DE102023102402A1 - Halbleitervorrichtung, Verfahren zur Fertigung der Halbleitervorrichtung und Leistungskonvertierungsvorrichtung - Google Patents

Halbleitervorrichtung, Verfahren zur Fertigung der Halbleitervorrichtung und Leistungskonvertierungsvorrichtung Download PDF

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Abstract

Eine Halbleitervorrichtung weist ein isolierendes Substrat, ein Halbleiterelement, das mit einem ersten Verbindungsmaterial dazwischen eingeschoben auf das isolierende Substrat verbunden ist, eine Mehrzahl von Stützdrähten, welche zwischen dem Halbleiterelement und einer Elektrodenplatte, die über den Halbleiterelement vorgesehen ist, in Kontakt mit dem Halbleiterelement und der Elektrodenplatte vorgesehen sind, und ein zweites Verbindungsmaterial, welches auf dem Halbleiterelement vorgesehen ist und das Halbleiterelement und die Elektrodenplatte verbindet.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung, ein Verfahren zur Fertigung der Halbleitervorrichtung und eine Leistungskonvertierungsvorrichtung.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • In den letzten Jahren ist in einem Fahrzeugbereich, einem Industriemaschinenbereich oder einem Verbraucherausrüstungsbereich eine Halbleitervorrichtung notwendig geworden, die geeignet ist, bei einer hohen Spannung und einem großen Strom zu arbeiten. Zusätzlich muss eine Halbleitervorrichtung, welche bei einer hohen Spannung und einem großen Strom arbeitet, auch eine hohe Wärmeabstrahlungseigenschaft aufweisen, da ein montiertes Halbleiterelement aufgrund seiner eigenen Wärmeerzeugung eine hohe Temperatur erreicht. Deshalb ist eine Halbleitervorrichtung vorgeschlagen worden, in welcher eine Elektrodenplatte auf ein Halbleiterelement angefügt ist. Ein Beispiel ist die Halbleitervorrichtung der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-129254 .
  • Die Halbleitervorrichtung der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-129254 ist jedoch nicht unter Berücksichtigung einer Unterdrückung einer Neigung der Elektrodenplatte auf dem Halbleiterelement konfiguriert und weist ein Problem auf, dass die Elektrodenplatte geneigt sein kann.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist, eine Halbleitervorrichtung zu erhalten, die geeignet ist, eine Neigung einer Elektrodenplatte über einem Halbleiterelement zu unterbinden.
  • Eine Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung weist ein isolierendes Substrat, ein Halbleiterelement, eine Elektrodenplatte, eine Mehrzahl von Stützdrähten und ein zweites Verbindungsmaterial auf.
  • Das Halbleiterelement ist mit einem ersten Verbindungsmaterial dazwischen eingeschoben auf das isolierende Substrat angefügt.
  • Die Elektrodenplatte ist über dem Halbleiterelement vorgesehen.
  • Die Mehrzahl von Stützdrähten ist zwischen dem Halbleiterelement und einer Elektrodenplatte in Kontakt mit dem Halbleiterelement und der Elektrodenplatte vorgesehen.
  • Das zweite Verbindungsmaterial ist auf dem Halbleiterelement vorgesehen und verbindet das Halbleiterelement und die Elektrodenplatte.
  • Da die Elektrodenplatte auf dem Halbleiterelement durch die Mehrzahl von Stützdrähten gestützt wird, kann eine Neigung der Elektrodenplatte unterbunden werden.
  • Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ersichtlicher, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gesehen wird.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
    • 1 ist eine Draufsicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform darstellt;
    • 2 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform, aufgenommen entlang einer Linie A-A in 1;
    • 3 und 4 stellen eine Modifikation der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform dar;
    • 5 ist ein Diagramm einer elektrischen Schaltung, das eine Konfiguration der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform darstellt;
    • 6 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration darstellt, in welcher die Halbleitervorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform an einem Kühlkörper 20 angebracht ist;
    • 7 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht eines Bereichs, der durch die unterbrochene Linie 80 in der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform umgeben ist;
    • 8, 9, 10A bis 10D und 11 stellen eine Modifikation der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform dar;
    • 12 ist eine schematische Ansicht eines Falls, in welchem eine Elektrodenplatte 7 geneigt ist;
    • 13 ist eine Draufsicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Modifikation der ersten bevorzugten Ausführungsform darstellt;
    • 14 ist eine Querschnittsansicht, die die Halbleitervorrichtung gemäß der Modifikation der ersten bevorzugten Ausführungsform darstellt;
    • 15 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration darstellt, in welcher die Halbleitervorrichtung gemäß der Modifikation der ersten bevorzugten Ausführungsform an einem Kühlkörper 20 angebracht ist;
    • 16 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform darstellt;
    • 17 stellt eine Modifikation der Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform dar;
    • 18 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform darstellt;
    • 19 stellt eine Modifikation der Halbleitervorrichtung gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform dar;
    • 20 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Leistungskonvertierungssystems gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform darstellt; und
    • 21 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zur Fertigung der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform darstellt.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Da die Zeichnungen schematisch dargestellt sind, können die Beziehungen in einer Größe und Position verändert sein. In der nachfolgenden Beschreibung werden identischen oder korrespondierenden Bestandselementen identische Bezugszeichen zugewiesen und eine wiederholte Beschreibung derselben kann weggelassen sein.
  • Zusätzlich können in der nachfolgenden Beschreibung Begriffe verwendet werden, die bestimmte Positionen und Richtungen bedeuten, wie „ober“, „unter“, „vorderseitig“, „rückseitig“, „links“, „rechts“ und „seitlich“, aber diese Begriffe werden für eine Einfachheit verwendet, um ein Verständnis der Inhalte der Ausführungsformen zu ermöglichen, und beschränken nicht Positionen und Richtungen während einer tatsächlichen Implementierung.
  • <Erste bevorzugte Ausführungsform>
  • Eine Halbleitervorrichtung 50 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben. 1 ist eine Draufsicht, die die Halbleitervorrichtung 50 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform darstellt.
  • Wie in 1 dargestellt, weist die Halbleitervorrichtung 50 acht Metallbuchsen 10, welche ein zylindrisches Metall sind, auf einer Oberfläche eines Gehäuses 3, das in einer Draufsicht eine viereckige Form aufweist, an linken und rechten Endteilen des Gehäuses 3 auf. Jede der Metallbuchsen 10 weist eine Durchgangsbohrung auf, durch welche ein Bolzen oder dergleichen eingeführt werden kann, und die Halbleitervorrichtung 50 ist zum Beispiel mit einem Bolzen an einem Kühlkörper fixiert. Es ist zu beachten, dass, wenn die Halbleitervorrichtung 50 an einem Kühlkörper oder dergleichen fixiert wird, die Halbleitervorrichtung 50 mit einer durch die Metallbuchse 10 und eine Unterlegscheibe geschraubten Schraube befestigt werden kann. Ein Material der Metallbuchsen 10 kann ein Metall sein, wie Kupfer oder Eisen, aber ist vorzugsweise ein Metall, das eine gute Verarbeitbarkeit und geringe Materialkosten aufweist, wie Messing oder Aluminium. Obwohl das Gehäuse 3 durch Einbetten der Metallbuchsen 10 eingegossen wird, kann das Gehäuse 3 durch Fixieren der Metallbuchsen 10 durch Presspassen an Durchgangsbohrungen, die durch das Gehäuse 3 verlaufen, durch Umspritzen ausgebildet werden.
  • Die Metallbuchsen 10 sind in einer Reihe auf jeder der linken und rechten Seiten des Gehäuses 3 vorgesehen, und eine Reihe der Metallbuchsen 10, die auf der linken Seite des Gehäuses 3 vorgesehen sind, und eine Reihe der Metallbuchsen 10, die auf der rechten Seite des Gehäuses 3 vorgesehen sind, sind parallel angeordnet. Die Mehrzahl von Metallbuchsen 10 ist in jeder Reihe in gleichen Abständen angeordnet. Es ist zu beachten, dass die Metallbuchsen 10 nicht notwendigerweise vorgesehen sein müssen, aber in einem Fall, in welchem die Metallbuchsen 10 vorgesehen sind, ist es nur notwendig, dass zwei oder mehr Metallbuchsen 10 vorgesehen sind, und die Anzahl an Metallbuchsen 10 ist nicht auf acht beschränkt. Es ist auch möglich, eine Konfiguration einzusetzen, in welcher nur eine Metallbuchse 10 an jeder von vier Ecken des Gehäuses 3 vorgesehen ist. Zusätzlich müssen die Metallbuchsen 10 nicht notwendigerweise parallel und in gleichen Abständen angeordnet sein.
  • Eine Elektrode 5a, eine Elektrode 5b und eine Elektrode 5c sind Elektroden 5, um die Halbleitervorrichtung 50 und eine externe Vorrichtung elektrisch zu verbinden, und sind von der Oberfläche des Gehäuses 3 exponiert. Die Elektrode 5a ist ein P-Anschluss der Halbleitervorrichtung 50, die Elektrode 5b ist ein N-Anschluss der Halbleitervorrichtung 50 und eine Gleichstromleistung wird von einer Energieversorgungsvorrichtung oder dergleichen, welche eine externe Vorrichtung ist, über den P-Anschluss und den N-Anschluss in die Halbleitervorrichtung 50 eingegeben. Die Elektrode 5c ist ein Ausgangsanschluss der Halbleitervorrichtung 50, und die Gleichstromleistung, die von der Elektrode 5a und der Elektrode 5b eingegeben wird, wird durch die Halbleitervorrichtung 50 konvertiert und wird über die Elektrode 5c an eine Lastvorrichtung, welche eine externe Vorrichtung ist, ausgegeben. Die Elektrode 5a und die Elektrode 5b sind jeweils auf einer Seite parallel zu und gegenüber von einer Seite, auf welcher die Elektrode 5c auf der Oberfläche des Gehäuses 3 vorgesehen ist, vorgesehen, und sind vorzugsweise auf einer Seite orthogonal zu der Seite, auf welcher die Reihe der Metallbuchsen 10 auf der Oberfläche des Gehäuses 3 vorgesehen ist, vorgesehen. Es ist zu beachten, dass die Elektrode 5a und die Elektrode 5b nicht notwendigerweise auf einer Seite parallel zu und gegenüber von der Seite, auf welcher die Elektrode 5c auf der Oberfläche des Gehäuses 3 vorgesehen ist, vorgesehen sein müssen, und nicht notwendigerweise auf einer Seite orthogonal zu der Seite, auf welcher die Reihe der Metallbuchsen 10 vorgesehen ist, vorgesehen sein müssen. Die Elektrode 5a und die Elektrode 5b können auf der Seite vorgesehen sein, wo die Reihe der Metallbuchsen 10 vorgesehen ist. Obwohl der Fall beschrieben ist, in welchem drei Elektroden 5, insbesondere die Elektroden 5a, 5b und 5c, welche jeweils ein P-Anschluss, ein N-Anschluss und ein Ausgangsanschluss sind, vorgesehen sind, kann die Anzahl an Elektroden 5 in einem Fall, in welchem der N-Anschluss auch als ein Ausgangsanschluss dient, zwei sein. Die Anzahl an Elektroden 5 ist nicht beschränkt, solange zwei oder mehr Elektroden 5 vorgesehen sind.
