. Die Schaltungsschicht 94 und die Metallschicht können ein Plattenmaterial sein, das ein leitfähiges Material wie etwa Kupfer oder eine Kupferlegierung enthält.
  • 1B ist eine vergrößerte Draufsicht des Außenverbinders 20 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Genauer zeigt 1B den Außenverbinder 20 zur Zeit der Außenverbindung. Der Außenverbinder 20 ist durch eine Stromschiene 30 außen mit dem Außenraum verbunden und eine Stromschiene 30 gibt den Strom in den/von dem Außenraum ein/aus. Der Begriff „zur Zeit der Außenverbindung“ bezieht sich auf einen Zustand, wenn der Außenverbinder 20 und die an dem Außenverbinder 20 gestapelte Stromschiene mit einer Schraube 32 aneinander befestigt sind. Der Außenverbinder 20 ist von dem Gehäuse 50 umgeben.
  • Die Stromschiene 30 ist ein plattenartiger Leiter. Die Stromschiene 30 kann ein plattenartiges Element mit Leitfähigkeit sein und aus einem Metall wie etwa Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt sein. In dem vorliegenden Beispiel ist die Stromschiene 30 in einer Größe gebildet, die in der Draufsicht den gesamten Außenverbinder 20 bedeckt. Solange sie mit den Schrauben 32 aneinander befestigt werden können, ist die Größe der Stromschiene 30 in der Draufsicht darauf nicht beschränkt.
  • Als ein Beispiel weist die Stromschiene 30 eine Dicke von 5 mm oder mehr auf. Die Stromschiene 30 mit einer solchen Dicke kann Leistung selbst dann zuführen, wenn das Halbleitermodul 100 ein Leistungsmodul ist, das einen hohen Strom von 1200 A oder mehr verwendet.
  • Die Schraube 32 befestigt den Außenverbinder 20 und die Stromschiene 30 aneinander. Die Schraube 32 weist einen Schraubenkopf 34 und einen Gewindeabschnitt 36 auf. Als ein Beispiel weist der Schraubenkopf 34 in der Draufsicht eine Kreisform auf. Allerdings ist die Form des Schraubenkopfs 34 nicht auf einen Kreis beschränkt und kann sie eine mehreckige Struktur wie etwa ein Sechseck sein. Der Schraubenkopf 34 ist mit einem Kreuzloch versehen. Der Typ des in dem Schraubenkopf 34 bereitgestellten Lochs ist nicht auf ein Kreuzloch beschränkt. Als ein Beispiel kann die Schraube 32 eine Schraube M4 bis eine Schraube M6 sein. Die Schraube 32 kann aus einem Metall gebildet sein, das aus Legierungen von Eisen, Kupfer und Aluminium ausgewählt ist, oder kann aus verstärktem Kunststoff gebildet sein.
  • 1C ist eine Explosionsquerschnittsansicht des Außenverbinders 20 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Außerdem zeigt 1C die Stromschiene 30 und die Schraube 32 zusammen mit dem Außenverbinder 20.
  • Der Außenverbinder 20 enthält einen Außenverbindungsanschluss 25 und eine Mutter 40, die auf der Seite der unteren Oberfläche des Außenverbindungsanschlusses 25 bereitgestellt ist. Der Außenverbindungsanschluss 25 enthält einen Leiter 60, eine erste Metallschicht 71, die auf einer oberen Oberfläche 62 des Leiters 60 bereitgestellt ist, eine zweite Metallschicht 72, die auf der ersten Metallschicht 71 bereitgestellt ist, und eine Metallschicht 73 der unteren Oberfläche, die auf einer unteren Oberfläche 64 des Leiters 60 bereitgestellt ist. Mit anderen Worten, in dem Außenverbindungsanschluss 25 entspricht die Außenoberfläche der zweiten Metallschicht 72 einer Befestigungsfläche mit der Stromschiene 30 und entspricht die Außenoberfläche der Metallschicht 73 der unteren Oberfläche einer Befestigungsfläche mit der Mutter. Außerdem weist der Außenverbindungsanschluss 25 ein Schraubenloch 28 auf, das durch den Außenverbindungsanschluss 25 bereitgestellt ist.
  • Der Außenverbindungsanschluss 25 des vorliegenden Beispiels kann in der XY-Ebene flach sein oder kann eine Form aufweisen, die in Richtung der Seite der oberen Oberfläche des Außenverbindungsanschlusses 25 konvex gekrümmt ist. Wenn der Außenverbindungsanschluss 25 eine konvex gekrümmte Form aufweist, gelangt die Stromschiene 30 zur Zeit der Außenverbindung in dem Peripheriegebiet des Schraubenlochs 28 mit der zweiten Metallschicht 72 in Kontakt und gelangt die Mutter 40 bei einem später beschriebenen Endabschnitt 44 mit der Metallschicht 73 der unteren Oberfläche in Kontakt. Der konvex gekrümmte Außenverbindungsanschluss 25 weist z. B. einen maximalen Krümmungsradius von 200 m auf.
  • Der Leiter 60 ist aus einem leitfähigen Material gebildet. Der Leiter 60 enthält z. B. Kupfer oder eine Kupferlegierung. Der Leiter 60 kann aus einem Plattenmaterial, das Kupfer oder eine Kupferlegierung enthält, gebildet sein.
