DE112019007969T5 - Halbleitervorrichtung, Halbleitersystem, beweglicher Körper und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung - Google Patents

Halbleitervorrichtung, Halbleitersystem, beweglicher Körper und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung Download PDF

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Abstract

Der Umstand, dass ein Halbleiterelement mit einem Kühler elektrisch kurzgeschlossen wird, wird unterdrückt, und vom Halbleiterelement abgegebene Wärme wird effizient freigesetzt. Eine Halbleitervorrichtung weist einen laminierten Körper, das Halbleiterelement und einen Kühler auf. Der laminierte Körper umfasst eine erste Leiterschicht, eine erste Isolatorschicht, eine zweite Leiterschicht, eine zweite Isolatorschicht und eine dritte Leiterschicht. Die erste Leiterschicht, die erste Isolatorschicht, die zweite Leiterschicht, die zweite Isolatorschicht und die dritte Leiterschicht sind laminiert. Die erste Isolatorschicht ist zwischen der ersten Leiterschicht und der zweiten Leiterschicht angeordnet und isoliert die erste Leiterschicht elektrisch von der zweiten Leiterschicht. Die zweite Isolatorschicht ist zwischen der zweiten Leiterschicht und der dritten Leiterschicht angeordnet und isoliert die dritte Leiterschicht elektrisch von der zweiten Leiterschicht. Das Halbleiterelement ist auf der ersten Leiterschicht montiert. Der Kühler ist auf der dritten Leiterschicht montiert.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung, ein Halbleitersystem, einen sich bewegenden bzw. beweglichen Körper und ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung.
  • Hintergrundtechnik
  • Bewegliche Körper wie etwa elektrische Fahrzeuge und Züge sind mit einem Motor und einem Inverter zum Antreiben des Motors ausgestattet. In den Inverter ist ein Leistungsmodul eingebaut. Das Leistungsmodul weist ein Halbleiterelement auf, das eine große Menge an Wärme emittiert bzw. abgibt. Daher weist der Inverter einen Kühler auf, der vom Halbleiterelement erzeugte Wärme abgibt. Das Leistungsmodul weist einen Isolator auf, der das Halbleiterelement vom Kühler elektrisch isoliert. Der Isolator überträgt die vom Halbleiterelement abgegebene Wärme zum Kühler.
  • In der im Patentdokument 1 beschriebenen Technik wird ein durch einen Leistungstransistor fließender Strom überwacht, und, wenn der Strom einen bestimmten Wert erreicht, wird der Leistungstransistor abgeschaltet (Absatz 0056). Dies schützt den Leistungstransistor vor dem Überstromzustand (Absatz 0056). Eine Spannung zwischen dem Gate und der Source des Leistungstransistors wird ebenfalls überwacht, und der Leistungstransistor wird abgeschaltet, wenn eine Überspannung daran angelegt wird (Absatz 0057). Dies schützt den Leistungstransistor vor dem Überspannungszustand (Absatz 0057).
  • Dokumente nach dem Stand der Technik
  • Patentdokumente
  • [Patentdokument 1] offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2017-005125
  • Zusammenfassung
  • Durch die Erfindung zu lösendes Problem
  • Wenn sich der Isolator, der das Halbleiterelement vom Kühler elektrisch isoliert, verschlechtert und gebrochen ist, ist das Halbleiterelement mit dem Kühler elektrisch kurzgeschlossen und tritt ein Problem wie etwa ein Erdschluss des Halbleiterelements auf. Um das Auftreten von Problemen wie etwa eines Erdschlusses im Halbleiterelement zu unterdrücken, muss daher ständig überwacht werden, ob sich der Isolator verschlechtert hat oder nicht. Um zu überprüfen, ob sich der Isolator verschlechtert hat, ist jedoch ein Arbeitsvorgang, bei dem das Leistungsmodul aus dem im beweglichen Körper angeordneten Inverter entfernt und die Teilentladungsspannung des im entfernten Leistungsmodul angeordneten Isolators gemessen wird, und dergleichen erforderlich. Daher ist es schwierig, eine Überwachung diesbezüglich, ob sich der Isolator verschlechtert hat oder nicht, ständig durchzuführen. Aus diesem Grund tritt in vielen Fällen ein Problem wie etwa ein Erdschluss des Halbleiterelements plötzlich auf.
  • Das Leistungsmodul steuert einen hohen Strom und eine hohe Spannung. Aus diesem Grund können, wenn ein Problem wie etwa ein Erdschluss des Halbleiterelements auftritt, andere elektronische Vorrichtungen, die im beweglichen Körper angeordnet sind, zerstört werden oder kann eine auf dem beweglichen Körper sitzende Person einen Stromschlag erfahren. Deshalb ist ein Defekt, bei dem das Halbleiterelement mit dem Kühler elektrisch kurzgeschlossen wird, fatal.
  • Der Isolator ist aus Keramikmaterialien, einem Harz, einem mit einem Füllstoff gemischten Harz oder dergleichen geschaffen. Der Füllstoff besteht aus Aluminiumoxid oder dergleichen und wird beigemischt, um die thermische Leitfähigkeit des Isolators zu erhöhen. Wenn jedoch der Isolator aus Keramikmaterialien geschaffen ist, können anfängliche Defekte wie etwa winzige Risse, die zu einem Bruch des Isolators führen, im Isolator inhärent sein. Wenn der Isolator aus einem Harz oder einem mit einem Füllstoff gemischten Harz geschaffen ist, können ferner anfängliche Defekte wie etwa Hohlräume, die zu einem Bruch des Isolators führen können, im Isolator inhärent sein. Wenn der Isolator aus einem mit einem Füllstoff gemischten Harz geschaffen ist, können überdies anfängliche Defekte wie etwa eine Aggregation des Füllstoffs, die zu einem Bruch des Isolators führen kann, im Isolator inhärent sein.