  • Ein Signalanschluss 6 ist ein Anschluss, der für eine Eingabe und eine Ausgabe eines elektrischen Signals zwischen der Halbleitervorrichtung 50 und einer externen Vorrichtung verwendet wird. Der Signalanschluss 6 ist von einem Versiegelungsmaterial 4 exponiert. Es ist zu beachten, dass der Signalanschluss 6 auf der Oberfläche des Gehäuses 3 vorgesehen sein kann. Zusätzlich kann die Anzahl an Signalanschlüssen 6 einer oder mehr sein und ist nicht auf sechs beschränkt. Wie in 1 dargestellt, können die Signalanschlüsse 6 zwischen den Reihen der Metallbuchsen 10 vorgesehen sein, die auf den linken und rechten Seiten des Gehäuses 3 vorgesehen sind, und die Signalanschlüsse 6 sind parallel zu den Reihen der Metallbuchsen 10 angeordnet, die auf der rechten Seite des Gehäuses 3 vorgesehen sind. Obwohl die Signalanschlüsse 6 parallel zueinander angeordnet sind, brauchen die Signalanschlüsse 6 nicht notwendigerweise parallel angeordnet zu sein. Obwohl die Signalanschlüsse 6 in gleichen Abständen angeordnet sind, brauchen die Signalanschlüsse 6 nicht notwendigerweise in gleichen Abständen angeordnet zu sein.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht, die die Halbleitervorrichtung 50 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt, 2 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung 50, die entlang der in 1 dargestellten unterbrochenen Linie A-A aufgenommen ist, und 3 und 4 sind Querschnittsansichten einer Modifikation der Halbleitervorrichtung 50. Wie in 2 dargestellt, ist die Halbleitervorrichtung 50 mit einem Halbleiterelement 1 (1a, 1b), einem isolierenden Substrat 2, dem Gehäuse 3, dem Versiegelungsmaterial 4, den Elektroden 5, den Signalanschlüssen 6, einer Elektrodenplatte 7, den Metallbuchsen 10 und einem Stützdraht 11 versehen.
  • Das Halbleiterelement 1 (1a, 1b) braucht nur ein Schaltelement oder eine Diode zu sein. Zum Beispiel kann ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT), ein Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), ein umgekehrt leitender IGBT (RC-IGBT) oder dergleichen verwendet werden, und eine Diode oder dergleichen kann als ein Rückflusselement verwendet werden. Die Anzahl an Halbleiterelementen 1 ist nicht auf eins beschränkt und kann zwei oder mehr sein.
  • Das isolierende Substrat 2 weist eine Metallplatte 2a, ein isolierendes Bauteil 2b und eine Schaltungsstruktur 2c auf. Das Halbleiterelement 1 ist mit einem Lötmittel, welches ein dazwischen eingeschobenes erstes Verbindungsmaterial 9 ist, mit der Schaltungsstruktur 2c verbunden. Das isolierende Bauteil 2b ist auf der Metallplatte 2a vorgesehen, und das isolierende Bauteil 2b und die Metallplatte 2a sind zum Beispiel durch ein Lötmaterial oder ein gesintertes Material verbunden. Die Schaltungsstruktur 2c ist auf dem isolierenden Bauteil 2b vorgesehen, und das isolierende Bauteil 2b und die Schaltungsstruktur 2c sind zum Beispiel durch ein Lötmaterial oder ein gesintertes Material verbunden. Die Metallplatte 2a und die Schaltungsstruktur 2c können aus einem Metall bestehen und bestehen zum Beispiel aus Kupfer. Die Metallplatte 2a ist eine Wärmeabstrahlplatte, welche Wärme abstrahlt, die in dem Halbleiterelement 1 erzeugt wird, und die Schaltungsstruktur 2c bildet eine elektrische Schaltung der Halbleitervorrichtung 50. Das isolierende Bauteil 2b braucht nur eine elektrische Isolation mit dem Halbleiterelement 1 sicherzustellen und kann zum Beispiel aus einem anorganischen Keramikmaterial oder einem Harzmaterial ausgebildet sein. In der vorstehenden Beschreibung sind die Metallplatte 2a, das isolierende Bauteil 2b und die Schaltungsstruktur 2c des isolierenden Substrats 2 miteinander integriert. Die Metallplatte 2a und das isolierende Bauteil 2b können jedoch als eigenständige Komponenten vorgesehen sein, anstatt aus einem Stück in dem isolierenden Substrat 2 enthalten zu sein.
  • Die Elektrodenplatte 7 besteht aus Kupfer (Cu). Die Elektrodenplatte 7 ist mit dem zweiten Verbindungsmaterial 12 und dem Stützdraht 11 dazwischen eingeschoben auf dem Halbleiterelement 1 angeordnet, und eine Vorderseitenoberflächenelektrode (z.B. eine Emitterelektrode in dem Fall eines IGBTs und eine Anodenelektrode in dem Fall einer Diode) des Halbleiterelements 1 und eine untere Oberfläche der Elektrodenplatte 7 sind durch das zweite Verbindungsmaterial 12 verbunden. Es ist zu beachten, dass das zweite Verbindungsmaterial 12 nur elektrisch leitfähig zu sein braucht und zum Beispiel ein Lötmaterial, wie eine Silberpaste oder ein Lötmittel, sein kann. Die untere Oberfläche der Elektrodenplatte 7 ist so angeordnet, dass sie nicht nur der Vorderseitenoberflächenelektrode des Halbleiterelements 1 gegenüberliegt, sondern auch einer Oberfläche des isolierenden Substrats 2. Das heißt, das Halbleiterelement 1, das isolierende Substrat 2 und die Elektrodenplatte 7 sind so angeordnet, dass sie zueinander parallel sind.
  • Wie in FIG, 1 dargestellt, sind die Elektroden 5 die Elektrode 5a, welche ein P-Anschluss der Halbleitervorrichtung 50 ist, die Elektrode 5b, welche ein N-Anschluss der Halbleitervorrichtung 50 ist, und die Elektrode 5c, welche ein Ausgangsanschluss der Halbleitervorrichtung 50 ist. Die einen Enden der Elektroden 5 sind elektrisch mit dem Halbleiterelement 1 mit der Elektrodenplatte 7, der Schaltungsstruktur 2c, dem leitfähigen Draht 13 oder dergleichen verbunden, und die anderen Enden der Elektroden 5 werden für eine elektrische Verbindung mit einer externen Vorrichtung für die Halbleitervorrichtung 50 verwendet. Obwohl nicht dargestellt, können die Elektrode 5 und die Elektrodenplatte 7 mit einem Verbindungsmaterial, wie einem Lötmittel, dazwischen eingeschoben verbunden sein oder können durch ein Festphasen-Bonding unter Verwendung von Ultraschallschwingungen oder dergleichen verbunden sein.
  • Die einen Enden der Signalanschlüsse 6 sind elektrisch mit einer Steuerelektrode auf der Oberfläche des Halbleiterelements 1 verbunden, wobei die Schaltungsstruktur 2c, der leitfähige Draht 13 oder dergleichen dazwischen eingeschoben sind, und die anderen Enden der Signalanschlüsse 6 werden für eine Eingabe und eine Ausgabe eines elektrischen Signals zu und von einer externen Vorrichtung für die Halbleitervorrichtung 50 verwendet. Es ist zu beachten, dass die Schaltungsstruktur 2c zwischengeschoben sein kann oder nicht zwischengeschoben zu sein braucht. Die Elektroden 5 und die Signalanschlüsse 6 brauchen nur elektrische leitfähig zu sein und können zum Beispiel Kupfer sein. Es ist zu beachten, dass für die Steuerelektrode nicht nur eine Gate-Elektrode zum Steuern von EIN/AUS des Halbleiterelements 1, sondern auch zum Beispiel eine Stromsensorelektrode oder eine Kelvin-Emitterelektrode vorgesehen sein kann. Die Stromsensorelektrode ist eine Elektrode zum Messen eines Stroms, der durch einen Zellbereich der Halbleitervorrichtung 50 fließt, und die Kelvin-Emitterelektrode ist eine Elektrode zum Messen einer Temperatur der Halbleitervorrichtung 50. Entsprechend kann eine Mehrzahl von Signalanschlüssen 6 vorgesehen sein, die zu den Steuerelektroden korrespondieren.
  • Obwohl die Elektroden 5 und die Signalanschlüsse 6 in 2 beschrieben worden sind, können als eine Modifikation die Elektroden 5 aus einem Stück mit der Elektrodenplatte 7 vorgesehen sein, und eine Einführgehäusestruktur kann eingesetzt werden, in welcher die Signalanschlüsse 6 mit dem Gehäuse 3 integriert sind. Zum Beispiel stellt 3 eine Modifikation der Halbleitervorrichtung 50 dar, in welcher die Elektroden 5 und die Elektrodenplatte 7 in 2 aus einem Stück ausgebildet sind, und die Signalanschlüsse 6 und das Gehäuse 3 sind integriert. In 3 ist ein Ende der Elektrodenplatte 7 elektrisch mit dem Halbleiterelement 1 verbunden, und das andere Ende der Elektrodenplatte 7 wird für eine elektrische Verbindung mit einer externen Vorrichtung für die Halbleitervorrichtung 50 verwendet. Teile der Signalanschlüsse 6 sind in dem Gehäuse 3 eingebettet, die einen Enden der Signalanschlüsse 6 sind elektrisch mit dem Halbleiterelement 1 verbunden, und die anderen Enden der Signalanschlüsse 6 werden für eine Eingabe und eine Ausgabe eines elektrischen Signals zu und von einer externen Vorrichtung für die Halbleitervorrichtung 50 verwendet.
  • Das Halbleiterelement 1 und das isolierende Substrat 2 sind von dem Gehäuse 3 umgeben. Das Gehäuse 3 ist mit einem Haftmittel 8 dazwischen eingeschoben an einem Endteil des isolierenden Bauteils 2b fixiert, und das Haftmittel 8 ist auf vier Seiten des isolierenden Bauteils 2b vorgesehen, die zu der Form des Gehäuses 3 korrespondieren, das in einer Draufsicht eine viereckige Form aufweist, um das viereckige Gehäuse 3 zu fixieren. Es ist zu beachten, dass es nur notwendig ist, dass das Haftmittel 8 so vorgesehen ist, dass das Versiegelungsmaterial 4 nicht als eine Folge des Verbindens des isolierenden Substrats 2 und des Gehäuses 3 zwischen dem isolierenden Substrat 2 und dem Gehäuse herausleckt, wenn das Gehäuse 3 mit dem Versiegelungsmaterial 4 gefüllt wird. Obwohl das isolierende Bauteil 2b und das Gehäuse 3 mit dem Haftmittel 8 fixiert sind, können die Metallplatte 2a oder die Schaltungsstruktur 2c mit dem Haftmittel 8 an dem Gehäuse 3 fixiert sein. Das Gehäuse 3 ist aus einem Isolator ausgebildet wie Polyphenylensulfidharz (PPS).