  • Der Leiter 60 ist auf eine Dicke eingestellt, die ausreichend Beständigkeit gegen Knicken wegen des Anzugsmoments von der Mutter 40 und von dem Schraubenkopf 34 aufweist. Außerdem ist der Leiter 60 auf eine Dicke eingestellt, die einen ausreichenden Strom von dem Außenverbindungsanschluss 25 zu dem Halbleitermodul 100 übertragen kann. Als ein Beispiel ist die Dicke von der oberen Oberfläche 62 zu der unteren Oberfläche 64 des Leiters 60 1,0 mm oder größer und 7,0 mm oder kleiner.
  • Wie oben beschrieben wurde, ist die Dicke des Leiters 60 in Übereinstimmung mit der Starrheit und mit der Leitfähigkeit des als der Leiter 60 ausgewählten Materials eingestellt. Wenn für den Leiter 60 ein anderes Material verwendet wird, kann der Leiter 60 in Abhängigkeit von den physikalischen Eigenschaften des verwendeten Materials so eingestellt werden, dass er eine andere Dicke aufweist.
  • Die erste Metallschicht 71 ist aus einem Metall mit einer hohen Härte gebildet. Die erste Metallschicht 71 weist eine höhere Härte als die zweite Metallschicht 72 auf. Als ein Beispiel ist die erste Metallschicht 71 eine glänzende Nickelplattierungsschicht, die hauptsächlich aus Nickel gebildet ist. Wenn eine Nickelplattierung verwendet ist, kann eine Plattierung, die beständig gegen Schmutz ist, die elementarstabil ist, die korrosionsbeständig ist, die eine hohe Härte aufweist und die nicht leicht beschädigt wird, zu niedrigen Kosten bereitgestellt werden. Die erste Metallschicht 71 des vorliegenden Beispiels bedeckt vollständig die obere Oberfläche 62 des Leiters 60. Als ein Beispiel weist die erste Metallschicht 71 eine Dicke von 0,1 m oder mehr und von 10 m oder weniger auf.
  • Die zweite Metallschicht 72 bildet auf der Seite der oberen Oberfläche des Außenverbindungsanschlusses 25 eine Befestigungsfläche mit der Stromschiene 30. Die zweite Metallschicht 72 des vorliegenden Beispiels ist aus einem Material mit einer niedrigeren Härte als die erste Metallschicht 71 gebildet. Als ein Beispiel ist die zweite Metallschicht 72 eine Goldschicht, eine matte Nickelschicht, eine Kupfer-Zinn-Legierungs-Schicht oder eine Silberschicht. Dadurch kann der Kontaktwiderstand zwischen dem Außenverbindungsanschluss 25 und der Stromschiene 30 zur Zeit der Außenverbindung verringert sein. Die zweite Metallschicht 72 des vorliegenden Beispiels bedeckt vollständig die obere Oberfläche der ersten Metallschicht 71. Als ein Beispiel weist die zweite Metallschicht 72 eine Dicke von 0,1 m oder mehr und von 10 m oder weniger auf.
  • Die Metallschicht 73 der unteren Oberfläche bildet auf der Seite der unteren Oberfläche des Außenverbindungsanschlusses 25 eine Mutteroberfläche. Die Metallschicht 73 der unteren Oberfläche ist aus demselben Material wie die erste Metallschicht 71 gebildet. Somit weist die Metallschicht 73 der unteren Oberfläche eine höhere Härte als die zweite Metallschicht 72 auf. Die Metallschicht 73 der unteren Oberfläche des vorliegenden Beispiels bedeckt vollständig die untere Oberfläche 64 des Leiters 60. Als ein Beispiel ist die Metallschicht 73 der unteren Oberfläche eine glänzende Nickelplattierungsschicht, die hauptsächlich aus Nickel gebildet ist.
  • Die Metallschicht 73 der unteren Oberfläche ist auf eine Dicke eingestellt, die den Einschnitt der Mutter 40 zur Zeit der Außenverbindung aufnehmen kann. Die Metallschicht 73 der unteren Oberfläche weist eine Dicke auf, die gleich der oder größer als die der ersten Metallschicht ist. Als ein Beispiel weist die Metallschicht 73 der unteren Oberfläche eine Dicke von
    0,1 m oder mehr und von 10 m oder weniger auf. Vorzugsweise weist die Metallschicht 73 der unteren Oberfläche eine Dicke von 1 m bis 3 m auf.
  • Im Folgenden werden die Metallschichten beschrieben, die auf die erste Metallschicht 71, auf die zweite Metallschicht 72 und auf die Metallschicht 73 der unteren Oberfläche anwendbar sind. Jede Metallschicht kann durch ein bekanntes Plattierungsverfahren gebildet werden. Außer den im Folgenden beschriebenen Additiven kann jede Metallschicht bestimmte unvermeidliche Verunreinigungen enthalten.
  • (1) Glänzende Nickelschicht. In dem vorliegenden Beispiel kann die glänzende Nickelschicht eine glänzende Nickelplattierungsschicht sein. Die glänzende Nickelplattierungsschicht wird z. B. durch elektrolytisches Plattieren gebildet. Elektrolytisches Plattieren enthält einen Reinigungsprozess, einen Grundplattierungsprozess mit einer Filmdicke von 0,5 m oder weniger, einen Plattierungsprozess und einen Reinigungsprozess.
  • Als ein Beispiel enthält die Plattierungslösung als Hauptkomponenten Nickelsulfat, Nickelchlorid und Borsäure und enthält sie als Additiva einen Primärglanzzusatz, der Komponenten auf Schwefelgrundlage wie etwa Saccharin und Natriumnaphthalindisulfonat enthält, und einen zweiten Glanzzusatz, der eine ungesättigte Alkoholkomponente wie etwa Butindiol, Propargylalkohol und Cumarin enthält. Die Härte des Films kann durch einen Glanzzusatz eingestellt werden und weist einen HV- (Vickers-Härte-) Wert von 400 bis 600 auf.
