DE112019004346T5

DE112019004346T5 - Fügestruktur, halbleiterbauteil und fügeverfahren

Info

Publication number: DE112019004346T5
Application number: DE112019004346.3T
Authority: DE
Inventors: Kazunori Fuji
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2021-05-12
Also published as: CN112584963A; WO2020045263A1; JPWO2020045263A1; US20210308791A1; CN112584963B; JP7499177B2; CN115609151A

Abstract

Eine Fügestruktur beinhaltet ein erstes Metallelement und ein zweites Metallelement, die einander bei einer Betrachtung in einer ersten Richtung überlappen. Das erste Metallelement und das zweite Metallelement sind aneinander gefügt. Die Fügestruktur beinhaltet einen geschweißten Abschnitt, bei das erste Metallelement und das zweite Metallelement, die einander überlappen, teilweise zusammengeschmolzen sind. Der geschweißte Abschnitt weist einen äußeren Umfangsrand und eine Vielzahl von linearen Markierungen auf. Der äußere Umfangsrand ist bei einer Betrachtung in der ersten Richtung ringförmig. Die Vielzahl von linearen Markierungen erstrecken sich jeweils bei einer Betrachtung in der ersten Richtung von einem Inneren des geschweißten Abschnittes hin zu dem äußeren Umfangsrand. Jede der Vielzahl von linearen Markierungen ist gekrümmt, so dass sie in einem Sinn einer Ringrichtung entlang des äußeren Umfangsrandes ausgebaucht ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Fügestruktur, die erhalten wird durch Fügen bzw. Verbinden eines ersten Metallelementes und eines zweiten Metallelementes, betrifft ein Halbleiterbauteil, das die Fügestruktur beinhaltet, und betrifft ein Verfahren zum Fügen des ersten Metallelementes und des zweiten Metallelementes.
BACKGROUND ART
Halbleiterbauteile der vergangenen Jahre haben die Fähigkeit zum Führen hoher Ströme und eine hohe Effizienz. Als solches besteht ein Bedarf nach Halbleiterbauteilen, die einen niedrigeren Widerstandswert („resistance“) haben. In Antwort auf eine derartige Anforderung ist ein Verfahren zum direkten Fügen von zwei Metallelementen entwickelt worden, und zwar ohne die Verwendung von irgendwelchen Bond-Drähten oder dergleichen. Beispielsweise offenbart das Patentdokument 1 eine Technik zum Fügen von zwei Metallelementen (einem Metall-Terminal und einer Metallplatte) durch Ultraschallschweißen.
Dokumente des Standes der Technik
Patentdokument
Patentdokument 1: JP-A-2016-221527
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Technisches Problem
Beim Ultraschallschweißen werden zwei Metallelemente gefügt bzw. aneinander gefügt, und zwar durch Anwendung von Ultraschallvibrationen, während eines der Metallelemente gegen das andere angedrückt wird. Beim Ultraschallweißen reiben die zwei Metallelemente jedoch gegeneinander, und die Metallelemente können im Ergebnis abnutzen. Eine derartige Oberflächenbeschädigung ruft eine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit des Halbleiterbauteils hervor.
Die vorliegende Offenbarung ist im Hinblick auf das obige Problem erdacht worden, und eine Aufgabe hiervon besteht darin, eine Fügestruktur anzugeben, die dazu in der Lage ist, eine Oberflächenbeschädigung zu unterdrücken, die sich aus dem Fügen von zwei Metallelementen ergibt. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein Halbleiterbauteil mit der Fügestruktur und ein Verfahren zum Fügen von zwei Metallelementen bereitzustellen.
Lösung des Problems
Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellt eine Fügestruktur mit einem ersten Metallelement und einem zweiten Metallelement bereit, die einander bei einer Betrachtung in einer ersten Richtung überlappen, und die gefügt bzw. aneinander gefügt sind. Die Fügestruktur („joint structure“) weist einen geschweißten Abschnitt auf, bei dem ein Teil des ersten Metallelementes und ein Teil des zweiten Metallelementes in einem Bereich, wo das erste Metallelement und das zweite Metallelement einander überlappen, zusammengeschmolzen sind („fused to each other“). Der geschweißte Abschnitt beinhaltet einen äußeren Umfangsrand, der bei einer Betrachtung in der ersten Richtung ringförmig ist, und eine Vielzahl von linearen bzw. linienförmigen Markierungen, die sich jeweils bei einer Betrachtung in der ersten Richtung von einem Inneren des geschweißten Abschnittes hin zu dem äußeren Umfangsrand erstrecken. Jede der Vielzahl von linearen Markierungen ist gekrümmt, so dass sie in einer Ringrichtung entlang des äußeren Umfangsrandes zu einer Seite hin ausgebaucht sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Fügestruktur weist der äußere Umfangsrand eine Ringform auf, die auf einen Referenzpunkt zentriert ist, und jede der Vielzahl von linearen Markierungen erstreckt sich von dem ersten Referenzpunkt hin zu dem äußeren Umfangsrand und baucht in einem ersten Sinn bzw. einer ersten Richtung („first sense“) einer Umfangsrichtung des äußeren Umfangsrandes aus.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Fügestruktur beinhaltet der geschweißte Abschnitt ferner einen Kraterabschnitt, der bei einer Betrachtung in der ersten Richtung kreisförmig ist, wobei der Kraterabschnitt einen Durchmesser hat, der kleiner ist als ein Radius des äußeren Umfangsrandes.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Fügestruktur ist eine Mitte des Kraterabschnittes bei einer Betrachtung in der ersten Richtung bei einem Mittelpunkt eines Liniensegmentes angeordnet, das den ersten Referenzpunkt und den äußeren Umfangsrand verbindet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Fügestruktur weist jede der Vielzahl von linearen Markierungen bei einer Betrachtung in der ersten Richtung eine Bogenform auf, und die Vielzahl von linearen Markierungen beinhaltet eine Anzahl von linearen Markierungen, die so konfiguriert sind, dass ihre Krümmungsradien kleiner sind bzw. werden, je weiter sie vorne angeordnet bzw. angewendet sind, und zwar in einem zweiten Sinn bzw. einer zweiten Richtung der Umfangsrichtung.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Fügestruktur weist der geschweißte Abschnitt einen Bodenabschnitt auf, der bei einer Betrachtung in einer zweiten Richtung, die senkrecht ist zu der ersten Richtung, mit dem zweiten Metallelement überlappt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Fügestruktur ist der Bodenabschnitt in einem Querschnitt senkrecht zu der ersten Richtung ringförmig.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellt ein Halbleiterbauteil bereit, das eine Fügestruktur beinhaltet, die gemäß dem ersten Aspekt bereitgestellt ist. Das Halbleiterbauteil weist auf: ein Isoliersubstrat, das eine Vorderfläche und eine Rückfläche aufweist, die voneinander in der ersten Richtung getrennt sind; ein erstes leitfähiges Element, das auf der Vorderfläche angeordnet ist; ein erstes Schaltelement, das leitfähig an das erste leitfähige Element gebondet ist; ein erstes Terminal, das einen ersten Terminal-Abschnitt aufweist und elektrisch mit dem ersten leitfähigen Element verbunden ist; und ein zweites Terminal, das einen zweiten Terminal-Abschnitt aufweist und das elektrisch mit dem ersten Schaltelement verbunden ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Halbleiterbauteils weist der geschweißte Abschnitt einen ersten Fügeabschnitt auf, der sich von dem ersten Terminal als das erste Metallelement in das erste leitfähige Element als das zweite Metallelement hinein erstreckt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Halbleiterbauteils ist das erste Terminal dünner als das erste leitfähige Element.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Halbleiterbauteils weist das Halbleiterbauteil auf: ein zweites leitfähiges Element, das auf der Vorderfläche angeordnet ist und das von dem ersten leitfähigen Element getrennt ist; ein zweites Schaltelement, das leitfähig an das zweite leitfähige Element gebondet ist; und ein drittes Terminal, das einen dritten Terminal-Abschnitt aufweist und elektrisch mit dem zweiten leitfähigen Element verbunden ist, wobei das erste leitfähige Element elektrisch mit dem zweiten Schaltelement verbunden ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Halbleiterbauteils weist der geschweißte Abschnitt einen zweiten Fügeabschnitt auf, der sich von dem dritten Terminal als das erste Metallelement in das zweite leitfähige Element als das zweite Metallelement hinein erstreckt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Halbleiterbauteils ist das dritte Terminal dünner als das zweite leitfähige Element.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Halbleiterbauteils weist das Halbleiterbauteil ferner ein isolierendes Element auf, das in der ersten Richtung zwischen dem zweiten Terminal-Abschnitt und dem dritten Terminal-Abschnitt angeordnet ist, wobei ein Teil des isolierenden Elementes bei einer Betrachtung in der ersten Richtung mit dem zweiten Terminal-Abschnitt und dem dritten Terminal-Abschnitt überlappt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Halbleiterbauteils weist das Halbleiterbauteil ferner eine Busschiene auf, die ein erstes Versorgungs-Terminal, ein zweites Versorgungs-Terminal und einen Isolator beinhaltet, wobei das zweite Versorgungs-Terminal in der ersten Richtung von dem ersten Versorgungs-Terminal getrennt ist, und bei einer Betrachtung in der ersten Richtung wenigstens teilweise mit dem ersten Versorgungs-Terminal überlappt. Der Isolator ist in der ersten Richtung zwischen dem ersten Versorgungs-Terminal und dem zweiten Versorgungs-Terminal angeordnet. Das erste Versorgungs-Terminal ist leitfähig an den zweiten Terminal-Abschnitt gebondet, und das zweite Versorgungs-Terminal ist leitfähig an das dritte Terminal gebondet.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Halbleiterbauteils beinhaltet das Halbleiterbauteil ferner einen Kondensator, der parallel mit dem ersten Versorgungs-Terminal und dem zweiten Versorgungs-Terminal verbunden ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Halbleiterbauteils weist der geschweißte Abschnitt einen dritten Fügeabschnitt auf, der sich von dem ersten Versorgungs-Terminal als das erste Metallelement in den zweiten Terminal-Abschnitt als das zweite Metallelement hinein erstreckt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Halbleiterbauteils beinhaltet das erste Versorgungs-Terminal einen Endabschnitt, der in einem Bereich ausgenommen („recessed“) ist, der bei einer Betrachtung in der ersten Richtung mit dem zweiten Terminal-Abschnitt überlappt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Halbleiterbauteils weist der Endabschnitt einen Basisabschnitt und zwei verlängerte bzw. längliche Abschnitte auf, die sich von dem Basisabschnitt erstrecken, und der dritte Fügeabschnitt ist für die zwei verlängerten Abschnitte und den Basisabschnitt vorgesehen.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellt ein Fügeverfahren bereit, das aufweist: einen Schritt des Bereitstellens bzw. Vorbereitens eines ersten Metallelementes; einen Schritt des Vorbereitens bzw. Bereitstellens eines zweiten Metallelementes und des Anordnens des zweiten Metallelementes, so dass es bei einer Betrachtung in der bzw. einer ersten Richtung mit dem ersten Metallelement überlappt; und einen Laser-Schweißschritt des Bestrahlens des ersten Metallelementes mit einem Laserstrahl in einem Bereich, in dem das erste Metallelement und das zweite Metallelement einander überlappen, wodurch ein Teil des ersten Metallelementes und ein Teil des zweiten Metallelementes geschmolzen werden, wobei der Laser-Schweißschritt aufweist: einen ersten Scan-Vorgang, der durchgeführt wird durch Bewegen des Laser-Strahls entlang einer ersten Trajektorie, die bei einer Betrachtung in der ersten Richtung ringförmig ist; und einen zweiten Scan-Vorgang, der durchgeführt wird durch Bewegen einer Referenzposition der ersten Trajektorie entlang einer zweiten Trajektorie.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Fügeverfahrens beinhaltet der Laser-Schweißschritt das Bewegen des Laser-Strahls durch Verändern einer Bestrahlungsposition des Laser-Strahls unter Verwendung eines Galvano-Scanners.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Fügeverfahrens sind die erste Trajektorie und die zweite Trajektorie kreisförmig.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Fügeverfahrens haben die erste Trajektorie und die zweite Trajektorie im Wesentlichen den gleichen Durchmesser.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Fügeverfahrens beinhaltet der zweite Scan-Vorgang das Bewegen des Laser-Strahls auf eine Art und Weise, so dass dieser wenigstens eine vollständige Umdrehung („complete turn“) entlang der zweiten Trajektorie vollzieht.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Fügeverfahrens weist der zweite Scan-Vorgang vor dem Bewegen des Laser-Strahls entlang der zweiten Trajektorie auf, die Bestrahlung des Laser-Strahls bei einer zentralen Position der zweiten Trajektorie zu beginnen und den Laser-Strahl linear bzw. linienförmig weg von der zentralen Position der zweiten Trajektorie in einer Radiusrichtung zu bewegen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Fügeverfahrens hat der Laser-Strahl einen Durchmesser von 20 µm und eine Bewegungsgeschwindigkeit von 1000 bis 1500 mm/s.
Wirkungen der Erfindung
Gemäß der Fügestruktur der vorliegenden Offenbarung und dem Fügeverfahren der vorliegenden Offenbarung kann die Oberflächenbeschädigung der zwei Metallelemente unterdrückt werden. Ferner kann gemäß dem Halbleiterbauteil der vorliegenden Offenbarung die Verschlechterung der Leistungsfähigkeit unterdrückt werden, und zwar durch Unterdrücken der Oberflächenbeschädigung der zwei Metallelemente.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht, die eine Fügestruktur gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie II-II in 1 und zeigt schematisch die Schnittstruktur der Fügestruktur.
3 ist eine schematische Ansicht, die ein Laser-Schweißgerät zeigt, das in einem Fügeverfahren gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird.
4 zeigt die Trajektorie (erste Trajektorie) eines ersten Scan-Vorganges und die Trajektorie (zweite Trajektorie) eines zweiten Scan-Vorganges in dem Fügeverfahren gemäß der ersten Ausführungsform.
5 zeigt die Bewegungs-Trajektorie eines Laser-Strahls während eines Laser-Schweißvorganges.
6 ist eine perspektivische Ansicht, die das Halbleiterbauteil gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die erhalten worden ist durch Weglassen eines Abdichtungsharzes aus 6.
8 ist eine Draufsicht, die das Halbleiterbauteil gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
9 ist eine Draufsicht, die erhalten wird durch Anzeigen des Abdichtungsharzes in 8 mittels einer imaginären Linie.
10 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die einen Teil von 9 zeigt.
11 ist eine Vorderansicht, die das Halbleiterbauteil gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
12 ist eine Bodenansicht, die das Halbleiterbauteil gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
13 ist eine linksseitige Ansicht, die das Halbleiterbauteil gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
14 ist eine rechtsseitige Ansicht, die das Halbleiterbauteil gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
15 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XV-XV in 9.
16 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XVI-XVI in 9.
17 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Hauptteil in 16 zeigt.
18 ist eine Draufsicht, die eine Fügestruktur gemäß einer Variation zeigt.
19 zeigt die Trajektorien (zweite Trajektorie und dritte Trajektorie) eines zweiten Scan-Vorganges in einem Fügeverfahren gemäß der Variation.
20 ist eine schematische Ansicht, die die Schnittstruktur der Fügestruktur gemäß der Variation zeigt.
21 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Halbleiterbauteil gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
22 ist eine Draufsicht, die das Halbleiterbauteil gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
23 ist eine Bodenansicht, die das Halbleiterbauteil gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
24 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XXIV-XXIV in 22.
25 ist eine Querschnittsansicht, die ein Halbleiterbauteil gemäß einer Variation der zweiten Ausführungsform zeigt.
26 ist eine Querschnittsansicht, die das Halbleiterbauteil gemäß der Variation der zweiten Ausführungsform zeigt.
27 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Halbleiterbauteil gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
28 ist eine schematische Querschnittsansicht zum Erläutern eines geschweißten Abschnittes gemäß einer Variation.
29 ist eine schematische Querschnittsansicht zum Erläutern eines geschweißten Abschnittes gemäß einer Variation.
30 ist eine schematische Querschnittsansicht zum Erläutern eines geschweißten Abschnittes gemäß einer Variation.
31 ist eine schematische Querschnittsansicht zum Erläutern eines geschweißten Abschnittes gemäß einer Variation.
32 ist eine schematische Querschnittsansicht zum Erläutern eines geschweißten Abschnittes gemäß einer Variation.

MODUS BZW. AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Bevorzugte Ausführungsformen einer Fügestruktur, eines Halbleiterbauteils und eines Fügeverfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Zunächst wird eine Fügestruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. Eine Fügestruktur A1 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet ein erstes Metallelement 91, ein zweites Metallelement 92 und einen geschweißten Abschnitt 93. 1 ist eine Draufsicht, die die Fügestruktur A1 zeigt. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Line II-II in 1 und zeigt schematisch die Schnittstruktur der Fügestruktur A1. Aus Gründen der Zweckmäßigkeit der Erläuterung wird die vertikale Richtung in 2 als eine Dickenrichtung definiert. In anderen Worten zeigt die Draufsicht der 1 die Fügestruktur A1 bei einer Ansicht von oben nach unten in der Dickenrichtung.
