DE112018002579T5 - Halbleiterbauelement - Google Patents
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Abstract
Eine erhöhte Genauigkeit bei der Erkennung einer Verschlechterung eines Halbleiterbauelements soll erreicht werden. Ein erstes Metallmuster (51) und ein zweites Metallmuster (52) sind mit einer Steuerung (100) verbunden. Ein Bonddraht (41) verbindet das erste Metallmuster (51) und eine Emitter-Elektrode (31). Ein gerader Leiter (1a) ist zwischen einer ersten Elektrodenfläche (311) und einer zweiten Elektrodenfläche (312) verbunden. Erste Bonddrähte (411 bis 414) verbinden die erste Elektrodenfläche (311) und das zweite Metallmuster (52). Zweite Bonddrähte (415 bis 418) verbinden die zweite Elektrodenfläche (312) und das zweite Metallmuster (52). Die Steuerung (100) erkennt die Verschlechterung des Halbleiterbauelements (1), wenn eine Potentialdifferenz zwischen dem ersten Metallmuster (51) und dem zweiten Metallmuster (52) über einem Schwellenwert liegt.
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit Verschlechterungs-Detektionsfunktion.
- STAND DER TECHNIK
- Ein Halbleiterbauelement (Leistungsmodul), in dem ein Leistungs-Halbleiterelement verpackt ist, wird als Schaltelement in einer Vielzahl von Bereichen verwendet. Das Halbleiterbauelement kann in erster Linie als Bestandteil eines Stromversorgungssystems oder Motorantriebssystems in Universalgeräten (z.B. Haushaltsgeräten, Elektrofahrzeugen, Zügen oder Aufzügen) oder Industriegeräten (z.B. Servomotoren) eingesetzt werden.
- Einige Halbleiterbauelemente haben eine Verschlechterungs-Detektionsfunktion. Die Japanische Patentanmeldungs- Offenlegungsschrift
JP 2010-932 89 A - STAND DER TECHNIK
- Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift
JP 2010-932 89 A - KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- Mit der Erfindung zu lösende Probleme
- Viele Halbleiterbauelemente, in denen ein Leistungshalbleiterelement verpackt ist, verbinden ein Halbleiterelement durch über Ultraschall angebrachte (gebondete) Bonddrähte. Wird das Halbleiterbauelement für den Schaltbetrieb verwendet, fließt beim Einschalten ein großer Strom durch das Halbleiterbauelement, so dass durch eine Widerstandskomponente innerhalb des Strompfades sowie durch die (Re-) Kombination von Elektronen und Löchern an einem P-N-Übergang Wärme erzeugt wird. Die im Halbleiterbauelement erzeugte Wärme erhöht die Temperatur im Halbleiterbauelement. Das Halbleiterbauelement hat unter Stromfluss einen große Leistung und ist daher oft mit einem Kühlkörper verbunden, der luft- oder flüssigkeitsgekühlt werden soll. Wenn das Halbleiterbauelement ausgeschaltet wird, sinkt die Temperatur. Im Allgemeinen unterscheidet sich der Wärmeausdehnungskoeffizient zwischen dem Halbleiterelement und einem Bauteil, das eine Metallverbindung und ein Lot usw. aufweist, und aufgrund solcher Temperaturänderungen kann eine thermische Spannung auftreten. Temperaturänderungen durch Wärmeentwicklung und Abkühlung sind besonders in der Nähe des Halbleiterelements von Bedeutung, so dass eine Spannung auftritt und ein Riss an der Verbindung zwischen einem Bonddraht und dem Halbleiterelement auftreten kann. Wenn am Bonddraht ein Riss entsteht, lässt sich der Bonddraht leicht lösen oder trennen. Das Halbleiterbauelement kann durch eine solche Verschlechterung der Bonddrähte ausfallen. Aus diesem Grund ist es notwendig, die Verschlechterung des Bonddrahtes mit hoher Genauigkeit zu erfassen, um die Lebensdauer des Halbleiterbauelements zu bestimmen.
- Durch die Verschlechterung des Bonddrahtes, der die Oberflächenelektrode des Halbleiterelements mit einer Elektrodenmetallplatte verbindet, ändert sich der Widerstand zwischen der Oberflächenelektrode des Halbleiterelements und der Elektrodenmetallplatte. Das in der Japanischen Patentanmeldungs- Offenlegungsschrift
JP 2010-932 89 A - Wenn die Oberflächenelektrode des Halbleiterelements aus einer einzigen Elektrodenfläche gebildet wird, wie bei dem in der Japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift
JP 2010-932 89 A - Änderungen im kombinierten Widerstand mehrerer Bonddrähte werden in erster Linie zur Erkennung der Verschlechterung des Halbleiterbauelements verwendet, da es gemäß der Japanischen Patentanmeldungs- Offenlegungsschrift
JP 2010-932 89 A - Die vorliegende Erfindung soll das oben beschriebene Problem lösen, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Genauigkeit bei der Erkennung der Verschlechterung des Halbleiterbauelements zu erhöhen.
- Mittel zum Lösen der Probleme
- Ein Halbleiterbauelement nach der vorliegenden Erfindung weist eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, eine Steuerelektrode, eine Steuerung, ein erstes Metallmuster und ein zweites Metallmuster, einen Verbinder und eine Vielzahl von Bonddrähten auf. Die Steuerung legt eine Spannung an die Steuerelektrode an, um den Stromfluss von der ersten Elektrode zur zweiten Elektrode zu steuern. Das erste Metallmuster und das zweite Metallmuster sind mit der Steuerung verbunden. Der Verbinder verbindet das erste Metallmuster und die zweite Elektrode. Die Vielzahl der Bonddrähte verbindet das zweite Metallmuster und die zweite Elektrode. Die zweite Elektrode weist eine Vielzahl von Elektrodenflächen und einen Widerstand auf. Die Vielzahl der Elektrodenflächen beinhaltet eine erste Elektrodenfläche und eine zweite Elektrodenfläche. Der Widerstand wird zwischen der ersten Elektrodenfläche und der zweiten Elektrodenfläche angeordnet. Die Vielzahl der Bonddrähte beinhaltet einen ersten Bonddraht und einen zweiten Bonddraht. Der erste Bonddraht verbindet die erste Elektrodenfläche und das zweite Metallmuster. Der zweite Bonddraht verbindet die zweite Elektrodenfläche und das zweite Metallmuster. Die Steuerung ist konfiguriert, um eine Verschlechterung des Halbleiterbauelements zu erkennen, wenn eine Potentialdifferenz zwischen dem ersten Metallmuster und dem zweiten Metallmuster über einem ersten Schwellenwert liegt.
- Im Halbleiterbauelement nach der vorliegenden Erfindung ändert sich bei einem schwindenden/alternden Bonddraht, der die zweite Elektrode und das zweite Metallmuster verbindet, der Widerstandswert zwischen der zweiten Elektrode und dem zweiten Metallmuster. Da die zweite Elektrode mit dem ersten Metallmuster verbunden ist, wird die Änderung des Widerstandswertes von der Steuerung als Potentialdifferenz zwischen dem ersten Metallmuster und dem zweiten Metallmuster erkannt.