  • (2) Matte Nickelschicht. In dem vorliegenden Beispiel kann die matte Nickelschicht eine matte Nickelplattierungsschicht sein. Allgemein unterscheidet sich die matte Nickelplattierungsschicht von der glänzenden Nickelplattierungsschicht dadurch, dass die matte Nickelplattierungsschicht mit einer Plattierungslösung, die keinen Glanzzusatz enthält, gebildet wird. Es wird angemerkt, dass stattdessen eine allgemeine matte Nickelschicht, eine halbglänzende Nickelplattierungsschicht, die mit einer Plattierungslösung gebildet ist, die eine kleine Menge eines Glanzzusatzes enthält, angewendet werden kann. In diesem Fall kann die Härte des Films durch den Glanzzusatz auf einen HV- (Vickers-Härte-) Wert von 200 bis 300 eingestellt werden.
  • (3) Kupfer-Zinn-Legierungs-Schicht. Die Kupfer-Zinn-Legierungs-Schicht des vorliegenden Beispiels kann durch Wärmebehandlung einer geschichteten Kupferschicht und Zinnschicht gebildet werden. Die Kupferschicht und die Zinnschicht können von der Grundmaterialseite auf der matten Nickelplattierungsschicht der Reihe nach gebildet werden. Die matte Nickelgrundplattierungsschicht wird wie oben geschrieben gebildet. Die Kupferplattierungsschicht ist eine Plattierungsschicht aus Kupfercyanid, Kupfersulfat oder Kupferpyrophosphat. Die Zinnplattierungsschicht wird durch ein Alkalibad, ein Methansulfonsäurebad, ein Schwefelsäurebad oder ein neutrales Bad (Carbonsäurebad) gebildet.
  • Nach dem Plattieren wird 1 Stunde bei 150 bis 200 °C eine Wärmebehandlung ausgeführt, um eine Kupfer-Zinn-Legierungs-Plattierungsschicht zu bilden. Die Härte des Films weist einen HV-Wert von 300 bis 600 auf und die maximale Filmdicke ist mattes
    Nickel/Kupfer/Zinn = 2 m/0,3 m/0,5 m.
  • (4) Goldschicht. In dem vorliegenden Beispiel kann die Goldschicht eine Goldplattierungsschicht sein. Die Goldplattierungsschicht wird z. B. durch stromloses Plattieren gebildet. Die Plattierungslösung ist ein Alkalibad, das hauptsächlich aus Kaliumgoldcyanid als eine Quelle von Goldionen besteht. Alternativ kann die Plattierungslösung ein Säurebad sein, das hauptsächlich aus Zitronensäure oder Phosphorsäure besteht. Zu der Plattierungslösung wird eine kleine Menge Kobalt als Filmeinstellungsadditiv zugegeben. Als eine Grundlage für die Goldplattierungsschicht kann eine glänzende Nickelplattierungsschicht verwendet werden.
  • Die Härte des Films weist einen HV-Wert von 70 bis 200 auf und die maximale Filmdicke ist glänzendes Nickel/Gold = 3,0 m/0,1 m.
  • (5) Silberschicht. In dem vorliegenden Beispiel kann die Silberschicht eine Silberplattierungsschicht sein. Die Silberplattierungsschicht wird z. B. durch stromloses Plattieren gebildet. Die Plattierungslösung enthält als eine Hauptkomponente Silberkaliumcyanid KAg (CN2) und enthält ferner freies Kaliumcyanid KCN oder Natriumcyanid NaCN, Kaliumcarbonat K2CO3, Kaliumhydroxid KOH, einen Glanzzusatz und einen Härter.
  • Der Filmbildungsprozess enthält der Reihe nach die Schritte der Alkalientgasung, des Wasserspülens, des chemischen Polierens, des Wasserspülens, des Säurespülens, des Wasserspülens, der Neutralisierung, des Wasserspülens, des Kupfervordeckens, des Wasserspülens, des Silbervordeckens, des Wasserspülens (kann weggelassen werden), des Silberplattierens, des Wasserspülens, der Verfärbungsverhütung (kann weggelassen werden) und der Warmlufttrocknung.
  • Die Härte des Films weist einen HV-Wert von 70 bis 200 auf und die maximale Filmdicke ist glänzendes Nickel/Silber = 3,0 m/2,0 m.
  • Es wird angemerkt, dass die Härte (die Vickers-Härte) der Metallschicht in dem vorliegenden Beispiel gemäß den in JIS Z 2244 definierten Messbedingungen bestimmt wird, nachdem jede Metallschicht auf dem Kupferplattenleiter 60 gebildet worden ist (nachdem die Cu-Sn-Legierungs-Schicht wärmebehandelt worden ist).
  • Beispiele geeigneter Kombinationen der ersten Metallschicht 71 (der Metallschicht 73 der unteren Oberfläche) und der zweiten Metallschicht 72 sind wie folgt.
    • Glänzende Nickelschicht und matte Nickelschicht
    • Glänzende Nickelschicht und Goldschicht
    • Glänzende Nickelschicht und Silberschicht
    • Glänzende Nickelschicht und Zinnschicht (HV-Wert der Zinnschicht = näherungsweise 10).