Das erste Metallelement 91 und das zweite Metallelement 92 sind beispielsweise Metallplatten. Die Metallplatten sind beispielsweise aus Kupfer (Cu) oder einer Cu-Legierung hergestellt. Das erste Metallelement 91 ist dünner als das zweite Metallelement 92. Beispielsweise hat das erste Metallelement 91 eine Dicke von 0,8 mm, und das zweite Metallelement 92 hat eine Dicke von 3,0 mm. Es ist anzumerken, dass die Dicken von sowohl dem ersten Metallelement 91 als auch dem zweiten Metallelement 92 nicht auf das obige Beispiel eingeschränkt sind. Wie es in 1 gezeigt ist, überlappen sich das erste Metallelement 91 und das zweite Metallelement 92 teilweise, und zwar in einer Draufsicht. Wie es in 2 gezeigt ist, stehen das erste Metallelement 91 und das zweite Metallelement 92 in der Dickenrichtung miteinander in Kontakt, mit der Ausnahme des geschweißten Abschnittes 93. Das erste Metallelement 91 ist auf der Oberseite des zweiten Metallelements 92 (d.h. die obere Seite in 2) vorgesehen.
Wie es in 2 gezeigt ist, ist der geschweißte Abschnitt 93 ein Abschnitt, bei dem ein Teil des ersten Metallelementes 91 und ein Teil des zweiten Metallelementes 92 zusammengeschmolzen sind. Der geschweißte Abschnitt 93 fügt das erste Metallelement 91 und das zweite Metallelement 92 bzw. verbindet diese. Wie es in 1 gezeigt ist, ist der geschweißte Abschnitt 93 in einem Bereich gebildet, wo das erste Metallelement 91 und das zweite Metallelement 92 einander in der Draufsicht überlappen. Der geschweißte Abschnitt 93 ist gebildet durch Schmelzen („fusing“) des ersten Metallelementes 91 und des zweiten Metallelementes 92 mittels Laser-Schweißen. Genauer gesagt ist der geschweißte Abschnitt 93 gebildet, indem man zunächst das erste Metallelement 91 und das zweite Metallelement 92 aufschmilzt („melting“), und zwar mittels Wärme, die durch Laser-Bestrahlung erzeugt ist, und indem man den aufgeschmolzenen Abschnitt dann verfestigen lässt. Der geschweißte Abschnitt 93 ist einstückig bzw. integral mit dem ersten Metallelement 91 und mit dem zweiten Metallelement 92 gebildet. In dem Bereich, der sich von dem geschweißten Abschnitt 93 unterscheidet, sind das erste Metallelement 91 und das zweite Metallelement 92 nicht aneinander gefügt, sondern sind lediglich an ihrer Grenze miteinander in Kontakt gehalten. Der geschweißte Abschnitt 93 beinhaltet einen Abschnitt, bei dem die Materialien des ersten Metallelementes 91 und des zweiten Metallelementes 92 legiert sind („alloyed“), einen Abschnitt, der nur aus dem Material des ersten Metallelementes 91 hergestellt ist, und einen Abschnitt, der nur aus dem Material des zweiten Metallelementes 92 hergestellt ist. Beispielsweise wird der Bereich an und nahe der Schnittstelle zwischen dem ersten Metallelement 91 und dem zweiten Metallelement 92 vor dem Laser-Schweißen wahrscheinlich zu dem Abschnitt, wo die Materialien des ersten Metallelementes 91 und des zweiten Metallelementes 92 legiert sind. Der obere Teil des geschweißten Abschnittes 93 (obere Seite in 2) wird wahrscheinlich zu dem Abschnitt, der nur aus dem Material des ersten Metallelementes 91 hergestellt ist.
Wie es in der Draufsicht der 1 zu sehen ist, beinhaltet der geschweißte Abschnitt 93 einen äußeren Umfangsrand 931, eine Vielzahl von linearen Markierungen 932 und einen Kraterabschnitt 933. Es handelt sich um Schweißmarkierungen, die sich aus dem Laser-Schweißen des ersten Metallelementes 91 und des zweiten Metallelementes 92 ergeben haben.
Der äußere Umfangsrand 931 ist eine Grenze zwischen dem geschweißten Abschnitt 93 und dem ersten Metallelement 91, und zwar in der Draufsicht. Der äußere Umfangsrand 931 hat in der Draufsicht eine Ringform, die auf einen Referenzpunkt P1 zentriert ist. Der Durchmesser des äußeren Umfangsrandes 931 beträgt beispielsweise 1,6 mm, ist jedoch nicht hierauf eingeschränkt. In dem in 1 gezeigten Beispiel hat der äußere Umfangsrand 931 eine perfekte Kreisringform, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann der äußere Umfangsrand 931 als ein Ergebnis des Laser-Schweißvorganges verzerrt oder zickzackförmig ausgebildet sein.
Die Vielzahl von linearen bzw. linienförmigen („linear“) Markierungen 932 sind Spuren („streaks“) von Schweißmarkierungen, die in der Draufsicht in dem geschweißten Abschnitt 93 gebildet sind. Wie es in 1 gezeigt ist, hat jede der linearen Markierungen 932 in der Draufsicht eine Bogenform. Genauer gesagt erstreckt sich in der Draufsicht jede der linearen Markierungen 932 von einem Referenzpunkt P1, bei dem es sich um die Mitte des äußeren Umfangsrandes 931 handelt, hin zu dem äußeren Umfangsrand 931, und ist gekrümmt, derart, dass sie in der Ringrichtung („annular direction“) entlang des äußeren Umfangsrandes 931 zu einer Seite hin ausgebaucht („bulged“) ist. Da der äußere Umfangsrand 931 in der vorliegenden Ausführungsform in der Draufsicht ringförmig ist, ist die Ringrichtung die Umfangsrichtung des äußeren Umfangsrandes 931. In dem in 1 gezeigten Beispiel ist jede der linearen Markierungen 932 gekrümmt, so dass sie in eine Umfangsrichtung des äußeren Umfangsrandes 931 gegen den Uhrzeigersinn ausgebaucht ist.
Der Kraterabschnitt 933 ist in der Draufsicht beispielsweise kreisförmig. In der Draufsicht hat der Kraterabschnitt 933 einen kleineren Radius als der äußere Umfangsrand 931. Die Zentralposition P2 des Kraterabschnittes 933 ist in der Draufsicht in dem Mittelpunkt von einem der Liniensegmente („line segments“) angeordnet, die jeweils die Zentralposition (äquivalent zu dem Referenzpunkt P1) des äußeren Umfangsrands 931 und den äußeren Umfangsrand 931 verbinden. In 1 sind die Mittelpunkte der jeweiligen Liniensegmente als miteinander verbunden dargestellt, und zwar mittels einer Hilfslinie L1. Wie es in 2 gezeigt ist, steht der äußere Umfang des Kraterabschnittes 933 nach oben vor.
Wie es in 2 gezeigt ist, weist der geschweißte Abschnitt 93 einen oberen Abschnitt 934, einen Körperabschnitt 935 und einen Bodenabschnitt 936 auf, und zwar in der Schnittstruktur.
Wie es in 2 gezeigt ist, ist der obere Abschnitt 934 ein Teil des geschweißten Abschnittes 93, der auf der oberen Seite in der Dickenrichtung angeordnet ist. Der obere Abschnitt 934 steht über das erste Metallelement 91 vor.
Der Körperabschnitt 935 ist ein Teil des geschweißten Abschnittes 93, der zwischen dem oberen Abschnitt 934 und dem Bodenabschnitt 936 angeordnet ist. Wie es in 2 gezeigt ist, überlappt der Körperabschnitt 935 mit dem ersten Metallelement 91, und zwar bei einer Betrachtung in einer Richtung senkrecht zu der Dickenrichtung.
Der Bodenabschnitt 936 ist ein Teil des geschweißten Abschnittes 93, der auf der unteren Seite in der Dickenrichtung angeordnet ist. Wie es in 2 gezeigt ist, überlappt der Bodenabschnitt 936 mit dem zweiten Metallelement 92, und zwar bei einer Betrachtung in einer Richtung senkrecht zu der Dickenrichtung. Der Bodenabschnitt 936 ist im Querschnitt beispielsweise ringförmig, und zwar auf einer Ebene, die senkrecht verläuft zu der Dickenrichtung.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Bilden der Fügestruktur A1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, d.h. ein Verfahren zum Fügen des ersten Metallelementes 91 und des zweiten Metallelementes 92, unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 beschrieben.
Zunächst werden das erste Metallelement 91 und das zweite Metallelement 92 vorbereitet bzw. bereitgestellt. Als das erste Metallelement wird beispielsweise eine Metallplatte mit einer Dicke von 0,8 mm vorbereitet, und als das zweite Metallelement 92 wird eine Metallplatte mit einer Dicke von 3,0 mm vorbereitet. Anschließend werden das erste Metallelement 91 und das zweite Metallelement 92 so angeordnet, dass wenigstens ein Teil des ersten Metallelementes 91 und wenigstens ein Teil des zweiten Metallelementes 92 einander in der Dickenrichtung bzw. bei einer Betrachtung in der Dickenrichtung überlappen (siehe 3). Zu diesem Zeitpunkt werden ein Teil des ersten Metallelementes 91 und ein Teil des zweiten Metallelementes 92, die aneinander gefügt werden sollen, so angeordnet, dass sie einander in der Dickenrichtung überlappen. Anschließend werden das erste Metallelement 91 und das zweite Metallelement 92 temporär mittels einer Klemmeinrichtung oder dergleichen (nicht gezeigt) fixiert.
Als Nächstes wird der Bereich, in dem das erste Metallelement 91 und das zweite Metallelement 92 einander in der Draufsicht überlappen, mit einem Laser-Strahl bestrahlt, wodurch das erste Metallelement 91 und das zweite Metallelement 92 lasergeschweißt werden. Die vorliegende Ausführungsform beschreibt ein Beispiel des Bestrahlens der Fläche (obere Fläche in 3) des ersten Metallelementes 91 mittels eines Laser-Strahls, wie es in 3 gezeigt ist, um hierdurch einen Laser-Schweißvorgang an dem ersten Metallelement 91 und dem zweiten Metallelement 92 durchzuführen. Der Schritt des Laser-Schweißens (Laser-Schweißschritt), der oben beschrieben wurde, kann beispielsweise einen YAG-Laser verwenden, und kann mit einem Laser-Schweißgerät LD (siehe 3) durchgeführt werden, das nachstehend beschrieben wird. Das Laser-Schweißgerät LD dient zum Laser-Schweißen des ersten Metallelementes 91 und des zweiten Metallelementes 92, die temporär aneinander festgelegt sind.
3 zeigt ein Bespiel des Laser-Schweißgerätes LD. Wie es in 3 gezeigt ist, beinhaltet das Laser-Schweißgerät LD einen Laser-Oszillator 81, eine optische Faser 82 und einen Laser-Kopf 83. Der Laser-Oszillator 81 oszilliert einen Laser-Strahl. Die optische Faser 82 überträgt den von dem Laser-Oszillator 81 oszillierten Laser-Strahl. Der Laser-Kopf 83 führt den Laser-Strahl, der von der optischen Faser 82 emittiert wird, hin zu dem ersten Metallelement 91.
Der Laser-Kopf 83 beinhaltet eine Kollimationslinse 831, einen Spiegel 832, einen Galvano-Scanner 833 und eine Kondensorlinse 834. Die Kollimationslinse 831 ist eine Linse, die einen Laser-Strahl (in parallele Strahlen) kollimiert, der von der optischen Faser 82 emittiert wird. Der Spiegel 832 reflektiert den Laser-Strahl, der von der Kollimationslinse 831 kollimiert ist, hin zu dem ersten Metallelement 91. Der Galvano-Scanner 833 dient zum Ändern der Bestrahlungsposition des Laser-Strahls auf das erste Metallelement 91. Der Galvano-Scanner 833 ist beispielsweise ein an sich bekannter Scanner, der ein Paar von beweglichen Spiegeln (nicht gezeigt) aufweist, die dazu in der Lage sind, in zwei zueinander senkrechte Richtungen zu schwenken bzw. schwingen. Die Kondensorlinse 834 kondensiert bzw. sammelt den Laser-Strahl, der von dem Galvano-Scanner 833 geführt ist, auf das erste Metallelement 91. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Laser-Schweißgerät LD derart gesteuert, dass der Durchmesser des Laser-Strahls, der das erste Metallelement 91 bestrahlt, beispielsweise etwa 20 µm beträgt, und die Bewegungsgeschwindigkeit des Laser-Strahls beispielsweise etwa 1000 bis 1500 mm/s beträgt. Ferner wird die Spitzenleistung des Laser-Strahls zur Bestrahlung auf beispielsweise etwa 700 bis 900 W eingestellt. Die verschiedenen nummerischen Werte, die oben genannt sind, sind lediglich Beispiele, und sind nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Die 4 und 5 stellen die Trajektorie des Laser-Strahls dar, die mittels des Laser-Schweißgerätes LD angewendet wird. Wie oben beschrieben, ändert der Galvano-Scanner 833 des Laser-Schweißgerätes LD die Bestrahlungsposition des Laser-Strahls.
Das Laser-Schweißgerät LD führt einen ersten Scan-Vorgang durch, bei dem ein Laser-Strahl entlang einer in der Draufsicht ringförmigen ersten Trajektorie T1 bewegt wird, und führt einen zweiten Scan-Vorgang durch, bei dem die Referenzposition der ersten Trajektorie T1 entlang einer zweiten Trajektorie T2 bewegt wird.
Bei dem ersten Scan-Vorgang wird ein Laser-Strahl so angewendet, dass er einen Kreis zeichnet. Der Kreis hat einen Radius R3 und ist auf eine Referenzposition P3 zentriert, wie es in 4 gezeigt ist. Im Ergebnis bildet die Trajektorie eines Laser-Strahls in dem ersten Scan-Vorgang die kreisförmige erste Trajektorie T1, die den Radius R3 hat und die auf die Referenzposition P3 zentriert ist, wie es in 4 gezeigt ist. Die Bewegungsgeschwindigkeit eines Laser-Strahls entlang der ersten Trajektorie T1 beträgt 1000 bis 1500 mm/s, was oben erwähnt ist.
In dem zweiten Scan-Vorgang wird die Referenzposition P3 für den ersten Scan-Vorgang bewegt, um einen Kreis zu zeichnen, der einen Radius R4 hat und auf eine Referenzposition P4 zentriert ist, wie es in 4 gezeigt ist. Im Ergebnis bildet die Trajektorie der Referenzposition P3 die kreisförmige zweite Trajektorie T2, die den Radius R4 hat und auf die Referenzposition P4 zentriert ist. Zudem sind der Radius R3 der ersten Trajektorie T1 und der Radius R4 der zweiten Trajektorie T2 so eingestellt, das sie etwa gleich groß sind. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Referenzposition P3 entlang der zweiten Trajektorie T2 beträgt etwa 5 mm/s. Es ist anzumerken, dass die Bewegungsgeschwindigkeit nicht hierauf eingeschränkt ist. In dem zweiten Scan-Vorgang wird die Referenzposition P3 wenigstens einmal entlang der zweiten Trajektorie T2 herum bewegt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Referenzposition P3 bewegt, um eine Runde durchzuführen, und anschließend um 1/4-Runde bewegt, wie es in 4 gezeigt ist. Während der Periode des Vollziehens der einen Runde entlang der zweiten Trajektorie T2 wird die Leistung des Laser-Strahls so eingestellt, dass sie hoch ist (z.B. die Spitzenleistung). Während der Periode der verbleibenden 1/4-Runde wird die Leistung des Laser-Strahls graduell verringert, derart, dass die Leistung 0 W wird, wenn die Referenzposition P3 die 1/4-Runde vervollständigt bzw. beendet hat.
Bei dem Fügeverfahren der vorliegenden Ausführungsform wird der erste Scan-Vorgang durchgeführt, indem ein Laser-Strahl entlang der ersten Trajektorie T1 bewegt wird, und der zweite Scan-Vorgang wird durchgeführt, indem die Referenzposition P3 der ersten Trajektorie T1 entlang der zweiten Trajektorie T2 bewegt wird. Als solche ist die Trajektorie des emittierten Laser-Strahls während des Laser-Schweißschrittes so, wie es in 5 gezeigt ist. Der äußere Umfang der Trajektorie hat einen Durchmesser von etwa 1,6 mm. In dem Fügeverfahren der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Bewegungsgeschwindigkeit des ersten Scan-Vorgangs etwa 1000 bis 1500 mm/s, und die Bewegungsgeschwindigkeit des zweiten Scan-Vorgangs beträgt etwa 5 mm/s. Demgemäß ist die Trajektorie, der der Laser-Strahl folgt, derart, dass Teile der Vielzahl von ersten Trajektorien T1, die von dem ersten Scan-Vorgang gezogen werden, einander überlappen, wie es in 5 gezeigt ist.