  • Das Halbleiterelement 1, das isolierende Substrat 2, die Elektroden 5, die Signalanschlüsse 6, der leitfähige Draht 13 und andere, die von dem Gehäuse 3 umgeben sind, sind mit dem Versiegelungsmaterial 4 bedeckt. Endteile der Elektroden 5 und der Signalanschlüsse 6 sind von dem Versiegelungsmaterial 4 exponiert, sodass sie mit einer externen Vorrichtung für die Halbleitervorrichtung 50 verbunden werden. Obwohl eine Umspritz-Gehäusestruktur, in welcher das Gehäuse 3, die Elektroden 5 und die Signalanschlüsse 6 durch Presspassen oder Schraubenbefestigung an dem Gehäuse 3 fixiert werden, in 2 beschrieben worden ist, kann eine Einspritz-Gehäusestruktur eingesetzt werden, in welcher die Elektroden 5 und die Signalanschlüsse 6 in dem Gehäuse 3 eingebettet sind, und die Elektroden 5, die Signalanschlüsse 6 und das Gehäuse 3 aus einem Stück ausgebildet sind. Zum Beispiel stellt 3 die Einspritz-Gehäusestruktur dar, in welcher die Signalanschlüsse 6 und das Gehäuse 3, wie vorstehend beschrieben, aus einem Stück ausgebildet sind. Eine rückseitige Oberfläche des isolierenden Substrats 2 ist von dem Versiegelungsmaterial 4 so exponiert, dass sie durch einen Kühlkörper oder dergleichen gekühlt wird. Das Versiegelungsmaterial 4 ist nicht besonders eingeschränkt, solange das Versiegelungsmaterial 4 ein isolierendes Material ist, und kann zum Beispiel ein Silikongel oder ein epoxidbasiertes Harz sein, oder kann zum Beispiel ein Direktvergussharz oder dergleichen sein, welches mit einem flüssigen Epoxidharz versiegelt ist. In einem Fall eines Direktvergussharzes, eines Transferspritzgusses oder dergleichen brauchen ein Deckel, das Gehäuse 3 oder dergleichen nicht über dem Versiegelungsmaterial 4 vorgesehen zu sein.
  • Der Stützdraht 11 wird auf dem Halbleiterelement 1 vorgesehen, nachdem das Halbleiterelement 1 mit dem ersten Verbindungsmaterial 9 dazwischen eingeschoben auf das isolierende Substrat 2 angefügt ist. Eine Mehrzahl von Stützdrähten 11 ist zwischen der Vorderseitenoberfläche des Halbleiterelements 1 und der unteren Oberfläche der Elektrodenplatte 7 vorgesehen, und die Mehrzahl von Stützdrähten 11 kommt in Kontakt mit der Elektrodenplatte 7 und dem Halbleiterelement 1, sodass ein Abstand zwischen der Vorderseitenoberfläche des Halbleiterelements 1 und der unteren Oberfläche der Elektrodenplatte 7 konstant wird, und dadurch kann eine Neigung der Elektrodenplatte 7 unterbunden werden. Das heißt, die Stützdrähte 11 sind so vorgesehen, dass die Vorderseitenoberfläche des Halbleiterelements 1 und die untere Oberfläche der Elektrodenplatte 7 parallel zueinander sind. Nachdem die Elektrodenplatte 7 und das Halbleiterelement 1 durch die Stützdrähte gehalten werden, sodass der Abstand zwischen der Elektrodenplatte 7 und dem Halbleiterelement 1 konstant wird, werden das Halbleiterelement 1 und die Elektrodenplatte 7 mit dem zweiten Verbindungsmaterial 12 dazwischen eingeschoben verbunden. Nachdem das Halbleiterelement 1 und die Elektrodenplatte 7 durch das zweite Verbindungsmaterial 12 verbunden sind, werden das Halbleiterelement 1 und die Elektrodenplatte 7 durch das Versiegelungsmaterial 4 versiegelt, wie vorstehend beschrieben. In einem Fall, in welchem die Elektrodenplatte 7 zu der Zeit des Bereitstellens des Versiegelungsmaterials 4 geneigt ist, bestehen Bedenken, dass ein Endteil der Elektrodenplatte 7 von dem Versiegelungsmaterial 4 exponiert ist. Es kann jedoch verhindert werden, dass ein Endteil der Elektrodenplatte 7 von dem Versiegelungsmaterial 4 exponiert ist, indem die Elektrodenplatte 7 mit den Stützdrähten 11 gestützt wird.
  • Jeder der Stützdrähte 11 weist an beiden Endteilen davon ein fernes Endteil 11b auf, welches durch ein Wire-Bonding festphasenverbunden ist. Zusätzlich weist jeder der Stützdrähte 11 ein Spitzenteil 11a auf, wo die Höhe des Drahts unter den Teilen des Stützdrahts 11 am höchsten ist. Es ist zu beachten, dass das Spitzenteil 11a als ein Höchstpunkt einer Schleifenform vorgesehen sein kann, die durch den Stützdraht 11 gebildet wird, oder als eine Linie oder eine Oberfläche, die die gleiche Höhe aufweist, ausgebildet sein kann, und das Spitzenteil 11a braucht nur an einer Position ausgebildet zu sein, die höher ist als das ferne Endteil 11b, selbst wenn die Schleifenform des Stützdrahts 11 gequetscht wird.
  • Jedes der fernen Endteile 11b ist ein Startpunkt oder ein Endpunkt, an welchem das Festphasenverbinden durch Wire-Bonding ausgeführt wird, und die fernen Endteile 11b sind um 0,5 mm oder mehr voneinander getrennt angeordnet. Der Abstand zwischen den fernen Endteilen 11b ist auf 0,5 mm oder mehr festgelegt, um eine Werkzeugbeeinträchtigung während des Wire-Bondings zu verhindern. Zusätzlich ist der Abstand festgelegt, um zu verhindern, dass die fernen Endteile 11b sich aufgrund einer Quetschbreite untereinander beeinträchtigen, da die fernen Endteile 11b gequetscht werden, wenn das Wire-Bonding ausgeführt wird. Wie in 2 dargestellt, ist das ferne Endteil 11b mit dem Halbleiterelement 1 verbunden, und das Spitzenteil 11a kommt in Kontakt mit der Elektrodenplatte 7, und dadurch wird die Elektrodenplatte 7 gestützt, sodass eine Neigung der Elektrodenplatte 7 unterbunden wird. Es ist zu beachten, dass das ferne Endteil 11b mit der Elektrodenplatte 7 verbunden sein kann und das Spitzenteil 11a mit dem Halbleiterelement 1 in Kontakt kommen kann. Zum Beispiel stellt 4 als eine Modifikation von 2 eine Modifikation der Halbleitervorrichtung 50 dar, in welcher das ferne Endteil 11b mit der Elektrodenplatte 7 verbunden ist und das Spitzenteil 11a mit dem Halbleiterelement 1 in Kontakt kommt. Wie in 4 dargestellt, ist das ferne Endteil 11b mit der Elektrodenplatte 7 verbunden und das Spitzenteil 11a kommt in Kontakt mit dem Halbleiterelement 1, und dadurch wird die Elektrodenplatte 7 gestützt, sodass eine Neigung der Elektrodenplatte 7 unterbunden wird.
  • Ein Stresspuffermaterial kann in einem Bereich um die Stützdrähte 11 zwischen der Vorderseitenoberfläche des Halbleiterelements 1 und der unteren Oberfläche der Elektrodenplatte 7 vorgesehen sein. Das Stresspuffermaterial kann ein Material sein, welches eine Beanspruchung abmildern kann, und ist zum Beispiel Polyimid. Der Bereich um die Stützdrähte 11 ist ein Bereich, der die gesamten Stützdrähte 11 oder mindestens die fernen Endteile 11b umgibt. Angenommen, dass ein Bereich, wo die fernen Endteile 11b der Stützdrähte 11 mit der Vorderseitenoberfläche des Halbleiterelements 1 verbunden werden, ein Verbindungsbereich des fernen Endteils ist, dann ist das Stresspuffermaterial um den Verbindungsbereich des fernen Endteils auf der Vorderseitenoberfläche des Halbleiterelements 1 vorgesehen. Das heißt, das Stresspuffermaterial ist auf der Vorderseitenoberfläche des Halbleiterelements 1 ausschließlich des Verbindungsbereichs des fernen Endteils vorgesehen. Durch das Vorsehen des Stresspuffermaterials um die Stützdrähte 11 kann eine Beanspruchung auf die Stützdrähte 11 unterbunden werden, und deshalb wird eine Verbindungslebensdauer verbessert. Zusätzlich kann eine Beanspruchung von einem Wire-Bonding-Werkzeug auf das Halbleiterelement 1 verringert werden, wenn die Stützdrähte 11 an der Vorderseitenoberfläche des Halbleiterelements 1 durch das Wire-Bonding festphasenverbunden werden.
  • Obwohl ein Durchmesser der Stützdrähte 11 unter Beachtung einer Festigkeit und Dämpfungseigenschaften während des Stützens vorzugsweise 30 µm oder mehr und 500 µm oder weniger ist, ist der Durchmesser der Stützdrähte 11 eher vorzugsweise 100 µm oder mehr und 500 µm oder weniger, da die Anzahl an Stützdrähten 11 erhöht werden muss, wenn der Durchmesser der Stützdrähte 11 kleiner wird. Weiterhin weist das Halbleiterelement 1 einen aktiven Bereich, durch welchen ein Hauptstrom fließt, und einen Terminierungsbereich zum Aufrechterhalten einer Spannungsfestigkeit des Halbleiterelements 1 um den aktiven Bereich auf. Die Stützdrähte 11 sind vorzugsweise auf dem aktiven Bereich auf der Vorderseitenoberfläche des Halbleiterelements 1 vorgesehen, aber wenn die Anzahl der Stützdrähte 11 zu groß ist, werden die Stützdrähte auch aktiv auf einer äußeren Umfangsseite des Halbleiterelements 1, das heißt auf der Seite des Terminierungsbereichs außerhalb des aktiven Bereichs vorgesehen. In einem Fall, in welchem die Stützdrähte 11 auf der äußeren Umfangsseite des Halbleiterelements 1, welche die Seite des Terminierungsbereichs des Halbleiterelements 1 ist, vorgesehen sind, dann bestehen Bedenken, dass ein Kriechabstand von einer Kollektorelektrode verkürzt wird und ein Kurzschluss zwischen einem Kollektor und einem Emitter auftritt, und deshalb ist es vorzuziehen, die Anzahl an Stützdrähten 11 durch ein Festlegen des Durchmessers der Stützdrähte 11 auf 100 µm oder mehr geeignet klein zu halten. Es ist zu beachten, dass das vorstehend beschriebene Stresspuffermaterial, das auf der Vorderseitenoberfläche des Halbleiterelements 1 vorgesehen ist, entweder auf dem aktiven Bereich oder dem Terminierungsbereich vorgesehen sein kann, oder über den aktiven Bereich und den Terminierungsbereich vorgesehen sein kann.
  • Ein Material der Stützdrähte 11 kann ein elektrisch leitfähiges Metall sein und kann zum Beispiel Aluminium, Kupfer, Silber, Gold oder dergleichen sein. Da der Hauptstrom der Halbleitervorrichtung 50 von der Emitterelektrode auf der Vorderseitenoberfläche des Halbleiterelements 1 zu der Seite der Elektrodenplatte 7 fließt, ermöglichen die elektrisch leitfähigen Stützdrähte 11, dass Wärme, die von dem Halbleiterelement 1 erzeugt wird, über dem Halbleiterelement 1 abgestrahlt wird, wodurch eine Wärmeabstrahlung von einer oberen Seite des Halbleiterelements 1 verbessert wird. Durch das Verwenden der Stützdrähte 11, die eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweisen als das zweite Verbindungsmaterial 12, wird eine Wärmeabstrahlung von der oberen Seite des Halbleiterelements 1 weiter verbessert. Die Stützdrähte 11 können teilweise oder vollständig in dem zweiten Verbindungsmaterial 12 eingebettet sein, aber brauchen nicht notwendigerweise in dem zweiten Verbindungsmaterial 12 eingebettet zu sein. In einem Fall, in welchem die Stützdrähte 11 in dem zweiten Verbindungsmaterial 12 eingebettet sind, kann eine thermische Beanspruchung auf einen Teil, wo das Halbleiterelement 1 und die Stützdrähte 11 verbunden sind, durch ein Verwenden eines Bauteils, das einen linearen Ausdehnungskoeffizienten nah an demjenigen des zweiten Verbindungsmaterials 12 aufweist, als die Stützdrähte 11 unterbunden werden, und deshalb kann eine Wärmeabstrahlung von der oberen Seite des Halbleiterelements 1 weiter verbessert werden. Weiterhin kann in einem Fall, in welchem die Stützdrähte 11 in dem zweiten Verbindungsmaterial 12 eingebettet sind, wenn das Versiegelungsmaterial 4 bereitgestellt wird, verhindert werden, dass die Stützdrähte 11 aufgrund eines Drucks von dem Versiegelungsmaterial 4 herunterfallen.