  • Auf der Seite der unteren Oberfläche des Außenverbindungsanschlusses 25 wird die Mutter 40 bereitgestellt. Die Mutter 40 weist ein Mutterloch 42 auf. Die Mutter 40 wird im Voraus in einem Aufnahmeabschnitt 51 mit einer Öffnung aufgenommen, wobei der Aufnahmeabschnitt 51 in dem Gehäuse 50 bereitgestellt ist. Die Mutter 40 wird aus einem Metall gebildet, das aus Legierungen von Eisen, Kupfer, Aluminium und dergleichen ausgewählt wird, und kann aus verstärktem Kunststoff gebildet werden.
  • Die Mutter 40 weist auf der oberen Oberfläche auf der Seite des Außenverbindungsanschlusses 25 den Endabschnitt 44 auf. Die Mutter 40 gelangt bei dem Endabschnitt 44 mit der Metallschicht 73 der unteren Oberfläche des Außenverbindungsanschlusses 25 in Kontakt. Vorzugsweise stehen die Mutter 40 und die Metallschicht 73 der unteren Oberfläche miteinander in direktem Kontakt, ohne dass zwischen der Mutter 40 und der Metallschicht 73 der unteren Oberfläche eine weitere Metallschicht bereitgestellt ist.
  • Der Außendurchmesser Dn der Mutter 40 ist gleich dem oder kleiner als der maximale Durchmesser Ds der Schraube 32. Zum Beispiel ist der Außendurchmesser Dn der Mutter 40 der Außendurchmesser der oberen Oberfläche, die zur Zeit der Außenverbindung mit dem Außenverbindungsanschluss 25 in Kontakt gelangt. Der Außendurchmesser Dn der Mutter 40 ist z. B. gleich dem oder kleiner als der Außendurchmesser des Schraubenkopfs 34. Mit anderen Worten, zur Zeit der Außenverbindung ist die Mutter 40 in einer Draufsicht vollständig durch die Schraube 32 bedeckt.
  • 1D ist eine Querschnittsansicht des Außenverbinders 20 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1C ist ein Beispiel der Querschnittsansicht A-A' (XZ-Ebenen-Querschnittsansicht) aus 1B.
  • Zur Zeit der Außenverbindung wird der Außenverbindungsanschluss 25 auf der Seite der oberen Oberfläche der Mutter 40 angeordnet und wird daraufhin die Stromschiene 30 auf der Seite der oberen Oberfläche des Außenverbindungsanschlusses 25 angeordnet. Der Außenverbindungsanschluss 25 und die Stromschiene 30 werden hier in der Weise angeordnet, dass das Loch der Stromschiene 30, das Schraubenloch 28 des Außenverbindungsanschlusses 25 und das Mutterloch 42 der Mutter 40 aus der Draufsicht gesehen konzentrisch sind.
  • Es wird angemerkt, dass die Mutter 40 des vorliegenden Beispiels mit einem Harz 55 harzversiegelt ist und an dem Aufnahmeabschnitt 51 des Gehäuses 50 befestigt ist. Das Material des Harzes 55 ist nicht beschränkt, solange es ein Material ist, das bei Raumtemperatur erstarrt sein kann die Position der Mutter 40 festsetzen kann. Die Mutter 40 kann in der Weise in den Aufnahmeabschnitt 51 eingebaut oder eingebettet sein, dass sich die Mutter 40 nicht dreht, ohne dass das Harz 55 bereitgestellt ist.
  • Außerdem kann die Mutter 40 mit dem Gehäuse 50 integriert sein. Als ein Beispiel ist die Mutter 40 mit dem Gehäuse 50 einteilig gebildet (Einsatzformen). Die Tiefe, in der die Mutter 40 befestigt wird, wird gemäß dem Gesamtentwurf des Halbleitermoduls 100 wie etwa der Länge der Schraube 32 bestimmt.
  • Der Gewindeabschnitt 36 der Schraube 32 geht durch das Schraubenloch 28 der Stromschiene 30 und des Außenverbindungsanschlusses 25 und wird in das Mutterloch 42 der Mutter 40 angezogen, wodurch die Schraube 32 die Stromschiene 30 und den Außenverbinder 20 aneinander befestigt.
  • Nachdem der Außenverbindungsanschluss 25 und die Stromschiene 30 angeordnet worden sind, wird die Schraube 32 angezogen und werden die Stromschiene 30 und der Außenverbinder 20 zusammengezogen. Wenn die Schraube 32 angezogen wird, gelangen die Stromschiene 30 und die zweite Metallschicht 72 miteinander in Kontakt. Die zweite Metallschicht 72 des vorliegenden Beispiels ist aus einem Material mit niedriger Härte wie etwa mattem Nickel gebildet. Aus diesem Grund ist der Kontaktwiderstand der Befestigungsfläche der Stromschiene 30 des Außenverbindungsanschlusses 25 niedrig und wird zwischen der Stromschiene 30 und dem Außenverbindungsanschluss 25 kein Spalt gebildet, wenn die Schraube 32 angezogen wird. Im Ergebnis können die Stromschiene 30 und der Außenverbindungsanschluss 25 zur Zeit der Außenverbindung ausreichend anhaften.
  • Andererseits wird auf die Mutter 40 ein Anzugsmoment ausgeübt, wenn die Schraube 32 angezogen wird. Falls hier die Metallschicht der unteren Oberfläche weich ist, gleitet der Endabschnitt 44 der Mutter 40 auf der Metallschicht der unteren Oberfläche und ist er durch den Außenverbindungsanschluss 25 nicht ausreichend gestützt und nimmt die Last des Anzugsmoments durch die Mutter 40 zu. Im Ergebnis nimmt ebenfalls das Anzugsmoment zu, das auf das Harz 55 ausgeübt wird, das die Mutter 40 hält, was einen Riss verursachen kann.