Als ein Ergebnis der Bestrahlung mittels eines Laser-Strahls, wie oben beschrieben, erzeugen die von dem Laser-Strahl bestrahlten Teile Wärme, und das erste Metallelement 91 schmilzt als erstes auf. Anschließend, wenn das erste Metallelement 91 aufschmilzt, diffundiert die von dem Laser-Strahl erzeugte Wärme, und verursacht, dass das zweite Metallelement 92 aufschmilzt. Als Ergebnis hiervon wird ein aufgeschmolzenes Bad bzw. Schmelzbad erzeugt, in dem ein Teil des ersten Metallelementes 91 und ein Teil des zweiten Metallelementes 92 aufgeschmolzen sind. Anschließend wird die Bestrahlungsposition des Laser-Strahls bewegt, wodurch die Wärmequelle mittels des Laser-Strahls bewegt wird, und das aufgeschmolzene Bad, das wie oben beschrieben erzeugt ist, kühlt herunter und verfestigt sich. Wenn das aufgeschmolzene Bad verfestigt, werden das erste Metallelement 91 und das zweite Metallelement 92 zusammengeschmolzen („fused to each other“) und bilden den geschweißten Abschnitt 93. Zu diesem Zeitpunkt wird der geschweißte Abschnitt 93 mit einer Vielzahl von bogenförmigen linearen Markierungen 932 gebildet, da die Bewegung entlang der zweiten Trajektorie T2 hervorruft, dass das aufgeschmolzene Bad aufschmilzt und in der Folge verfestigt. Zusätzlich hierzu verfestigt das erzeugte aufgeschmolzene Bad dann, wenn die Bestrahlung des Laser-Strahls beendet ist, ausgehend von einem Umfang, und daher ist der resultierende geschweißte Abschnitt 93 mit dem kreisförmigen Kraterabschnitt 933 gebildet. Auf diese Art und Weise wird der geschweißte Abschnitt 93 über das erste Metallelement 91 und das zweite Metallelement 92 hinweg durch Laser-Schweißen gebildet, und das erste Metallelement 91 und das zweite Metallelement 92 werden mittels des geschweißten Abschnitts 93 gefügt bzw. aneinander gefügt.
Als Nächstes wird ein Halbleiterbauteil gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die 6 bis 17 beschrieben. Ein Halbleiterbauteil B1 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet einen Abschnitt, bei dem zwei Metallelemente durch das oben beschriebene Laser-Schweißen aneinander gefügt sind. Demgemäß hat das Halbleiterbauteil B1 gemäß der ersten Ausführungsform den geschweißten Abschnitt 93 und beinhaltet die Fügestruktur A1. Das Halbleiterbauteil B1 beinhaltet ein Isoliersubstrat 10, eine Vielzahl von leitfähigen Elementen 11, eine Vielzahl von Schaltelementen 20, zwei Eingangs-Terminals 31 und 32, ein Ausgangs-Terminal 33, ein Paar von Gate-Terminals 34A und 34B, ein Paar von Erfassungs-Terminals 35A und 35B, eine Vielzahl von Dummy-Terminals 36, ein Paar von Seiten-Terminals 37A und 37B, ein Paar von Isolierschichten 41A und 41B, ein Paar von Gate-Schichten 42A und 42B, ein Paar von Erfassungs-Schichten 43A und 43B, eine Vielzahl von Basisabschnitten 44, eine Vielzahl von linearen Verbindungselementen 51, eine Vielzahl von plattenartigen Verbindungselementen 52, ein Abdichtungsharz 60 und eine Vielzahl von geschweißten Abschnitten 93. Die Vielzahl von Schaltelementen 20 beinhalten eine Vielzahl von Schaltelementen 20A und eine Vielzahl von Schaltelementen 20B.
6 ist eine perspektivische Ansicht, die das Halbleiterbauteil B1 zeigt. 7 ist eine perspektivische Ansicht, die erhalten wird durch Weglassen des Abdichtungsharzes 60 aus 6. 8 ist eine Draufsicht, die das Halbleiterbauteil B1 zeigt. 9 ist eine Draufsicht, die erhalten wird durch Zeigen des Abdichtungsharzes 60 in 8 mittels einer imaginären Linie (Zwei-Punkt-Strichlinie). 10 ist eine teilweise vergrößere Ansicht, die einen Teil der in 9 gezeigten Draufsicht zeigt. 11 ist eine Vorderansicht, die das Halbleiterbauteil B1 zeigt. 12 ist eine Bodenansicht, die das Halbleiterbauteil B1 zeigt. 13 ist eine Seitenansicht (linksseitige Ansicht), die das Halbleiterbauteil B1 zeigt. 14 ist eine Seitenansicht (rechtsseitige Ansicht), die das Halbleiterbauteil B1 zeigt. 15 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XV-XV in 9. 16 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XVI-XVI in 9. 17 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, bei der ein Hauptteil in 16 vergrößert ist, und zeigt die Schnittstruktur der Schaltelemente 20.
Aus Gründen der Zweckmäßigkeit der Erläuterung sind drei Richtungen, die in 6 bis 17 senkrecht zueinander sind, als eine x-Richtung, eine y-Richtung und eine z-Richtung definiert. Die z-Richtung ist die Dickenrichtung des Halbleiterbauteils B1 und entspricht der Dickenrichtung der Fügestruktur A1. Die x-Richtung ist die horizontale Richtung in den Draufsichten (siehe 8 und 9) des Halbleiterbauteils B1. Die y-Richtung ist die vertikale Richtung in den Draufsichten (siehe 8 und 9) des Halbleiterbauteils B1. Nach Notwendigkeit wird eine Seite in der x-Richtung als eine x1-Richtung bezeichnet, und die andere Seite in der x-Richtung als eine x2-Richtung. In ähnlicher Weise wird eine Seite in der y-Richtung als eine y1-Richtung bezeichnet, und die andere Seite in der y-Richtung wird als y2-Richtung bezeichnet, eine Seite in der z-Richtung wird als eine z1-Richtung bezeichnet, und die andere Seite in der z-Richtung als z2-Richtung.
Wie es in den 7, 9, 15 und 16 gezeigt ist, sind die Vielzahl von leitfähigen Elementen 11 auf dem Isoliersubstrat 10 angeordnet. Das Isoliersubstrat 10 dient als ein Trägerelement für die Vielzahl von leitfähigen Elementen 11 und die Vielzahl von Schaltelementen 20. Das Isoliersubstrat 10 ist elektrisch isolierend. Das Isoliersubstrat 10 ist beispielsweise aus einem Keramikmaterial hergestellt, das eine hohe thermische Leitfähigkeit hat. Ein Beispiel eines derartigen Keramikmaterials ist AlN (Aluminiumnitrid). In der vorliegenden Ausführungsform hat das Isoliersubstrat 10 in der Draufsicht eine rechteckige Form. Wie es in den 15 und 16 gezeigt ist, hat das Isoliersubstrat 10 eine Vorderfläche 101 und eine Rückfläche 102.
Die Vorderfläche 101 und die Rückfläche 102 sind in der z-Richtung voneinander beabstandet und weisen voneinander weg. Die Vorderfläche 101 weist in die z2-Richtung, bei der es sich um die Seite in der z-Richtung handelt, auf der die Vielzahl von leitfähigen Elementen 11 angeordnet sind. Die Vorderfläche 101 ist mit dem Abdichtungsharz 60 bedeckt, und zwar zusammen mit der Vielzahl von leitfähigen Elementen 11 und der Vielzahl von Schaltelementen 20. Die Rückfläche 102 weist in die z1-Richtung. Wie es in den 12, 15 und 16 gezeigt ist, liegt die Rückfläche 102 gegenüber dem Abdichtungsharz 60 frei. Die Rückfläche 102 ist beispielsweise mit einer (nicht gezeigten) Wärmesenke verbunden. Die Struktur des Isoliersubstrats 10 ist nicht auf das obige Beispiel beschränkt, und beispielsweise kann das Isoliersubstrat 10 individuell für jedes der Vielzahl von leitfähigen Elementen 11 vorgesehen sein.
Jedes der Vielzahl von leitfähigen Elementen 11 ist eine Metallplatte. Die Metallplatte ist beispielsausweise aus Cu oder einer Cu-Legierung hergestellt. Die Vielzahl von leitfähigen Elementen 11 als auch die zwei Eingangs-Terminals 31, 32 und das Ausgangs-Terminal 33 bilden einen leitfähigen Pfad mit der Vielzahl von Schaltelementen 20. Die Vielzahl von leitfähigen Elementen 11 sind auf der Vorderfläche 101 des Isoliersubstrats 10 beabstandet voneinander angeordnet. Jedes der leitfähigen Elemente 11 ist über ein Fügematerial wie eine Ag-(Silber)-Paste auf die Vorderfläche 101 gefügt. Die Abmessung von jedem leitfähigen Element 11 in der z-Richtung beträgt beispielsweise 3,0 mm, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Die Vielzahl von leitfähigen Elementen 11 können mit einer Ag-Plattierung bedeckt sein.
Die Vielzahl von leitfähigen Elementen 11 beinhalten zwei leitfähige Elemente 11A und 11B. Wie es in den 7 und 9 gezeigt ist, ist das leitfähige Element 11A weiter in der x2-Richtung versetzt angeordnet als das leitfähige Element 11B. Die Vielzahl von Schaltelementen 20A sind auf dem leitfähigen Element 11A montiert. Die Vielzahl von Schaltelementen 20B sind auf dem leitfähigen Element 11B montiert. Jedes der zwei leitfähigen Elemente 11A und 11B weist in der Draufsicht beispielsweise eine rechteckige Form auf. Jedes der leitfähigen Elemente 11A und 11B kann mit einer Vertiefung bzw. einer Nut in einem Teil jener Fläche gebildet sein, die in die z2-Richtung weist. Beispielsweise kann das leitfähige Element 11A mit einer Vertiefung ausgebildet sein, die sich in der y-Richtung erstreckt, und zwar in der Draufsicht zwischen der Vielzahl von Schaltelementen 20A und der Isolierschicht 41A (nachstehend beschrieben). In ähnlicher Weise kann das leitfähige Element 11B mit einer Vertiefung ausgebildet sein, die sich in der y-Richtung erstreckt, und zwar in der Draufsicht zwischen der Vielzahl von Schaltelementen 20B und der Isolierschicht 41B (nachstehend beschrieben).
Jedes der leitfähigen Elemente 11A und 11B beinhaltet an einem Teil seiner Fläche (die Fläche, die in die z2-Richtung weist) einen rauen bzw. aufgerauten Bereich. In den 9 und 10 sind die rauen Bereiche durch eine Schraffur gezeigt. Jeder der rauen Bereiche weist eine raue Fläche auf, und zwar verglichen mit den anderen Teilen der Flächen der leitfähigen Elemente 11. Die rauen Bereiche sind gebildet durch Bestrahlen der Flächen der leitfähigen Elemente 11 mit einem Laser-Strahl, und zwar während des Herstellungsprozesses des Halbleiterbauteils B1. Genauer gesagt werden die rauen Flächen durch Bestrahlen der Flächen der leitfähigen Elemente 11 mit einem Laser-Strahl erzeugt, um die mit dem Laser-Strahl bestrahlten Teile aufzuschmelzen, und dadurch, dass man die aufgeschmolzenen Teile verfestigen lässt. Es ist anzumerken, dass die mit dem Laser-Strahl bestrahlten Teile teilweise sublimiert sein können. Die rauen Bereiche können die Fügefestigkeit mit dem Abdichtungsharz 60 erhöhen, und zwar durch einen Verankerungseffekt. Jedes der leitfähigen Elemente 11A und 11B kann keinerlei raue Bereiche beinhalten.
Die Struktur der Vielzahl von leitfähigen Elementen 11 ist nicht auf das obige Beispiel beschränkt und kann nach Eignung gemäß der Leistungsfähigkeit geändert werden, die für das Halbleiterbauteil B1 erforderlich ist. Beispielsweise können die Form, die Größe, die Anordnung etc. von jedem der leitfähigen Elemente 11 geändert werden, und zwar auf der Grundlage der Anzahl, der Anordnung etc. der Vielzahl von Schaltelementen 20.
Jedes der Vielzahl von Schaltelementen 20 ist ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor (MOSFET,) der aus einem Halbleitermaterial hergestellt ist, das überwiegend SiliciumCarbid (SiC) enthält. Die Vielzahl von Schaltelementen 20 sind nicht auf MOSFETs beschränkt, und können FeldeffektTransistoren sein, einschließlich von Metall-Isolator-Halbleiter-FETs (MISFETs), können Bipolar-Transistoren sein, wie Bipolar-Transistoren mit isoliertem Gate (IGBTs), und können IC-Chips sein wie LSIs. Jedes der Schaltelemente 20 ist das gleiche Element und es handelt es sich hier um einen n-Kanal-MOSFET. Jedes der Schaltelemente 20 ist in der Draufsicht beispielsweise rechteckförmig, ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
Wie es in 17 gezeigt ist, hat jedes der Vielzahl von Schaltelementen 20 eine Elementvorderfläche 201 und eine Elementrückfläche 202. 17 zeigt ein Schaltelement 20A. Die Elementvorderfläche 201 und die Elementrückfläche 202 sind in der z-Richtung voneinander beabstandet und weisen voneinander weg. Die Elementvorderfläche 201 weist in die gleiche Richtung wie die Vorderfläche 101 des Isoliersubstrates 10. Die Elementrückfläche 202 weist hin zu der Vorderfläche 101 des Isoliersubstrates 10.
Wie es in 17 gezeigt ist, hat jedes der Vielzahl von Schaltelementen 20 eine Vorderflächenelektrode 21, eine Rückflächenelektrode 22 und einen Isolierfilm 23.
Die Vorderflächenelektrode 21 ist auf der Elementvorderfläche 201 vorgesehen. Wie es in 10 gezeigt ist, beinhaltet die Vorderflächenelektrode 21 eine erste Elektrode 211 und eine zweite Elektrode 212. Die erste Elektrode 211 ist beispielsweise eine Source-Elektrode, durch die ein Source-Strom fließt. Die zweite Elektrode 212 ist beispielsweise eine Gate-Elektrode, an die eine Gate-Spannung zum Ansteuern des Schaltelementes 20 angelegt wird. Die erste Elektrode 211 ist größer als die zweite Elektrode 212. Obgleich die erste Elektrode 211 so konfiguriert ist, dass sie in dem in 10 gezeigten Beispiel einen einzelnen Bereich hat, kann sie stattdessen eine Vielzahl von Bereichen bzw. Flächenabschnitten aufweisen.
Die Rückflächenelektrode 22 ist auf der Elementrückfläche 202 vorgesehen. Die Rückflächenelektrode 22 ist beispielsweise über die gesamte Elementrückfläche 202 gebildet. Die Rückflächenelektrode 22 ist beispielsweise eine Drain-Elektrode, durch die ein Drain-Strom fließt.
Der Isolierfilm 23 ist auf der Elementvorderfläche 201 vorgesehen. Der Isolierfilm 23 ist elektrisch isolierend. Der Isolierfilm 23 umgibt die Vorderflächenelektrode 21 in der Draufsicht. Der Isolierfilm 23 ist beispielsweise gebildet durch Übereinanderstapeln einer Siliciumdioxid-(SiO₂)-Schicht, einer Siliciumnitrid-(SiN₄)-Schicht und einer Polybenzoxazol-Schicht übereinander, und zwar ausgehend von der Elementvorderfläche 201 in der genannten Reihenfolge. Es ist anzumerken, dass der Isolierfilm 23 eine Polyimid-Schicht anstelle der Polybenzoxazol-Schicht beinhalten kann.
Wie oben beschrieben, beinhaltet die Vielzahl von Schaltelementen 20 die Vielzahl von Schaltelementen 20A und die Vielzahl von Schaltelementen 20B. Wie es in den 7 und 9 gezeigt ist, beinhaltet das Halbleiterbauteil B1 vier Schaltelemente 20A und vier Schaltelemente 20B. Die Anzahl der Vielzahl von Schaltelementen 20 ist nicht auf das obige Beispiel eingeschränkt und kann soweit erforderlich gemäß der Leistungsfähigkeit geändert werden, die für das Halbleiterbauteil B1 gefordert ist. Wenn beispielsweise das Halbleiterbauteil B1 eine Halbbrücken-Schalt-Schaltung („switching circuit“) ist, bilden die Vielzahl von Schaltelementen 20A eine obere Zweigschaltung des Halbleiterbauteils B1, und die Vielzahl von Schaltelementen 20B bilden eine untere Zweigschaltung des Halbleiterbauteils B1.
Wie es in 9 gezeigt ist, sind die Vielzahl von Schaltelementen 20A auf dem leitfähigen Element 11A montiert. Die Vielzahl von Schaltelementen 20A sind in der y-Richtung aufgereiht und voneinander beabstandet. Wie es in 17 gezeigt ist, ist jedes der Schaltelemente 20A leitfähig an das leitfähige Element 11A gebondet, und zwar über eine leitfähige Bond-Schicht 29. Die leitfähige Bond-Schicht 29 ist aus einem bleifreien Lötmittel hergestellt, das beispielsweise überwiegend Zinn (Sn) enthält, ist jedoch nicht hierauf beschränkt und kann stattdessen aus einer Ag-Paste hergestellt sein. Die Elementrückfläche 202 von jedem Schaltelement 20A weist hin zu der oberen Fläche (die Fläche, die in die z2-Richtung weist) des leitfähigen Elementes 11A. Die Rückflächenelektrode 22 von jedem Schaltelement 20A ist elektrisch mit dem leitfähigen Element 11A über die leitfähige Bond-Schicht 29 verbunden.