- Wenn sich der ersten Bonddraht und/oder der zweite Bonddraht verschlechtern, wird ein Teil des Stroms, der durch den verschlechterten Bonddraht geflossen ist, dann durch den Widerstand geleitet, der zwischen der ersten Elektrodenfläche und der zweiten Elektrodenfläche liegt. Dadurch ändert sich die Stromverteilung auf der ersten Elektrodenfläche und der zweiten Elektrodenfläche, was den Flächenwiderstand der zweiten Elektrode erhöht. Wenn sich im Halbleiterbauelement nach der vorliegenden Erfindung der Bonddraht verschlechtert, beinhaltet der Flächenwiderstand der zweiten Elektrode neben dem Widerstand der Vielzahl von Bonddrähte auch den kombinierten Widerstand. Dadurch sind die Veränderungen in der Potentialdifferenz zwischen dem ersten Metallmuster und dem zweiten Metallmuster bei Verschlechterung des Bonddrahtes größer als bei der Bildung der zweiten Elektrode aus einer einzigen Elektrodenfläche.
- Effekt der Erfindung
- Nach der vorliegenden Erfindung kann das Erkennen von Veränderungen der Potentialdifferenz durch die Verschlechterung eines Bonddrahtes erleichtert werden. Dadurch kann eine erhöhte Genauigkeit bei der Erkennung der Verschlechterung des Halbleiterbauelements erreicht werden.
- Figurenliste
-
-
1 ist eine Gesamtansicht eines Halbleiterbauelements nach Ausführungsform 1; -
2 ist eine Querschnittsansicht des Halbleiterbauelements entlang der LinieII-II von1 ; -
3 ist eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels einer Schaltungs-Struktur eines Spannungsdetektors und einer Verschlechterungsbestimmungseinheit, die in einer Steuerung gemäß1 enthalten ist; -
4 ist eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements gemäß einer Abwandlung der Ausführungsform 1; -
5 ist eine Gesamtansicht eines Halbleiterbauelements nach Ausführungsform 2; -
6 ist eine Gesamtansicht, die Bonddrähte zeigt, die im mittleren Teil des Halbleiterelements angeordnet sind und vom Halbleiterelement gelöst oder getrennt werden; -
7 ist eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements gemäß einer Abwandlung von Ausführungsform 2; -
8 ist eine Gesamtansicht eines Halbleiterbauelements nach Ausführungsform 3; -
9 ist eine Gesamtansicht eines Halbleiterbauelements nach Abwandlung1 der Ausführungsform 3; -
10 ist eine Gesamtansicht eines Halbleiterbauelements nach Abwandlung2 der Ausführungsform 3; -
11 ist eine Gesamtansicht eines Halbleiterbauelements nach Abwandlung3 der Ausführungsform 3, und -
12 ist eine Gesamtansicht eines Halbleiterbauelements nach Ausführungsform 4. - BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Ähnliche Bezugszeichen werden verwendet, um auf ähnliche oder korrespondierende Teile in den Zeichnungen zu verweisen, und ihre Beschreibung wird im Allgemeinen nicht wiederholt.
- Ausführungsform 1
-
1 ist eine Gesamtansicht eines Halbleiterbauelements1 nach Ausführungsform1 .2 ist eine Querschnittsansicht des Halbleiterbauelements1 entlang der LinieII-II von1 . Wie in den1 und2 dargestellt, weist das Halbleiterbauelement1 ein Halbleiterelement10 , eine Gate-Elektrode11 , eine Kollektor-Elektrode21 , eine Emitter-Elektrode31 , Bonddrähte41 ,411 ,412 ,413 ,414 ,415 ,416 ,417 und418 , Metallmuster51 ,52 und53 , ein Isoliermaterial70 , eine Grundplatte80 und eine Steuerung100 auf. - Unter Bezugnahme auf
1 und2 wird Isoliermaterial70 auf eine Metallgrundplatte80 geklebt. Metallmuster51 bis53 werden auf das Isoliermaterial70 geklebt. Das Halbleiterelement10 wird über einen leitfähigen Klebstoff91 auf das Metallmuster53 geklebt. Die Metallmuster51 bis53 verdoppeln sich jeweils als Verbindungsmuster innerhalb des Halbleiterbauelements1 und können ein Steuersignal und den Hauptstrom, der dem Schalten des Halbleiterelements10 zugeordnet ist, an einen Elektrodenanschluss an einem Kantenbereich des Halbleiterelements10 übertragen. - Das Halbleiterelement
10 ist beispielsweise ein IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Das Halbleiterelement10 weist eine Gate-Elektrode11 , die eine Steuerelektrode ist, eine Kollektor-Elektrode21 , die an einen positiven Anschluss angeschlossen ist, und eine Emitter-Elektrode31 auf, die an einen negativen Anschluss angeschlossen ist. Das Halbleiterelement10 kann ein beliebiges Halbleiterelement neben einem IGBT oder ein MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor), BJT (Bipolarer Verbindungstransistor), GTO (Gate Turn-Off Thyristor) oder GCT (Gate Commutated Turn-Off Thyristor) sein. Wenn das Halbleiterelement10 beispielsweise ein MOSFET ist, werden die Drain-Elektrode mit dem positiven Anschluss und die Source-Elektrode mit dem negativen Anschluss verbunden. - Die Kollektor-Elektrode
21 im Halbleiterelement10 wird mit leitfähigem Klebstoff91 auf das Metallmuster53 auf dem Isoliermaterial70 geklebt. Der leitfähige Klebstoff91 ist z.B. ein Lot oder gesintertes Silber. Das Metallmuster53 ist beispielsweise aus Kupfer (Cu) oder Aluminium (Al). - Die Emitter-Elektrode
31 des Halbleiterelements10 , weist einen geraden Leiter1a als Widerstand und Elektrodenflächen311 ,312 auf. Der gerade Leiter1a verbindet die Elektrodenflächen311 und312 . Die Emitter-Elektrode31 beinhaltet Aluminium, eine Aluminium-Silizium-Legierung (AlSi) oder Gold (Au). Um die Verschlechterung der Emitter-Elektrode31 durch die Temperaturänderungen im Halbleiterelement10 zu verhindern, kann weiterhin auf der Emitter-Elektrode31 durch Plattieren, Abscheiden oder Sputtern ein Metallfilm, wie Nickel (Ni) oder Kupfer gebildet werden. Darüber hinaus können bei der Bildung der Elektrodenflächen311 ,312 auf der Oberfläche des Halbleiterelements10 während der Herstellung des Halbleiterelements10 die Elektrodenflächen311 ,312 und der gerade Leiter1a gleichzeitig durch Abscheidung, Sputtern oder Plattieren unter Verwendung eines Maskenmusters mit einer Struktur gebildet werden, die die Elektrodenflächen311 ,312 und den geraden Leiter1a beinhaltet. Nach dem Bilden der Elektrodenflächen311 ,312 kann der gerad Leiter unter Verwendung eines metallischen Materials, wie beispielsweise Wolfram (W), gebildet werden, das einen großen Widerstand aufweist und das von dem metallischen Material verschieden ist, aus dem die Elektrodenflächen311 ,312 gebildet werden. Da die Breite des geraden Leiters1a dem Widerstandswert des Widerstandes entspricht, ist die Breite vorzugsweise kleiner als die Drahtdurchmesser der Bonddrähte411 bis418 . Ein üblicher Bonddrahtdurchmesser liegt bei etwa 400 µm. So ist es wünschenswert, dass die Breite des geraden Leiters1a kleiner ist als 400 µm. - Der Bonddraht