  • Die Technik zum Schützen eines Halbleiterelements, die durch die im Patentdokument 1 beschriebene Technik repräsentiert wird, ermöglicht eine Unterdrückung eines Kurzschlusses in einem Leitungspfad, durch den ein Hauptstrom fließt, erlaubt aber keine Unterdrückung eines Erdschlusses des Halbleiterelements.
  • Aus diesen Gründen wird die Dicke des Isolators ausreichend größer gemacht, so dass die isolierende Eigenschaft des Isolators einen ausreichenden Spielraum aufweist. Wenn beispielsweise das Leistungsmodul in einen Inverter mit einer Stromversorgungsspannung von 600 V integriert ist, wird die Dicke des Isolators so vergrößert, dass der Isolator eine Durchschlagsfestigkeit von 6000 V oder höher aufweist, was das 10-fache der Stromversorgungsspannung von 600 V ist. Wenn die Dicke der Isolierung so vergrößert wird, dass die isolierende Eigenschaft des Isolators einen ausreichenden Spielraum aufweist, und wenn die im Isolator inhärenten anfänglichen Defekte nicht detektiert werden können, bevor das Leistungsmodul versandt wird, kann jedoch der Isolator gebrochen sein und tritt ein Problem wie etwa ein Erdschluss im Halbleiterelement auf.
  • Auf der anderen Seite muss bei dem Entwurf bzw. der Auslegung des Leistungsmoduls die Auslegung der Wärmeabstrahlung, die zu den Betriebsbedingungen des Halbleiterelements passt, übernommen werden. Bei der Auslegung der Wärmeabstrahlung wird der thermische Widerstand als Index einer Wärmeabstrahlungseigenschaft genutzt, wobei die Wärmeabstrahlungseigenschaft höher ist, je kleiner der thermische Widerstand ist. In Bezug auf einen thermischen Widerstand ist ferner der Beitrag des Isolators mit nur geringer thermischer Leitfähigkeit dominant und ist eine Reduzierung der Dicke des Isolators beim Reduzieren des thermischen Widerstands effektiv. Falls jedoch die Dicke des Isolators so vergrößert wird, dass die isolierende Eigenschaft des Isolators einen ausreichenden Spielraum aufweist, wird der thermische Widerstand des Isolators groß. Wenn der thermische Widerstand des Isolators groß wird, wird eine ausreichende Übertragung der vom Halbleiterelement abgegebenen Wärme zum Kühler schwierig und wird eine Abgabe bzw. Freisetzung der vom Halbleiterelement abgegebenen Wärme an die äußere Umgebung des Leistungsmoduls schwierig. Infolgedessen steigt die Temperatur des Halbleiterelements so hoch an, dass ein Bruch des Halbleiterelements, ein Bruch der im Leistungsmodul angeordneten Aluminiumdrähte und dergleichen auftreten.
  • Diese Probleme treten auch in anderen Halbleitervorrichtungen als den Leistungsmodulen auf, die in Invertern integriert sind, die Motoren antreiben.
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme gemacht. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Halbleitervorrichtung bereitzustellen, in der unterbunden bzw. unterdrückt wird, dass ein Halbleiterelement mit einem Kühler elektrisch kurzgeschlossen wird, und vom Halbleiterelement abgegebene Wärme effizient abgegeben wird.
  • Mittel zum Lösen des Problems
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung.
  • Die Halbleitervorrichtung weist einen laminierten Körper, ein Halbleiterelement und einen Kühler auf.
  • Der laminierte Körper weist eine erste Leiterschicht, eine erste Isolatorschicht, eine zweite Leiterschicht, eine zweite Isolatorschicht und eine dritte Leiterschicht auf.
  • Die erste Leiterschicht, die erste Isolatorschicht, die zweite Leiterschicht, die zweite Isolatorschicht und die dritte Leiterschicht sind laminiert. Die erste Isolatorschicht ist zwischen der ersten Leiterschicht und der zweiten Leiterschicht angeordnet und isoliert die erste Leiterschicht elektrisch von der zweiten Leiterschicht. Die zweite Isolatorschicht ist zwischen der zweiten Leiterschicht und der dritten Leiterschicht angeordnet und isoliert die dritte Leiterschicht elektrisch von der zweiten Leiterschicht.
  • Das Halbleiterelement ist auf der ersten Leiterschicht montiert.
  • Der Kühler ist mit der dritten Leiterschicht verbunden.
  • Effekte der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die erste Leiterschicht und die dritte Leiterschicht von der zweiten Leiterschicht elektrisch isoliert, die zwischen der ersten Leiterschicht und der dritten Leiterschicht angeordnet ist. Falls eine der ersten Leiterschicht und der dritten Leiterschicht mit der zweiten Leiterschicht elektrisch kurzgeschlossen ist, ist daher die erste Leiterschicht nicht mit der dritten Leiterschicht elektrisch kurzgeschlossen. Dies unterdrückt den elektrischen Kurzschluss des auf der ersten Leiterschicht montierten Halbleiterelements mit dem mit der dritten Leiterschicht verbundenen Kühler.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner, selbst wenn der Spielraum der Isolatoreigenschaft der ersten Isolatorschicht und der zweiten Isolatorschicht verkleinert wird, der elektrische Kurzschluss des Halbleiterelements mit dem Kühler unterdrückt werden. Daher kann die Gesamtdicke der ersten Isolatorschicht und der zweiten Isolatorschicht reduziert werden. Infolgedessen kann der thermische Widerstand des laminierten Körpers reduziert werden. Als Ergebnis wird die vom Halbleiterelement abgegebene Wärme effizient freigesetzt.