Wie es in 9 gezeigt ist, ist jedes der Vielzahl von Schaltelementen 20B auf dem leitfähigen Element 11B montiert. Die Vielzahl von Schaltelementen 20B sind in der y-Richtung aufgereiht und voneinander beabstandet. Jedes der Schaltelemente 20B ist über die leitfähige Bond-Schicht 29 leitfähig an das leitfähige Element 11B gebondet. Die Elementrückfläche 202 von jedem Schaltelement 20B weist hin zu der oberen Fläche (die Fläche, die in die z2-Richtung weist) des leitfähigen Elementes 11B. Die Rückflächenelektrode 22 von jedem Schaltelement 20A ist elektrisch mit dem leitfähigen Element 11B über die leitfähige Bond-Schicht 29 verbunden.
Jedes der zwei Eingangs-Terminals 31 und 32 ist eine Metallplatte. Die Metallplatte ist beispielsweise aus Cu oder einer Cu-Legierung hergestellt. Die Abmessung von jedem der zwei Eingangs-Terminals 31 und 32 in der z-Richtung beträgt beispielsweise 0,8 mm, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Wie es in 11 gezeigt ist, ist jedes der zwei Eingangs-Terminals 31 und 32 bei einer Position angeordnet, die in der x2-Richtung versetzt ist, und zwar in dem Halbleiterbauteil B1. Eine Source-Spannung wird beispielsweise zwischen den zwei Eingangs-Terminals 31 und 32 angelegt. Das Eingangs-Terminal 31 ist eine positive Elektrode (P-Terminal), und das Eingangs-Terminal 32 ist eine negative Elektrode (N-Terminal). Das Eingangs-Terminal 32 ist so angeordnet, dass es in der z-Richtung sowohl von dem Eingangs-Terminal 31 als auch von dem leitfähigen Element 11A getrennt bzw. beabstandet ist.
Wie es in den 9 und 15 gezeigt ist, weist das Eingangs-Terminal 31 einen Pad-Abschnitt 311 und einen Terminal-Abschnitt 312 auf.
Der Pad-Abschnitt 311 ist ein Teil des Eingangs-Terminals 31, der mit dem Abdichtungsharz 60 bedeckt ist. Das Ende des Pad-Abschnittes 311 in der xl-Richtung weist eine kammartige Form auf und beinhaltet eine Vielzahl von Kammzahnabschnitten 311a. Jeder der Vielzahl von Kammzahnabschnitten 311a ist auf die Fläche des leitfähigen Elementes 11A gefügt, und zwar über einige der geschweißten Abschnitte 93 (insbesondere Eingangs-Terminal-Fügeabschnitte 93B, die nachstehend beschrieben sind), und das Eingangs-Terminal 31 und das leitfähige Element 11A sind elektrisch über die geschweißten Abschnitte 93 verbunden. Die Kammzahnabschnitte 311a und das leitfähige Element 11A sind durch Laser-Schweißen aneinander gefügt.
Der Terminal-Abschnitt 312 ist ein Teil des Eingangs-Terminals 31, der gegenüber dem Abdichtungsharz 60 freiliegt. Wie es in den 9 und 15 gezeigt ist, erstreckt sich der Terminal-Abschnitt 312 ausgehend von dem Abdichtungsharz 60 in der Draufsicht in die x2-Richtung.
Wie es in den 9 und 15 gezeigt ist, weist das Eingangs-Terminal 32 einen Pad-Abschnitt 321 und einen Terminal-Abschnitt 322 auf.
Der Pad-Abschnitt 321 ist ein Teil des Eingangs-Terminals 32, der mit bzw. von dem Abdichtungsharz 60 bedeckt ist. Der Pad-Abschnitt 321 beinhaltet einen Verbindungsabschnitt 321a und eine Vielzahl von länglichen bzw. verlängerten Abschnitten 321b. Der Verbindungsabschnitt 321a hat eine Bandform, die sich in der y-Richtung erstreckt. Der Verbindungsabschnitt 321a ist mit dem Terminal-Abschnitt 322 verbunden. Jeder der Vielzahl von länglichen Abschnitten 321b hat eine Bandform, die sich in der xl-Richtung von dem Verbindungsabschnitt 321a erstreckt. Die Vielzahl von länglichen Abschnitten 321b sind in der Draufsicht in der y-Richtung aufgereiht und voneinander beabstandet. Jeder der länglichen Abschnitte 321b weist die Fläche auf, die in die z1-Richtung weist und die in Kontakt steht mit dem entsprechenden Basisabschnitt 44. Jeder der länglichen Abschnitte 321b ist über den entsprechenden Basisabschnitt 44 von dem leitfähigen Element 11A getragen bzw. abgestützt.
Der Pad-Abschnitt 321 beinhaltet einen rauen Bereich an einem Teil seiner Fläche. In 9 ist der raue Bereich durch eine Schraffur gezeigt. Der raue Bereich weist eine raue Fläche auf, und zwar verglichen mit den anderen Teilen der Fläche des Pad-Abschnittes 321. Der raue Bereich ist gebildet durch Bestrahlen der Fläche des Eingangs-Terminals 32 mit einem Laser-Strahl während des Herstellungsprozesses des Halbleiterbauteils B1. Der raue Bereich kann die Fügefestigkeit mit dem Abdichtungsharz 60 erhöhen, und zwar durch einen Verankerungseffekt. Der Pad-Abschnitt 321 kann überhaupt keinen rauen Bereich enthalten.
Der Terminal-Abschnitt 322 ist ein Teil des Eingangs-Terminals 32, der gegenüber dem Abdichtungsharz 60 freiliegt. Wie es in den 9 und 15 gezeigt ist, erstreckt sich der Terminal-Abschnitt 322 ausgehend von dem Abdichtungsharz 60 in der Draufsicht in der x2-Richtung. Der Terminal-Abschnitt 322 ist in der Draufsicht rechteckförmig. Wie es in den 9 und 15 gezeigt ist, überlappt der Terminal-Abschnitt 322 mit dem Terminal-Abschnitt 312 des Eingangs-Terminals 31 in der Draufsicht. Der Terminal-Abschnitt 322 ist in der z2-Richtung von dem Terminal-Abschnitt 312 beabstandet bzw. getrennt. In den in den 9 und 15 gezeigten Beispielen hat der Terminal-Abschnitt 322 die gleiche Form wie der Terminal-Abschnitt 312.
Das Ausgangs-Terminal 33 ist eine Metallplatte. Die Metallplatte ist beispielsweise aus Cu oder einer Cu-Legierung hergestellt. Wie es in 11 gezeigt ist, ist das Ausgangs-Terminal 33 an einer Position angeordnet, die in dem Halbleiterbauteil B1 in der xl-Richtung versetzt ist. Von dem Ausgangs-Terminal 33 wird Wechselstrom-Leistung (Spannung) ausgegeben, die sich aus einer Leistungswandlung mittels der Vielzahl von Schaltelementen 20 ergibt.
Wie es in den 9 und 15 gezeigt ist, beinhaltet das Ausgangs-Terminal 33 einen Pad-Abschnitt 331 und einen Terminal-Abschnitt 332.
Der Pad-Abschnitt 331 ist ein Teil des Ausgangs-Terminals 33, der mit dem Abdichtungsharz 60 bedeckt ist. Das Ende des Pad-Abschnittes 331 in der x2-Richtung weist eine kammartige Form auf und beinhaltet eine Vielzahl von Kammzahnabschnitten 331a. Jeder der Vielzahl von Kammzahnabschnitten 331a ist an die Fläche des leitfähigen Elementes 11B gefügt, und zwar über einige der geschweißten Abschnitte 93 (genauer gesagt Ausgangs-Terminal-Fügeabschnitte 93A, die nachstehend beschrieben sind), und das Ausgangs-Terminal 33 und das leitfähige Element 11B sind elektrisch über die geschweißten Abschnitte 93 verbunden. Die Kammzahnabschnitte 331a und das leitfähige Element 11B sind durch Laser-Schweißen aneinander gefügt.
Der Pad-Abschnitt 331 beinhaltet einen rauen Bereich an einem Teil seiner Fläche. In 9 ist der raue Bereich durch eine Schraffur gezeigt. Der raue Bereich weist eine raue Fläche auf, und zwar verglichen mit den anderen Teilen der Fläche des Pad-Abschnittes 331. Der raue Bereich ist gebildet durch Bestrahlen der Fläche des Ausgangs-Terminals 33 mit einem Laser-Strahl während des Herstellungsprozesses des Halbleiterbauteils B1. Der raue Bereich kann die Fügefestigkeit mit dem Abdichtungsharz 60 erhöhen, und zwar durch einen Verankerungseffekt. Der Pad-Abschnitt 331 kann überhaupt keinen rauen Bereich beinhalten.
Der Terminal-Abschnitt 332 ist ein Teil des Ausgangs-Terminals 33, der gegenüber dem Abdichtungsharz 60 freiliegt. Wie es in den 9 und 15 gezeigt ist, erstreckt sich der Terminal-Abschnitt 332 ausgehend von dem Abdichtungsharz 60 in die xl-Richtung.
Wie es in den 8 bis 10 und in 12 gezeigt ist, ist das Paar von Gate-Terminals 34A und 34B in der y-Richtung benachbart zu den leitfähigen Elementen 11A und 11B angeordnet. An das Gate-Terminal 34A wird eine Gate-Spannung zum Ansteuern der Vielzahl von Schaltelementen 20A angelegt. An das Gate-Terminal 34B wird eine Gate-Spannung zum Ansteuern der Vielzahl von Schaltelementen 20B angelegt.
Wie es in den 9 und 10 gezeigt ist, weist jedes des Paars von Gate-Terminals 34A und 34B einen Pad-Abschnitt 341 und einen Terminal-Abschnitt 342 auf. Der Pad-Abschnitt 341 von jedem der Gate-Terminals 34A und 34B ist mit dem Abdichtungsharz 60 bedeckt. Als solches sind die Gate-Terminals 34A und 34B von dem Abdichtungsharz 60 gelagert bzw. getragen. Die Fläche von jedem Pad-Abschnitt 341 kann beispielsweise mit einer Ag-Plattierung versehen sein. Jeder der Terminal-Abschnitte 342 ist mit dem entsprechenden Pad-Abschnitt 341 verbunden und liegt gegenüber dem Abdichtungsharz 60 frei. Jeder der Terminal-Abschnitte 342 ist bei einer Betrachtung in der x-Richtung L-förmig.
Wie es in den 8 bis 10 und in 12 gezeigt ist, ist das Paar von Erfassungs-Terminals 35A und 35B in der x-Richtung benachbart zu dem Paar von Gate-Terminals 34A und 34B. Die Spannung (Spannung entsprechend dem Source-Strom), die an die Vorderflächenelektrode 21 (erste Elektrode 211) von jedem der Vielzahl von Schaltelementen 20A angelegt wird, wird von dem Erfassungs-Terminal 35A erfasst. Die Spannung (Spannung entsprechend dem Source-Strom), die an die Vorderflächenelektrode 21 (erste Elektrode 211) von jedem der Vielzahl von Schaltelementen 20B angelegt wird, wird von dem Erfassungs-Terminal 35B erfasst.
Wie es in den 9 und 10 gezeigt ist, hat jedes des Paars von Erfassungs-Terminals 35A und 35B einen Pad-Abschnitt 351 und einen Terminal-Abschnitt 352. Der Pad-Abschnitt 351 von jedem der Erfassungs-Terminals 35A und 35B ist mit dem Abdichtungsharz 60 bedeckt. Als solches sind die Erfassungs-Terminals 35A und 35B von dem Abdichtungsharz 60 gelagert. Die Fläche von jedem Pad-Abschnitt 351 kann beispielsweise mit einer Ag-Plattierung versehen sein. Jeder der Terminal-Abschnitte 352 ist mit dem entsprechenden Pad-Abschnitt 351 verbunden und liegt gegenüber dem Abdichtungsharz 60 frei. Jeder der Terminal-Abschnitte 352 ist bei einer Betrachtung in der x-Richtung L-förmig.
Wie es in den 8 bis 10 und in 12 gezeigt ist, ist die Vielzahl von Dummy-Terminals 36 in der x-Richtung ausgehend von dem Paar von Erfassungs-Terminals 35A und 35B auf der dem Paar von Gate-Terminals 34A und 34B gegenüberliegenden Seite positioniert. In der vorliegenden Ausführungsform sind sechs Dummy-Terminals 36 vorgesehen. Drei der sechs Dummy-Terminals 36 sind in der x-Richtung zu einer Seite versetzt angeordnet (x2-Richtung). Die anderen drei der sechs Dummy-Terminals 36 sind hin zu der anderen Seite in der x-Richtung versetzt positioniert (x1-Richtung). Die Anzahl der Vielzahl von Dummy-Terminals 36 ist nicht auf das obige Beispiel beschränkt. Alternativ kann die Vielzahl von Dummy-Terminals 36 überhaupt nicht vorgesehen sein.
Wie es in den 9 und 10 gezeigt ist, weist jedes der Vielzahl von Dummy-Terminals 36 einen Pad-Abschnitt 361 und einen Terminal-Abschnitt 362 auf. Der Pad-Abschnitt 361 von jedem Dummy-Terminal 36 ist mit dem Abdichtungsharz 60 bedeckt. Als solches sind die Dummy-Terminals 36 von dem Abdichtungsharz 60 gelagert. Die Fläche von jedem Pad-Abschnitt 361 kann beispielsweise mit einer Ag-Plattierung versehen sein. Jeder der Terminal-Abschnitte 362 ist mit dem entsprechenden Pad-Abschnitt 361 verbunden und liegt gegenüber dem Abdichtungsharz 60 frei. Jeder der Terminal-Abschnitte 362 ist bei einer Betrachtung in der x-Richtung L-förmig. In den Beispielen, die in den 6 bis 14 gezeigt sind, haben die Terminal-Abschnitte 362 die gleiche Form wie die Terminal-Abschnitte 342 des Paars von Gate-Terminals 34A und 34B und wie die Terminal-Abschnitte 352 des Paars von Erfassungs-Terminals 35A und 35B.
Wie es in der Draufsicht in den 7, 9 und 16 gezeigt ist, ist das Paar von Seiten-Terminals 37A und 37B an Kreuzungsbereichen des Randabschnittes des Abdichtungsharzes 60, der in der y1-Richtung versetzt ist, und der Randabschnittes des Abdichtungsharzes 60, die voneinander in der x-Richtung beabstandet sind, positioniert. Wie es in den 9 und 16 gezeigt ist, hat jedes des Paars von Seiten-Terminals 37A und 37B einen Pad-Abschnitt 371 und eine Endfläche 372.
Der Pad-Abschnitt 371 von jedem der Seiten-Terminals 37A und 37B ist mit dem Abdichtungsharz 60 bedeckt. Wie es in 9 gezeigt ist, ist ein Teil von jedem Pad-Abschnitt 371 in der Draufsicht abgebogen. Wie es in 16 gezeigt ist, ist ein weiterer Teil von jedem Pad-Abschnitt 371 in der z-Richtung abgebogen. Der Pad-Abschnitt 371 des Seiten-Terminals 37A ist an das leitfähige Element 11A gefügt, und zwar über einen der geschweißten Abschnitte 93 (genauer gesagt einen Seiten-Terminal-Fügeabschnitt 93D, der später beschrieben wird), und der Pad-Abschnitt 371 des Seiten-Terminals 37B ist an das leitfähige Element 11B über einen der geschweißten Abschnitte 93 (genauer gesagt einen Seiten-Terminal-Fügeabschnitt 93C, der später beschrieben wird) gefügt. Als solches ist das Seiten-Terminal 37A von dem leitfähigen Element 11A gelagert, und das Seiten-Terminal 37B ist von dem leitfähigen Element 11B gelagert.
Jeder der Pad-Abschnitte 371 beinhaltet einen rauen Bereich an einem Teil seiner Oberfläche. In 9 ist der raue Bereich durch eine Schraffur gezeigt. Der raue Bereich weist eine raue Fläche auf, und zwar verglichen mit den anderen Teilen der Fläche von jedem Pad-Abschnitt 371. Der raue Bereich ist gebildet durch Bestrahlen der Flächen des Paars der Seiten-Terminals 37A und 37B mit einem Laser-Strahl während des Herstellungsprozesses des Halbleiterbauteils B1. Der raue Bereich kann die Fügefestigkeit mit dem Abdichtungsharz 60 erhöhen, und zwar durch einen Verankerungseffekt. Jedes der Seiten-Terminals 37A und 37B kann keinerlei raue Bereiche beinhalten.