  • In dem vorliegenden Beispiel ist die Metallschicht 73 der unteren Oberfläche aus einem Material mit hoher Härte wie etwa Nickel gebildet. Somit kann der Endabschnitt 44 der Mutter 40 in die Metallschicht 73 der unteren Oberfläche einschneiden und ein Anzugsmoment durch die Mutter 40 und durch den Außenverbindungsanschluss 25 aufnehmen, wenn die Schraube 32 angezogen wird, so dass die Drehung der Mutter 40 verhindert werden kann.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann der Außenverbindungsanschluss 25 des vorliegenden Beispiels außerdem eine Form aufweisen, die in Richtung der Seite der oberen Oberfläche des Außenverbindungsanschlusses 25 konvex gekrümmt ist, wobei der Endabschnitt 44 der Mutter 40 in Bezug auf den konvex gekrümmten Außenverbindungsanschluss 25 leicht mit der Metallschicht 73 der unteren Oberfläche in Kontakt gelangen kann. Darüber hinaus ist der Außendurchmesser Dn der Mutter 40 gleich dem oder kleiner als der maximale Durchmesser Ds der Schraube 32. Somit wird die gesamte obere Oberfläche der Mutter 40 durch den Schraubenkopf 34 gedrückt und kann der Endabschnitt 44 der Mutter 40 zuverlässig in die Metallschicht 73 der unteren Oberfläche einschneiden, wenn die Schraube 32 angezogen wird.
  • 2 ist eine Explosionsquerschnittsansicht eines Außenverbinders 320 gemäß einem Referenzbeispiel. Es wird angemerkt, dass Komponenten, die mit dem in 1A bis 1D beschriebenen Außenverbinder 20 gemeinsam sind, in 2 dieselben oder ähnliche Bezugszeichen tragen.
  • Der Außenverbindungsanschluss 325 in 2 weist eine Form auf, die in der XY-Ebene in Richtung der Seite der oberen Oberfläche des Außenverbindungsanschlusses 325 konkav gekrümmt ist. Somit gelangt zur Zeit der Außenverbindung die Stromschiene 30 mit den Fortsätzen der zweiten Metallschicht 72, die zu der Seite der oberen Oberfläche vorstehen, in Kontakt und gelangt die Mutter 40 mit der Metallschicht 73 der unteren Oberfläche in dem Umfangsgebiet des Schraubenlochs 28 in Kontakt. Somit kann der Endabschnitt 44 der Mutter 40 mit dem Außenverbindungsanschluss 325 nicht in ausreichendem Kontakt stehen oder von dem Außenverbindungsanschluss 325 getrennt sein.
  • Wie oben beschrieben wurde, ist die Metallschicht 73 der unteren Oberfläche aus einem Material mit hoher Härte gebildet. Somit schneidet der Endabschnitt 44 der Mutter 40 nicht ausreichend in die Metallschicht 73 der unteren Oberfläche ein, wenn die Schraube 32 angezogen wird, falls der Endabschnitt 44 der Mutter 40 und die Metallschicht 73 der unteren Oberfläche nicht ausreichend in Kontakt stehen. Im Ergebnis wird auf das Harz 55, das die Mutter 40 hält, ein Anzugsmoment ausgeübt, was einen Riss verursachen kann.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann der Außenverbinder 320 gemäß dem Referenzbeispiel nicht wie der Außenverbinder 20 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit der Stromschiene 30 und mit dem Außenverbindungsanschluss 25 in engen Kontakt gelangen und eine Außenverbindung nicht ausreichend ausführen.
  • 3 ist eine Draufsicht, die ein anderes Beispiel des Außenverbinders 20 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Genauer ist 3 eine Draufsicht des Außenverbinders 25. Es wird angemerkt, dass gemeinsame Komponenten mit dem in 1A bis 1D beschriebenen Außenverbinder 20 in 3 dieselben oder ähnliche Bezugszeichen tragen.
  • In 3 ist die erste Metallschicht 71 in der Weise bereitgestellt, dass sie die obere Oberfläche 62 des Leiters 60 vollständig bedeckt, während die zweite Metallschicht 72 in der Weise bereitgestellt ist, dass sie einen Teil der ersten Metallschicht 71 bedeckt. Die zweite Metallschicht 72 des vorliegenden Beispiels bedeckt das Umfangsgebiet des Schraubenlochs 28 der ersten Metallschicht 71 konzentrisch mit dem Schraubenloch 28.
  • Das Gebiet, wo die zweite Metallschicht 72 bereitgestellt ist, ist gemäß der Starrheit des für die zweite Metallschicht 72 verwendeten Materials in der Weise eingestellt, dass die Stromschiene 30 und der Außenverbinder 25 zur Zeit der Außenverbindung ausreichend in engem Kontakt miteinander stehen. Als ein Beispiel kann die zweite Metallschicht 72 in einem Gebiet bereitgestellt sein, das in einer Draufsicht zur Zeit der Außenverbindung einem von dem Schraubenkopf 34 belegten Bereich entspricht.
  • Dadurch, dass die zweite Metallschicht 72 in der Weise bereitgestellt ist, dass sie nur einen Teil der ersten Metallschicht 71 bedeckt, können die Kosten im Vergleich zu dem Fall, dass die erste Metallschicht 71 vollständig bedeckt ist, unterdrückt werden.
  • 4 ist eine Explosionsquerschnittsansicht, die ein nochmals anderes Beispiel des Außenverbinders 20 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Es wird angemerkt, dass gemeinsame Komponenten mit dem in 1A bis 1D beschriebenen Außenverbinder 20 in 4 dieselben oder ähnliche Bezugszeichen tragen.