  • Die Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen ersichtlicher werden.
  • Figurenliste
    • [1] Ein Diagramm, das ein Halbleitersystem der ersten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
    • [2] Ein Diagramm, das das Halbleitersystem der ersten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
    • [3] Querschnittsansichten, die ein Verfahren zum Herstellen einer im Halbleitersystem der ersten Ausführungsform angeordneten Halbleitervorrichtung veranschaulichen.
    • [4] Eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt eines Leistungsmoduls des ersten Referenzbeispiels schematisch darstellt.
    • [5] Eine Draufsicht, die die obere Oberfläche des Leistungsmoduls schematisch darstellt, von der ein Formharz vom Leistungsmodul des ersten Referenzbeispiels entfernt worden ist.
    • [6] Ein Diagramm, das ein Halbleitersystem der zweiten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
    • [7] Ein Diagramm, das ein Halbleitersystem der dritten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
    • [8] Querschnittsansichten, die ein Verfahren zum Herstellen einer im Halbleitersystem der dritten Ausführungsform angeordneten Halbleitervorrichtung veranschaulichen.
    • [9] Eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt einer Halbleitervorrichtung des zweiten Referenzbeispiels schematisch darstellt.
    • [10] Ein Diagramm, das ein Halbleitersystem der vierten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
    • [11] Ein Diagramm, das einen beweglichen Körper der fünften Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
  • Beschreibung der Ausführungsform(en)
  • 1. Erste Ausführungsform
  • 1. 1 Wärmeabstrahlung und Isolierung
  • 1 und 2 sind Diagramme, die ein Halbleitersystem der ersten Ausführungsform schematisch veranschaulichen. 1 enthält eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt einer Halbleitervorrichtung schematisch darstellt, die im Halbleitersystem der ersten Ausführungsform angeordnet ist. 2 enthält eine Draufsicht, die die obere Oberfläche der Halbleitervorrichtung schematisch veranschaulicht, von der ein Formharz von der im Halbleitersystem der ersten Ausführungsform angeordneten Halbleitervorrichtung entfernt ist.
  • Eine in dem in 1 und 2 veranschaulichten Halbleitersystem 1 der ersten Ausführungsform angeordnete Halbleitervorrichtung 11 weist einen laminierten Körper 101, ein Halbleiterelement 102, ein Lötmetall 103, einen Kühler 104 und eine thermische bzw. Wärmeleitpaste 105 auf.
  • Das Halbleiterelement 102 und das Lötmetall 103 sind auf einer ersten Hauptoberfläche 101a des laminierten Körpers 101 angeordnet. Das Lötmetall 103 ist zwischen dem Halbleiterelement 102 und dem laminierten Körper 101 angeordnet. Das Lötmetall 103 ist ein Bonding-Material, das das Halbleiterelement 102 an den laminierten Körper 101 bondet. Das Lötmetall 103 kann durch andere Arten eines Bonding-Materials ersetzt werden. Beispielsweise kann das Lötmetall 103 durch ein hartlötendes Füllstoffmetall bzw. Hartlötmetall ersetzt werden. Das Lötmetall 103 kann weggelassen werden, und das Halbleiterelement 102 kann direkt an den laminierten Körper 101 gebondet werden.
  • Der Kühler 104 und die Wärmeleitpaste 105 sind auf einer zweiten Hauptoberfläche 101b des laminierten Körpers 101 angeordnet. Die zweite Hauptoberfläche 101b des laminierten Körpers 101 liegt auf der Seite, die der Seite entgegengesetzt ist, auf der die erste Hauptoberfläche 101a des laminierten Körpers 101 liegt. Die Wärmeleitpaste 105 ist zwischen dem Kühler 104 und dem laminierten Körper 101 angeordnet. Die Wärmeleitpaste 105 füllt den Spalt zwischen dem Kühler 104 und dem laminierten Körper 101. Die Wärmeleitpaste 105 ist ein Wärmeabstrahlungsmaterial, das eine Wärmeübertragung vom laminierten Körper 101 zum Kühler 104 fördert. Die Wärmeleitpaste 105 kann durch eine andere Art von Wärmeabstrahlungsmaterial ersetzt werden. Beispielsweise kann die Wärmeleitpaste 105 durch eine Wärmeabstrahlungsfolie ersetzt werden. Die Wärmeleitpaste 105 kann weggelassen werden, und Wärme kann direkt vom laminierten Körper 101 zum Kühler 104 übertragen werden.
  • Der laminierte Körper 101 ist zwischen dem Halbleiterelement 102 und dem Kühler 104 angeordnet. Der laminierte Körper 101 trennt das Halbleiterelement 102 vom Kühler 104. Dementsprechend isoliert der laminierte Körper 101 das Halbleiterelement 102 elektrisch vom Kühler 104. Der laminierte Körper 101 bildet ein Substrat.
  • Die vom Halbleiterelement 102 abgegebene Wärme wird über das Lötmetall 103, den laminierten Körper 101 und die Wärmeleitpaste 105 sequentiell zum Kühler 104 übertragen. Die zum Kühler 104 übertragene Wärme wird vom Kühler 104 an die äußere Umgebung der Halbleitervorrichtung 11 abgegeben.
  • 1. 2 Elektrische Verbindung
  • Wie in 1 und 2 dargestellt ist, weist die Halbleitervorrichtung 11 einen ersten Hauptanschluss 111, einen zweiten Hauptanschluss 112, einen ersten Signalanschluss 113, einen ersten Leiterdraht 115, einen zweiten Leiterdraht 116 und einen dritten Leiterdraht 117 auf. Wie in 1 und 2 dargestellt ist, weist das Halbleiterelement 102 ein Halbleitersubstrat 121, eine erste Hauptelektrode 122, eine zweite Hauptelektrode 123 und eine Signalelektrode 124 auf. Der laminierte Körper 101 weist eine erste Leiterschicht 131 auf, wie in 1 und 2 dargestellt ist.