Die Endfläche 372 von jedem der Seiten-Terminals 37A und 37B liegt gegenüber dem Abdichtungsharz 60 frei. Die Endfläche 372 von dem Seiten-Terminal 37A weist in die x2-Richtung und ist beispielsweise im Wesentlichen bündig ausgebildet mit einer Harzseitenfläche 631. Es ist anzumerken, dass die Endfläche 372 nicht notwendigerweise bündig ausgebildet sein muss. Die Endfläche 372 des Seiten-Terminals 37B weist in die xl-Richtung und ist beispielsweise im Wesentlichen bündig ausgebildet mit einer Harzseitenfläche 632. Es ist anzumerken, dass die Endfläche 372 nicht notwendigerweise bündig ausgebildet sein muss. In der Draufsicht überlappt jedes der Seiten-Terminals 37A und 37B insgesamt mit dem Abdichtungsharz 60.
Die Struktur von jedem der Seiten-Terminals 37A und 37B ist nicht auf das obige Beispiel eingeschränkt. Beispielsweise können sich die Seiten-Terminals 37A und 37B in der Draufsicht aus den Harzseitenflächen 631 bzw. 632 heraus erstrecken. Auch muss das Halbleiterbauteil die Seiten-Terminals 37A und 37B nicht aufweisen.
Wie es in den 8 bis 10 gezeigt ist, sind das Paar von Gate-Terminals 34A und 34B, das Paar von Erfassungs-Terminals 35A und 35B und die Vielzahl von Dummy-Terminals 36 in der Draufsicht entlang der x-Richtung angeordnet bzw. aufgereiht. In dem Halbleiterbauteil B1 sind das Paar von Gate-Terminals 34A und 34B, das Paar von Erfassungs-Terminals 35A und 35B, die Vielzahl von Dummy-Terminals 36 und das Paar von Seiten-Terminals 37A und 37B sämtlich aus dem gleichen Anschlussrahmen gebildet.
Ein isolierendes Element 39 ist elektrisch isolierend und ist beispielsweise aus einer isolierenden Lage („insulating sheet“) hergestellt. Wie es in 15 gezeigt ist, ist ein Teil des isolierenden Elementes 39 eine flache Platte und ist zwischen dem Terminal-Abschnitt 312 des Eingangs-Terminals 31 und dem Terminal-Abschnitt 322 des Eingangs-Terminals 32 angeordnet, und zwar in der z-Richtung. In der Draufsicht überlappt das Eingangs-Terminal 31 insgesamt mit dem isolierenden Element 39. Hinsichtlich des Eingangs-Terminals 32 überlappen ein Teil des Pad-Abschnittes 321 und der gesamte Terminal-Abschnitt 322 mit dem isolierenden Element 39, und zwar in der Draufsicht. Das isolierende Element 39 isoliert die zwei Eingangs-Terminals 31 und 32 voneinander. Ein Teil (der in der xl-Richtung versetzt ist) des isolierenden Elementes 39 ist mit dem Abdichtungsharz 60 bedeckt.
Wie es in 15 gezeigt ist, weist das isolierende Element 39 einen dazwischen tretenden Abschnitt („intervening portion“) 391 und einen verlängerten Abschnitt 392 auf. Der dazwischen tretende Abschnitt 391 ist zwischen dem Terminal-Abschnitt 312 des Eingangs-Terminals 31 und dem Terminal-Abschnitt 322 des Eingangs-Terminals 32 angeordnet, und zwar in der z-Richtung. Der dazwischen tretende Abschnitt 391 ist insgesamt zwischen dem Terminal-Abschnitt 312 und dem Terminal-Abschnitt 322 angeordnet. Der verlängerte Abschnitt 392 erstreckt sich ausgehend von dem dazwischen tretenden Abschnitt 391 in der x2-Richtung weiter als die Terminal-Abschnitte 312 und 322.
Das Paar von Isolierschichten 41A und 41B ist elektrisch isolierend und ist beispielsweise aus einem Glas-Epoxidharz hergestellt. Wie es in 9 gezeigt ist, hat jedes des Paars von Isolierschichten 41A und 41B eine Bandform, die sich in der y-Richtung erstreckt. Wie es in den 9, 10, 15 und 16 gezeigt ist, ist die Isolierschicht 41A an die obere Fläche (die Fläche, die in die z2-Richtung weist) des leitfähigen Elementes 11A gefügt. Die Isolierschicht 41A ist weiter in der x2-Richtung versetzt angeordnet als die Vielzahl von Schaltelementen 20A. Wie es in den 9, 10, 15 und 16 gezeigt ist, ist die Isolierschicht 41B an die obere Fläche (die Fläche, die in die z2-Richtung weist) des leitfähigen Elementes 11B gefügt. Die Isolierschicht 41B ist weiter in der xl-Richtung versetzt angeordnet als die Vielzahl von Schaltelementen 20B.
Das Paar von Gate-Schichten 42A und 42B ist elektrisch leitfähig und ist beispielsweise aus Cu hergestellt. Wie es in 9 gezeigt ist, hat jede des Paars von Gate-Schichten 42A und 42B eine Bandform, die sich in der y-Richtung erstreckt. Wie es in den 9, 10, 15 und 16 gezeigt ist, ist die Gate-Schicht 42A auf der Isolierschicht 41A vorgesehen. Die Gate-Schicht 42A ist elektrisch mit den zweiten Elektroden 212 (Gate-Elektroden) der jeweiligen Schaltelemente 20A verbunden, und zwar über die linearen Verbindungselemente 51 (genauer gesagt nachstehend beschriebene Gate-Drähte 511). Wie es in den 9, 10, 15 und 16 gezeigt ist, ist die Gate-Schicht 42B auf der Isolierschicht 41B vorgesehen. Die Gate-Schicht 42B ist elektrisch mit den zweiten Elektroden 212 (Gate-Elektroden) der jeweiligen Schaltelemente 20B verbunden, und zwar über die linearen Verbindungselemente 51 (genauer gesagt nachstehend beschriebene Gate-Drähte 511).
Das Paar von Erfassungs-Schichten 43A und 43B ist elektrisch leitfähig und ist beispielsweise aus Cu hergestellt. Wie es in 9 gezeigt ist, hat jede des Paars von Erfassungs-Schichten 43A und 43B eine Bandform, die sich in der y-Richtung erstreckt. Wie es in den 9, 10, 15 und 16 gezeigt ist, ist die Erfassungs-Schicht 43A auf der Isolierschicht 41A vorgesehen, und zwar zusammen mit Gate-Schicht 42A. Die Erfassungs-Schicht 43A ist auf der Isolierschicht 41A benachbart zu der Gate-Schicht 42A angeordnet, und zwar mit einem Abstand hiervon. Die Erfassungs-Schicht 43A ist näher an der Vielzahl von Schaltelementen 20A (in der x2-Richtung) positioniert als die Gate-Schicht 42A, kann jedoch in Bezug auf die Gate-Schicht 42A auf der gegenüberliegenden Seite der Vielzahl von Schaltelementen 20A positioniert sein. Die Erfassungs-Schicht 43A ist elektrisch mit den ersten Elektroden 211 (Source-Elektroden) der jeweiligen Schaltelemente 20A verbunden, und zwar über die linearen Verbindungselemente 51 (genauer gesagt nachstehend beschriebene Erfassungs-Drähte 512). Wie es in den 9, 10, 15 und 16 gezeigt ist, ist die Erfassungs-Schicht 43B auf der Isolierschicht 41B vorgesehen, und zwar zusammen mit der Gate-Schicht 42B. Die Erfassungs-Schicht 43B ist auf der Isolierschicht 41B benachbart zu der Gate-Schicht 42B angeordnet, und zwar mit einem Abstand hiervon. Die Erfassungs-Schicht 43B ist näher an der Vielzahl von Schaltelementen 20B (in der xl-Richtung) positioniert als die Gate-Schicht 42B, kann jedoch in Bezug auf die Gate-Schicht 42B auf der der Vielzahl von Schaltelementen 20B gegenüberliegenden Seite positioniert sein. Die Erfassungs-Schicht 43B ist elektrisch mit den ersten Elektroden 211 (Source-Elektroden) der jeweiligen Schaltelemente 20B verbunden, und zwar über die linearen Verbindungselemente 51 (genauer gesagt nachstehend beschriebene Erfassungs-Drähte 512).
Jeder der Vielzahl von Basisabschnitten 44 ist elektrisch isolierend und ist beispielsweise aus einem Keramikmaterial hergestellt. Wie es in den 7 und 15 gezeigt ist, ist jeder der Basisabschnitte 44 an die Oberfläche des leitfähigen Elementes 11A gefügt. Jeder Basisabschnitt 44 ist in der Draufsicht beispielsweise rechteckförmig. Die Vielzahl von Basisabschnitten 44 sind in der y-Richtung aufgereiht und voneinander beabstandet. Die Abmessung von jedem Basisabschnitt 44 in der z-Richtung ist im Wesentlichen gleich der Summe der Abmessung des Eingangs-Terminals 31 in der z-Richtung und der Abmessung des isolierenden Elementes 39 in der z-Richtung. Jeder der Basisabschnitte 44 ist an den entsprechenden länglichen Abschnitt 321b des Pad-Abschnittes 321 des Eingangs-Terminals 32 gefügt. Die Basisabschnitte 44 lagern das Eingangs-Terminal 32.
Die Vielzahl von linearen Verbindungselementen 51 sind sogenannte Bond-Drähte. Jedes der Vielzahl von linearen Verbindungselementen 51 ist elektrisch leitfähig und ist beispielsweise aus einem beliebigen von Aluminium (Al), Gold (Au) und Cu hergestellt. Wie es in den 9 und 10 gezeigt ist, beinhalten die Vielzahl von linearen Verbindungselementen 51 eine Vielzahl von Gate-Drähten 511, eine Vielzahl von Erfassungs-Drähten 512, ein Paar von ersten Verbindungsdrähten 513 und ein Paar von zweiten Verbindungsdrähten 514.
Wie es in den 9 und 10 gezeigt ist, ist jeder der Vielzahl von Gate-Drähten 511 an die zweite Elektrode 212 (Gate-Elektrode) des entsprechenden Schaltelementes 20 gefügt, und zwar an einem Ende, und ist an dem anderen Ende an entweder die Gate-Schicht 42A oder die Gate-Schicht 42B gefügt. Die Vielzahl von Gate-Drähten 511 beinhalten jene,
die die zweiten Elektroden 212 der Schaltelemente 20A und die Gate-Schicht 42A elektrisch verbinden, und jene, die die zweiten Elektroden 212 der Schaltelemente 20B und die Gate-Schicht 42B elektrisch verbinden.
Wie es in den 9 und 10 gezeigt ist, ist jeder der Vielzahl von Erfassungs-Drähten 512 an die erste Elektrode 211 (Source-Elektrode) des entsprechenden Schaltelementes 20 gefügt, und zwar an einem Ende, und ist an dem anderen Ende an entweder die Erfassungs-Schicht 43A oder die Erfassungs-Schicht 43B gefügt. Die Vielzahl von Erfassungs-Drähten 512 beinhalten jene, die die ersten Elektroden 211 der Schaltelemente 20A und die Erfassungs-Schicht 43A elektrisch verbinden, und jene, die die ersten Elektroden 211 der Schaltelemente 20B und die Erfassungs-Schicht 43B elektrisch verbinden.
Wie es in den 9 und 10 gezeigt ist, verbindet einer des Paars von ersten Verbindungs-Drähten 513 die Gate-Schicht 42A und das Gate-Terminal 34A, und der andere hiervon verbindet die Gate-Schicht 42B und das Gate-Terminal 34B. Ein Ende des einen ersten Verbindungsdrahtes 513 ist an die Gate-Schicht 42A gefügt, und das andere Ende ist an den Pad-Abschnitt 341 des Gate-Terminals 34A gefügt, so dass die Gate-Schicht 42A und das Gate-Terminal 34A elektrisch miteinander verbunden sind. Ein Ende des anderen ersten Verbindungsdrahtes 513 ist an die Gate-Schicht 42B gefügt, und das andere Ende ist an den Pad-Abschnitt 341 des Gate-Terminals 34B gefügt, so dass die Gate-Schicht 42B und das Gate-Terminal 34B elektrisch miteinander verbunden sind.
Wie es in den 9 und 10 gezeigt ist, verbindet einer des Paars von zweiten Verbindungsdrähten 514 die Erfassungs-Schicht 43A und das Erfassungs-Terminal 35A, und der andere hiervon verbindet die Erfassungs-Schicht 43B und das Erfassungs-Terminal 35B. Ein Ende des einen zweiten Verbindungsdrahtes 514 ist an die Erfassungs-Schicht 43A gefügt, und das andere Ende ist an den Pad-Abschnitt 351 des Erfassungs-Terminals 35A gefügt, so dass die Erfassungs-Schicht 43A und das Erfassungs-Terminal 35A elektrisch miteinander verbunden sind. Ein Ende des anderen zweiten Verbindungsdrahtes 514 ist an die Erfassungs-Schicht 43B gefügt, und das andere Ende ist an den Pad-Abschnitt 351 des Erfassungs-Terminals 35B gefügt, so dass die Erfassungs-Schicht 43B und das Erfassungs-Terminal 35B elektrisch miteinander verbunden sind.
Jedes der Vielzahl von plattenartigen Verbindungselementen 52 ist elektrisch leitfähig und ist beispielsweise aus einem beliebigen von Al, Au und Cu hergestellt. Jedes der plattenartigen Verbindungselemente 52 kann durch Biegen einer Metallplatte gebildet sein. Wie es in den 7, 9 und 10 gezeigt ist, beinhaltet die Vielzahl von plattenartigen Verbindungselementen 52 eine Vielzahl von ersten Anschlüssen 521 und eine Vielzahl von zweiten Anschlüssen 522. Anstelle der Vielzahl von plattenartigen Verbindungselementen 52 können Bond-Drähte verwendet werden, die äquivalent sind zu den oben beschriebenen linearen Verbindungselementen 51.
Wie es in den 7, 9 und 10 gezeigt ist, verbindet jeder der Vielzahl von ersten Anschlüssen 521 das entsprechende Schaltelement 20A und das leitfähige Element 11B. Jeder der ersten Anschlüsse 521 ist an die erste Elektrode 211 (Source-Elektrode) des entsprechenden Schaltelementes 20A gefügt, und zwar an einem Ende, und ist an dem anderen Ende an die Fläche des leitfähigen Elementes 11B gefügt.
Wie es in den 7, 9 und 10 gezeigt ist, verbindet jeder der Vielzahl von zweiten Anschlüssen 522 das entsprechende Schaltelement 20B und das Eingangs-Terminal 32. Jeder der zweiten Anschlüsse 522 ist an die erste Elektrode 211 (Source-Elektrode) des entsprechenden Schaltelementes 20B gefügt, und zwar an einem Ende, und ist an dem anderen Ende an den entsprechenden länglichen Abschnitt 321b des Pad-Abschnittes 321 des Eingangs-Terminals 32 gefügt. Jeder der zweiten Anschlüsse 522 kann beispielsweise mittels einer Ag-Paste oder mittels eines Lötmittels gefügt sein. Jeder der zweiten Anschlüsse 522 ist in der z-Richtung gebogen bzw. abgebogen.
Wie es in den 15 und 16 gezeigt ist, bedeckt das Abdichtungsharz 60 das Isoliersubstrat 10 (mit Ausnahme der Rückfläche 102), die Vielzahl von leitfähigen Elementen 11, die Vielzahl von Schaltelementen 20, die Vielzahl von linearen Verbindungselementen 51 und die Vielzahl von plattenartigen Verbindungselementen 52. Das Abdichtungsharz 60 ist beispielsweise aus Epoxidharz hergestellt. Wie es in den 6, 8, 9 sowie in den 11 bis 14 gezeigt ist, hat das Abdichtungsharz 60 eine Harzvorderfläche 61, eine Harzrückfläche 62 und eine Vielzahl von Harzseitenflächen 63.
Die Harzvorderfläche 61 und die Harzrückfläche 62 sind in der z-Richtung voneinander getrennt bzw. beabstandet und weisen voneinander weg. Die Harzvorderfläche 61 weist in die z2-Richtung, und die Harzrückfläche 62 weist in die z1-Richtung. Wie es in 12 gezeigt ist, hat die Harzrückfläche 62 eine Rahmenform, die die Rückfläche 102 des Isoliersubstrates 10 umgibt, und zwar in der Draufsicht. Jede der Vielzahl von Harzseitenflächen 63 ist mit der Harzvorderfläche 61 und der Harzrückfläche 62 verbunden und dazwischen angeordnet. Die Vielzahl von Harzseitenflächen 63 beinhaltet ein Paar von Harzseitenflächen 631 und 632, die voneinander in der x-Richtung beabstandet sind, und ein Paar von Harzseitenflächen 633 und 634, die voneinander in der y-Richtung beabstandet sind. Die Harzseitenfläche 631 weist in die x2-Richtung, und die Harzseitenfläche 632 weist in die xl-Richtung. Die Harzseitenfläche 633 weist in die y2-Richtung, und die Harzseitenfläche 634 weist in die y1-Richtung.