  • Wie in 4 gezeigt ist, ist die Mutter 40 des vorliegenden Beispiels eine Mutter vom Flanschtyp mit einem Flansch auf der Seite des Außenverbindungsanschlusses 25. In diesem Fall entspricht der Außendurchmesser Dn der Mutter 40 dem Außendurchmesser des Flanschs und ist der Außendurchmesser des Flanschs gleich dem oder kleiner als der Außendurchmesser des Schraubenkopfs 34. Unter Verwendung der Mutter vom Flanschtyp wie der Mutter 40 ist es leicht, ein Drehmoment auf die Mutter 40 auszuüben, wenn die Schraube 32 angezogen wird. Somit kann die Drehung der Mutter 40 zuverlässig verhindert werden.
  • 5 ist eine erläuternde Darstellung, die ein Verfahren zur Herstellung des Außenverbinders 20 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Herstellungsverfahren des vorliegenden Beispiels enthält die Schritte S102 bis S110.
  • In Schritt S102 wird der Leiter 60 mit der oberen Oberfläche 62 und mit der unteren Oberfläche 64 bereitgestellt. Als ein Beispiel wird der Leiter 60 aus Kupfer gebildet.
  • In Schritt S104 wird auf der oberen Oberfläche 62 des Leiters 60 die erste Metallschicht 71 bereitgestellt. Außerdem wird auf der unteren Oberfläche 64 des Leiters 60 die Metallschicht 73 der unteren Oberfläche bereitgestellt. Zum Beispiel werden die erste Metallschicht 71 und die Metallschicht 73 der unteren Oberfläche dadurch, dass der Leiter 60 in eine Plattierungslösung getaucht wird, gleichzeitig bereitgestellt. Die erste Metallschicht 71 und die Metallschicht 73 der unteren Oberfläche können eine Nickelplattierung sein.
  • In Schritt S106 wird auf der ersten Metallschicht 71 die zweite Metallschicht 72 bereitgestellt. Die zweite Metallschicht 72 wird auf der ersten Metallschicht 71 z. B. durch Maskieren der unteren Oberfläche 64 des Leiters 60 und Tauchen des Leiters 60 in eine Plattierungslösung bereitgestellt. Die zweite Metallschicht 72 kann eine Gold- oder eine matte Nickel- oder eine Kupfer-Zinn-Legierungs-Plattierung oder eine Silberplattierung sein.
  • Durch die Schritte S102 bis S106 wird der Außenverbindungsanschluss 25 bereitgestellt.
  • In Schritt S108 wird der Außenverbindungsanschluss 25 zu einer Form verarbeitet, die in Richtung der Seite der oberen Oberfläche konvex gekrümmt ist. Der Außenverbindungsanschluss 25 des vorliegenden Beispiels wird in einer Form angeordnet und in der in 5 durch die schwarzen Pfeile angegebenen Richtung gepresst, d. h., die Fortsätze in der XY-Ebene werden von oben nach unten gepresst und die Mitte wird von unten nach oben gepresst, wodurch der Außenverbindungsanschluss 25 zu einer konvex gekrümmten Form verarbeitet wird. Darüber hinaus wird in Schritt S108 durch gleichzeitiges Stanzen und Ausschneiden des Außenverbindungsanschlusses 25 das Schraubenloch 28 gebildet.
  • In Schritt S110 wird auf der Seite der unteren Oberfläche des Außenverbindungsanschlusses 25 die Mutter 40 bereitgestellt. Zum Beispiel wird der Außenverbindungsanschluss 25 auf der Mutter 40 angeordnet, die im Voraus in der Weise, dass das Schraubenloch 28 und das Mutterloch 42 konzentrisch sind, in dem Aufnahmeabschnitt 51 des Gehäuses 50 aufgenommen worden ist.
  • 6 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 200 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Fahrzeug 200 ist ein Fahrzeug, das wenigstens einen Teil der Antriebskraft unter Verwendung elektrischer Leistung erzeugt. Als ein Beispiel ist das Fahrzeug 200 ein Elektrofahrzeug, das die gesamte Antriebskraft mit einer Motorantriebsvorrichtung wie einem Motor erzeugt, oder ein Hybridfahrzeug, das eine Motorantriebsvorrichtung wie etwa einen Motor und eine Brennkraftmaschine, die durch Kraftstoff wie etwa Benzin angetrieben wird, verwendet.
  • Das Fahrzeug 200 enthält eine Steuervorrichtung 210 (Außenvorrichtung), die die Motorantriebsvorrichtung wie etwa den Motor steuert. Die Steuervorrichtung 210 ist mit dem Halbleitermodul 100 versehen. Das Halbleitermodul 100 kann die der Motorantriebsvorrichtung zugeführte Leistung steuern.
  • 7 ist ein Hauptstromlaufplan des Halbleitermoduls 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Halbleitermodul 100 kann ein Teil einer im Fahrzeug montierten Einheit, die einen Fahrzeugmotor ansteuert, sein. Das Halbleitermodul 100 kann als eine Dreiphasen-AC-Wechselrichterschaltung mit Eingangsanschlüssen P und N und mit Ausgangsanschlüssen U, V und W fungieren.