41 verbindet das Metallmuster51 und die Elektrodenfläche311 . Die Bonddrähte411 bis414 verbinden die Elektrodenfläche311 und das Metallmuster52 . - Bonddrähte
415 bis418 verbinden die Elektrodenfläche312 und das Metallmuster52 . - Außer einem kleinen Strom zur Steuerung des Gates fließt kein Strom durch das Metallmuster
51 und den Bonddraht41 , so dass die Potentialdifferenz zwischen Bonddraht41 und Metallmuster51 nahezu vernachlässigbar ist. Das Potential des Metallmusters51 ist gleich dem Potential an der Verbindung zwischen dem Bonddraht41 und der Emitter-Elektrode31 . Mit anderen Worten ist die Potentialdifferenz zwischen den Metallmustern51 und52 im Wesentlichen gleich der Potentialdifferenz zwischen der Emitter-Elektrode31 und dem Metallmuster52 . Die Potentialdifferenz zwischen der Emitter-Elektrode31 und dem Metallmuster52 ist der Summenwert der Potentialdifferenz, die durch den Flächenwiderstand der Emitter-Elektrode31 und der Potentialdifferenz, die durch den kombinierten Widerstand der Bonddrähte411 bis418 entsteht. Dementsprechend spiegeln sich Änderungen des Summenwertes des Flächenwiderstands der Emitter-Elektrode31 und des kombinierten Widerstands der Bonddrähte411 bis418 in der Potentialdifferenz zwischen den Metallmustern51 und52 wider. - Besteht die Emitter-Elektrode
31 aus einer einzigen Elektrodenfläche und ist der Flächenwiderstand der Elektrodenfläche im Vergleich zum kombinierten Widerstand der Bonddrähte411 bis418 vernachlässigbar gering, dann ist die Potentialdifferenz zwischen den Metallmustern51 und52 in erster Linie auf den kombinierten Widerstand der Bonddrähte411 bis418 zurückzuführen, welche die Emitter-Elektrode31 und das Metallmuster52 verbinden. Selbst wenn die Bonddrähte411 bis418 sich verschlechtert haben, kann die Verschlechterung schwer zu erkennen sein, wenn die Veränderungen im kombinierten Widerstand der Bonddrähte411 bis418 sehr klein sind. - Dazu wird in der Ausführungsform
1 die Emitter-Elektrode31 in zwei Elektrodenflächen311 ,312 unterteilt, die durch den geraden Leiter1a miteinander verbunden sind. Wenn ein Teil der Bonddrähte411 bis418 von der Emitter-Elektrode31 gelöst oder abgetrennt wird, wird dann ein Teil des Stroms, der durch den abgelösten oder abgetrennten Bonddraht geflossen ist, durch den geraden Leiter1a in das Metallmuster52 über einen anderen Bonddraht geleitet. Der gerade Leiter1a hat eine nicht vernachlässigbare Widerstandskomponente, verglichen mit dem kombinierten Widerstand der Bonddrähte411 bis418 . So erhöht der durch den geraden Leiter1a fließende Strom den Flächenwiderstand der Emitter-Elektrode31 und erhöht damit die Potentialdifferenz zwischen den Metallmustern51 und52 . Dadurch nehmen die Veränderungen der Potentialdifferenz zwischen den Metallmustern51 und52 , die auf die Verschlechterung der Bonddrähte411 bis418 zurückzuführen sind, stärker zu als in dem Fall, dass die Emitter-Elektrode31 aus einer einzigen Elektrodenfläche besteht. Beim Halbleiterbauelement1 wird das Erkennen von Veränderungen der Potentialdifferenz, die auf die Verschlechterung der Bonddrähte411 bis418 zurückzuführen sind, erleichtert. Dadurch kann eine erhöhte Erkennungsgenauigkeit der Verschlechterung des Halbleiterbauelements1 erreicht werden. - Die Steuerung
100 weist eine Gatesteuerung101 , einen Spannungsdetektor102 , eine Verschlechterungsbestimmungseinheit103 und eine Informationsmeldeeinheit104 auf. Die Gatesteuerung101 ist mit dem Metallmuster51 verbunden. Unter Verwendung des Potentials des Metallmusters51 als Bezugspotential legt die Gatesteuerung101 eine Gatespannung an die Gate-Elektrode11 an, um den Hauptstrom (z.B. einige Ampere bis mehrere hundert Ampere) von der Kollektor-Elektrode21 zur Emitter-Elektrode31 zu steuern. Die Gatesteuerung101 stoppt das Halbleiterbauelement1 , entsprechend einem Abschaltsignal der Verschlechterungsbestimmungseinheit103 . - Der Spannungsdetektor
102 wird an die Metallmuster51 und52 angeschlossen. Der Spannungsdetektor102 erkennt eine Potentialdifferenz zwischen den Metallmustern51 und52 und gibt ein Signal zur Verschlechterungsbestimmungseinheit103 aus, das die Potentialdifferenz anzeigt. Liegt die Potentialdifferenz über einem ersten Schwellenwert, gibt die Verschlechterungsbestimmungseinheit103 an die Informationsmeldeeinheit104 ein Signal aus, das den Benutzer warnt. Liegt die Potentialdifferenz über einem zweiten Schwellenwert (größer als der erste Schwellenwert), kann die Sicherheit des Halbleiterbauelements1 nicht gewährleistet werden. Dann schickt die Verschlechterungsbestimmungseinheit103 an die Gatesteuerung101 ein Abschaltsignal, das anweist, die Ansteuerung des leitenden Halbleiterelements10 zu stoppen und das Halbleiterbauelement1 abzuschalten. Liegt die Potentialdifferenz über dem zweiten Schwellenwert, gibt die Verschlechterungsbestimmungseinheit103 zusätzlich an die Informationsmeldeeinheit104 ein Signal aus, das den Benutzer über die Fehlerinformationen informiert. Basierend auf dem Signal der Verschlechterungsbestimmungseinheit103 informiert die Informationsmeldeeinheit104 den Nutzer über vorgegebene Informationen. -
3 ist ein Schaltbild zur Veranschaulichung eines Beispiels einer Schaltungstruktur des Spannungsdetektors102 und der Verschlechterungsbestimmungseinheit103 in der Steuerung100 von1 . In3 ist das Halbleiterelement10 der1 durch ein Schaltungs-Symbol für einen IGBT gekennzeichnet, der gerade Leiter1a und die Bonddrähte411 bis418 sind als Widerstände und das Metallmuster51 als Verbindungspunkte in der Schaltung gekennzeichnet. Das Bezugspotential ist das Potential des Metallmusters51 . Die Verbindungsbeziehung zwischen dem Halbleiterelement10 , der Emitter-Elektrode31 , dem geraden Leiter1a , den Bonddrähten411 bis418 und dem Metallmuster51 ist die gleiche wie in1 , so dass die Beschreibung nicht wiederholt wird. - Wie in