  • Die erste Hauptelektrode 122 und die Signalelektrode 124 sind auf einer ersten Hauptoberfläche 121 a des Halbleitersubstrats 121 angeordnet. Die zweite Hauptelektrode 123 ist auf einer zweiten Hauptoberfläche 121b des Halbleitersubstrats 121 angeordnet. Die zweite Hauptoberfläche 121b des Halbleitersubstrats 121 liegt auf der Seite, die der Seite entgegengesetzt ist, auf der die erste Hauptoberfläche 121a des Halbleitersubstrats 121 liegt.
  • Die erste Leiterschicht 131 liegt zur ersten Hauptoberfläche 101a des laminierten Körpers 101 frei.
  • Ein Ende des ersten Leiterdrahts 115 ist mit der ersten Hauptelektrode 122 verbunden. Das andere Ende des ersten Leiterdrahts 115 ist mit dem ersten Hauptanschluss 111 verbunden. Dementsprechend verbindet der erste Leiterdraht 115 den ersten Hauptanschluss 111 elektrisch mit der ersten Hauptelektrode 122.
  • Die obere Oberfläche des Lötmetalls 103 ist mit der zweiten Hauptelektrode 123 verbunden. Die untere Oberfläche des Lötmetalls 103 ist mit der ersten Leiterschicht 131 verbunden. Ein Ende des zweiten Leiterdrahts 116 ist mit der ersten Leiterschicht 131 verbunden. Das andere Ende des zweiten Leiterdrahts 116 ist mit dem zweiten Hauptanschluss 112 verbunden. Dementsprechend verbinden der zweite Leiterdraht 116, die erste Leiterschicht 131 und das Lötmetall 103 den zweiten Hauptanschluss 112 elektrisch mit der zweiten Hauptelektrode 123.
  • Ein Ende des dritten Leiterdrahts 117 ist mit der Signalelektrode 124 verbunden. Das andere Ende des dritten Leiterdrahts 117 ist mit dem ersten Signalanschluss 113 verbunden. Dementsprechend verbindet der dritte Leiterdraht 117 den ersten Signalanschluss 113 mit der Signalelektrode 124.
  • Die zweite Hauptelektrode 123, das Halbleitersubstrat 121 und die erste Hauptelektrode 122 bilden einen Leitungspfad, durch den der Hauptstrom fließt. Daher weist das Halbleiterelement 102 den Leitungspfad auf, durch den der Hauptstrom fließt.
  • Das Halbleiterelement 102 schaltet den Hauptstrom, der von der zweiten Hauptelektrode 123 über das Halbleitersubstrat 121 zur ersten Hauptelektrode 122 fließt, als Reaktion auf ein Signal um, das in die Signalelektrode 124 eingespeist wird, um den Hauptstrom zu steuern. Gemäß dem in den ersten Signalanschluss 113 eingespeisten Signal zum Steuern des Hauptstroms schaltet daher die Halbleitervorrichtung 11 den Hauptstrom, der der Reihe nach vom zweiten Hauptanschluss 112 über den zweiten Leiterdraht 116, die erste Leiterschicht 131, das Lötmetall 103, die zweite Hauptelektrode 123, das Halbleitersubstrat 121, die erste Hauptelektrode 122 und den ersten Leiterdraht 115 zum ersten Hauptanschluss 111 fließt.
  • Das Halbleiterelement 102 gibt Wärme ab, wenn der Hauptstrom von der zweiten Hauptelektrode 123 über das Halbleitersubstrat 121 zur ersten Hauptelektrode 122 fließt und wenn der Hauptstrom geschaltet wird.
  • In der ersten Ausführungsform ist das Halbleiterelement 102 ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT). Wenn das Halbleiterelement 102 ein IGBT ist, ist die erste Hauptelektrode 122 ein Emitter, ist die zweite Hauptelektrode 123 ein Kollektor, ist die Signalelektrode 124 ein Gate und ist das Signal zum Steuern des Hauptstroms ein Gate-Signal. Das Halbleiterelement 102 kann eine andere Art von Halbleiterelement sein. Beispielsweise kann das Halbleiterelement 102 ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), ein Thyristor oder eine Diode sein. Wenn das Halbleiterelement 102 ein MOSFET ist, ist die erste Hauptelektrode 122 eine Source, ist die zweite Hauptelektrode 123 ein Drain, ist die Signalelektrode 124 ein Gate und ist das Signal zum Steuern des Hauptstroms ein Gate-Signal. Wenn das Halbleiterelement 102 ein Thyristor ist, ist die erste Hauptelektrode 122 eine Kathode, ist die zweite Hauptelektrode 123 eine Anode, ist die Signalelektrode 124 ein Gate und ist das Signal zum Steuern des Hauptstroms ein Gate-Signal. Wenn das Halbleiterelement 102 eine Diode ist, ist die erste Hauptelektrode 122 eine Kathode, ist die zweite Hauptelektrode 123 eine Anode, ist das Halbleiterelement 102 nicht mit einer Signalelektrode 124 versehen und ist die Halbleitervorrichtung 11 nicht mit dem ersten Signalanschluss 113 und dem dritten Leiterdraht 117 versehen.
  • Der erste Leiterdraht 115, der zweite Leiterdraht 116 und der dritte Leiterdraht 117 bestehen aus einem Leiter, vorzugsweise Aluminium.