  • Ein Halbleiterchip, in dem ein erster Halbleiterchip 78 und ein zweiter Halbleiterchip 79 parallelgeschaltet sind, wird als ein Halbleiterchip 80 bezeichnet. Ein Halbleiterchip 80-1, ein Halbleiterchip 80-2 und ein Halbleiterchip 80-3 können in dem Halbleitermodul 100 einen unteren Strang bilden. Ein Halbleiterchip 80-4, ein Halbleiterchip 80-5 und ein Halbleiterchip 80-6 können in dem Halbleitermodul 100 einen oberen Strang bilden. Das Paar der Halbleiterchips 80-1 und 80-4 kann einen Zweig bilden. Das Paar der Halbleiterchips 80-2 und 80-5 kann einen Zweig bilden. Das Paar der Halbleiterchips 80-3 und 80-6 kann einen Zweig bilden.
  • In dem Halbleiterchip 80-1 können die Emitterelektroden eines ersten Halbleiterchips 78-2 und eines zweiten Halbleiterchips 79-2 mit dem Eingangsanschluss N1 elektrisch verbunden sein und können die Kollektorelektroden eines ersten Halbleiterchips 78-2 und eines zweiten Halbleiterchips 79-2 mit dem Ausgangsanschluss U elektrisch verbunden sein. In dem Halbleiterchip 80-4 können die Emitterelektroden eines ersten Halbleiterchips 78-1 und eines zweiten Halbleiterchips 79-1 mit dem Ausgangsanschluss U elektrisch verbunden sein und können die Kollektorelektroden eines ersten Halbleiterchips 78-1 und eines zweiten Halbleiterchips 79-1 mit dem Eingangsanschluss P1 elektrisch verbunden sein.
  • In dem Halbleiterchip 80-2 können die Emitterelektroden des ersten Halbleiterchips 78-2 und des zweiten Halbleiterchips 79-2 mit dem Eingangsanschluss N2 elektrisch verbunden sein und können die Kollektorelektroden des ersten Halbleiterchips 78-2 und des zweiten Halbleiterchips 79-2 mit dem Ausgangsanschluss V elektrisch verbunden sein. In dem Halbleiterchip 80-5 können die Emitterelektroden des ersten Halbleiterchips 78-1 und des zweiten Halbleiterchips 79-1 mit dem Ausgangsanschluss V elektrisch verbunden sein und können die Kollektorelektroden des ersten Halbleiterchips 78-1 und des zweiten Halbleiterchips 79-1 mit dem Eingangsanschluss P2 elektrisch verbunden sein.
  • In dem Halbleiterchip 80-3 können die Emitterelektroden des ersten Halbleiterchips 78-2 und des zweiten Halbleiterchips 79-2 mit dem Eingangsanschluss N3 elektrisch verbunden sein und können die Kollektorelektroden des ersten Halbleiterchips 78-2 und des zweiten Halbleiterchips 79-2 mit dem Ausgangsanschluss W elektrisch verbunden sein. In dem Halbleiterchip 80-6 können die Emitterelektroden des ersten Halbleiterchips 78-1 und des zweiten Halbleiterchips 79-1 mit dem Ausgangsanschluss W elektrisch verbunden sein und können die Kollektorelektroden des ersten Halbleiterchips 78-1 und des zweiten Halbleiterchips 79-1 mit dem Eingangsanschluss P3 elektrisch verbunden sein.
  • Die Halbleiterchips 80-1 bis 80-6 können durch in die Steuerelektrodenanschlussflächen des ersten Halbleiterchips 78 und des zweiten Halbleiterchips 79 eingegebene Signale jeweils abwechselnd geschaltet werden. In dem vorliegenden Beispiel können der erste Halbleiterchip 78 und der zweite Halbleiterchip 79 während des Schaltens Wärme erzeugen.
  • Die Eingangsanschlüsse P1, P2 und P3 können über die Stromschiene 30 mit der positiven Elektrode der externen Leistungsversorgung verbunden sein. Die Eingangsanschlüsse N1, N2 und N3 können über die Stromschiene 30 mit der negativen Elektrode einer externen Leistungsversorgung verbunden sein. Die Eingangsanschlüsse P1, P2 und P3 können elektrisch miteinander verbunden sein. Die Eingangsanschlüsse N1, N2 und N3 können elektrisch miteinander verbunden sein. Die Ausganganschlüsse U, V und W können über die Stromschiene 30 jeweils mit einer Last verbunden werden.
  • Der erste Halbleiterchip 78 und der zweite Halbleiterchip 79 in dem Halbleitermodul 100 können jeweils ein RC-IGBT- (rückwärtsleitender IGBT-) Halbleiterchip sein. In dem RC-IGBT-Halbleiterchip können der IGBT und die FWD antiparallelgeschaltet geschaltet sein. Der erste Halbleiterchip 78 und der zweite Halbleiterchip 79 können jeweils eine Kombination eines Transistors wie etwa eines MOSFET oder eines IGBT und einer Diode enthalten.
  • Obgleich die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, ist der technische Schutzumfang der Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Für den Fachmann auf dem Gebiet ist klar, dass zu den oben beschriebenen Ausführungsformen verschiedene Änderungen und Verbesserungen hinzugefügt werden können. Außerdem ist aus dem Schutzumfang der Ansprüche klar, dass die Ausführungsformen, zu denen solche Änderungen oder Verbesserungen hinzugefügt worden sind, im technischen Schutzumfang der Erfindung enthalten sein können.