  • Ein Verfahren zur Fertigung der Halbleitervorrichtung 50 wird nachfolgend mit Bezug auf das Ablaufdiagramm von 21 beschrieben. Das Verfahren zur Fertigung der Halbleitervorrichtung 50 umfasst einen Die-Bonding-Schritt, einen Gehäusebefestigungsschritt, einen Stützdrahtinstallationsschritt, einen Elektrodenplattenbefestigungsschritt, einen Wire-Bonding-Schritt und einen Versiegelungsschritt.
  • In dem Die-Bonding-Schritt wird das erste Verbindungsmaterial 9 auf dem isolierenden Substrat 2 angeordnet und das Halbleiterelement 1 wird darauf verbunden. Es ist zu beachten, dass das Halbleiterelement 1 und das isolierende Substrat 2 unter Verwendung eines Plattenlötmittels als dem ersten Verbindungsmaterial 9 und Schmelzen des Plattenlötmittels durch ein Ausführen einer Wärmebehandlung durch Reflow-Löten verbunden werden können.
  • Als Nächstes werden in dem Gehäusebefestigungsschritt das Gehäuse 3 und das isolierende Substrat 2 mit dem Haftmittel 8 gebondet. Durch ein Füllen einer Lücke zwischen dem Gehäuse 3 und dem isolierenden Substrat 2 mit dem Haftmittel 8 ist es möglich, ein Herauslecken des Versiegelungsmaterials 4, das in einem späteren Schritt eingespritzt wird, zu verhindern.
  • Als Nächstes wird in dem Stützdrahtinstallationsschritt die Mehrzahl von Stützdrähten 11 auf der Vorderseitenoberfläche des Halbleiterelements 1 oder der Elektrodenplatte 7 vorgesehen, sodass das Halbleiterelement 1 und die Elektrodenplatte 7 parallel angeordnet sind. Die Stützdrähte 11 werden durch Wire-Bonding an die Vorderseitenoberfläche des Halbleiterelements 1 festphasenverbunden oder werden durch Wire-Bonding an die untere Oberfläche der Elektrodenplatte 7 festphasenverbunden. Als eine Folge kommen die Spitzenteile 11a der Stützdrähte 11, die eine Schleifenform aufweisen, in Kontakt mit der unteren Oberfläche der Elektrodenplatte 7 oder der Vorderseitenoberfläche des Halbleiterelements 1, und der Abstand zwischen dem Halbleiterelement 1 und der Elektrodenplatte 7 wird konstant gehalten, und das Halbleiterelement 1 und die Elektrodenplatte 7 werden parallel. Es ist zu beachten, dass der Stützdrahtinstallationsschritt vor dem Gehäusebefestigungsschicht ausgeführt werden kann.
  • Als Nächstes wird in dem Elektrodenplattenbefestigungsschritt das zweite Verbindungsmaterial 12 auf dem Halbleiterelement 1 angeordnet und die Elektrodenplatte 7 wird auf den Stützdrähten 11 platziert, während die Stützdrähte 11 und die Elektrodenplatte 7 in Kontakt miteinander gebracht werden. Da die Mehrzahl von Stützdrähten 11 die Elektrodenplatte 7 stützen, kann eine Neigung der Elektrodenplatte 7 unterbunden werden. In einem Fall, in welchem das zweite Verbindungsmaterial 12 ein Plattenlötmittel ist, wird das Plattenlötmittel auf dem Halbleiterelement 1 innerhalb eines Bereichs bereitgestellt, der von den Stützdrähten 11 umgeben ist, und das Plattenlötmittel wird durch ein Ausführen einer Wärmebehandlung durch Reflow-Löten geschmolzen, während der Abstand zwischen dem Halbleiterelement 1 und der Elektrodenplatte 7 durch die Stützdrähte 11 konstant gehalten wird, und dadurch werden das Halbleiterelement 1 und die Elektrodenplatte 7 verbunden. Es ist zu beachten, dass das Halbleiterelement 1 und die Elektrodenplatte 7 durch Vorsehen einer Durchgangsbohrung in der Elektrodenplatte 7, Gießen des zweiten Verbindungsmaterials 12 durch die Durchgangsbohrung auf das Halbleiterelement 1, nachdem die Elektrodenplatte 7 auf den Stützdrähten 11 angeordnet ist, verbunden werden können.
  • Als Nächstes werden in dem Wire-Bonding-Schritt die Steuerelektrode und die Signalanschlüsse 6 auf der Vorderseitenoberfläche des Halbleiterelements 1 wire-bondet, sodass sie eine gewünschte Schaltung durch den leitfähigen Draht 13 bilden. Es ist zu beachten, dass der Stützdrahtinstallationsschritt durch ein Bereitstellen der Stützdrähte 11 während des Wire-Bonding-Schritts unter Verwendung des leitfähigen Drahts 13 weggelassen werden kann. In einem Fall, in welchem die Stützdrähte 11 während des Wire-Bonding-Schritts bereitgestellt werden, wird der Elektrodenplattenbefestigungsschritt nach dem Wire-Bonding-Schritt ausgeführt.
  • Als Nächstes wird in dem Versiegelungsschritt, nachdem das Halbleiterelement 1 und die Elektrodenplatte 7 durch das zweite Verbindungsmaterial 12 verbunden sind, das Versiegelungsmaterial 4 in einen Bereich eingespritzt, der von dem Gehäuse 3 und dem isolierenden Substrat 2 umgeben ist, um eine Versiegelung auszuführen, und dadurch wird die Halbleitervorrichtung 50 vervollständigt. In einem Fall, in welchem die Elektrodenplatte 7 zu einer Zeit eines Bereitstellens des Versiegelungsmaterials 4 geneigt ist, bestehen Bedenken, dass ein Endteil der Elektrodenplatte 7 von dem Versiegelungsmaterial 4 exponiert ist. Es kann jedoch verhindert werden, dass ein Endteil der Elektrodenplatte 7 von dem Versiegelungsmaterial 4 exponiert ist, da eine Neigung der Elektrodenplatte 7 durch ein Stützen der Elektrodenplatte 7 mit den Stützdrähten 11 unterbunden wird.
  • 5 ist ein Diagramm einer elektrischen Schaltung, das eine Konfiguration der Halbleitervorrichtung 50 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Wie in 5 dargestellt, bildet in einem Fall, in welchem das Halbleiterelement 1 ein IGBT ist, die Halbleitervorrichtung 50 eine 2-in-1-Modul-Halbbrückenschaltung, das heißt, einen Fall, in welchem zwei Gruppen von Schaltungen, in welchen eine Diode auf der Schaltungsstruktur 2c angeordnet ist und der IGBT und die Diode parallel verbunden sind, vorbereitet und in Serie verbunden werden.
  • Die Elektrode 5a ist durch die Schaltungsstruktur 2c elektrisch mit einer Kollektorelektrode 31a verbunden, welche eine Rückseitenoberflächenelektrode des Halbleiterelements 1a ist. Weiterhin sind die Kollektorelektrode 31a des Halbleiterelements 1a und eine Kathodenelektrode 31b einer Diode 1b durch die Schaltungsstruktur 2c elektrisch verbunden, und eine Emitterelektrode 32a, welche eine Vorderseitenoberflächenelektrode des Halbleiterelements 1a ist, und eine Anodenelektrode 32b, welche eine Vorderseitenelektrode der Diode 1b ist, sind durch die Elektrodenplatte 7 elektrisch verbunden, und dadurch wird eine Parallelschaltung des Halbleiterelements 1a und der Diode 1b ausgebildet. Die Elektrode 5b ist durch die Schaltungsstruktur 2c oder den leitfähigen Draht 13 elektrisch mit einer Emitterelektrode 34a, welche eine Vorderseitenoberflächenelektrode des Halbleiterelements 1c ist, verbunden. Weiterhin sind die Emitterelektrode 34a des Halbleiterelements 1c und eine Anodenelektrode 34b, welche eine Vorderseitenoberflächenelektrode der Diode 1d ist, durch den leitfähigen Draht 13 oder die Schaltungsstruktur 2c elektrisch verbunden, und eine Kollektorelektrode 33a, welche eine Rückseitenoberflächenelektrode des Halbleiterelements 1c ist, und eine Kathodenelektrode 33b, welche eine Rückseitenoberflächenelektrode der Diode 1d ist, sind durch den leitfähigen Draht 13 oder die Schaltungsstruktur 2c elektrisch verbunden, und dadurch wird eine Parallelschaltung des Halbleiterelements 1c und der Diode 1d ausgebildet. Die Elektrode 5c ist durch die Elektrodenplatte 7, die Schaltungsstruktur 2c, den leitfähigen Draht 13 oder dergleichen elektrisch mit der Emitterelektrode 32a des Halbleiterelements 1a und der Kollektorelektrode 33a des Halbleiterelements 1c verbunden. Es ist zu beachten, dass, wenn Bauteile elektrisch miteinander verbunden sind, die elektrische Verbindung über die Schaltungsstruktur 2c, die Elektrodenplatte 7, den leitfähigen Draht 13 oder dergleichen ausgeführt werden kann.
  • Zwei Gruppen von Parallelschaltungen werden ausgebildet, und eine 2-in-1-Modul-Halbbrückenschaltung wird durch ein Verbinden eines oberen Asts, welcher eine der Parallelschaltungen ist, und eines unteren Arms, welcher die andere der Parallelschaltungen ist, in Serie ausgebildet. Es ist nicht notwendig, zu sagen, dass eine Schaltungskonfiguration, die sich von der vorstehenden Schaltungskonfiguration unterscheidet, eingesetzt werden kann, und zum Beispiel eine 1-in-1-Modul-Parallelschalung oder eine 6-in-1-Modul-Dreiphasen-Inverterschaltung ausgebildet werden kann. Die Elektrode 5c kann abhängig von der Schaltungskonfiguration weggelassen werden.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration darstellt, in welcher die Halbleitervorrichtung 50 gemäß der vorliegenden Offenbarung an einem Kühlkörper 20 angebracht ist. Die Konfiguration bis auf den Kühlkörper 20 in 6 ist identisch zu derjenigen in 2, und 6 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration darstellt, in welcher die Halbleitervorrichtung 50 und der Kühlkörper 20 durch eine Schraube 14 befestigt sind.
  • Der Kühlkörper 20 ist mit einer Schraube 14, die durch die Metallbuchse 10 geschraubt ist, an der Halbleitervorrichtung 50 fixiert. Die Metallbuchse 10 weist eine Durchgangsbohrung auf, und die Durchgangsbohrung weist eine zylindrische Form auf und weist einen konstanten inneren Durchmesser in einer Richtung von der Vorderseitenoberfläche zu der Rückseitenoberfläche des isolierenden Substrats 2 auf, sodass die Schraube 14 durch die Durchgangsbohrung eingeführt werden kann. Da das Halbleiterelement 1 während der Verwendung der Halbleitervorrichtung 50 Wärme erzeugt, wird die Wärme von der Rückseitenoberfläche der Metallplatte 2a durch den Kühlkörper 20 abgestrahlt. Deshalb sind die Halbleitervorrichtung 50 und der Kühlkörper 20 mit der Schraube 14, die durch die Metallbuchse 10 geschraubt ist, so befestigt, dass die Metallplatte 2a und der Kühlkörper 20 in Kontakt miteinander gehalten werden können. In der Draufsicht von 1 sind der innere Durchmesser und der äußere Durchmesser jeder der Metallbuchsen 10 innerhalb eines Bereichs eines Fertigungsfehlers konzentrische Kreise.