  • Der erste Hauptanschluss 111, der zweite Hauptanschluss 112 und der erste Signalanschluss 113 sind mit der äußeren Umgebung der Halbleitervorrichtung 11 elektrisch verbunden.
  • 1.3 Struktur des laminierten Körpers
  • Wie in 1 und 2 dargestellt ist, weist der laminierte Körper 101 die erste Leiterschicht 131, eine erste Isolatorschicht 132, eine zweite Leiterschicht 133, eine zweite Isolatorschicht 134 und eine dritte Leiterschicht 135 auf.
  • Die erste Leiterschicht 131, die erste Isolatorschicht 132, die zweite Leiterschicht 133, die zweite Isolatorschicht 134 und die dritte Leiterschicht 135 sind laminiert. Die erste Leiterschicht 131, die erste Isolatorschicht 132, die zweite Leiterschicht 133, die zweite Isolatorschicht 134 und die dritte Leiterschicht 135 sind so laminiert, dass die Leiterschichten und die Isolatorschichten abwechselnd angeordnet sind. Die zwei benachbarten Schichten in der ersten Leiterschicht 131, der ersten Isolatorschicht 132, der zweiten Leiterschicht 133, der zweiten Isolatorschicht 134 und der dritten Leiterschicht 135 sind aneinander angebracht.
  • Die erste Isolatorschicht 132 ist zwischen der ersten Leiterschicht 131 und der zweiten Leiterschicht 133 angeordnet. Die erste Isolatorschicht 132 trennt die erste Leiterschicht 131 von der zweiten Leiterschicht 133. Dementsprechend isoliert die erste Isolatorschicht 132 die erste Leiterschicht 131 elektrisch von der zweiten Leiterschicht 133. Die zweite Isolatorschicht 134 ist zwischen der zweiten Leiterschicht 133 und der dritten Leiterschicht 135 angeordnet. Die zweite Isolatorschicht 134 trennt die dritte Leiterschicht 135 von der zweiten Leiterschicht 133. Dementsprechend isoliert die zweite Isolatorschicht 134 die dritte Leiterschicht 135 elektrisch von der zweiten Leiterschicht 133.
  • Das Halbleiterelement 102 ist durch das Lötmetall 103 an die erste Leiterschicht 131 gebondet. Als Ergebnis ist das Halbleiterelement 102 auf der ersten Leiterschicht 131 montiert.
  • Der Kühler 104 berührt die dritte Leiterschicht 135, wobei die Wärmeleitpaste 105 dazwischen angeordnet ist. Als Ergebnis ist der Kühler 104 mit der dritten Leiterschicht 135 verbunden.
  • Die zweite Leiterschicht 133 ist von dem im Halbleiterelement 102 vorgesehenen Leitungspfad elektrisch isoliert.
  • Die erste Leiterschicht 131, die zweite Leiterschicht 133 und die dritte Leiterschicht 135 bestehen aus einem Leiter, vorzugsweise Metall. Die erste Isolatorschicht 132 und die zweite Isolatorschicht 134 bestehen aus einem Isolator, vorzugsweise einem Harz.
  • Die erste Isolatorschicht 132 hat vorzugsweise eine planare Form, die kleiner als eine planare Form der zweiten Isolatorschicht 134 ist. Infolgedessen wird das Auftreten einer Kriechentladung entlang den seitlichen Oberflächen der ersten Isolatorschicht 132 unterdrückt.
  • 1.4 Detektion eines Bruchs der Isolatorschicht
  • Wie in 1 und 2 dargestellt ist, weist das Halbleitersystem 1 eine Halbleitervorrichtung 11, eine Überwachungsschaltung 12 und eine Stromversorgungsschaltung 13 auf. Die Halbleitervorrichtung 11 weist einen zweiten Signalanschluss 114 und einen vierten Leiterdraht 118 auf.
  • Ein Ende des vierten Leiterdrahts 118 ist mit der zweiten Leiterschicht 133 verbunden. Das andere Ende des vierten Leiterdrahts 118 ist mit dem zweiten Signalanschluss 114 verbunden. Dementsprechend verbindet der vierte Leiterdraht 118 den zweiten Signalanschluss 114 mit der zweiten Leiterschicht 133. Dies erlaubt eine einfache Extraktion, aus der Halbleitervorrichtung 11, eines Signals, das angibt, dass zumindest eine der Isolatorschichten der ersten Isolatorschicht 132 und der zweiten Isolatorschicht 134 gebrochen ist. Der vierte Leiterdraht 118 kann weggelassen werden, und der zweite Signalanschluss 114 kann direkt mit der zweiten Leiterschicht 133 elektrisch verbunden werden.
  • Der vierte Leiterdraht 118 besteht aus einem Leiter, vorzugsweise Aluminium.
  • Der zweite Signalanschluss 114 ist mit der äußeren Umgebung der Halbleitervorrichtung 11 elektrisch verbunden.
  • Die Überwachungsschaltung 12 ist mit dem zweiten Signalanschluss 114 elektrisch verbunden. Infolgedessen ist die Überwachungsschaltung 12 mit der zweiten Leiterschicht 133 verbunden. Die Überwachungsschaltung 12 detektiert die Spannung der zweiten Leiterschicht 133. Die Überwachungsschaltung 12 empfängt ein Signal, das angibt, dass zumindest eine der Isolatorschichten der ersten Isolatorschicht 132 und der zweiten Isolatorschicht 134 gebrochen ist. Die Überwachungsschaltung 12 detektiert auf Basis des empfangenen Signals, dass zumindest eine der Leiterschichten der ersten Leiterschicht 131 und der dritten Leiterschicht 135 mit der zweiten Leiterschicht 133 elektrisch kurzgeschlossen ist. Wenn detektiert wird, dass zumindest eine der Leiterschichten der ersten Leiterschicht 131 und der dritten Leiterschicht 135 mit der zweiten Leiterschicht 133 elektrisch kurzgeschlossen ist, sendet die Überwachungsschaltung 12 ein Signal an die Stromversorgungsschaltung 13.