Wie es in den 6, 11 und 12 gezeigt ist, beinhaltet das Abdichtungsharz 60 eine Vielzahl von Ausnehmungen 65, die in der z-Richtung gegenüber der Harzrückfläche 62 ausgenommen bzw. zurückversetzt sind. Jede der Vielzahl von Ausnehmungen 65 erstreckt sich in der y-Richtung und ist durchgehend von dem Rand der Harzrückfläche 62 in der y1-Richtung zu dem Rand hiervon in der y2-Richtung ausgebildet, und zwar in der Draufsicht. Die Vielzahl von Ausnehmungen 65 sind derart gebildet, dass in der Draufsicht drei Ausnehmungen 65 auf den jeweiligen Seiten in der x-Richtung die Rückfläche 102 des Isoliersubstrates 10 in der x-Richtung flankieren. Das Abdichtungsharz 60 kann ohne die Vielzahl von Ausnehmungen 65 gebildet sein.
Jeder der Vielzahl von geschweißten Abschnitten 93 ist ein Abschnitt, der zwei Metallelemente aneinander fügt, und hat die gleiche Struktur (siehe 1 und 2) wie jeder der geschweißten Abschnitte 93 in der oben beschriebenen Fügestruktur A1. Die Vielzahl von geschweißten Abschnitten 93 beinhalten eine Vielzahl von Ausgangs-Terminal-Fügeabschnitten 93A, eine Vielzahl von Eingangs-Terminal-Fügeabschnitten 93B und zwei Seiten-Terminal-Fügeabschnitte 93C und 93D.
Wie es in den 9 und 15 gezeigt ist, ist jeder der Vielzahl von Ausgangs-Terminal-Fügeabschnitten 93A ein Abschnitt, wo ein Teil des Ausgangs-Terminals 33 und ein Teil des leitfähigen Elementes 11B, die einander in der Draufsicht überlappen, durch Laser-Schweißen zusammengeschmolzen sind. Die Vielzahl von Ausgangs-Terminal-Fügeabschnitten 93A sind in der Draufsicht so gebildet, dass jeweils einer auf einem jeweiligen Kammzahnabschnitt 331a des Pad-Abschnittes 331 des Ausgangs-Terminals 33 gebildet ist. Die Ausgangs-Terminal-Fügeabschnitte 93A fügen das Ausgangs-Terminal 33 als das erste Metallelement 91 und das leitfähige Element 11B als das zweite Metallelement 92 aneinander, wodurch eine Fügestruktur A1 gebildet wird.
Wie es in den 9 und 15 gezeigt ist, ist jeder der Vielzahl von Eingangs-Terminal-Fügeabschnitten 93B ein Abschnitt, wo ein Teil des Eingangs-Terminals 31 und ein Teil des leitfähigen Elementes 11A, die in der Draufsicht miteinander überlappen, durch Laser-Schweißen zusammengeschmolzen sind. Die Vielzahl von Eingangs-Terminal-Fügeabschnitten 93B werden in der Draufsicht jeweils so gebildet, dass einer sich auf jedem Kammzahnabschnitt 311a des Pad-Abschnittes 311 des Eingangs-Terminals 31 befindet. Die Eingangs-Terminal-Fügeabschnitte 93B fügen das Eingangs-Terminal 31 als das erste Metallelement 91 und das leitfähige Element 11A als das zweite Metallelement 92 aneinander, wodurch eine Fügestruktur A1 gebildet wird.
Wie es in den 9 und 16 gezeigt ist, ist der Seiten-Terminal-Fügeabschnitt 93C ein Abschnitt, bei dem ein Teil des Seiten-Terminals 37A und ein Teil des leitfähigen Elementes 11A, die einander in der Draufsicht überlappen, zusammengeschmolzen sind, und zwar durch Laser-Schweißen. Der Seiten-Terminal-Fügeabschnitt 93C ist in der Draufsicht auf dem Pad-Abschnitt 371 des Seiten-Terminals 37A gebildet. Der Seiten-Terminal-Fügeabschnitt 93C fügt das Seiten-Terminal 37A als das erste Metallelement 91 und das leitfähige Element 11A als das zweite Metallelement 92 aneinander, wodurch eine Fügestruktur A1 gebildet wird.
Wie es in den 9 und 16 gezeigt ist, ist der Seiten-Terminal-Fügeabschnitt 93D ein Abschnitt, wo ein Teil des Seiten-Terminals 37B und ein Teil des leitfähigen Elementes 11B, die einander in der Draufsicht überlappen, durch Laser-Schweißen zusammengeschmolzen sind. Der Seiten-Terminal-Fügeabschnitt 93D ist in der Draufsicht auf dem Pad-Abschnitt 371 des Seiten-Terminal 37B gebildet. Der Seiten-Terminal-Fügeabschnitt 93D fügt das Seiten-Terminal 37B als das erste Metallelement 91 und das leitfähige Element 11B als das
zweite Metallelement 92 aneinander, wodurch eine Fügestruktur A1 gebildet wird.
Als Nächstes werden Vorteile der Fügestruktur A1, des Fügeverfahrens und des Halbleiterbauteils B1 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
Die Fügestruktur A1 beinhaltet den geschweißten Abschnitt 93. Der geschweißte Abschnitt 93 ist gebildet durch Schmelzen („fusing“) eines Teils des ersten Metallelementes 91 und eines Teils des zweiten Metallelementes 92 in einem Bereich, wo sich das erste Metallelement 91 und das zweite Metallelement 92 überlappen. Der geschweißte Abschnitt 93 ist beispielsweise durch Laser-Schweißen gebildet und fügt das erste Metallelement 91 und das zweite Metallelement 92 aneinander. Demgemäß reiben das erste Metallelement 91 und das zweite Metallelement 92 nicht gegeneinander. Dies unterdrückt die Oberflächenbeschädigung des ersten Metallelementes 91 und des zweiten Metallelementes 92.
In dem Fügeverfahren der vorliegenden Ausführungsform wird der erste Scan-Vorgang durchgeführt, indem der Laser-Strahl entlang der ersten Trajektorie T1 bewegt wird, und der zweite Scan-Vorgang wird durchgeführt, indem die Referenzposition P3 der ersten Trajektorie T1 entlang der zweiten Trajektorie T2 bewegt wird. Beim Laser-Schweißen ist es bekannt, dass Spritzer („sputters“) reduziert werden, indem man die Bestrahlungsgeschwindigkeit eines Laser-Strahls erhöht und den Durchmesser des Laser-Strahls reduziert. Für den Fall des Erhöhens der Bestrahlungsgeschwindigkeit eines Laser-Strahls und des Reduzierens des Durchmessers des Laser-Strahls ist es jedoch möglich, dass die von dem Laser-Strahl erzeugte Wärme nicht von dem ersten Metallelement 91 auf das zweite Metallelement 92 übertragen wird. Als ein Ergebnis hiervon kann es vorkommen, das das zweite Metallelement 92 nicht aufschmilzt, und der geschweißte Abschnitt 93 kann nicht über das erste Metallelement 91 und das zweite Metallelement 92 hinweg gebildet werden. Dies bedeutet, dass das erste Metallelement 91 und das zweite Metallelement 92 nicht aneinander gefügt werden. Demgemäß werden der erste Scan-Vorgang und der zweite Scan-Vorgang, die oben beschrieben wurden, durchgeführt, so dass der Laser-Strahl beispielsweise eine Trajektorie bildet, wie sie in 5 gezeigt ist. Selbst wenn die Bestrahlungsgeschwindigkeit des Laser-Strahls erhöht ist und der Durchmesser des Laser-Strahls reduziert ist, kann auf diese Art und Weise Wärme, die von dem Laser-Strahl erzeugt wird, hinreichend von dem ersten Metallelement 91 zu dem zweiten Metallelement 92 übertragen werden. Demzufolge kann das Fügeverfahren der vorliegenden Ausführungsform die Erzeugung von Spritzern während des Laser-Schweißens unterdrücken, und kann das erste Metallelement 91 und das zweite Metallelement 92 fügen bzw. aneinander fügen.
In dem Fügeverfahren der vorliegenden Ausführungsform ist der Radius R3 der ersten Trajektorie T1 im Wesentlichen gleich dem Radius R4 der zweiten Trajektorie T2. Wenn beispielsweise der Radius R3 der ersten Trajektorie T1 sich von dem Radius R4 der zweiten Trajektorie T2 unterscheidet, verläuft die Trajektorie (siehe 5) des Laser-Strahls in der Draufsicht nicht durch den zentralen Abschnitt (bei und nahe der Referenzposition P4 der zweiten Trajektorie T2). Demgemäß kann das Einstellen des Radius R3 der ersten Trajektorie T1 derart, dass dieser im Wesentlichen gleich dem Radius R4 der zweiten Trajektorie T2 ist, hervorrufen, dass die Trajektorie des Laser-Strahls in der Draufsicht durch den zentralen Abschnitt hindurchgeht, wie es in 5 gezeigt ist.
Das Halbleiterbauteil B1 beinhaltet die Vielzahl von geschweißten Abschnitten 93. Mit anderen Worten sind die Metallelemente durch die geschweißten Abschnitte 93 aneinander gefügt, die durch Laser-Schweißen gebildet werden. Auf diese Art und Weise reiben die Metallelemente nicht aneinander. Bei dem oben beschriebenen Ultraschall-Schweißen reiben zwei gefügte Metallelemente gegeneinander, und daher kann Staub erzeugt werden, und zwar aufgrund der Abnutzung der Metallelemente. Wenn der Staub während des Herstellungsprozesses des Halbleiterbauteils B1 erzeugt wird, ruft dies eine Fehlfunktion des Halbleiterbauteils B1 hervor. Demgemäß kann das Fügen von zwei Metallelementen durch Laser-Schweißen Fehlfunktionen des Halbleiterbauteils B1 unterdrücken. Für den Fall des Laser-Schweißens neigt die durch das Schweißen erzeugte Wärme dazu, lokal zu diffundieren. Wenn beispielsweise der Pad-Abschnitt 331 des Ausgangs-Terminals 33 und das leitfähige Element 11B durch Laser-Schweißen gefügt werden, diffundiert die durch das Laser-Schweißen erzeugte Wärme nicht zu der leitfähigen Bond-Schicht 29, die auf dem leitfähigen Element 11B gebildet ist. Beispielsweise wird daher die Diffusion von Wärme zu der leitfähigen Bond-Schicht 29 unterdrückt. Da beispielsweise unterdrückt wird, dass die leitfähige Bond-Schicht 29 entgegen der Intension während des Herstellungsprozesses des Halbleiterbauteils B1 aufschmilzt, können Fügefehler der Vielzahl von Schaltelementen 20 verhindert werden.
Bei dem Halbleiterbauteil B1 werden die Vielzahl von geschweißten Abschnitten 93 durch das obige Fügeverfahren gebildet. Wie oben beschrieben, kann das Fügeverfahren die Erzeugung von Spritzern unterdrücken. Wenn Spritzer während des Herstellungsprozesses des Halbleiterbauteils B1 erzeugt werden, können diese eine Fehlfunktion des Halbleiterbauteils B1 hervorrufen. Demgemäß kann das Bilden der Vielzahl von geschweißten Abschnitten 93 mit dem obigen Fügeverfahren Fehlfunktionen des Halbleiterbauteils B1 unterdrücken.
Das Halbleiterbauteil B1 beinhaltet das isolierende Element 39 zwischen dem Terminal-Abschnitt 312 des Eingangs-Terminals 31 und dem Terminal-Abschnitt 322 des Eingangs-Terminals 32 in der z-Richtung. Dies ermöglicht es, leicht einen laminierten Draht („laminated wire“) mit den Terminal-Abschnitten 312 und 322 zu bilden.
In der Fügestruktur A1 gemäß der ersten Ausführungsform ist der Krümmungsradius von jeder linearen Markierung 932 der gleiche, wie es in 1 gezeigt ist. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, und der Krümmungsradius von jeder linearen Markierung 932 muss nicht gleich sein. 18 zeigt ein Beispiel einer derartigen Modifikation. Bei dem in 18 gezeigten Beispiel beinhalten die linearen Markierungen 932 eine gewisse Anzahl von linearen Markierungen, die derart konfiguriert sind, dass der Krümmungsradius für eine lineare Markierung, die in einer vorbestimmten Richtung oder einem vorbestimmten Sinn (z.B. im Uhrzeigersinn in 18), die sich entlang des äußeren Umfangsrands 931 erstreckt, vorne heraus bzw. vorweg („ahead“) gebildet ist, kleiner ist als jener einer anderen linearen Markierung, die dahinter („behind“) gebildet ist. Der kleinste Krümmungsradius der linearen Markierungen 932 ist im Wesentlichen gleich dem Krümmungsradius bzw. Radius des Kraterabschnittes 933, um ein Beispiel zu nennen. Es ist anzumerken, dass die vorbestimmte Richtung oder der vorbestimmte Sinn, die bzw. der oben beschrieben ist, mit der Bewegungsrichtung der zweiten Trajektorie T2 zusammenfällt. Derartige Schweißmarkierungen, wie oben beschrieben, können beispielsweise in Abhängigkeit davon gebildet werden, wie leicht das erste Metallelement 91 und das zweite Metallelement 92 aufschmelzen, oder in Abhängigkeit von dem Grad der Diffusion von Wärme, die von dem Laser-Strahl erzeugt wird.
Bei dem Fügeverfahren gemäß der ersten Ausführungsform ist die zweite Trajektorie T2 in dem zweiten Scan-Vorgang in der Draufsicht kreisförmig. Die zweite Trajektorie T2 ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann die Referenzposition P3 linear, kurvenförmig, elliptisch oder polygonal bewegt werden. Selbst in einem derartigen Fall wird der erste Scan-Vorgang jedoch mit einer Ringbewegung auf der Grundlage der Referenzposition P3 durchgeführt. Wenn die Referenzposition P3 elliptisch bewegt wird, wird die „Ringrichtung“ in der vorliegenden Offenbarung eine Richtung, entlang der eine elliptische Trajektorie gezogen wird. Ferner kann die zweite Trajektorie T2 ggf. nicht nur durch Bewegen entlang einer einzelnen Form gebildet werden, sondern kann auch durch Bewegen entlang einer Vielzahl von Formen gebildet werden. 19 zeigt ein Beispiel, bei dem eine lineare Bewegung mit einer kreisförmigen Bewegung kombiniert ist. In dem in 19 gezeigten Beispiel wird die Referenzposition P3 der ersten Trajektorie T1 linear in der Radiusrichtung der zweiten Trajektorie T2 (siehe die dritte Trajektorie T3) ausgehend von der Zentralposition (äquivalent zu der Referenzposition P4) der zweiten Trajektorie T2 hin zu der zweiten Trajektorie T2 bewegt. Anschließend wird die Referenzposition P3 entlang der zweiten Trajektorie T2 bewegt, wie bei dem oben beschriebenen Beispiel. Die Spitzenleistung des emittierten Laser-Strahls kann so gesteuert werden, dass sie bei der Periode, bei der die Referenzposition P3 entlang der dritten Trajektorie T3 bewegt wird, und der Periode, bei der die Referenzposition P3 einmal entlang der zweiten Trajektorie T2 herum bewegt wird, gleich groß ist oder unterschiedlich ist. Wenn der zweite Scan-Vorgang mit einer Kombination von mehrfachen Trajektorien durchgeführt wird, wird der geschweißte Abschnitt 93 eine Struktur haben, wie sie in 20 gezeigt ist. Der geschweißte Abschnitt 93, der in 20 gezeigt ist, unterscheidet sich von dem geschweißten Abschnitt 93 gemäß der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Form bzw. Ausgestaltung des Bodenabschnittes 936. Genauer gesagt hat der Bodenabschnitt 936 eine Kreisform anstelle einer Ringform in dem Querschnitt entlang der Ebene senkrecht zu der Dickenrichtung. Der geschweißte Abschnitt 93, der in 20 gezeigt ist, weist eine erhöhte Fügefestigkeit auf und trägt dazu bei, den Widerstandswert zu verringern, indem ein leitfähiger Pfad vergrößert wird.
Als Nächstes wird ein Halbleiterbauteil gemäß einer zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 21 bis 24 beschrieben. In den nachstehenden Beschreibungen sind Elemente, bei denen es sich um die gleichen oder um ähnliche Elemente wie die Elemente in der ersten Ausführungsform handelt, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und Beschreibungen hiervon werden weggelassen.
Ein Halbleiterbauteil B2 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Halbleiterbauteil B1 hauptsächlich hinsichtlich der folgenden Punkte. Das heißt, das Halbleiterbauteil B2 beinhaltet ferner eine Busschiene („bus bar“) C1, und die Vielzahl von geschweißten Abschnitten 93 beinhalten ferner eine Vielzahl von Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitten 93E und eine Vielzahl von Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitten 93F. Das Halbleiterbauteil B2 beinhaltet das Halbleiterbauteil B1 und die Busschiene C1, die mit dem Halbleiterbauteil B1 über die Vielzahl von VersorgungsTerminal-Fügeabschnitten 93E und die Vielzahl von Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitten 93F verbunden ist. 21 ist eine perspektivische Ansicht, die das Halbleiterbauteil B2 zeigt. 22 ist eine Draufsicht, die das Halbleiterbauteil B2 zeigt. 23 ist eine Bodenansicht, die das Halbleiterbauteil B2 zeigt. 24 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XXIV-XXIV in 22.
Wie es in den 21 bis 24 gezeigt ist, beinhaltet die Busschiene C1 zwei Versorgungs-Terminals 71 und 72, einen Isolator 73 und ein Gussharz („mold resin“) 74.