  • 7 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht eines Bereichs, der in der in 1 dargestellten Halbleitervorrichtung 50 von der unterbrochenen Linie 80 umgeben ist. 8, 9, 10A bis 10D und 11 sind Diagramme, die Modifikationen von 7 darstellen. In der nachfolgenden Beschreibung sind das Versiegelungsmaterial 4, die Elektrodenplatte 7 und andere für eine Einfachheit der Beschreibung weggelassen.
  • Jeder der Stützdrähte 11 weist das Spitzenteil 11a und das ferne Endteil 11b auf. Das Spitzenteil 11a ist ein Teil des Stützdrahts 11, welches einen Punkt aufweist, der eine höchste Schleifenhöhe aufweist, und das ferne Endteil 11b ist ein Teil, das einen Verbindungspunkt des Stützdrahts 11 aufweist. Vier Stützdrähte 11 sind auf der Vorderseitenoberfläche jedes Halbleiterelements 1 angeordnet, und die Stützdrähte 11 sind so angeordnet, dass eine viereckige Form gebildet wird, wenn die Spitzenteile 11a der Stützdrähte 11 in einer Draufsicht durch die virtuelle Linie 85 verbunden werden. Obwohl zwei Stützdrähte 11 auf der Vorderseitenoberfläche jedes Halbleiterelements 1 vorgesehen sein können, ist bevorzugt, dass drei oder mehr Stützdrähte vorgesehen sind. In einem Fall, in welchem zwei Stützdrähte 11 auf der Vorderseitenoberfläche jedes Halbleiterelements 1 vorgesehen sind, ist die virtuelle Linie 85, die die Spitzenteile 11a verbindet, ein Liniensegment zwischen zwei Punkten. In einem Fall, in welchem jedoch drei Stützdrähte 11 vorgesehen sind, sind die Stützdrähte 11 so angebracht, dass eine dreieckige Form gebildet wird, wenn die Spitzenteile 11a der Stützdrähte 11 in einer Draufsicht durch die virtuelle Linie 85 verbunden werden, wie zum Beispiel in 8 dargestellt, und da eine Ebene durch drei Punkte gebildet wird, kann die Elektrodenplatte 7 stabiler gestützt werden. In 8 sind für eine Einfachheit der Beschreibung nur die Spitzenteile 11a dargestellt. Wie die Anzahl an Stützdrähten 11 zunimmt, kann die Elektrodenplatte 7 stabiler gestützt werden, und deshalb kann eine Neigung der Elektrodenplatte 7 unterbunden werden. Deshalb ist es nur notwendig, dass die Stützdrähte 11 so angebracht sind, dass eine mehreckige Form ausgebildet wird, die zu der Anzahl an Stützdrähten 11 korrespondiert, wenn die Spitzenteile 11a der Stützdrähte 11 durch die virtuelle Linie 85 verbunden werden. Da eine mehreckige Form näher an einer regulären mehreckigen Form stabiler ist, können die Stützdrähte 11 so angebracht sein, dass eine reguläre mehreckige Form ausgebildet wird, wenn die Spitzenteile 11a durch die virtuelle Linie 85 verbunden werden. In einem Fall, in welchem die Stützdrähte 11 zum Beispiel so angebracht sind, dass eine viereckige Form gebildet wird, wenn die Spitzenteile 11a der Stützdrähte 11 in einer Draufsicht durch die virtuelle Linie 85 verbunden werden, können vier oder mehr Stützdrähte 11, wie in 9 dargestellt, angebracht sein, um eine Neigung der Elektrodenplatte 7 weiter zu unterbinden, solange sich die Spitzenteile 11a davon auf der virtuellen Linie 85 befinden, die die viereckige Form bildet. Das Gleiche gilt für andere mehreckige Formen.
  • 10A bis 10D stellen Modifikationen der Stützdrähte 11 dar. Wie in 10A dargestellt, ist auch eine Mehrzahl von Verbindungsteilen 11c zwischen den fernen Endteilen 11b vorgesehen, welche beide Enden eines Stützdrahts 11 sind. Das heißt, durch ein kontinuierliches Vorsehen der Stützdrähte 11 kann eine Mehrzahl von Spitzenteilen 11a in einem Stützdraht 11 vorgesehen werden, anstatt ein Spitzenteil 11a in einem Stützdraht 11 bereitzustellen, und der Stützdraht 11 kann eine Mehrzahl von Schleifenformen aufweisen. Wie in 10B dargestellt, können die Stützdrähte 11 kontinuierlich in einem Winkel θ vorgesehen werden, welcher ein spitzer Winkel, ein senkrechter Winkel oder ein stumpfer Winkel ist.
  • Wie in 10 C dargestellt, kann eine Mehrzahl von Stützdrähten 11 vorgesehen sein, und die fernen Endteile 11b der Mehrzahl von Stützdrähten 11 können diskontinuierlich zwischen der Mehrzahl von Stützdrähten 11 verbunden sein. Das heißt, eine Mehrzahl von Stützdrähten 11, die jeweils ein Spitzenteil 11a aufweisen, kann vorgesehen sein. Ein Abstand zwischen den fernen Endteilen 11b der Mehrzahl von Stützdrähten 11 wird unter Berücksichtigung eines Verhinderns einer Werkzeugbeeinträchtigung oder einer Beeinträchtigung, die von einer Quetschbreite während des Wire-Bondings herrührt, bestimmt. Die Mehrzahl von Stützdrähten 11 kann parallel zueinander vorgesehen sein oder kann in einem Winkel zueinander vorgesehen sein. Die Mehrzahl von Stützdrähten 11 kann diskontinuierlich verbunden und so vorgesehen sein, dass eine vieleckige Form ausgebildet wird, wenn die fernen Endteile 11b durch die virtuelle Linie 85 verbunden werden. Zum Beispiel kann, wie in 10D dargestellt, die Mehrzahl von Stützdrähten 11 diskontinuierlich vorgesehen sein, sodass eine viereckige Form gebildet wird, wenn die fernen Endteile 11b durch die virtuelle Linie verbunden werden. Weiterhin können die Stützdrähte 11 so vorgesehen sein, dass ein Vieleck an jeder der vier Ecken des Halbleiterelements 1 gebildet wird, wenn die Spitzenteile 11a durch die virtuelle Linie verbunden werden. Zum Beispiel sind, wie in 11 dargestellt, die Stützdrähte 11 so vorgesehen, dass eine viereckige Form an jeder der vier Ecken des Halbleiterelements gebildet wird, wenn die Spitzenteile 11a der Stützdrähte 11 durch die virtuelle Linie 85 verbunden werden. Es ist zu beachten, dass es eher bevorzugt ist, dass die viereckige Form an vier Ecken des aktiven Bereichs des Halbleiterelements 1 ausgebildet wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der Halbleitervorrichtung 50 der ersten bevorzugten Ausführungsform die Elektrodenplatte 7 auf dem Halbleiterelement 1 durch die Mehrzahl von Stützdrähten 11 gestützt, und dadurch kann eine Neigung der Elektrodenplatte 7 unterbunden werden.
  • Wirkungen der Halbleitervorrichtung 50, die wie vorstehend beschrieben konfiguriert ist, werden im Vergleich mit einem Vergleichsbeispiel beschrieben. Zuerst stellt 12 eine schematische Ansicht eines Falls dar, in welchem die Elektrodenplatte 7 als ein Vergleichsbeispiel geneigt ist. Die Neigung der Elektrodenplatte 7 kann unerwünscht Umfangsbauteile, wie das zweite Verbindungsmaterial 12 und das Versiegelungsmaterial 4, beeinflussen. Zum Beispiel ist in einem Fall, in welchem die Elektrodenplatte 7 geneigt ist, der Abstand zwischen dem Halbleiterelement 1 und der Elektrodenplatte 7 nicht konstant, und deshalb besteht eine Möglichkeit, dass ein Riss 30 in einer Stegform des zweiten Verbindungsmaterials 12 auftritt. Der Riss 30 der Stegform auf dem Halbleiterelement 1 bewirkt eine Abnahme einer Wärmeabstrahlung und einer Stromdichte, und ein Unterschied in einer Wärmeabstrahlung und einer Stromdichte zwischen den Halbleiterelementen 1 abhängig von der Anwesenheit oder Abwesenheit des Risses 30 der Stegform tritt auf. Es ist zu beachten, dass, obwohl ein Fall in 12 beschrieben ist, in welchem ein Unterschied zwischen der Mehrzahl von Halbleiterelementen 1 auftritt, das Gleiche für ein Halbleiterelement 1 gilt. Zum Beispiel tritt in einem Fall, in welchem eine Mehrzahl von zweiten Verbindungsmaterialien 12 auf dem Halbleiterelement 1 vorgesehen ist, ein Unterschied in einer Wärmeabstrahlung und einer Stromdichte zwischen Teilen auf dem gleichen Halbleiterelement 1 auf abhängig von der Anwesenheit oder Abwesenheit des Risses 30 der Stegform in der Mehrzahl von zweiten Verbindungsmaterialien 12. Es ist zu beachten, dass eine Beanspruchung, die auf das Halbleiterelement 1 wirkt, zunimmt, wenn ein Winkel θ der Stegform des zweiten Verbindungsmaterials 12 bezüglich der Vorderseitenoberfläche des Halbleiterelements 1 zunimmt. Deshalb sind, wie zum Beispiel in 12 dargestellt, in einem Fall, in welchem die Elektrodenplatte 7 geneigt ist, die Stegformen des zweiten Verbindungsmaterials 12 in einem Winkel θ bezüglich der Vorderseitenoberfläche des Halbleiterelements 1 verschieden, und deshalb wird die Beanspruchung, die auf das Halbleiterelement 1 wirkt, ungleichmäßig. Weiterhin wird in einem Fall, in welchem das Versiegelungsmaterial 4, das aus einem epoxidbasierten Harz besteht, verwendet wird, eine Beanspruchung von der Elektrodenplatte 7 angelegt, und deshalb wird eine Entwicklungsrichtung eines Harzrisses 31 von einem Endteil der Elektrodenplatte 7 in Richtung des Versiegelungsmaterials 4 zu einer Richtung in Richtung der Schaltungsstruktur 2c geändert, auf welcher das Halbleiterelement 1 angeordnet ist, abhängig davon, ob die Elektrodenplatte 7 geneigt ist oder nicht, und es wird schwierig ein Isolationsvermögen wie entworfen sicherzustellen. Insbesondere ist in der Halbleitervorrichtung 50, in welcher die Elektroden 5 und die Elektrodenplatte 7 aus einem Stück ausgebildet sind, wie in 3 dargestellt, ein Ende der Elektrodenplatte 7 an dem Gehäuse fixiert, aber das andere Ende der Elektrodenplatte 7 ist nicht an dem Gehäuse fixiert, deshalb tendiert die Elektrodenplatte 7 aufgrund ihres Eigengewichts dazu, geneigt zu sein.