  • Die Stromversorgungsschaltung 13 ist mit einem des ersten Hauptanschlusses 111 und des zweiten Hauptanschlusses 112 elektrisch verbunden. Dementsprechend ist die Stromversorgungsschaltung 13 mit der ersten Hauptelektrode 122 oder der ersten Leiterschicht 131 elektrisch verbunden. Die Stromversorgungsschaltung 13 lässt den Hauptstrom durch die Halbleitervorrichtung 11 fließen. Die Stromversorgungsschaltung 13 begrenzt den Fluss des Hauptstroms, wenn von der Überwachungsschaltung 12 ein Signal empfangen wird. Dementsprechend begrenzt die Stromversorgungsschaltung 13 den Fluss des Hauptstroms, wenn detektiert wird, dass zumindest eine der Leiterschichten der ersten Leiterschicht 131 und der dritten Leiterschicht 135 mit der zweiten Leiterschicht 133 elektrisch kurzgeschlossen ist. In der ersten Ausführungsform ist eine Begrenzung des Flusses des Hauptstroms konsistent mit einem Stopp des Flusses des Hauptstroms. Infolgedessen kann die die Halbleitervorrichtung 11 enthaltende Vorrichtung sicher gestoppt werden.
  • 1.5 Fixierung und Versiegelung
  • Wie in 1 und 2 dargestellt ist, weist die Halbleitervorrichtung 11 ein Gehäuse 106 und ein Formharz 107 auf.
  • Der laminierte Körper 101 ist mit einem (nicht dargestellten) Klebstoff am Gehäuse 106 fixiert. Die erste Hauptoberfläche 101 a des am Gehäuse 106 fixierten laminierten Körpers 101 ist in Richtung hin zum Innenraum 106i des Gehäuses 106 gewandt. Der erste Hauptanschluss 111, der zweite Hauptanschluss 112, der erste Signalanschluss 113 und der zweite Signalanschluss 114 sind am Gehäuse 106 fixiert.
  • Das Formharz 107 ist in den Innenraum 106i des Gehäuses 106 gefüllt. Das Formharz 107 ist auf die erste Hauptoberfläche des laminierten Körpers 101 gefüllt, wobei das Halbleiterelement 102, das Lötmetall 103, der erste Leiterdraht 115 der zweite Leiterdraht 116, der dritte Leiterdraht 117 und der vierte Leiterdraht 118 darin bedeckt sind. Das Formharz 107 versiegelt das Halbleiterelement 102, das Lötmetall 103, den ersten Leiterdraht 115, den zweiten Leiterdraht 116, den dritten Leiterdraht 117 und den vierten Leiterdraht 118.
  • Das Gehäuse 106 besteht aus einem Isolator, vorzugsweise einem Harz.
  • 1.6 Leistungsmodul
  • Der laminierte Körper 101, das Halbleiterelement 102, das Lötmetall 103, das Gehäuse 106, das Formharz 107, der erste Leiterdraht 115, der zweite Leiterdraht 116, der dritte Leiterdraht 117 und der vierte Leiterdraht 118 bilden ein Leistungsmodul 141. Das Leistungsmodul 141 ist auf dem Kühler 104 montiert, wobei die Wärmeleitpaste 105 dazwischen angeordnet ist.
  • In der ersten Ausführungsform weist das Halbleitersystem 1 ein Leistungsmodul 141 auf. Das Halbleitersystem 1 kann jedoch zwei oder mehr Leistungsmodule 141 aufweisen. In der ersten Ausführungsform weist das Leistungsmodul 141 auch ein Halbleiterelement 102 auf. Jedoch kann das Leistungsmodul 141 zwei oder mehr Halbleiterelemente 102 enthalten. Beispielsweise kann das Leistungsmodul 141 zwei Halbleiterelemente 102 enthalten und können die zwei Halbleiterelemente 102 integriert sein. Oder das Leistungsmodul 141 kann sechs Halbleiterelemente 102 enthalten, und die sechs Halbleiterelemente 102 können integriert sein. Zwei oder mehr Halbleiterelemente 102 können zwei oder mehr Arten von Halbleiterelementen umfassen. Beispielsweise können zwei oder mehr Halbleiterelemente 102 Schaltelemente wie etwa IGBTs und MOSFETs und Freilaufdioden umfassen.
  • Wenn das Leistungsmodul 141 zwei oder mehr Halbleiterelemente 102 aufweist, wird eine Strukturierung von Leiterschichten durchgeführt, damit das Leistungsmodul 141 zwei oder mehr Teilbereiche bzw. Abschnitte der ersten Leiterschicht 131 aufweist, worauf zwei oder mehr Halbleiterelemente 102 montiert werden.
  • 1.7 Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
  • 3 sind Querschnittsansichten, die ein Verfahren zum Herstellen der im Halbleitersystem der ersten Ausführungsform angeordneten Halbleitervorrichtung veranschaulichen.
  • Wenn die Halbleitervorrichtung 11 hergestellt wird, wird wie in 3(a) dargestellt der laminierte Körper mit dem Halbleiterelement 151 hergestellt. Der laminierte Körper mit dem Halbleiterelement 151 umfasst den laminierten Körper 101, das Halbleiterelement 102 und das Lötmetall 103. Das Halbleiterelement 102 wird durch das Lötmetall 103 an die erste Leiterschicht 131 gebondet. Als Ergebnis ist das Halbleiterelement 102 auf der ersten Leiterschicht 131 montiert.