Jedes der zwei Versorgungs-Terminals 71 und 72 ist eine Metallplatte. Die Metallplatte ist beispielsweise aus Cu oder einer Cu-Legierung hergestellt. Wie es in den 21 bis 24 gezeigt ist, hat jedes der Versorgungs-Terminals 71 und 72 eine Bandform, die sich in der x-Richtung erstreckt. Das Versorgungs-Terminal 72 ist von dem Versorgungs-Terminal 71 getrennt bzw. beabstandet, und zwar hin zu der Seite, zu der die Vorderfläche 101 des Isoliersubstrats 10 in der z-Richtung weist. In der Draufsicht überlappt das Versorgungs-Terminal 72 mit dem Versorgungs-Terminal 71. In dem in den 22 bis 24 gezeigten Beispiel hat das Versorgungs-Terminal 71 die gleiche Form wie das Versorgungs-Terminal 72. Die Abmessung von jedem der Versorgungs-Terminals 71 und 72 in der z-Richtung beträgt beispielsweise 0,8 mm, ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
Wie es in 24 gezeigt ist, ist das Versorgungs-Terminal 71 durch Laser-Schweißen an das Eingangs-Terminal 31 gefügt und ist elektrisch mit dem Eingangs-Terminal 31 verbunden. Das Versorgungs-Terminal 71 weist einen Endabschnitt auf, der gegenüber dem Gussharz 74 freiliegt, und beinhaltet einen Basisabschnitt 711 und eine Vielzahl von länglichen Abschnitten 712. Die Vielzahl von länglichen Abschnitten 712 erstrecken sich ausgehend von dem Basisabschnitt 711 in der x1-Richtung. Jeder der länglichen Abschnitte 712 ist in der Draufsicht rechteckförmig. In der vorliegenden Ausführungsform sind zwei längliche Abschnitte 712 vorgesehen. Die zwei länglichen Abschnitte 712 sind in der y-Richtung voneinander beabstandet. Als ein Ergebnis davon hat der Endabschnitt des Versorgungs-Terminals 71 eine ausgenommene Form. Die Form des Versorgungs-Terminals 71 ist nicht auf das obige Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann der gegenüber dem Gussharz 74 freiliegende Abschnitt insgesamt in der Draufsicht eine rechteckige Form haben.
Wie es in 24 gezeigt ist, ist das Versorgungs-Terminal 72 an das Eingangs-Terminal 32 durch Laser-Schweißen gefügt und ist elektrisch mit dem Eingangs-Terminal 32 verbunden. Das Versorgungs-Terminal 72 weist einen Endabschnitt auf, der gegenüber dem Gussharz 74 freiliegt und der einen Basisabschnitt 721 und eine Vielzahl von länglichen Abschnitten 722 beinhaltet. Die Vielzahl von länglichen Abschnitten 722 erstrecken sich ausgehend von dem Basisabschnitt 721 in der xl-Richtung. Jeder der länglichen Abschnitte 722 ist in der Draufsicht rechteckförmig. In der vorliegenden Ausführungsform sind zwei längliche Abschnitte 722 vorgesehen. Die zwei länglichen Abschnitte 722 sind voneinander in der y-Richtung beabstandet. Als ein Ergebnis hiervon hat der Endabschnitt des Versorgungs-Terminals 72 eine ausgenommene Form. Die Form des Versorgungs-Terminals 72 ist nicht auf das obige Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann der gegenüber dem Gussharz 74 freiliegende Abschnitt insgesamt in der Draufsicht eine rechteckige Form haben.
Wie es in 24 gezeigt ist, ist der Isolator 73 zwischen den zwei Versorgungs-Terminals 71 und 72 angeordnet. Der Isolator 73 ist elektrisch isolierend und ist aus einem Kunstharz wie beispielsweise einem Glas-Epoxidharz hergestellt. Die Fläche des Versorgungs-Terminals 71, die in die z2-Richtung weist, steht in Kontakt mit dem Isolator 73. Die Fläche des Versorgungs-Terminals 72, die in die zl-Richtung weist, steht in Kontakt mit dem Isolator 73. Das Versorgungs-Terminal 71 und das Versorgungs-Terminal 72 bilden einen laminierten Draht bzw. Anschluss („laminatated wire“), und zwar indem sie einander in der Draufsicht überlappen und gegeneinander durch den Isolator 73 elektrisch isoliert sind.
Wie es in 24 gezeigt ist, bedeckt das Gussharz 74 Teile der jeweiligen Versorgungs-Terminals 71 und 72 und einen Teil des Isolators 73. Das Gussharz 74 ist aus einem elektrisch isolierenden Kunstharz wie einem Epoxidharz hergestellt. Teile der jeweiligen Versorgungs-Terminals 71 und 72 und ein Teil des Isolators 73 stehen gegenüber beiden Seiten des Gussharzes 74 in der x-Richtung vor. Es ist anzumerken, dass die Busschiene C1 ggf. nicht mit dem Gussharz 74 versehen ist bzw. ohne das Gussharz 74 gebildet sein kann.
Wie es in den 23 und 24 gezeigt ist, ist jeder der Vielzahl von Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitten 93E ein Abschnitt, wo ein Teil des Versorgungs-Terminals 71 und ein Teil des Eingangs-Terminals 31, die einander in der Draufsicht überlappen, durch Laser-Schweißen zusammengeschmolzen sind. Die Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitte 93E fügen das Versorgungs-Terminal 71 als das erste Metallelement 91 und das Eingangs-Terminal 31 als das zweite Metallelement 92, wodurch eine Fügestruktur A1 gebildet wird. In dem in 23 gezeigten Beispiel sind drei Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitte 93E vorgesehen, die Anzahl der Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitte 93E ist jedoch nicht besonders eingeschränkt. In der Fügestruktur A1, die die Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitte 93E beinhaltet, ist das zweite Metallelement 92 dünner als jenes in jeder Fügestruktur A1 gemäß der ersten Ausführungsform.
Wie es in 23 gezeigt ist, hat jeder der Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitte 93E, die in den länglichen Abschnitten 712 des Versorgungs-Terminals 71 gebildet sind, in der Draufsicht einen größeren Radius (äquivalent zu dem Radius des äußeren Umfangsrands 931) als der Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitt 93E, der in dem Basisabschnitt 711 des Versorgungs-Terminals 71 gebildet ist. Dies liegt daran, weil die Breite (Abmessung in der y-Richtung) von jedem länglichen Abschnitt 712 schmaler ist als die Breite (Abmessung in der y-Richtung) des Basisabschnittes 711. Genauer gesagt, da die Breite von jedem länglichen Abschnitt 712 schmaler ist als die Breite des Basisabschnittes 711, wird Wärme, die während des Laser-Schweißens erzeugt wird, weniger wahrscheinlich bzw. weniger gut abgeleitet („dissipated“). Dies erzeugt ein großes geschmolzenes Bad, was zu einer Zunahme im Durchmesser von jedem der Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitte 93E führt, die in den länglichen Abschnitten 712 gebildet sind. Unter Berücksichtigung einer derartigen Tendenz können die verschiedenen Randbedingungen des Laser-Schweißens (z.B. die Spitzenleistung eines Laser-Strahls) derart eingestellt werden, dass die Radien der jeweiligen Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitte 93E in der Draufsicht im Wesentlichen gleich groß sind.
Wie es in den 21, 22 und 24 gezeigt ist, ist jeder der Vielzahl von Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitten 93F ein Abschnitt, wo ein Teil des Versorgungs-Terminals 72 und ein Teil des Eingangs-Terminals 32, die einander in der Draufsicht überlappen, durch Laser-Schweißen zusammengeschmolzen werden. Die Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitte 93F fügen das Versorgungs-Terminal 72 als das erste Metallelement 91 und das Eingangs-Terminal 32 als das zweite Metallelement 92, wodurch eine Fügestruktur A1 gebildet wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind drei Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitte 93F vorgesehen. In dem in 22 gezeigten Beispiel ist die Anzahl der Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitte 93F nicht besonders eingeschränkt. In der Fügestruktur A1, die die Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitte 93F beinhaltet, ist das zweite Metallelement 92 dünner als jenes in jeder der Fügestrukturen A1 gemäß der ersten Ausführungsform.
Wie es in 22 gezeigt ist, hat jeder der Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitte 93F, die in den länglichen Abschnitten 722 des Versorgungs-Terminals 72 gebildet sind, in der Draufsicht einen größeren Radius (äquivalent zu dem Radius des äußeren Umfangsrandes 932) als der Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitt 93F, der in dem Basisabschnitt 721 des Versorgungs-Terminals 72 gebildet ist. Dies liegt daran, dass die Breite (Abmessung in der y-Richtung) von jedem länglichen Abschnitt 722 schmaler ist als die Breite (Abmessung in der y-Richtung) des Basisabschnittes 721. Da die Breite von jedem länglichen Abschnitt 722 schmaler ist als die Breite des Basisabschnittes 721, ist es insbesondere so, dass Wärme, die während des Laser-Schweißens erzeugt wird, mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit bzw. weniger gut abgeleitet wird. Dies erzeugt ein großes geschmolzenes Bad, das zu einer Zunahme in dem Durchmesser von jedem der Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitte 93F führt, die in den länglichen Abschnitten 722 gebildet sind. Unter Berücksichtigung einer derartigen Tendenz können verschiedene Randbedingungen des Laser-Schweißens (z.B. die Spitzenleistung des Laser-Strahls) eingestellt werden, so dass die Radien der jeweiligen Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitte 93F in der Draufsicht im Wesentlichen gleich groß sind.
Bei dem Halbleiterbauteil B2 ist das Versorgungs-Terminal 71 eine positive Elektrode, und das Versorgungs-Terminal 72 ist eine negative Elektrode. Wie es in 24 gezeigt ist, sind die zwei Versorgungs-Terminals 71 und 72 beispielsweise mit einer Gleichstrom-Leistungsversorgung DC verbunden, und zwar in der x2-Richtung. Auf diese Art und Weise wird die Leistungsversorgungsspannung der Gleichstrom-Leistungsversorgung DC zwischen den zwei Eingangs-Terminals 31 und 32 angelegt, und zwar über die Busschiene C1.
Als Nächstes werden Vorteile des Halbleiterbauteils B2 gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben.
Das Halbleiterbauteil B2 beinhaltet die Vielzahl von geschweißten Abschnitten 93. Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform sind die Metallelemente mit anderen Worten durch die geschweißten Abschnitte 93 aneinander gefügt, die durch Laser-Schweißen gebildet werden. Auf diese Art und Weise reiben die zwei Metallelemente nicht gegeneinander, was die Erzeugung von Staub verhindert. Dies ermöglicht es, Fehlfunktionen des Halbleiterbauteils B2 zu unterdrücken. Ferner, da die geschweißten Abschnitte 93 durch das oben beschriebene Fügeverfahren beschrieben werden, kann die Erzeugung von Spritzern unterdrückt werden. Auch dies ermöglicht es, Fehlfunktionen des Halbleiterbauteils B2 zu unterdrücken.
Das Halbleiterbauteil B2 beinhaltet die Eingangs-Terminals 31 und 32. Das Eingangs-Terminal 31 hat den Terminal-Abschnitt 312. Das Eingangs-Terminal 32 hat den Terminal-Abschnitt 322. Das Halbleiterbauteil B2 beinhaltet ferner die Busschiene C1. Die Busschiene C1 beinhaltet die zwei Versorgungs-Terminals 71 und 72. Der Terminal-Abschnitt 322 des Eingangs-Terminals 32 ist von dem Terminal-Abschnitt 312 des Eingangs-Terminals 31 in der z-Richtung getrennt bzw. beabstandet und überlappt mit dem Terminal-Abschnitt 312 des Eingangs-Terminals 31 in der Draufsicht. Das Versorgungs-Terminal 72 ist von dem Versorgungs-Terminal 71 in der z-Richtung getrennt bzw. beabstandet und überlappt mit dem Versorgungs-Terminal 71 in der Draufsicht. Das Versorgungs-Terminal 71 und der Terminal-Abschnitt 312 des Eingangs-Terminals 31 sind durch die Vielzahl von Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitten 93E aneinander gefügt, und das Versorgungs-Terminal 72 und der Terminal-Abschnitt 322 des Eingangs-Terminals 32 sind durch die Vielzahl von Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitten 93F aneinander gefügt. Im Ergebnis bilden der Terminal-Abschnitt 312 und das Versorgungs-Terminal 71 zusammen mit dem Terminal-Abschnitt 322 und dem Versorgungs-Terminal 72 einen durchgehenden laminierten Draht bzw. eine durchgehende laminierte Verbindung. Demgemäß verläuft die Leistung, die von der Gleichstrom-Leistungsversorgung DC zu dem Halbleiterbauteil B2 zugeführt wird, durch den laminierten Draht hindurch. Als solches kann die Induktanz („inductance“), die innerhalb des Halbleiterbauteils B2 erzeugt wird, durch den laminierten Draht stabiler reduziert werden. Demzufolge kann gemäß dem Halbleiterbauteil B2 die interne Induktanz („inductance“) stabiler reduziert werden.
Bei dem Halbleiterbauteil B2 beinhaltet die Busschiene C1 den Isolator 73, der in der z-Richtung zwischen den zwei Versorgungs-Terminals 71 und 72 angeordnet ist. Dies ermöglicht es, einen laminierten Draht mit den Versorgungs-Terminals 71 und 72 leicht zu bilden.
Bei dem Halbleiterbauteil B2 sind das Versorgungs-Terminal 71 und das Eingangs-Terminal 31 durch drei Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitte 93E gefügt. Die drei Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitte 93E sind bei dem oben beschriebenen Fügeverfahren durch Laser-Schweißen gebildet. Es ist möglich, die Fügefestigkeit zwischen dem Versorgungs-Terminal 71 und dem Eingangs-Terminal 31 weiter zu erhöhen, und zwar durch Erhöhen der Anzahl der Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitte 93E. Dies erhöht jedoch die Anzahl von Malen, die das Laser-Schweißen durchgeführt wird, und als ein Ergebnis hiervon wird der Herstellungsprozess arbeitsaufwändiger, und die von dem Laser-Schweißen erzeugte Wärme kann eine thermische Spannung in dem Versorgungs-Terminal 71 hervorrufen. Aus diesem Grund, um den Arbeitsaufwand des Herstellungsprozesses zu reduzieren und die Wirkung einer thermischen Spannung („thermal strain“) zu reduzieren, ist es bevorzugt, dass das Versorgungs-Terminal 71 und das Eingangs-Terminal 31 durch drei Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitte 93E aneinander gefügt werden. Dies ist auch der Grund dafür, dass das Versorgungs-Terminal 72 und das Eingangs-Terminal 32 durch drei Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitte 93F aneinander gefügt sind.
Bei dem Halbleiterbauteil B2 beinhaltet die Busschiene C1 das Versorgungs-Terminal 71. Das Versorgungs-Terminal 71 beinhaltet den Basisabschnitt 711 und die Vielzahl von länglichen Abschnitten 712, die sich aus dem Basisabschnitt 711 heraus erstrecken. Wie es in 23 gezeigt ist, ist ein Teil des Versorgungs-Terminals 71, der an das Eingangs-Terminal 31 gefügt ist, in zwei Abschnitte gegliedert bzw. in zwei Teile unterteilt. Auf diese Art und Weise kann, wenn das Fügen mit den drei Versorgungs-Terminal-Fügeabschnitten 93E durchgeführt wird, wie oben beschrieben, die Wirkung einer thermischen Belastung bzw. thermischen Spannung weiter reduziert werden. Aus diesem Grund, wie es in 22 gezeigt ist, ist auch ein Teil des Versorgungs-Terminals 72, der an das Eingangs-Terminal 32 gefügt wird, in zwei Abschnitte gegliedert bzw. in zwei Teile unterteilt.
Bei der zweiten Ausführungsform ist die Gleichstrom-Leistungsversorgung DC mit den zwei Versorgungs-Terminals 71 und 72 verbunden, wie es in 24 gezeigt ist. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Wie es in 25 gezeigt ist, kann ferner ein Kondensator C angeschlossen sein. Der Kondensator C ist parallel zu der Gleichstrom-Leistungsversorgung DC angeschlossen bzw. verbunden. Der Kondensator C ist beispielsweise ein Keramikkondensator oder ein Filmkondensator. Die Kapazität des Kondensators C wird gemäß der Frequenzcharakteristik des Halbleiterbauteils B2 eingestellt. Wenn die Vielzahl von Schaltelementen 20 des Halbleiterbauteils B2 angesteuert wird, wird in den zwei Eingangs-Terminals 31 und 32 eine gegen-elektromotorische Kraft („counter-electromotive force“) erzeugt, die eine Induktanz bzw. Induktivität („inductance“) hervorruft. Der Kondensator C hat die Funktion, die gegen-elektromotorische Kraft als eine elektrische Ladung zu speichern. Demgemäß kann in dem in 25 gezeigten Beispiel die Induktanz des Halbleiterbauteils B2 effektiver reduziert werden. Es ist anzumerken, dass die in dem Kondensator C gespeicherte Ladung als ein Teil der Gleichstrom-Leistung verwendet wird, die dem Halbleiterbauteil B1 zugeführt wird. Alternativ hierzu kann, wie es in 26 gezeigt ist, eine Reihenschaltung angeschlossen werden, die aus dem Kondensator C und einem Widerstand R besteht. Die Reihenschaltung ist eine sogenannte RC-Snubber-Schaltung und ist parallel zu der Gleichstrom-Leistungsversorgung DC angeschlossen. Der Widerstand R kann die Spannung der gegen-elektromotorischen Kraft reduzieren, die in den zwei Eingangs-Terminals 31 und 32 erzeugt wird. Demgemäß ist es in dem in 26 gezeigten Beispiel möglich, die Induktanz des Halbleiterbauteils B2 wie in dem oben beschriebenen Beispiel zu reduzieren, und ein Überladen des Kondensators C zu verhindern.