  • Andererseits wird gemäß der Halbleitervorrichtung 50 der ersten bevorzugten Ausführungsform die Elektrodenplatte 7 auf dem Halbleiterelement 1 durch die Mehrzahl von Stützdrähten 11 gestützt, um eine Neigung der Elektrodenplatte 7 zu unterbinden, und dadurch kann ein Einfluss auf ein Umfangsbauteil um die Elektrodenplatte 7, wie das zweite Verbindungsmaterial 12 oder das Versiegelungsmaterial 4, unterbunden werden. Zum Beispiel kann ein Auftreten des Risses 30 der Stegform auf dem Halbleiterelement 1 unterbunden werden, und dadurch kann ein Auftreten eines Unterschieds in einer Wärmeabstrahlung und einer Stromdichte zwischen den Halbleiterelementen 1 oder zwischen Teilen auf dem gleichen Halbleiterelement 1 unterbunden werden. Weiterhin kann ein Auftreten eines Unterschieds zwischen den Stegformen in dem Winkel θ zwischen der Stegform des zweiten Verbindungsmaterials 12 und der Vorderseitenoberfläche des Halbleiterelements 1 unterbunden werden, und dadurch kann eine Beanspruchung auf das Halbleiterelement 1 gleichförmig gemacht werden. Weiterhin kann in einem Fall, in welchem das aus einem epoxidbasierten Harz bestehende Versiegelungsmaterial 4 verwendet wird, die Auswirkung einer Beanspruchung von der Elektrodenplatte 7 auf das Versiegelungsmaterial 4 unterbunden werden, und deshalb ist es möglich, eine Änderung einer Richtung einer Entwicklung des Harzrisses 31 von einem Endteil der Elektrodenplatte 7 zu dem Versieglungsmaterial 4, abhängig davon, ob die Elektrodenplatte 7 geneigt ist oder nicht, zu unterbinden. Es ist zu beachten, dass die vorliegende Offenbarung insbesondere in einer Halbleitervorrichtung effektiv ist, in welcher die Elektroden 5 und die Elektrodenplatte 7 aus einem Stück ausgebildet sind, wie in 3 dargestellt, und es ist möglich, eine Neigung der Elektrodenplatte 7 aufgrund ihres Eigengewichts zu unterbinden.
  • <Modifikation>
  • Eine Konfiguration einer Halbleitervorrichtung 51 gemäß einer Modifikation der ersten bevorzugten Ausführungsform wird mit Bezug auf 13 beschrieben. 13 ist eine Draufsicht, die die Halbleitervorrichtung 51 gemäß der Modifikation der ersten bevorzugten Ausführungsform darstellt, und 14 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung 51, die in 13 dargestellt ist, aufgenommen entlang der unterbrochenen Linie A-A'. 15 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration darstellt, in welcher die Halbleitervorrichtung 51 gemäß der Modifikation der ersten bevorzugten Ausführungsform an einem Kühlkörper 20 angebracht ist. Es ist zu beachten, dass in der Modifikation der ersten bevorzugten Ausführungsform Bestandselementen, die zu denjenigen, die in der ersten bevorzugten Ausführungsform beschrieben sind, identisch sind, identische Bezugszeichen zugewiesen sind und eine Beschreibung derselben weggelassen ist.
  • Wie in 13 dargestellt, sind in der Halbleitervorrichtung 51 gemäß der Modifikation Signalanschlüsse 6 in einem Gehäuse 3 durch ein Spritzgussverfahren eingefügt. Eine Elektrode 5a, eine Elektrode 5b und eine Elektrode 5c sind nicht auf parallelen einander gegenüberliegenden Seiten auf einer Oberfläche des Gehäuses 3 vorgesehen, und die Elektroden 5 und die Signalanschlüsse 6 sind auf einer Seite des Gehäuses ausgerichtet. Weiterhin ist, wie in 14 dargestellt, eine Mehrzahl von Stiftlamellen 2d auf einer unteren Oberfläche einer Metallplatte 2a vorgesehen. Jede der Stiftlamellen 2d weist eine zylindrische oder eine prismenförmige Stiftform auf, und die Stiftlamellen 2d verbessern eine Wärmeabstrahlung. Es ist zu beachte, dass die Stiftlamellen 2d aus einem Stück mit der Metallplatte 2a gegossen werden können oder die Stiftlamellen als einzelne Bauteile auf der Metallplatte 2a vorgesehen sein können. Wie in 15 dargestellt, ist die Halbleitervorrichtung 51, die die Stiftlamellen 2d aufweist, an dem Kühlkörper 20 fixiert und wird gekühlt. Es ist zu beachten, dass eine Durchgangsbohrung in dem Gehäuse 3, der Elektrode 5 oder dergleichen ausgebildet sein kann, sodass ein zu schraubender Bolzen dadurch eingeführt werden kann, um die Halbleitervorrichtung, die die Stiftlamellen 2d aufweist, an dem Kühlkörper 20 zu fixieren. In der Halbleitervorrichtung gemäß der Modifikation kann ein Kühlungsverfahren, das den Kühlkörper 20 verwendet, ein Wasserkühlungsverfahren, das einen Wasserkühlungsmantel verwendet, anstelle eines Luftkühlungsverfahrens sein. Das heißt, in der Halbleitervorrichtung gemäß der Modifikation wird ein Wasserkühlungsmantel, durch welchen Wasser oder dergleichen hindurchfließt, als der Kühlkörper 20 verwendet, um die Halbleitervorrichtung zu kühlen. Selbst mit dieser Konfiguration wird eine Elektrodenplatte 7 auf einem Halbleiterelement 1 durch eine Mehrzahl von Stützdrähten 11 gestützt, und dadurch kann eine Neigung der Elektrodenplatte 7 unterbunden werden.
  • Obwohl nachfolgend andere Ausführungsformen beschrieben werden, wird eine wiederholte Beschreibung von Wirkungen und dergleichen, die ähnlich zu denjenigen der ersten bevorzugten Ausführungsform sind, weggelassen.
  • <Zweite bevorzugte Ausführungsform>
  • Eine Halbleitervorrichtung 52 gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben. 16 ist eine Querschnittsansicht, die die Halbleitervorrichtung 52 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform darstellt. In der nachfolgenden Beschreibung sind Bauteile, wie Signalanschlüsse 6 und ein leitfähiger Draht 13 für eine Einfachheit der Beschreibung weggelassen. Die Halbleitervorrichtung 52 der zweiten bevorzugten Ausführungsform unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung der ersten bevorzugten Ausführungsform darin, dass Stützdrähte 11 zwischen einer Vorderseitenoberfläche einer Schaltungsstruktur 2c und einer unteren Oberfläche einer Elektrodenplatte 7 vorgesehen sind. Ein Verfahren zur Fertigung der Halbleitervorrichtung 52 unterscheidet sich von dem Verfahren zur Fertigung der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform darin, dass eine Mehrzahl von Stützdrähten 11 auf der Vorderseitenoberfläche der Schaltungsstruktur 2c in einem Stützdrahtinstallationsschritt bereitgestellt wird.
  • Gemäß der Halbleitervorrichtung 52 der zweiten bevorzugten Ausführungsform sind die Stützdrähte 11 nicht auf der Vorderseitenoberfläche des Halbleiterelements 1, sondern zwischen der Vorderseitenoberfläche der Schaltungsstruktur 2c und der unteren Oberfläche der Elektrodenplatte 7 vorgesehen, und dadurch ist es möglich, eine Beschädigung zu unterbinden, die durch ein Wire-Bonding auf dem Halbleiterelement 1 verursacht wird, wenn die Stützdrähte 11 angebracht werden. Weiterhin sind die Stützdrähte 11 zwischen der Vorderseitenoberfläche der Schaltungsstruktur 2c und der unteren Oberfläche der Elektrodenplatte 7 mit einem isolierenden Material 15 dazwischen eingeschoben vorgesehen. Das isolierende Material ist zum Beispiel Polyimid. In einem Fall, in welchem die Stützdrähte 11 auf der Schaltungsstruktur 2c vorgesehen sind, kann mehr Kraft während des Wire-Bondings ausgeübt werden, anders als in einem Fall, in welchem die Stützdrähte 11 auf dem Halbleiterelement 1 vorgesehen sind, und deshalb können die Stützdrähte 11 sogar in einem Bereich wire-bondet werden, wo das isolierende Material 15 die Schaltungsstruktur 2c bedeckt. Es ist zu beachten, dass die Stützdrähte 11 wire-bondet werden können, nachdem das isolierende Material 15 auf den Stützdrähten 11 selbst bereitgestellt ist, oder die Stützdrähte 11 wire-bondet werden können, nachdem das isolierende Material 15 an Stellen auf der Schaltungsstruktur 2c oder der Elektrodenplatte 7 bereitgestellt ist, welche einen Kontakt mit fernen Endteilen 11b oder Spitzenteilen 11a der Stützdrähte 11 herstellen. Durch das Vorsehen des isolierenden Materials 15 an den fernen Endteilen 11b oder den Spitzenteilen 11a der Stützdrähte 11 ist es möglich, eine Leitung zwischen einer Emitterelektrode und einer Kollektorelektrode des Halbleiterelements 1 zu verhindern. Obwohl die fernen Endteile 11b mit der Schaltungsstruktur 2c mit dem isolierenden Material 15 dazwischen eingeschoben verbunden sind, und die Spitzenteile 11a einen Kontakt mit der Elektrodenplatte 7 herstellen, wie in 16 dargestellt, können die fernen Endteile 11b mit dem isolierenden Material 15 dazwischen eingeschoben mit der Elektrodenplatte7 verbunden sein, und die Spitzenteile 11a können in Kontakt mit der Schaltungsstruktur 2c vorgesehen sein. Zum Beispiel stellt 17 als eine Modifikation von 16 eine Modifikation der Halbleitervorrichtung 52 dar, in welcher das ferne Endteil 11b mit der Elektrodenplatte 7 verbunden ist und das Spitzenteil 11a mit der Schaltungsstruktur 2c in Kontakt kommt. Wie in 17 dargestellt, ist das ferne Endteil 11b mit der Elektrodenplatte 7 verbunden, und das Spitzenteil 11a kommt in Kontakt mit der Schaltungsstruktur 2c, und dadurch kann die Elektrodenplatte 7 gestützt werden, sodass eine Neigung der Elektrodenplatte 7 unterbunden wird. Weiterhin ist die Halbleitervorrichtung 52 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform eine effektive Ausführungsform für einen Fall, in welchem eine Chip-Größe klein ist und es schwierig ist, die Stützdrähte 11 bereitzustellen. Zum Beispiel kann in einem Fall, in welchem ein Bereich auf dem Chip 10 mm2 oder weniger ist und ein Drahtdurchmesser der Stützdrähte 11 100 µm oder mehr ist, durch ein Einsetzen der Konfiguration der Halbleitervorrichtung 52 der zweiten bevorzugten Ausführungsform eine Neigung der Stützdrähte 11 unterbunden werden, ohne die Stützdrähte 11 auf dem Chip bereitzustellen.
  • <Dritte bevorzugte Ausführungsform>
  • Eine Halbleitervorrichtung 53 gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben. 18 ist eine Querschnittsansicht, die die Halbleitervorrichtung 53 gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform darstellt. In der nachfolgenden Beschreibung werden Bauteile, wie Signalanschlüsse 6 und ein leitfähiger Draht 13 für eine Einfachheit der Beschreibung weggelassen. Die Halbleitervorrichtung 53 der dritten bevorzugten Ausführungsform unterscheidet sich von den Halbleitervorrichtungen der ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsformen darin, dass Stützdrähte 11 zwischen einer Vorderseitenoberfläche eines isolierenden Bauteils 2b und einer unteren Oberfläche einer Elektrodenplatte 7 vorgesehen sind. Ein Verfahren zur Fertigung der Halbleitervorrichtung 53 unterscheidet sich von den Verfahren zur Fertigung der Halbleitervorrichtung der ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsformen darin, dass eine Mehrzahl von Stützdrähten 11 auf der Vorderseitenoberfläche des isolierenden Bauteils 2b in einem Stützdrahtinstallationsschritt bereitgestellt wird.