  • Die Operationen, Prozeduren, Schritte und Phasen jedes Prozesses, der durch eine Vorrichtung, ein System, ein Programm und ein Verfahren, die in den Ansprüchen, Ausführungsformen oder Darstellungen gezeigt sind, ausgeführt werden, können in irgendeiner Reihenfolge ausgeführt werden, solange die Reihenfolge nicht durch „zuvor“, „bevor“ oder dergleichen angegeben ist und solange die Ausgabe aus einem vorhergehenden Prozess nicht in einem späteren Prozess verwendet wird. Selbst wenn der Prozessablauf in den Ansprüchen, Ausführungsformen oder Darstellungen unter Verwendung von Phrasen wie etwa „erstes“ oder „nächstes“ beschrieben ist, bedeutet das nicht notwendig, dass der Prozess in dieser Reihenfolge ausgeführt werden muss.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Halbleiterzelle,
    12
    Halbleiterchip,
    20
    Außenverbinder,
    25
    Außenverbindungsanschluss,
    28
    Schraubenloch,
    30
    Stromschiene,
    32
    Schraube,
    34
    Schraubenkopf,
    36
    Gewindeabschnitt,
    40
    Mutter,
    42
    Mutterloch,
    44
    Endabschnitt,
    50
    Gehäuse,
    51
    Aufnahmeabschnitt,
    55
    Harz,
    60
    Leiter,
    62
    obere Oberfläche,
    64
    untere Oberfläche,
    71
    erste Metallschicht,
    72
    zweite Metallschicht,
    73
    Metallschicht der unteren Oberfläche,
    78
    erster Halbleiterchip,
    79
    zweiter Halbleiterchip,
    80
    Halbleiterchip,
    90
    Bodenplatte,
    92
    isolierende Platte,
    94
    Schaltungsschicht,
    93
    leitfähiges Element,
    100
    Halbleitermodul,
    200
    Fahrzeug,
    210
    Steuervorrichtung,
    320
    Außenverbinder,
    325
    Außenverbindungsanschluss.

Claims (14)

  1. Außenverbinder eines Halbleitermoduls, wobei der Außenverbinder Folgendes umfasst: einen Außenverbindungsanschluss; und eine Mutter, die auf einer Seite der unteren Oberfläche des Außenverbindungsanschlusses bereitgestellt ist, wobei der Außenverbindungsanschluss aufweist: einen Leiter, eine erste Metallschicht, die auf einer oberen Oberfläche des Leiters bereitgestellt ist, eine zweite Metallschicht, die auf der ersten Metallschicht bereitgestellt ist, und eine Metallschicht der unteren Oberfläche, die auf einer unteren Oberfläche des Leiters bereitgestellt ist.
  2. Außenverbinder nach Anspruch 1, wobei die erste Metallschicht eine höhere Härte als die zweite Metallschicht aufweist.
  3. Außenverbinder nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Metallschicht aus demselben Material wie die Metallschicht der unteren Oberfläche gebildet ist.
  4. Außenverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Leiter eine Dicke aufweist, die 1,0 mm oder mehr und 7,0 mm oder weniger beträgt, die erste Metallschicht eine Dicke aufweist, die 0,1 m oder mehr und 10 m oder weniger beträgt, die zweite Metallschicht eine Dicke aufweist, die 0,1 m oder mehr und 10 m oder weniger beträgt, und die Metallschicht der unteren Oberfläche eine Dicke aufweist, die gleich der oder größer als die der ersten Metallschicht ist.
  5. Außenverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Leiter aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung gebildet ist, die erste Metallschicht und die Metallschicht der unteren Oberfläche glänzende Nickelschichten sind und die zweite Metallschicht eine Goldschicht, eine matte Nickelschicht, eine Kupfer-Zinn-Legierungs-Schicht oder eine Silberschicht ist.
  6. Außenverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zweite Metallschicht in der Weise bereitgestellt ist, dass sie einen Teil der ersten Metallschicht bedeckt.
  7. Außenverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Außendurchmesser der Mutter gleich dem oder kleiner als ein maximaler Durchmesser einer Schraube, die der Mutter entspricht, ist.
  8. Außenverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Mutter mit einem Gehäuse des Halbleitermoduls integriert ist.
  9. Außenverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Mutter eine flanschförmige Mutter mit einem Flansch auf der Seite des Außenverbindungsanschlusses ist.
  10. Herstellungsverfahren für einen Außenverbinder eines Halbleitermoduls, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Außenverbindungsanschlusses; und Bereitstellen einer Mutter auf einer Seite der unteren Oberfläche des Außenverbindungsanschlusses, wobei das Bereitstellen des Außenverbindungsanschlusses enthält: Bereitstellen eines Leiters; Bereitstellen einer ersten Metallschicht auf einer oberen Oberfläche des Leiters; Bereitstellen einer zweiten Metallschicht auf der ersten Metallschicht; und Bereitstellen einer Metallschicht der unteren Oberfläche auf einer unteren Oberfläche des Leiters.
  11. Herstellungsverfahren nach Anspruch 10, wobei das Bereitstellen des Außenverbindungsanschlusses das Bilden eines Außenverbindungsanschlusses mit einer Form, die in Richtung einer Seite der oberen Oberfläche konvex gekrümmt ist, enthält.
  12. Halbleitermodul, das Folgendes umfasst: den Außenverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
  13. Fahrzeug, das Folgendes umfasst: das Halbleitermodul nach Anspruch 12.
  14. Verfahren zum Verbinden des Außenverbinders nach Anspruch 1 mit einer Stromschiene, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Anordnen der Stromschiene auf einer Seite der oberen Oberfläche des Außenverbindungsanschlusses; Einführen eines Gewindeabschnitts einer Schraube durch ein Loch der Stromschiene und durch ein Schraubenloch des Außenverbindungsanschlusses; und Veranlassen, dass ein Endabschnitt der Mutter in die Metallschicht der unteren Oberfläche einschneidet, durch Anziehen der Schraube.
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