  • Anschließend wird wie in 3(b) dargestellt ein Gehäuse mit Anschlüssen 152 hergestellt. Das Gehäuse mit Anschlüssen 152 umfasst den ersten Hauptanschluss 111, den zweiten Hauptanschluss 112, den ersten Signalanschluss 113, den zweiten Signalanschluss 114 und das Gehäuse 106. Der erste Hauptanschluss 111, der zweite Hauptanschluss 112, der erste Signalanschluss 113 und der zweite Signalanschluss 114 werden am Gehäuse 106 fixiert. Ferner wird, nachdem das Gehäuse mit Anschlüssen 152 hergestellt ist, der laminierte Körper 101 am Gehäuse 106 fixiert.
  • Anschließend wird wie in 3(c) veranschaulicht ein Ende des ersten Leiterdrahts 115 mit der ersten Hauptelektrode 122 verbunden und wird das andere Ende des ersten Leiterdrahts 115 mit dem ersten Hauptanschluss 111 verbunden. Ferner wird ein Ende des zweiten Leiterdrahts 116 mit der ersten Leiterschicht 131 verbunden und wird das andere Ende des zweiten Leiterdrahts 116 mit dem zweiten Hauptanschluss 112 verbunden. Weiter wird ein Ende des dritten Leiterdrahts 117 mit der Signalelektrode 124 verbunden und wird das andere Ende des dritten Leiterdrahts 117 mit dem ersten Signalanschluss 113 verbunden. Ferner wird ein Ende des vierten Leiterdrahts 118 mit der zweiten Leiterschicht 133 verbunden und wird das andere Ende des vierten Leiterdrahts 118 mit dem zweiten Signalanschluss 114 verbunden.
  • Anschließend wird wie in 3(d) dargestellt das Formharz 107 in den Innenraum 106i des Gehäuses 106 gefüllt. An diesem Punkt wird das vorgehärtete Fluid des Formharzes 107 in den Innenraum 106i eingespritzt und wird das eingespritzte vorgehärtete Fluid ausgehärtet und in das Formharz 107 umgewandelt.
  • Anschließend wird wie in 1 veranschaulicht der Kühler 104 mit der dritten Leiterschicht 135 verbunden. An diesem Punkt wird der Kühler 104 mit dem laminierten Körper 101 in Kontakt gebracht, wobei die Wärmeleitpaste 105 dazwischen angeordnet ist.
  • 1.8 Vergleich zwischen einem ersten Referenzbeispiel und der ersten Ausführungsform
  • 4 ist eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt eines Leistungsmoduls des ersten Referenzbeispiels schematisch darstellt. 5 ist eine Draufsicht, die die obere Oberfläche des Leistungsmoduls schematisch veranschaulicht, von der ein Formharz vom Leistungsmodul des ersten Referenzbeispiels entfernt wurde.
  • Wie in 4 und 5 dargestellt ist, weist in einem Leistungsmodul 841 des ersten Referenzbeispiels der laminierte Körper 801 eine erste Leiterschicht 831, eine Isolatorschicht 832 und eine zweite Leiterschicht 833 auf. Die Isolatorschicht 832 isoliert die erste Leiterschicht 831 elektrisch von der zweiten Leiterschicht 833. Das Halbleiterelement 102 ist auf der ersten Leiterschicht 831 montiert. Der Kühler 104 ist mit der zweiten Leiterschicht 833 verbunden.
  • Im Leistungsmodul 841 wird, wenn ein anfänglicher Defekt in der Isolatorschicht 832 gebildet wird, wenn der laminierte Körper 801 hergestellt wird, und das Leistungsmodul 841 in die Vorrichtung integriert wird, ohne dass der gebildete anfängliche Defekt detektiert wird, das Halbleiterelement 102 unmittelbar mit dem Kühler 104 elektrisch kurzgeschlossen, was eine Fehlfunktion wie etwa einen Erdschluss des Halbleiterelements 102 infolge der Spannung, Wärme, Feuchtigkeit, Schwingung und dergleichen, wenn die Isolatorschicht 832 aufgrund des anfänglichen Defekts dielektrisch gebrochen ist, zur Folge hat.
  • Indes weist in dem in 1 und 2 veranschaulichten Leistungsmodul 141 der laminierte Körper 101 die erste Leiterschicht 131, die erste Isolatorschicht 132, die zweite Leiterschicht 133, die zweite Isolatorschicht 134 und die dritte Leiterschicht 135 auf. Die erste Isolatorschicht 132 isoliert die erste Leiterschicht 131 elektrisch von der zweiten Leiterschicht 133. Die zweite Isolatorschicht 134 isoliert die dritte Leiterschicht 135 elektrisch von der zweiten Leiterschicht 133. Das Halbleiterelement 102 ist auf der ersten Leiterschicht 131 montiert. Der Kühler 104 ist mit der dritten Leiterschicht 135 verbunden.
  • Im Leistungsmodul 141 wird, wenn ein anfänglicher Defekt in der ersten Isolatorschicht 132 oder der zweiten Isolatorschicht 134 gebildet wird, wenn der laminierte Körper 101 hergestellt wird, und das Leistungsmodul 141 in die Vorrichtung integriert wird, ohne dass der gebildete anfängliche Defekt detektiert wird, das Halbleiterelement 102 nicht unmittelbar mit dem Kühler 104 elektrisch kurzgeschlossen und wird keine Fehlfunktion wie etwa ein Erdschluss des Halbleiterelements 102 infolge der Spannung, Wärme, Feuchtigkeit, Schwingung und dergleichen, wenn die erste Isolatorschicht 132 oder die zweite Isolatorschicht 134 aufgrund des anfänglichen Defekts dielektrisch gebrochen ist, erzeugt.