3 dargestellt, werden der Spannungsdetektor102 und die Verschlechterungsbestimmungseinheit103 aus den negativen Spannungsversorgungen111 ,112 , den Komparatoren113 ,114 und einer UND-Schaltung115 gebildet. Der Komparator113 hat einen nicht invertierenden Eingangsanschluß, der mit jeweils einem Ende der Bonddrähte411 bis418 verbunden ist. Der Komparator113 hat einen invertierenden Eingangsanschluß, der mit der negativen Spannungsversorgung112 verbunden ist. Der Komparator114 hat einen nicht invertierenden Eingangsanschluß, der mit dem einen Ende jedes der Bonddrähte411 bis418 verbunden ist. Der Komparator114 hat einen invertierenden Eingangsanschluß, der mit der negativen Spannungsversorgung111 verbunden ist. Die Versorgungsspannung der negativen Spannungsversorgung111 ist größer als die Versorgungsspannung der negativen Spannungsversorgung112 . Der Komparator113 hat einen Ausgangsanschluß, der mit der Informationsmeldeeinheit104 verbunden ist, und einen von zwei Eingangsanschlüssen der UND-Schaltung. Der Komparator114 hat einen Ausgangsanschluß, der mit dem anderen des Eingangsanschlusspaares der UND-Schaltung115 verbunden ist. Die UND-Schaltung115 hat einen Ausgangsanschluß, der mit der Informationsmeldeeinheit104 und der Gatesteuerung101 verbunden ist. - Wenn sich einige der Bonddrähte
411 bis418 verschlechtern und von der Emitter-Elektrode31 gelöst oder getrennt werden, fließt ein Strom durch den geraden Leiter1a . Infolgedessen steigt die Spannung, die an die Komparatoren113 und114 angelegt wird, stärker als vor dem Lösen oder Trennen des Bonddrahtes. Da das Bezugspotential das Source-Potential der Gatesteuerung101 ist, ist der potenzielle Input zu den Komparatoren113 und114 negativ, und das negative Potential wird aus den negativen Versorgungen112 und111 geliefert. Die negative Spannungsversorgung112 gibt eine Spannung entsprechend der ersten Schwelle zum invertierenden Eingangsanschluß des Komparators113 aus. Die negative Spannungsversorgung111 gibt eine Spannung entsprechend dem zweiten Schwellenwert an den invertierenden Eingangsanschluß des Komparators114 aus. - Wenn sich einige der Bonddrähte
411 bis418 verschlechtern und der Spannungseingang zum nicht invertierenden Eingangsanschluß des Komparators113 den ersten Schwellenwert erreicht, wechselt das Ausgangssignal des Komparators113 vom L-Signal zum H-Signal. Nach Erhalt des H-Signals vom Komparator113 warnt die Informationsmeldeeinheit104 den Benutzer. Wenn sich die Bonddrähte411 bis418 noch mehr verschlechtern und der Spannungseingang zum Komparator114 den zweiten Schwellenwert erreicht, ändert sich das Ausgangssignal des Komparators114 vom L-Signal zum H-Signal. Nach Erhalt des H-Signals von jedem der Komparatoren113 und114 gibt die UND-Schaltung115 das H-Signal an die Informationsmeldeeinheit104 und die Gatesteuerung101 aus. Nach Erhalt des H-Signals von der UND-Schaltung115 benachrichtigt die Informationsmeldeeinheit104 den Benutzer über die Fehlerinformationen. Nach Erhalt eines Abschaltsignals (H-Signal) von der UND-Schaltung115 schaltet die Gatesteuerung101 die Stromversorgung des Halbleiterelements10 zum Stoppen des Halbleiterbauelements1 ab. - Im Halbleiterbauelement
1 wird das Metallmuster51 als Bezugspotential zur Steuerung der Spannung und Bestimmung der Verschlechterung der Bonddrähte verwendet, wodurch ein Metallmuster, das der Bestimmung der Verschlechterung der Bonddrähte dient, überflüssig wird. Dadurch kann eine Größenreduzierung des Halbleiterbauelements1 erreicht werden. Darüber hinaus kann im Halbleiterbauelement1 eine weitere Größenreduzierung des Halbleiterbauelements1 erreicht werden, indem die Gatesteuerung101 , der Spannungsdetektor102 , die Verschlechterungsbestimmungseinheit103 und die Informationsmeldeeinheit104 auf einer Steuertafel integriert werden. - Das Halbleiterelement
10 erzeugt bei jedem Schaltvorgang oder Leitungsvorgang Wärme. Folglich werden die Verbindungen zwischen der Emitter-Elektrode31 und den Bonddrähten41 ,411 bis418 beim Schaltvorgang des Halbleiterelements10 wiederholt erwärmt und gekühlt. Die Verbindungen sind einer Wärmebelastung ausgesetzt. Infolgedessen ist es wahrscheinlich, dass Risse an oder in der Nähe der Verbindungen zwischen der Emitter-Elektrode31 und den Bonddrähten41 ,411 bis418 entstehen. Wenn sich die Bonddrähte41 ,411 bis418 weiter verschlechtern, werden sie von der Emitter-Elektrode31 gelöst, oder die Bonddrähte41 ,411 bis418 selbst werden getrennt, wodurch das Halbleiterelement10 ausfällt. Die Wärme wird kaum abgeführt, insbesondere in der Nähe des Mittelbereichs des Halbleiterelements10 . Dadurch steigt die Temperatur in der Nähe des mittleren Bereichs des Halbleiterelements10 leicht an. Aus diesem Grund verschlechtern sich die Bonddrähte41 ,411 bis418 oft ab dem mittleren Bereich des Halbleiterelements. Der Bonddraht41 ist ein wichtiger Bonddraht, der als Referenz dient, nach der die Verschlechterung von Bonddrähte erkannt und das Gate kontrolliert werden. Wenn der Bonddraht41 von der Emitter-Elektrode31 gelöst oder getrennt wird, gerät das Halbleiterelement10 außer Kontrolle. Aus diesem Grund ist der Bonddraht41 mit der Emitter-Elektrode31 an einem Randbereich des Halbleiterelements10 im Halbleiterbauelement1 verbunden, wobei es unwahrscheinlich ist, dass der Randbereich erwärmt wird. - Obwohl in den
1 und2 aus Gründen der besseren Erkennbarkeit nicht dargestellt, ist zu beachten, dass Silikongel oder Epoxidharz über die Oberseite des Halbleiterelements10 und des Isoliermaterials70 gefüllt ist und beide versiegelt, um die Isolationseigenschaften des Halbleiterelements10 und der Bonddrähte41 ,411 bis418 zu schützen und zu gewährleisten. - Die Ausführungsform