27 zeigt ein Halbleiterbauteil gemäß einer dritten Ausführungsform. Das Halbleiterbauteil B3 gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Halbleiterbauteil B1 hinsichtlich der Form des Abdichtungsharzes 60. Abgesehen hiervon ist das Halbleiterbauteil B3 das gleiche wie das Halbleiterbauteil B1. 27 ist eine perspektivische Ansicht, die das Halbleiterbauteil B3 zeigt.
Bei dem Abdichtungsharz 60 der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich jeder der Randabschnitte in der y-Richtung in der Draufsicht nach außen in der x-Richtung. Ein Teil des Abdichtungsharzes 60, der sich in der x2-Richtung erstreckt, bedeckt Teile der zwei Eingangs-Terminals 31, 32 und des isolierenden Elements 39. Ferner bedeckt ein Teil des Abdichtungsharzes 60, der sich in der xl-Richtung erstreckt, einen Teil des Ausgangs-Terminals 33.
Das Abdichtungsharz 60 des Halbleiterbauteils B3 ist größer bzw. voluminöser als das des Halbleiterbauteils B1 und bedeckt Teile der Eingangs-Terminals 31, 32, des Ausgangs-Terminals 33 und des isolierenden Elementes 39 auf eine umfassendere bzw. extensivere Art und Weise. Auf diese Art und Weise kann das Halbleiterbauteil B3 die zwei Eingangs-Terminals 31 und 32, das Ausgangs-Terminal 33 und das isolierende Element 39 gegenüber Verschleiß und Abbiegungen schützen, und zwar effektiver als das Halbleiterbauteil B1.
Das Halbleiterbauteil B3 kann auch mit der Busschiene C1 verbunden sein, die in der zweiten Ausführungsform beschrieben ist.
In der Fügestruktur A1, die oben beschrieben wurde, sind die Flächen bzw. Oberflächen des ersten Metallelementes 91 und des zweiten Metallelementes 92 Cu-Flächen, die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann wenigstens eine der Flächen des ersten Metallelementes 91 und des zweiten Metallelementes 92 mit einer Metallplattierung bedeckt sein. Beispielsweise kann Sn oder Nickel (Ni) für die Metallplattierung verwendet werden. Nachstehend wird der Fall beschrieben, bei dem entweder das erste Metallelement 91 oder das zweite Metallelement 92 mit einer Metallplattierung abgedeckt ist. Der Schmelzpunkt von Cu beträgt 1085 °C, der Schmelzpunkt von Sn beträgt 232 °C, und der Schmelzpunkt von Ni beträgt 1453 °C.
Die 28 bis 32 sind vorgesehen, um Fügestrukturen (geschweißte Abschnitte 93) in Modifikationen zu erläutern. Jeder der geschweißten Abschnitte 93, die in diesen Figuren gezeigt sind, wird gebildet, indem nur der erste Scan-Vorgang (und nicht der zweite Scan-Vorgang) durchgeführt wird. Die 28 bis 32 sind schematische Querschnittsansichten, die die jeweiligen Fügestrukturen zeigen.
28 zeigt ein Beispiel, bei dem weder die Fläche des ersten Metallelementes 91 noch die Fläche des zweiten Metallelementes 92 plattiert ist. 28 entspricht der Fügestruktur A1 und ist zum Vergleich zu den Beispielen (29 bis 32) entsprechend den Modifikationen vorgesehen. 29 zeigt ein Beispiel, bei dem das erste Metallelement 91 nicht mit einer Metallplattierung bedeckt ist, wohingegen das zweite Metallelement 92 mit einer Sn-Plattierung bedeckt ist. 30 zeigt ein Beispiel, bei dem das erste Metallelement 91 nicht mit einer Metallplattierung bedeckt ist, wohingegen das zweite Metallelement 92 mit einer Ni-Plattierung bedeckt ist. 31 zeigt ein Beispiel, bei dem das erste Metallelement 91 mit einer Sn-Plattierung bedeckt ist, wohingegen das zweite Metallelement 92 nicht mit einer Metallplattierung bedeckt ist. 32 zeigt ein Beispiel, bei dem das erste Metallelement 91 mit einer Ni-Plattierung bedeckt ist, wohingegen das zweite Metallelement 92 nicht mit einer Metallplattierung bedeckt ist.
Wie es in den 29 und 31 gezeigt ist, baucht dann, wenn das erste Metallelement 91 oder das zweite Metallelement 92 mit einer Sn-Plattierung bedeckt ist, der geschweißte Abschnitt 93 nahe der Schnittstelle zwischen dem ersten Metallelement 91 und dem zweiten Metallelement 92 hin zu den Seiten aus. Dies liegt daran, weil Sn einen niedrigeren Schmelzpunkt hat als Cu, was zu einem Aufschmelzen von Sn vor dem Aufschmelzen von Cu führt, und zwar aufgrund der Wärme, die von dem Laser-Strahl erzeugt wird. Die Zusammensetzung des geschweißten Abschnittes 93 beinhaltet hauptsächlich eine CuSn-Legierung.
Wenn andererseits, wie es in den 30 und 32 gezeigt ist, das erste Metallelement 91 oder das zweite Metallelement 92 mit einer Ni-Plattierung bedeckt ist, findet das Ausbauchen des geschweißten Abschnittes 93 nahe der Schnittstelle zwischen dem ersten Metallelement 91 und dem zweiten Metallelement 92, wie es in dem 29 und 31 gezeigt ist, nicht statt bzw. tritt nicht auf. Ferner beinhaltet die Zusammensetzung des geschweißten Abschnittes 93 nicht irgendwelche CuNi-Legierungen, und Cu und Ni koexistieren.
Wie oben beschrieben, selbst wenn entweder das erste Metallelement 91 und/oder das zweite Metallelement 92 mit einer Metallplattierung (siehe 29 bis 32) bedeckt ist, ist die Fügefestigkeit zwischen dem ersten Metallelement 91 und dem zweiten Metallelement 92 im Wesentlichen die gleiche wie für den Fall, wenn sie nicht mit der Metallplattierung bedeckt sind (siehe 28). Ferner ist die Leitfähigkeit von jedem der geschweißten Abschnitte 93 auch im Wesentlichen die gleiche. Mit anderen Worten können in der Fügestruktur der vorliegenden Offenbarung das erste Metallelement 91 und das zweite Metallelement 92 soweit erforderlich mit einer Metallplattierung versehen sein.
Die Fügestruktur, das Halbleiterbauteil und das Fügeverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf jene der obigen Ausführungsformen beschränkt. Es können an den spezifischen Konfigurationen der Elemente der Fügestruktur und des Halbleiterbauteils der vorliegenden Offenbarung und an den spezifischen Prozessen in den Schritten in dem Fügeverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung verschiedene Konstruktions- bzw. Designänderungen vorgenommen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016221527 A [0003]

Claims

Fügestruktur mit einem ersten Metallelement und einem zweiten Metallelement, die einander bei einer Betrachtung in einer ersten Richtung überlappen, und die aneinander gefügt sind, wobei die Fügestruktur weiterhin aufweist: einen geschweißten Abschnitt, bei dem ein Teil des ersten Metallelementes und ein Teil des zweiten Metallelementes in einem Bereich, wo das erste Metallelement und das zweite Metallelement einander überlappen, zusammengeschmolzen sind, wobei der geschweißte Abschnitt beinhaltet: einen äußeren Umfangsrand, der bei einer Betrachtung in der ersten Richtung ringförmig ist; und eine Vielzahl von linearen Markierungen, die sich jeweils bei einer Betrachtung in der ersten Richtung von einem Inneren des geschweißten Abschnittes hin zu dem äußeren Umfangsrand erstrecken, und. wobei jede der Vielzahl von linearen Markierungen gekrümmt ist, so dass sie in einer Ringrichtung entlang des äußeren Umfangsrandes zu einer Seite hin ausgebaucht sind.
Fügestruktur nach Anspruch 1, wobei der äußere Umfangsrand eine Ringform aufweist, die auf einen Referenzpunkt zentriert ist, und wobei jede der Vielzahl von linearen Markierungen sich von dem ersten Referenzpunkt hin zu dem äußeren Umfangsrand erstreckt und in einem ersten Sinn bzw. einer ersten Richtung einer Umfangsrichtung des äußeren Umfangsrandes ausbaucht.
Fügestruktur nach Anspruch 2, wobei der geschweißte Abschnitt ferner einen Kraterabschnitt beinhaltet, der bei einer Betrachtung in der ersten Richtung kreisförmig ist, wobei der Kraterabschnitt einen Durchmesser hat, der kleiner ist als ein Radius des äußeren Umfangsrandes.
Fügestruktur nach Anspruch 3, wobei eine Mitte des Kraterabschnittes bei einer Betrachtung in der ersten Richtung bei einem Mittelpunkt eines Liniensegmentes angeordnet ist, das den ersten Referenzpunkt und den äußeren Umfangsrand verbindet.
Fügestruktur nach Anspruch 3 oder 4, wobei jede der Vielzahl von linearen Markierungen bei einer Betrachtung in der ersten Richtung eine Bogenform aufweist, und wobei die Vielzahl von linearen Markierungen eine Anzahl von linearen Markierungen beinhaltet, die so konfiguriert sind, dass ihre Krümmungsradien kleiner sind bzw. werden, je weiter sie vorne angeordnet sind, und zwar in einem zweiten Sinn bzw. einer zweiten Richtung der Umfangsrichtung.
Fügestruktur nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, wobei der geschweißte Abschnitt einen Bodenabschnitt aufweist, der bei einer Betrachtung in einer zweiten Richtung, die senkrecht ist zu der ersten Richtung, mit dem zweiten Metallelement überlappt.
Fügestruktur nach Anspruch 6, wobei der Bodenabschnitt in einem Querschnitt senkrecht zu der ersten Richtung ringförmig ist.
Halbleiterbauteil, das eine Fügestruktur nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7 beinhaltet, wobei das Halbleiterbauteil ferner aufweist: ein Isoliersubstrat, das eine Vorderfläche und eine Rückfläche aufweist, die voneinander in der ersten Richtung getrennt sind; ein erstes leitfähiges Element, das auf der Vorderfläche angeordnet ist; ein erstes Schaltelement, das leitfähig an das erste leitfähige Element gebondet ist; ein erstes Terminal, das einen ersten Terminal-Abschnitt aufweist und elektrisch mit dem ersten leitfähigen Element verbunden ist; und ein zweites Terminal, das einen zweiten Terminal-Abschnitt aufweist und das elektrisch mit dem ersten Schaltelement verbunden ist.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 8, wobei der geschweißte Abschnitt einen ersten Fügeabschnitt aufweist, der sich von dem ersten Terminal als das erste Metallelement in das erste leitfähige Element als das zweite Metallelement hinein erstreckt.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 8 oder 9, wobei das erste Terminal dünner als das erste leitfähige Element ist.
Halbleiterbauteil nach einem beliebigen der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Halbleiterbauteil aufweist: ein zweites leitfähiges Element, das auf der Vorderfläche angeordnet ist und das von dem ersten leitfähigen Element getrennt ist; ein zweites Schaltelement, das leitfähig an das zweite leitfähige Element gebondet ist; und ein drittes Terminal, das einen dritten Terminal-Abschnitt aufweist und elektrisch mit dem zweiten leitfähigen Element verbunden ist, wobei das erste leitfähige Element elektrisch mit dem zweiten Schaltelement verbunden ist.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 11, wobei der geschweißte Abschnitt einen zweiten Fügeabschnitt aufweist, der sich von dem dritten Terminal als das erste Metallelement in das zweite leitfähige Element als das zweite Metallelement hinein erstreckt.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 11 oder 12, wobei das dritte Terminal dünner als das zweite leitfähige Element ist.
Halbleiterbauteil nach einem beliebigen der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Halbleiterbauteil ferner ein isolierendes Element auf weist, das in der ersten Richtung zwischen dem zweiten Terminal-Abschnitt und dem dritten Terminal-Abschnitt angeordnet ist, wobei ein Teil des isolierenden Elementes bei einer Betrachtung in der ersten Richtung mit dem zweiten Terminal-Abschnitt und dem dritten Terminal-Abschnitt überlappt.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 14, wobei das Halbleiterbauteil ferner eine Busschiene aufweist, die ein erstes Versorgungs-Terminal, ein zweites Versorgungs-Terminal und einen Isolator beinhaltet, wobei das zweite Versorgungs-Terminal in der ersten Richtung von dem ersten Versorgungs-Terminal getrennt ist, und bei einer Betrachtung in der ersten Richtung wenigstens teilweise mit dem ersten Versorgungs-Terminal überlappt, wobei der Isolator ist in der ersten Richtung zwischen dem ersten Versorgungs-Terminal und dem zweiten Versorgungs-Terminal angeordnet ist, wobei das erste Versorgungs-Terminal leitfähig an den zweiten Terminal-Abschnitt gebondet ist und das zweite Versorgungs-Terminal leitfähig an das dritte Terminal gebondet ist.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 15, wobei das Halbleiterbauteil ferner einen Kondensator beinhaltet, der parallel mit dem ersten Versorgungs-Terminal und dem zweiten Versorgungs-Terminal verbunden ist.
Halbleiterbauteilgemäß Anspruch 15 oder 16, wobei der geschweißte Abschnitt einen dritten Fügeabschnitt aufweist, der sich von dem ersten Versorgungs-Terminal als das erste Metallelement in den zweiten Terminal-Abschnitt als das zweite Metallelement hinein erstreckt.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 17, beinhaltet das erste Versorgungs-Terminal einen Endabschnitt, der in einem Bereich ausgenommen ist, der bei einer Betrachtung in der ersten Richtung mit dem zweiten Terminal-Abschnitt überlappt.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 18, wobei der Endabschnitt einen Basisabschnitt und zwei längliche Abschnitte aufweist, die sich von dem Basisabschnitt erstrecken, und wobei der dritte Fügeabschnitt für die zwei länglichen Abschnitte und den Basisabschnitt vorgesehen ist.
Fügeverfahren, das aufweist: einen Schritt des Bereitstellens bzw. Vorbereitens eines ersten Metallelementes; einen Schritt des Vorbereitens bzw. Bereitstellens eines zweiten Metallelementes und des Anordnens des zweiten Metallelementes, so dass es bei einer Betrachtung in der ersten Richtung mit dem ersten Metallelement überlappt; und einen Laser-Schweißschritt des Bestrahlens des ersten Metallelementes mit einem Laserstrahl in einem Bereich, in dem das erste Metallelement und das zweite Metallelement einander überlappen, wodurch ein Teil des ersten Metallelementes und ein Teil des zweiten Metallelementes geschmolzen werden, wobei der Laser-Schweißschritt aufweist: einen ersten Scan-Vorgang, der durchgeführt wird durch Bewegen des Laser-Strahls entlang einer ersten Trajektorie, die bei einer Betrachtung in der ersten Richtung ringförmig ist; und einen zweiten Scan-Vorgang, der durchgeführt wird durch Bewegen einer Referenzposition der ersten Trajektorie entlang einer zweiten Trajektorie.
Fügeverfahren nach Anspruch 20, wobei der Laser-Schweißschritt das Bewegen des Laser-Strahls durch Verändern einer Bestrahlungsposition des Laser-Strahls unter Verwendung eines Galvano-Scanners beinhaltet.
Fügeverfahren nach Anspruch 20 oder 21, wobei die erste Trajektorie und die zweite Trajektorie kreisförmig sind.
Fügeverfahren nach Anspruch 22, wobei die erste Trajektorie und die zweite Trajektorie im Wesentlichen den gleichen Durchmesser haben.
Fügeverfahren nach Anspruch 22 oder 23, wobei der zweite Scan-Vorgang das Bewegen des Laser-Strahls auf eine Art und Weise beinhaltet, so dass dieser wenigstens eine vollständige Umdrehung entlang der zweiten Trajektorie vollzieht.
Fügeverfahren nach Anspruch 24, wobei der zweite Scan-Vorgang vor dem Bewegen des Laser-Strahls entlang der zweiten Trajektorie aufweist, die Bestrahlung des Laser-Strahls bei einer zentralen Position der zweiten Trajektorie zu beginnen und den Laser-Strahl linear weg von der zentralen Position der zweiten Trajektorie in einer Radiusrichtung zu bewegen.
Fügeverfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 20 bis 25, wobei der Laser-Strahl einen Durchmesser von 20 µm und eine Bewegungsgeschwindigkeit von 1000 bis 1500 mm/s hat.