  • Gemäß der Halbleitervorrichtung 53 der dritten bevorzugten Ausführungsform sind die Stützdrähte 11 nicht auf der Vorderseitenoberfläche des Halbleiterelements 1, sondern zwischen der Vorderseitenoberfläche des isolierenden Bauteils 2b und der unteren Oberfläche der Elektrodenplatte 7 vorgesehen, und dadurch wird keine Beanspruchung von einem Wire-Bonding-Werkzeug auf das Halbleiterelement 1 ausgeübt, wenn die Stützdrähte 11 angebracht werden. Weiterhin ist es in der dritten bevorzugten Ausführungsform, da die Stützdrähte 11 zwischen der Vorderseitenoberfläche des isolierenden Bauteils 2b und der unteren Oberfläche der Elektrodenplatte 7 vorgesehen sind, auch möglich, eine Leitung zwischen einer Emitterelektrode und einer Kollektorelektrode des Halbleiterelements 1 zu verhindern, ohne ein isolierendes Material 15 vorzusehen, anders als die zweite bevorzugte Ausführungsform. Obwohl ferne Endteile 11b mit dem isolierenden Bauteil 2b verbunden sind und die Spitzenteile 11a einen Kontakt mit der Elektrodenplatte 7 herstellen, wie in 18 dargestellt, können die fernen Endteile 11b mit der Elektrodenplatte 7 verbunden sein, und die Spitzenteile 11a können in Kontakt mit dem isolierenden Bauteil 2b vorgesehen sein. Zum Beispiel stellt 19 als eine Modifikation von 18 eine Modifikation der Halbleitervorrichtung 53 dar, in welcher das ferne Endteil 11b mit der Elektrodenplatte 7 verbunden ist und das Spitzenteil 11a in Kontakt mit dem isolierenden Bauteil 2b kommt. Wie in 19 dargestellt, ist das ferne Endteil 11b mit der Elektrodenplatte 7 verbunden und das Spitzenteil 11a kommt in Kontakt mit dem isolierenden Bauteil 2b, und dadurch kann die Elektrodenplatte 7 gestützt werden, sodass eine Neigung der Elektrodenplatte 7 unterbunden wird. Weiterhin ist die Halbleitervorrichtung 53 gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform eine effektive Ausführungsform für einen Fall, in welchem eine Chip-Größe klein ist und es schwierig ist, die Stützdrähte 11 bereitzustellen. Zum Beispiel kann in einem Fall, in welchem ein Bereich auf dem Chip 10 mm2 oder weniger ist und ein Drahtdurchmesser der Stützdrähte 11 100 µm oder mehr ist, durch ein Einsetzen der Konfiguration der Halbleitervorrichtung 53 der dritten bevorzugten Ausführungsform eine Neigung der Stützdrähte 11 unterbunden werden, ohne die Stützdrähte 11 auf dem Chip bereitzustellen.
  • <Vierte bevorzugte Ausführungsform>
  • Die vorliegende bevorzugte Ausführungsform ist eine Ausführungsform, in welcher die Halbleitervorrichtung gemäß der ersten bis dritten bevorzugten Ausführungsformen in einer Leistungskonvertierungsvorrichtung eingesetzt werden. Ein Fall, in welchem die vorliegende Offenbarung auf einen Drei-Phasen-Inverter angewendet wird, wird nachfolgend als die vierte bevorzugte Ausführungsform beschrieben, obwohl die vorliegende Offenbarung nicht auf eine bestimmte Leistungskonvertierungsvorrichtung beschränkt ist.
  • 20 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Leistungskonvertierungssystems darstellt, in welchem die Leistungskonvertierungsvorrichtung gemäß der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform eingesetzt wird.
  • Das in 20 dargestellte Leistungskonvertierungssystem weist eine Energieversorgung 100, eine Leistungskonvertierungsvorrichtung 200 und eine Last 300 auf. Die Energieversorgung 100 ist eine Gleichstromenergieversorgung und liefert eine Gleichstromleistung an die Leistungskonvertierungsvorrichtung 200. Die Energieversorgung 100 kann eine von verschiedenen Energieversorgungen sein, und kann zum Beispiel ein Gleichstromsystem, eine Solarzelle oder eine wiederaufladbare Batterie sein, oder kann eine Gleichrichterschaltung oder ein Wechselstrom-/Gleichstrom-Wandler sein, der mit einem Wechselstromsystem verbunden ist. Alternativ kann die Energieversorgung 100 ein Gleichstrom-/Gleichstrom-Wandler sein, welcher eine Gleichstromleistung, die von einem Gleichstromsystem ausgegeben wird, in eine vorbestimmte Leistung konvertiert.
  • Die Leistungskonvertierungsvorrichtung 200 ist ein Drei-Phasen-Inverter, der zwischen der Energieversorgung 100 und der Last 300 angeschlossen ist, konvertiert eine Gleichstromleistung, die von der Energieversorgung 100 geliefert wird, in eine Wechselstromleistung und liefert die Wechselstromleistung an die Last 300. Wie in 20 dargestellt, weist die Leistungskonvertierungsvorrichtung 200 eine Hauptkonvertierungsschaltung 201, welche die Gleichstromleistung in die Wechselstromleistung konvertiert und die Wechselstromleistung ausgibt, eine Treiberschaltung 202, welche ein Treibersignal zum Treiben jedes Schaltelements der Hauptkonvertierungsschaltung 201 ausgibt, und eine Steuerungsschaltung 203, welche ein Steuersignal zum Steuern der Treiberschaltung 202 an die Treiberschaltung ausgibt, auf.
  • Die Last 300 ist ein Drei-Phasen-Elektromotor, der durch die Wechselstromleistung, die von der Leistungskonvertierungsvorrichtung 200 bereitgestellt wird, angetrieben wird. Die Last 300 ist nicht auf eine bestimmte Anwendung eingeschränkt und ist ein Elektromotor, der auf verschiedene elektrische Vorrichtungen montiert ist, und wird zum Beispiel als ein Elektromotor für ein Hybridfahrzeug, ein Elektrofahrzeug, ein Schienenfahrzeug, einen Aufzug oder eine Klimaanlage verwendet.
  • Details der Leistungskonvertierungsvorrichtung 200 werden nachfolgend beschrieben. Die Hauptkonvertierungsschaltung 201 weist ein Schaltelement und eine Freilaufdiode (nicht dargestellt) auf, konvertiert eine Gleichstromleistung, die von der Energieversorgung 100 bereitgestellt wird, durch ein Schalten des Schaltelements zu einer Wechselstromleistung und stellt die Wechselstromleistung an die Last 300 bereit. Obwohl verschiedene Konfigurationen als eine bestimmte Schaltungskonfiguration der Hauptkonvertierungsschaltung verfügbar sind, ist die Hauptkonvertierungsschaltung 201 gemäß der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform eine zweistufige Drei-Phasen-Vollbrückenschaltung und kann sechs Schaltelemente und sechs Freilaufdioden aufweisen, die antiparallel mit den jeweiligen Schaltelementen verbunden sind. Eine der Halbleitervorrichtungen gemäß der ersten bis dritten bevorzugten Ausführungsformen wird als jedes Schaltelement der Hauptkonvertierungsschaltung 201 eingesetzt. Jedes der sechs Schaltelemente ist in Serie verbunden, um obere und untere Äste zu bilden, und die oberen und unteren Äste bilden Phasen (eine U-Phase, eine V-Phase, eine W-Phase) der Vollbrückenschaltung. Ausgangsanschlüsse der oberen und unteren Äste, das heißt, drei Ausgangsanschlüsse der Hauptkonvertierungsschaltung 201 sind mit der Last 300 verbunden.
  • Die Treiberschaltung 202 generiert ein Treibersignal zum Treiben der Schaltelemente der Hauptkonvertierungsschaltung 210 und stellt das Treibersignal an Steuerelektroden der Schaltelemente der Hauptkonvertierungsschaltung 201 bereit. Insbesondere gibt die Treiberschaltung 202 ein Treibersignal zum Einschalten der Schaltelemente und ein Treibersignal zum Ausschalten der Schaltelemente an die Steuerelektroden der Schaltelemente gemäß einem Steuersignal von der Steuerungsschaltung 203 aus, was nachfolgend beschrieben wird. In einem Fall, in welchem die Schaltelemente in einem EIN-Zustand gehalten werden, ist das Treibersignal ein Spannungssignal (EIN-Signal), das gleich oder höher als eine Schwellenwertspannung der Schaltelemente ist, und in einem Fall, in welchem die Schaltelemente in einem AUS-Zustand gehalten werden, ist das Treibersignal ein Spannungssignal (AUS-Signal), das gleich oder niedriger als die Schwellenwertspannung der Schaltelemente ist.
  • Die Steuerungsschaltung 203 steuert die Schaltelemente der Hauptkonvertierungsschaltung 201, sodass eine gewünschte Leistung an die Last 300 bereitgestellt wird. Insbesondere berechnet die Steuerungsschaltung 203 eine Zeit (EIN-Zeit), für welche jedes Schaltelement der Hauptkonvertierungsschaltung 201 in einem EIN-Zustand sein muss basierend auf der an die Last 300 zu liefernden Leistung. Zum Beispiel kann die Steuerungsschaltung 203 die Hauptkonvertierungsschaltung 201 durch eine PWM-Steuerung zum Modulieren der EIN-Zeit der Schaltelemente gemäß einer auszugebenden Spannung steuern. Dann gibt die Steuerungsschaltung 203 ein Steuerkommando (Steuersignal) an die Treiberschaltung 202, sodass ein EIN-Signal an ein Schaltelement ausgegeben wird, das zu jedem Zeitpunkt in einem EIN-Zustand sein soll, und ein AUS-Signal wird an ein Schaltelement ausgegeben, das zu jedem Zeitpunkt in einem AUS-Zustand sein soll. Die Treiberschaltung 202 gibt ein EIN-Signal oder ein AUS-Signal als ein Treibersignal an die Steuerelektrode jedes Schaltelements gemäß dem Steuersignal aus.
  • In der Leistungskonvertierungsvorrichtung gemäß der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform wird eine der Halbleitervorrichtungen gemäß den ersten bis dritten bevorzugten Ausführungsformen als das Schaltelement der Hauptkonvertierungsschaltung 201 eingesetzt, eine Elektrodenplatte 7 auf einem Halbleiterelement 1 wird durch eine Mehrzahl von Stützdrähten 11 gestützt, und dadurch kann eine Neigung der Elektrodenplatte 7 unterbunden werden und eine Zuverlässigkeit kann verbessert werden.
  • Obwohl ein Beispiel, in welchem die vorliegende Offenbarung auf einen zweistufigen Drei-Phasen-Inverter angewendet wird, in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf dieses beschränkt und kann auf verschiedene Leistungskonvertierungsvorrichtungen angewendet werden. Obwohl die Leistungskonvertierungsvorrichtung in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform eine zweistufige Leistungskonvertierungsvorrichtung ist, kann die Leistungskonvertierungsvorrichtung eine dreistufige oder mehrstufige Leistungskonvertierungsvorrichtung sein, oder die vorliegende Offenbarung kann auf einen Ein-Phasen-Inverter angewendet werden in einem Fall, in welchem eine Leistung an eine Ein-Phasen-Last bereitgestellt wird. In einem Fall, in welchem die Leistung an eine Gleichstromlast oder dergleichen bereitgestellt wird, kann die vorliegende Offenbarung auf einen Gleichstrom-/Gleichstrom-Wandler oder einen Wechselstrom-/Gleichstrom-Wandler angewendet werden.