1 wurde beschrieben, wobei das Isoliermaterial70 mit der Grundplatte80 verbunden wird, wie in2 dargestellt. Die Struktur des Halbleiterbauelements nach der vorliegenden Erfindung beschränkt sich nicht auf die in2 dargestellte Struktur und kann eine Struktur (ein DBC-Substrat (Direct Bonded Copper) oder ein DBA-Substrat (Direct Bonded Aluminum)) sein, in der das Isoliermaterial70 aus Keramik besteht und zwischen dem Metallmuster53 und einem Metallmuster54 angeordnet ist, wie beispielsweise das in4 dargestellte Halbleiterbauelement1A . Im Halbleiterbauelement1A ist das Metallmuster54 über einen leitfähiger Klebstoff92 mit der Grundplatte80 verbunden. - Wie vorstehend beschrieben, kann beim Halbleiterbauelement von Ausführungsform
1 und dessen Abwandlung eine erhöhte Erkennungsgenauigkeit der Verschlechterung des Halbleiterbauelements erreicht werden. - Ausführungsform 2
-
5 ist eine Gesamtansicht eines Halbleiterbauelements2 gemäß Ausführungsform2 . Die Konfiguration des Halbleiterbauelements2 beinhaltet einen Bonddraht42 , anstelle des Bonddrahts41 des Halbleiterbauelements1 aus1 . Die anderen Konfigurationen sind die gleichen wie in1 , so dass die Beschreibungen nicht wiederholt werden. - Aufgrund der wiederholten Belastung beim Erwärmen und Abkühlen des Halbleiterelements
10 werden die mit einer Emitter-Elektrode31 verbundenen Bonddrähte leicht von der Emitter-Elektrode31 gelöst oder getrennt, beginnend mit denen in der Nähe des Mittelbereichs des Halbleiterelements10 . Der Bonddraht42 ist weniger leicht von der Emitter-Elektrode31 zu lösen oder zu trennen, wenn er an einem Randbereich des Halbleiterelements10 und nicht am Mittelbereich angeordnet ist, während die Genauigkeit beim Erfassen der Verschlechterung des Halbleiterbauelements2 erhöht werden kann, wenn der Bonddraht42 am Mittelbereich des Halbleiterelements10 und nicht an einem Randbereich angeordnet ist. Im Folgenden wird mit Bezug auf6 beschrieben, warum eine erhöhte Erkennungsgenauigkeit der Verschlechterung des Halbleiterbauelements erreicht werden kann, wenn der Bonddraht42 nicht an einem Randbereich, sondern am Mittelbereich des Halbleiterelements10 angeordnet ist. -
6 ist eine Gesamtansicht, die Bonddrähte414 und415 zwischen den Bonddrähte411 und418 zeigt, die im mittleren Bereich des Halbleiterelements10 angeordnet sind, und die von der Emitter-Elektrode31 gelöst oder getrennt sind. Der Strom in der Nähe eines entkoppelten oder nicht verbundenen Bonddrahtes fließt zu einem Bonddraht, der nicht entkoppelt oder nicht getrennt ist. Wenn die Bonddrähte411 bis418 , ausgehend von denen in der Nähe des mittleren Bereichs des Halbleiterelements10 , gelöst oder getrennt werden, wird der Strompfad vom mittleren Bereich des Halbleiterelements10 zu einem Bonddraht verlängert, der nicht gelöst oder getrennt ist. Dadurch vergrößert sich der Abstand, durch den der Strom innerhalb der Elektrodenoberfläche fließt, was den Flächenwiderstand der Emitter-Elektrode31 in einem nicht mehr zu ignorierenden Maße erhöht. Je größer also der Abstand, desto größer ist die Potentialdifferenz zwischen dem Metallmuster52 und dem Bonddraht42 , der am Mittelbereich des Halbleiterelements10 angeordnet ist. Mit anderen Worten wird eine erhöhte Potentialdifferenz vom Spannungsdetektor102 erkannt. Dementsprechend kann eine erhöhte Genauigkeit bei der Erkennung der Verschlechterung des Halbleiterbauelements2 besser erreicht werden, wenn der Bonddraht42 nicht an einem Randbereich, sondern am Mittelbereich des Halbleiterelements10 angeordnet wird. - Im Halbleiterbauelement
2 wird der Querschnittsdurchmesser des Bonddrahts42 größer als der Querschnittsdurchmesser der Bonddrähte411 bis418 , wodurch die Querschnittsfläche des Bonddrahts42 größer wird als die Querschnittsflächen der Bonddrähte411 bis418 . Der Bonddraht42 ist im Vergleich zu den Bonddrähten411 bis418 schwer zu verschlechtern (gelöst oder getrennt), hat also eine lange Lebensdauer. - Das Mittel, um den Bonddraht
42 schwerer abtrennbar oder zerstörbar zu machen als die Bonddrähte411 bis418 , beschränkt sich nicht darauf, die Querschnittsfläche des Bonddrahts42 größer als die der Bonddrähte411 bis418 zu machen. So kann beispielsweise ein Federkontakt42A , wie in7 dargestellt, anstelle des Bonddrahts42 verwendet werden. Der Federkontakt42A beinhaltet eine FederS1 als elastischen Körper. Da die FederS1 ein Ende des Federkontakts42A gegen die Elektrodenfläche311 vorspannt, kann der Federkontakt42A daran gehindert werden, sich von der Elektrodenfläche311 zu lösen oder zu trennen. - Wie vorstehend beschrieben, kann mit dem Halbleiterbauelement von Ausführungsform
2 und dessen Abwandlung eine erhöhte Erkennungsgenauigkeit der Verschlechterung des Halbleiterbauelements erreicht werden. Darüber hinaus kann das Halbleiterbauelement nach Ausführungsform2 und deren Abwandlung die Erkennungsgenauigkeit der Verschlechterung des Halbleiterbauelements im Vergleich zur Ausführungsform1 weiter erhöhen. - Ausführungsform 3
- Die Ausführungsformen
1 und2 wurden mit Bezug auf eine Emitter-Elektrode mit zwei Elektrodenflächen beschrieben. Die Ausführungsform3 wird mit Bezug auf eine Emitter-Elektrode mit drei oder mehr Elektrodenflächen beschrieben. -
8 ist eine Gesamtansicht eines Halbleiterbauelements3 gemäß Ausführungsform3 . Die in8 dargestellten Konfigurationen des Halbleiterbauelements3 beinhalten eine Emitter-Elektrode32 , anstelle der im Halbleiterbauelement1 von1 enthaltenen Emitter-Elektrode31 , eine Gate-Elektrode13 , anstelle der Gate-Elektrode11 , und Bonddrähte43 ,421 ,422 ,423 ,424 ,425 ,426 ,427 und428 , anstelle der Bonddrähte41 ,411 bis418 . Die übrigen Konfigurationen sind die gleichen wie in1 , so dass die Beschreibungen nicht wiederholt werden. - Wie in
8 dargestellt, weist die Emitter-Elektrode32 Elektrodenflächen321 ,322 und323 auf. Die Elektrodenflächen321 und322 sind durch einen geraden Leiter2a verbunden. Die Elektrodenflächen322 und323 sind durch einen geraden Leiter2b verbunden. - Der Bonddraht
43 verbindet ein Metallmuster51 und die Elektrodenfläche322 . Die Bonddrähte421 bis423 verbinden die Elektrodenfläche321 und ein Metallmuster52 . Die Bonddrähte421 bis423 sind jeweils an zwei Stellen mit der Elektrodenfläche321 verbunden. Mit anderen Worten, die Bonddrähte421 bis423 werden jeweils auf die Elektrodenfläche321 geheftet. Die Bonddrähte424 ,425 verbinden die Elektrodenfläche322 und das Metallmuster52 . Die Bonddrähte424 ,425 sind jeweils auf die Elektrodenfläche322 geheftet. Die Bonddrähte426 bis428 verbinden die Elektrodenfläche323 und das Metallmuster52 . Die Bonddrähte426 bis428 sind jeweils auf die Elektrodenfläche323 geheftet. - Die Elektrodenfläche