  • Weiterhin ist die Leistungskonvertierungsvorrichtung, auf welche die vorliegende Offenbarung angewendet wird, nicht auf den Fall beschränkt, in welchem die Last ein Elektromotor ist, und kann zum Beispiel eine Energieversorgungsvorrichtung einer elektrischen Funkenerosionsmaschine, einer Laserstrahlmaschine, eines Induktionsherds oder eines kontaktlosen Energieeinspeisungssystems sein, und kann auch als ein Spannungsregler einer Solarenergieerzeugungssystems, eines Energiespeicherungssystems oder dergleichen verwendet werden.
  • Obwohl das Schaltelement und das Diodenelement in der vorstehenden bevorzugten Ausführungsform aus Silizium ausgebildet sind, können das Schaltelement und das Diodenelement aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke ausgebildet sein, der eine Bandlücke aufweist, die breiter ist als diejenige von Silizium. Beispiele des Halbleiters mit breiter Bandlücke umfassen Siliziumcarbid, ein Galliumnitrid-basiertes Material und Diamant.
  • Da das Schaltelement und das Diodenelement, die aus einem solchen Halbleiter mit breiter Bandlücke ausgebildet sind, eine hohe Spannungsfestigkeit und ein hohe zulässige Stromdichte aufweisen, ist es möglich, das Schaltelement und das Diodenelement zu verkleinern. Durch das Verwenden dieses verkleinerten Schaltelements und Diodenelements ist es möglich, ein Halbleitermodul, das diese Elemente enthält, zu verkleinern.
  • Zusätzlich kann, da ein Wärmewiderstand auch hoch ist, eine Wärmeabstrahllamelle des Kühlkörpers 20 verkleinert werden, und ein Wasserkühlungsteil kann in ein Luftkühlungsteil gewechselt werden, und deshalb kann die Halbleitervorrichtung weiter verkleinert werden.
  • Weiterhin kann, da ein Leistungsverlust gering ist, eine Effizienz des Schaltelements und des Diodenelements hoch ausgelegt werden, und als eine Folge kann eine Effizienz der Halbleitervorrichtung hoch ausgelegt werden.
  • Sowohl das Schaltelement als auch das Diodenelement sind vorzugsweise aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke hergestellt, aber jedes des Schaltelements und des Diodenelements kann aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke hergestellt sein, und die in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform beschriebenen Wirkungen können erhalten werden.
  • Obwohl einige bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben worden sind, sind diese bevorzugten Ausführungsformen durch Beispiele präsentiert worden. Verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen können vorgenommen werden, ohne von dem Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Weiter können die bevorzugten Ausführungsformen kombiniert werden.
  • Obwohl die Offenbarung detailliert gezeigt und beschrieben worden ist, ist die vorstehende Beschreibung in allen Aspekten darstellend und nicht einschränkend. Es wird deshalb verstanden, dass zahlreiche Modifikationen und Variationen entworfen werden können.
  • 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 2016129254 [0002, 0003]

Claims (19)

  1. Halbleitervorrichtung, aufweisend: ein isolierendes Substrat (2); ein Halbleiterelement (1), das mit einem dazwischen eingeschobenen ersten Verbindungsmaterial (9) auf das isolierende Substrat (2) gefügt ist; eine Elektrodenplatte (7), die über dem Halbleiterelement (1) vorgesehen ist; eine Mehrzahl von Stützdrähten (11), welche zwischen dem Halbleiterelement (1) und der Elektrodenplatte (7) in Kontakt mit dem Halbleiterelement (1) und der Elektrodenplatte (7) vorgesehen sind; und ein zweites Verbindungsmaterial (12), welches auf dem Halbleiterelement (1) vorgesehen ist und das Halbleiterelement (1) und die Elektrodenplatte (7) verbindet.
  2. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei jeder der Stützdrähte (11) ein fernes Endteil (11b) an beiden Enden davon und ein Spitzenteil (11a), welches eine Spitze des Stützdrahts (11) aufweist und zwischen den fernen Endteilen (11b) des Stützdrahts (11) vorgesehen ist, aufweist, die fernen Endteile (11b) in Kontakt mit dem Halbleiterelement (1) sind, und das Spitzenteil (11a) in Kontakt mit der Elektrodenplatte (7) ist.
  3. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei jeder der Stützdrähte (11) ein fernes Endteil (11b) an beiden Enden davon und ein Spitzenteil (11a), welches eine Spitze des Stützdrahts (11) aufweist und zwischen den fernen Endteilen (11b) des Stützdrahts (11) vorgesehen ist, aufweist, das Spitzenteil (11a) in Kontakt mit dem Halbleiterelement (1) ist, und die fernen Endteile (11b) in Kontakt mit der Elektrodenplatte (7) sind.
  4. Halbleitervorrichtung, aufweisend: eine Schaltungsstruktur (2c); ein isolierendes Bauteil (2b), das unter der Schaltungsstruktur (2c) vorgesehen ist; ein Halbleiterelement (1), das mit einem dazwischen eingeschobenen ersten Verbindungsmaterial (9) auf die Schaltungsstruktur (2c) gefügt ist; eine Elektrodenplatte (7), die über der Schaltungsstruktur (2c) und dem Halbleiterelement (1) vorgesehen ist; eine Mehrzahl von Stützdrähten (11), welche zwischen der Schaltungsstruktur (2c) und der Elektrodenplatte (7) in Kontakt mit der Schaltungsstruktur (2c) und der Elektrodenplatte (7) vorgesehen sind; und ein zweites Verbindungsmaterial (12), welches auf dem Halbleiterelement (1) vorgesehen ist und das Halbleiterelement (1) und die Elektrodenplatte (7) verbindet.
  5. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei jeder der Stützdrähte (11) ein fernes Endteil (11b) an beiden Enden davon und ein Spitzenteil (11a), welches eine Spitze des Stützdrahts (11) aufweist und zwischen den fernen Endteilen (11b) des Stützdrahts (11) vorgesehen ist, aufweist, die fernen Endteile (11b) in Kontakt mit der Schaltungsstruktur (2c) sind, und das Spitzenteil (11a) in Kontakt mit der Elektrodenplatte (7) ist.
  6. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei jeder der Stützdrähte (11) ein fernes Endteil (11b) an beiden Enden davon und ein Spitzenteil (11a), welches eine Spitze des Stützdrahts (11) aufweist und zwischen den fernen Endteilen (11b) des Stützdrahts (11) vorgesehen ist, aufweist, das Spitzenteil (11a) in Kontakt mit der Schaltungsstruktur (2c) ist, und die fernen Endteile (11b) in Kontakt mit der Elektrodenplatte (7) sind.
  7. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Schaltungsstruktur (2c) oder die Elektrodenplatte (7) ein isolierendes Material (15) auf einer Oberfläche davon aufweist, und das isolierende Material (15) zwischen den Stützdrähten (11) und der Schaltungsstruktur (2c) oder der Elektrodenplatte (7) eingeschoben ist.
  8. Halbleitervorrichtung, aufweisend: eine Schaltungsstruktur (2c); ein isolierendes Bauteil (2b), das unter der Schaltungsstruktur (2c) vorgesehen ist; ein Halbleiterelement (1), das mit einem dazwischen eingeschobenen ersten Verbindungsmaterial (9) auf das isolierende Substrat (2) gefügt ist; eine Elektrodenplatte (7), die über dem isolierenden Bauteil (2b) und dem Halbleiterelement (1) vorgesehen ist; eine Mehrzahl von Stützdrähten (11), welche zwischen dem isolierenden Bauteil (2b) und der Elektrodenplatte (7) in Kontakt mit dem isolierenden Bauteil (2b) und der Elektrodenplatte (7) vorgesehen ist; und ein zweites Verbindungsmaterial (12), welches auf dem Halbleiterelement (1) vorgesehen ist und das Halbleiterelement (1) und die Elektrodenplatte (7) verbindet.
  9. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei jeder der Stützdrähte (11) ein fernes Endteil (11b) an beiden Enden davon und ein Spitzenteil (11a), welches eine Spitze des Stützdrahts (11) aufweist und zwischen den fernen Endteilen (11b) des Stützdrahts (11) vorgesehen ist, aufweist, die fernen Endteile (11b) in Kontakt mit dem isolierenden Bauteil (2b) sind, und das Spitzenteil (11a) in Kontakt mit der Elektrodenplatte (7) ist.
  10. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei jeder der Stützdrähte (11) ein fernes Endteil (11b) an beiden Enden davon und ein Spitzenteil (11a), welches eine Spitze des Stützdrahts (11) aufweist und zwischen den fernen Endteilen (11b) des Stützdrahts (11) vorgesehen ist, aufweist, das Spitzenteil (11a) in Kontakt mit dem isolierenden Bauteil (2b) ist, und die fernen Endteile (11b) in Kontakt mit der Elektrodenplatte (7) sind.
  11. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei drei oder mehr Stützdrähte (11) auf einem des Halbleiterelements (1), der Schaltungsstruktur (2c) und des isolierenden Bauteils (2b) vorgesehen sind.
  12. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Stützdrähte (11) in einer Draufsicht an vier Ecken auf einem des Halbleiterelements (1), der Schaltungsstruktur (2c) und des isolierenden Bauteils (2b) vorgesehen sind.
  13. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei jeder der Stützdrähte (11) ein einzelnes Spitzenteil (11a) aufweist.
  14. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei jeder der Stützdrähte (11) eine Mehrzahl von Spitzenteilen (11a) aufweist.
  15. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei ein Abstand zwischen den fernen Endteilen (11b) 0,5 mm oder mehr ist.
  16. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei jeder der Stützdrähte (11) mindestens teilweise in dem zweiten Verbindungsmaterial (12) eingebettet ist.
  17. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das isolierende Substrat (2) oder das isolierende Bauteil (2b) ein Wärmeabstrahlbauteil (2d) auf einer unteren Oberfläche davon aufweist.
  18. Leistungskonvertierungsvorrichtung, aufweisend: eine Hauptkonvertierungsschaltung (201), welche die Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 aufweist und eine Eingangsleitung konvertiert und die konvertierte Leistung ausgibt; eine Treiberschaltung (202), welche ein Treibersignal zum Treiben der Halbleitervorrichtung an die Halbleitervorrichtung ausgibt; und eine Steuerungsschaltung (203), welche ein Steuersignal zum Steuern der Treiberschaltung (202) an die Treiberschaltung (202) ausgibt.
  19. Verfahren zur Fertigung einer Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: einen Die-Bonding-Schritt eines Verbindens eines Halbleiterelements (1) auf ein isolierendes Substrat (2) mit einem ersten Verbindungsmaterial (9) dazwischen eingeschoben; einen Stützdrahtinstallationsschritt eines Vorsehens einer Mehrzahl von Stützdrähten (11) auf dem Halbleiterelement (1); und einen Elektrodenplattenbefestigungsschritt eines Platzierens einer Elektrodenplatte (7) auf der Mehrzahl von Stützdrähten (11), sodass die Mehrzahl von Stützdrähten (11) die Elektrodenplatte (7) stützt, und eines Verbindens des Halbleiterelements (1) und der Elektrodenplatte (7) mit einem zweiten Verbindungsmaterial (12) dazwischen eingeschoben.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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