322 hat eine L-Form mit einem Bereich, der sich in Y-Achsenrichtung und einem Bereich, der sich in X-Achsenrichtung erstreckt. Der in Y-Achsrichtung verlaufende Bereich der Elektrodenfläche322 ist zwischen den Elektrodenflächen321 und323 (der mittlere Bereich des Halbleiterelements10 ) in X-Achsrichtung angeordnet. Der in X-Achsenrichtung verlaufende Bereich der Elektrodenfläche322 erstreckt sich vom mittleren Bereich des Halbleiterelements10 bis zu einem Kantenbereich. Die Elektrodenfläche322 ist am Randbereich mit dem Bonddraht43 verbunden. Der in Y-Achsrichtung verlaufende Bereich der Elektrodenfläche322 (der mittlere Bereich des Halbleiterelements10 ) ist mit den Bonddrähten424 ,425 verbunden. - Da der Bonddraht
43 und die Elektrodenfläche321 über den geraden Leiter2a verbunden sind, sind die elektrischen Abstände zwischen dem Bonddraht43 und den Bonddrähten421 ,422 ,423 größer als die elektrischen Abstände zwischen dem Bonddraht43 und den Bonddrähten424 ,425 . Da der Bonddraht43 und die Elektrodenfläche323 über den geraden Leiter2b verbunden sind, sind die elektrischen Abstände zwischen dem Bonddraht43 und den Bonddrähten426 bis428 größer als die elektrischen Abstände zwischen dem Bonddraht43 und den Bonddrähten424 ,425 . Wenn ein Bonddraht421 bis428 gelöst oder getrennt wird, erhöht sich dementsprechend, beginnend bei den Bonddrähten424 ,425 , die im mittleren Bereich des Halbleiterelements10 angeordnet sind, der elektrische Abstand des Bonddrahts43 zu einem Bonddraht, der nicht entkoppelt oder getrennt ist. Dadurch kann die Erkennungsgenauigkeit der Verschlechterung des Halbleiterbauelements3 weiter erhöht werden. Da der Bonddraht43 mit einem Kantenbereich des Halbleiterelements10 verbunden ist, kann eine Verschlechterung des Bonddrahts43 zudem verhindert werden. Mit anderen Worten, beim Halbleiterbauelement3 kann die Erkennungsgenauigkeit der Verschlechterung des Halbleiterbauelements3 weiter erhöht werden, während gleichzeitig einer Verschlechterung des Bonddrahts43 vorgebeugt wird. -
9 ist eine Gesamtansicht eines Halbleiterbauelements3A gemäß einer Abwandlung1 der Ausführungsform3 . Die in9 dargestellten Konfigurationen des Halbleiterbauelements3A beinhalten eine Emitter-Elektrode33 anstelle der im Halbleiterbauelement1 der1 enthaltenen Emitter-Elektrode31 und Bonddrähte43A ,431 ,432 ,433 ,434 ,435 ,436 ,437 und438 anstelle der Bonddrähte41 ,411 bis418 . Die übrigen Konfigurationen sind die gleichen wie in1 , so dass die Beschreibungen nicht wiederholt werden. - Wie in
9 dargestellt, weist die Emitter-Elektrode33A Elektrodenflächen331 ,332 ,333 ,334 ,335 ,336 ,337 und338 sowie Leiter3a ,3b ,3c ,3d ,3e ,3f und3g auf. Die Elektrodenflächen331 bis338 sind jeweils rechteckige Elektrodenflächen, die sich in Y-Achsrichtung erstreckt und in X-Achsrichtung im Wesentlichen gleichmäßig voneinander beabstandet ausgerichtet sind. In der Draufsicht auf das Halbleiterbauelement3A aus Z-Achsrichtung sind die Elektrodenflächen331 bis338 regelmäßig (im kontinuierlichen Muster) angeordnet. - Die Elektrodenflächen
331 und332 sind über den geraden Leiter3a verbunden. Die Elektrodenflächen332 und333 sind über den geraden Leiter3b verbunden. Die Elektrodenflächen333 und334 sind über den geraden Leiter3c verbunden. Die Elektrodenflächen334 und335 sind über den geraden Leiter3d verbunden. Die Elektrodenflächen335 und336 sind über den geraden Leiter3e verbunden. Die Elektrodenflächen336 und337 sind über den geraden Leiter3f verbunden. Die Elektrodenflächen337 und338 sind über den geraden Leiter3g verbunden. - Die Elektrodenfläche
331 ist über den Bonddraht43A mit einem Metallmuster51 verbunden. Elektrodenflächen331 bis338 und das Metallmuster52 sind über die Bonddrähte431 bis438 verbunden. - Wenn sich die Bonddrähte
431 bis438 , beginnend mit denen am mittleren Teil des Halbleiterelementes10 , verschlechtern, erhöht sich eine vom Spannungsdetektor102 erfasste Potentialdifferenz, wenn die Bonddrähte431 bis438 getrennt werden oder die Bonddrähte431 bis438 von den Elektrodenflächen331 bis338 gelöst werden. Dadurch kann beim Halbleiterbauelement3A die Anzahl der gelösten oder abgetrennten Bonddrähte431 bis438 mit hoher Genauigkeit erfasst werden. - Obwohl in
9 nicht dargestellt, ist an einem Bereich des Außenumfangs des Halbleiterelements10 ein Schutzring vorgesehen, an dem die Emitter-Elektrode33 nicht vorgesehen ist. Darüber hinaus sind Routing-Leitungen für die Gate-Verbindung in den äußeren Umfang eingebettet. Darüber hinaus können Routingleitungen für die Gate-Verbindung zwischen den Elektrodenflächen331 bis338 eingebettet werden. Dadurch kommt es zu Variationen in der Verzögerung eines Gatesignals innerhalb des Halbleiterelements10 , wenn das Anordnungsmuster der in der Emitter-Elektrode33 enthaltenen mehreren Elektrodenflächen kompliziert ist. Dadurch kann z.B. das Halbleiterelement10 schwingen oder Temperaturunterschiede können auftreten. - Durch das Entfernen des geraden Leiters
3d in der unteren Mitte der Emitter-Elektrode33 von9 , wie beim Halbleiterbauelement3B in10 , geht also ein Gatesignaleingang von einer Gate-Elektrode11 zwischen den Elektrodenflächen334 und335 neben dem Außenumfang des Halbleiterelements hindurch. Dadurch kann der Variationseffekt der Verzögerung des Gatesignals unterdrückt werden. -
11 ist eine Gesamtansicht eines Halbleiterbauelements3C gemäß Abwandlung3 der Ausführungsform3 . Die in11 dargestellten Konfigurationen des Halbleiterbauelements3C beinhalten eine Emitter-Elektrode33C anstelle der Emitter-Elektrode31 des Halbleiterbauelements1 in1 und Bonddrähte43C ,441 ,442 ,443 ,444 ,445 ,446 ,447 und448 anstelle der Bonddrähte41 ,411 bis418 . Die übrigen Konfigurationen sind die gleichen wie in1 , so dass die Beschreibungen nicht wiederholt werden. - Die Emitter-Elektrode
33C beinhaltet Elektrodenflächen341 bis356 , und gerade Leiter4a ,4b ,4c ,4d ,4e ,4f ,4g ,4h ,4i ,4j ,4j , und4k ,4m ,4n ,4p ,4q . Die Elektrodenflächen341 bis356 sind jeweils rechteckige Elektrodenflächen, die sich in Y-Achsrichtung erstrecken. Die Elektrodenflächen341 ,344 ,345 ,348 ,349 ,352 ,353 ,356 sind in X-Achsrichtung ausgerichtet und im Wesentlichen gleichmäßig voneinander beabstandet. Die Elektrodenflächen342 ,343 ,346 ,347 ,350 ,351 ,354 ,355 sind in X-Achsenrichtung ausgerichtet, im Wesentlichen gleichmäßig voneinander beabstandet, und mit Elektrodenflächen341 ,344 ,345 ,348 ,349 ,352 ,353 ,356 in Y-Achsenrichtung ausgerichtet. - Die Elektrodenfläche
341 ist über den geraden Leiter4a mit der Elektrodenfläche342 verbunden. Die Elektrodenfläche342 ist mit der Elektrodenfläche343 über den geraden Leiter4b verbunden. Die Elektrodenfläche343 ist mit der Elektrodenfläche344 über den geraden Leiter4c verbunden. Die Elektrodenfläche344 ist mit der Elektrodenfläche345 über den geraden Leiter4d verbunden. Die Elektrodenfläche345 ist mit der Elektrodenfläche346 über den geraden Leiter4e verbunden. Die Elektrodenfläche346 ist mit der Elektrodenfläche347 über den geraden Leiter4f verbunden. Die Elektrodenfläche347 ist mit der der Elektrodenfläche348 über den geraden Leiter4g verbunden. Die Elektrodenfläche348 ist mit der Elektrodenfläche349 über den geraden Leiter4h verbunden. Die Elektrodenfläche349 ist mit der Elektrodenfläche350 über den geraden Leiter4i verbunden. Die Elektrodenfläche350 ist über den geraden Leiter4j mit der Elektrodenfläche351 verbunden. Die Elektrodenfläche351 ist mit der Elektrodenfläche352 über den geraden Leiter4k verbunden. Die Elektrodenfläche352 ist mit der Elektrodenfläche353 über den geraden Leiter4m verbunden. Die Elektrodenfläche353 ist über den geraden Leiter4n mit der Elektrodenfläche354 verbunden. Die Elektrodenfläche354 ist mit der Elektrodenfläche355 über den geraden Leiter4p verbunden. Die Elektrodenfläche355 ist mit der Elektrodenfläche356 durch gerader Leiter4q verbunden. - Der Bonddraht
43C verbindet das Metallmuster51 und die Elektrodenfläche348 . Die Bonddrähte441 bis448 verbinden jeweils die Elektrodenflächen341 ,344 ,345 ,348 ,349 ,352 ,353 ,356 und das Metallmuster52 . Die Bonddrähte441 ,442 ,443 ,444 ,445 ,446 ,447 und448 verbinden das Metallmuster52 und die Elektrodenflächen342 ,343 ,346 ,347 ,350 ,351 ,354 und355 . Die Bonddrähte441 bis448 sind jeweils auf die Elektrodenflächen342 ,343 ,346 ,347 ,350 ,351 ,354 und355 geheftet. - Wenn die Bonddrähte
441 bis448 von den Elektrodenflächen341 bis356 getrennt oder gelöst werden, wird eine erhöhte Potentialdifferenz vom Spannungsdetektor102 erkannt. Dadurch kann beim Halbleiterbauelement3C die Anzahl der freigelegten oder abgelösten Bonddrähte441 bis448 mit hoher Genauigkeit erfasst werden. - Wie vorstehend beschrieben, kann beim Halbleiterbauelement von Ausführungsform
3 und den Abwandlungen1 bis3 davon eine erhöhte Genauigkeit bei der Erkennung der Verschlechterung des Halbleiterbauelements erreicht werden. - Ausführungsform 4
- Die Ausführungsformen
1 bis3 wurden mit Bezug auf die Nutzung der Potentialdifferenz zwischen zwei Metallmustern zur Erkennung der Verschlechterung des Halbleiterbauelements beschrieben. Die Ausführungsform4 wird mit Bezug auf das Erkennen der Verschlechterung eines Halbleiterbauelements unter Verwendung eines aktuellen Wertes des Stromflusses durch das Metallmuster zusätzlich zur Potentialdifferenz beschrieben. -
12 ist eine Gesamtansicht eines Halbleiterbauelements4 gemäß Ausführungsform4 . Die in12 dargestellte Konfiguration des Halbleiterbauelements4 weist eine Verschlechterungsbestimmungseinheit403 anstelle der Verschlechterungsbestimmungseinheit103 aus1 und zusätzlich einen Stromdetektor405 , einen Stromsensor406 und einen Bonddraht44 sowie die Konfigurationen des Halbleiterbauelements1 aus1 auf. Die übrigen Konfigurationen sind die gleichen wie in1 , so dass die Beschreibungen nicht wiederholt werden. - Wie bei der Ausführungsform
1 beschrieben, wird, wenn einige der Bonddrähte411 bis418 gelöst oder getrennt werden, ein Teil des Stroms, der durch die Bonddrähte411 bis418 geflossen ist, dann über andere Bonddrähte durch den geraden Leiter1a in die Metallmuster52 geleitet. - Wie in
12 dargestellt, sind im Halbleiterbauelement4 , die Emitter-Elektrode312 und das Metallmuster51 durch den Bonddraht44 verbunden. Der Stromanteil, der in das Metallmuster52 geflossen ist, fließt dann über den Bonddraht41 oder44 in das Metallmuster51 . Der Stromsensor406 erfasst den Stromwertfluss im Metallmuster51 . - Der Stromsensor
406 gibt den erfassten Stromwert an den Stromdetektor405 aus. Der Stromdetektor405 gibt ein Signal an die Verschlechterungsbestimmungseinheit403 aus, das den Stromwert des Stromsensors406 anzeigt. - Die Verschlechterungsbestimmungseinheit
403 gibt an die Informationsmeldeeinheit104 ein Signal aus, das den Benutzer warnt, wenn der aktuelle Wert über einem dritten Schwellenwert liegt. Liegt der Stromwert über einem vierten Schwellenwert (größer als der dritte Schwellenwert), kann die Sicherheit des Halbleiterbauelements4 nicht gewährleistet werden. So gibt die Verschlechterungsbestimmungseinheit403 an die Gatesteuerung101 ein Abschaltsignal aus, das anweist, die Erregung des Halbleiterelements10 zum Stoppen des Halbleiterbauelements4 abzuschalten. Liegt die Potentialdifferenz über dem vierten Schwellenwert, gibt die Verschlechterungsbestimmungseinheit403 ebenfalls ein Signal an die Informationsmeldeeinheit104 aus, das den Benutzer über die Fehlerinformation informiert. Basierend auf dem Signal der Verschlechterungsbestimmungseinheit403 informiert die Informationsmeldeeinheit104 den Nutzer über vorgegebene Informationen. - Wie vorstehend beschrieben, kann mit dem Halbleiterbauelement der Ausführungsform
4 eine erhöhte Genauigkeit bei der Erkennung der Verschlechterung des Halbleiterbauelements erreicht werden. - Die hier beschriebenen Ausführungsformen können zusammengefasst und gegebenenfalls in einem einheitlichen Rahmen umgesetzt werden. Die hier beschriebenen Ausführungsformen sollten in allen Aspekten nur als veranschaulichend und nicht als einschränkend betrachtet werden.
- Bezugszeichenliste
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- 1 bis 4, 1A, 3A - 3C 1a, 2a, 2b, 3a - 3g, 4a - 4k,
- Halbleiterbauelement
- 4m, 4n, 4p, 4q
- gerader Leiter
- 10
- Halbleiterelement
- 11, 13
- Gate-Elektrode
- 21
- Kollektor-Elektrode
- 31 - 33, 33A, 33C
- Emitter-Elektrode
- 41 bis 44, 43A, 43C, 411 - 418, 421 bis 428, 431 bis 438, 441 - 448
- Bonddraht
- 42A
- Federkontakt
- 51 - 54
- Metallmuster
- 70
- Isoliermaterial
- 80
- Grundplatte
- 91, 92
- leitfähiger Klebstoff
- 100, 400
- Steuerung
- 101
- Gatesteuerung
- 102
- Spannungsdetektor
- 103, 403
- Verschlechterungsbestimmungseinheit
- 104
- Informationsmeldeeinheit
- 111, 112
- negative Versorgung
- 113, 114
- Komparator
- 115
- UND-Schaltung
- 311, 312, 321 - 323, 331 bis 338, 341 - 356
- Elektrodenfläche
- 405
- Stromdetektor
- 406
- Stromsensor
- S1
- Feder
- 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 201093289 A [0003, 0007, 0008]
- JP 2010093289 A [0004, 0006]
Claims (10)
- Halbleiterbauelement mit einer ersten Elektrode, einer zweiten Elektrode und einer Steuerelektrode, wobei das Halbleiterbauelement Folgendes aufweist: eine Steuerung, die konfiguriert ist, um eine Spannung an die Steuerelektrode anzulegen, um den Stromfluss von der ersten Elektrode zur zweiten Elektrode zu steuern; ein erstes Metallmuster und ein zweites Metallmuster, die mit der Steuerung verbunden sind; einen Verbinder, der das erste Metallmuster und die zweite Elektrode verbindet; und eine Vielzahl von Bonddrähten, die das zweite Metallmuster und die zweite Elektrode verbinden, wobei die zweite Elektrode Folgendes aufweist: eine Vielzahl von Elektrodenflächen, einschließlich einer ersten Elektrodenfläche und einer zweiten Elektrodenfläche; und einen Widerstand, der zwischen der ersten Elektrodenfläche und der zweiten Elektrodenfläche angeordnet ist, wobei die Vielzahl von Bonddrähten Folgendes aufweisen: einen ersten Bonddraht, der die erste Elektrodenfläche und das zweite Metallmuster verbindet; und einen zweiten Bonddraht, der die zweite Elektrodenfläche und das zweite Metallmuster verbindet, wobei die Steuerung konfiguriert ist, um die Verschlechterung des Halbleiterbauelements zu erfassen, wenn eine Potentialdifferenz zwischen dem ersten Metallmuster und dem zweiten Metallmuster über einem ersten Schwellenwert liegt.
- Halbleiterbauelement nach
Anspruch 1 , wobei der Widerstand eine lineare Elektrode beinhaltet. - Halbleiterbauelement nach
Anspruch 1 oder2 , wobei die Steuerung konfiguriert ist, um die Spannung an die Steuerelektrode anzulegen, wobei ein Potential des ersten Metallmusters als Bezugspotenzial verwendet wird. - Halbleiterbauelement nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , wobei die Vielzahl von Elektrodenflächen in Draufsicht aus einer normalen Richtung auf der Oberfläche regelmäßig angeordnet sind, auf der die zweite Elektrode angeordnet ist. - Halbleiterbauelement nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , wobei die Vielzahl von Elektrodenflächen jeweils mit dem zweiten Metallmuster durch die Vielzahl von Bonddrähten verbunden sind. - Halbleiterbauelement nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , wobei der Verbinder einen dritten Bonddraht beinhaltet, der das erste Metallmuster und die zweite Elektrode verbindet, und wobei der dritte Bonddraht eine größere Querschnittsfläche aufweist als die Vielzahl von Bonddrähten. - Halbleiterbauelement nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , wobei der Verbinder einen elastischen Körper aufweist, der konfiguriert ist, um auf ein Ende des Verbinders eine Vorspannung gegen die erste Elektrodenfläche auszuüben. - Halbleiterbauelement nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , wobei der Verbinder Folgendes aufweist: einen dritten Bonddraht, der die erste Elektrodenfläche und das erste Metallmuster verbindet; und einen vierten Bonddraht, der die zweite Elektrodenfläche und das erste Metallmuster verbindet, wobei die Steuerung konfiguriert ist, um die Verschlechterung des Halbleiterbauelements zu erfassen, wenn der Wert eines Stromflusses durch das erste Metallmuster über einem dritten Schwellenwert liegt. - Halbleiterbauelement nach einem der
Ansprüche 1 bis8 , wobei die Steuerung konfiguriert ist, um eine Benachrichtigung der Verschlechterung des Halbleiterbauelements auszugeben, wenn die Potentialdifferenz über dem ersten Schwellenwert liegt; und das Halbleiterbauelements zu stoppen wenn die Potentialdifferenz über einem zweiten Schwellenwert liegt, der größer ist als der erste Schwellenwert. - Halbleiterbauelement nach
Anspruch 8 , wobei die Steuerung konfiguriert ist, um eine Benachrichtigung der Verschlechterung des Halbleiterbauelements auszugeben, wenn der aktuelle Wert über dem dritten Schwellenwert liegt; und das Halbleiterbauelement zu stoppen wenn der Stromwert über einem vierten Schwellenwert liegt, der größer ist als der dritte Schwellenwert.
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