  • 1.9 Effekt der Erfindung der ersten Ausführungsform
  • Gemäß der Erfindung der ersten Ausführungsform sind die erste Leiterschicht 131 und die dritte Leiterschicht 135 von der zwischen der ersten Leiterschicht 131 und der dritten Leiterschicht 135 angeordneten zweiten Leiterschicht 133 elektrisch isoliert. Wenn die erste Leiterschicht 131 oder die dritte Leiterschicht 135 mit der zweiten Leiterschicht 133 elektrisch kurzgeschlossen wird, findet daher kein Kurzschluss der ersten Leiterschicht 131 mit der dritten Leiterschicht 135 statt. Dies unterdrückt den elektrischen Kurzschluss des auf der ersten Leiterschicht 131 montierten Halbleiterelements 102 mit dem mit der dritten Leiterschicht 135 verbundenen Kühler 104.
  • Gemäß der Erfindung der ersten Ausführungsform kann ferner, selbst wenn der Spielraum der Isolatoreigenschaft der ersten Isolatorschicht 132 und der zweiten Isolatorschicht 134 verkleinert wird, der elektrische Kurzschluss des Halbleiterelements 102 mit dem Kühler 104 unterdrückt werden. Daher kann die Gesamtdicke der ersten Isolatorschicht 132 und der zweiten Isolatorschicht 134 reduziert werden. Während beispielsweise im Leistungsmodul 841 die Dicke der Isolatorschicht 832 so bestimmt werden muss, dass die Isolatorschicht 832 eine Durchschlagsfestigkeit (engl.: dielectric voltage) von etwa dem 10-fachen der Stromversorgungsspannung aufweist, werden im Leistungsmodul 141 die Dicken der ersten Isolatorschicht 132 und der zweiten Isolatorschicht 134 so bestimmt, dass die erste Isolatorschicht 132 und die zweite Isolatorschicht 134 eine Durchschlagsfestigkeit von etwa dem Zweifachen der Stromversorgungsspannung aufweisen. Infolgedessen kann der thermische Widerstand des laminierten Körpers 101 reduziert werden. Als Ergebnis kann die vom Halbleiterelement 102 abgegebene Wärme effizient abgegeben werden.
  • 2. Zweite Ausführungsform
  • 2.1 Hauptunterschiede zwischen der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform
  • 6 ist ein Diagramm, das ein Halbleitersystem der zweiten Ausführungsform schematisch veranschaulicht. 6 enthält eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt einer im Halbleitersystem der zweiten Ausführungsform angeordneten Halbleitervorrichtung schematisch darstellt.
  • Das Halbleitersystem 2 der zweiten Ausführungsform, das in 6 veranschaulicht ist, unterscheidet sich vom Halbleitersystem 1 der ersten Ausführungsform, das in 1 und 2 veranschaulicht ist, vorwiegend in den folgenden Punkten. Mit Ausnahme der unten beschriebenen Punkte wird die gleiche Konfiguration wie jene, die im Halbleitersystem 1 übernommen wurde, im Halbleitersystem 2 übernommen.
  • Wie in 6 dargestellt ist, weist das Halbleitersystem 2 eine Warnanzeigeschaltung 14 auf.
  • Wenn detektiert wird, dass zumindest eine der Leiterschichten der ersten Leiterschicht 131 und der dritten Leiterschicht 135 mit der zweiten Leiterschicht 133 elektrisch kurzgeschlossen ist, sendet die Überwachungsschaltung 12 ein Signal an die Warnanzeigeschaltung 14.
  • Wenn die Warnanzeigeschaltung 14 ein Signal von der Überwachungsschaltung 12 empfängt, gibt die Warnanzeigeschaltung 14 eine Warnung aus, indem sie eine Warnung anzeigt. Dementsprechend gibt die Warnanzeigeschaltung 14 eine Warnung aus, indem die Warnung angezeigt wird, wenn detektiert wird, dass zumindest eine der Leiterschichten der ersten Leiterschicht 131 und der dritten Leiterschicht 135 mit der zweiten Leiterschicht 133 elektrisch kurzgeschlossen ist. Die Warnanzeigeschaltung 14 ist eine Warnvorrichtung, die eine Warnung ausgibt, indem sie die Warnung anzeigt. Die Warnanzeigeschaltung 14 kann durch eine Warnvorrichtung ersetzt werden, die eine Warnung auf eine andere Art und Weise als durch Anzeigen der Warnung ausgibt. Die Warnanzeigeschaltung 14 kann durch eine Schaltung zur Erzeugung eines Warntons ersetzt werden, die eine Warnung mittels eines Warntons ausgibt.
  • Ferner meint im Halbleitersystem 2 ein Begrenzen des Flusses des Hauptstroms ein Verringern der Ausgangsspannung der Stromversorgungsschaltung 13, ohne den Fluss des Hauptstroms zu stoppen.
  • 2.2 Effekt der Erfindung der zweiten Ausführungsform
  • Die Erfindung der zweiten Ausführungsform hat den gleichen Effekt wie jenen der Erfindung der ersten Ausführungsform.
  • Außerdem kann gemäß der Erfindung der zweiten Ausführungsform ein Nutzer einer Vorrichtung, in der das Leistungsmodul 141 integriert ist, durch die Warnung erkennen, dass die Leiterschicht der ersten Leiterschicht 131 und/oder der dritten Leiterschicht 135 mit der Leiterschicht 133 elektrisch kurzgeschlossen ist. Infolgedessen kann das Leistungsmodul 141 durch ein neues Leistungsmodul in einem Stadium ersetzt werden, in dem eine der ersten Leiterschicht 131 und der dritten Leiterschicht 135 mit der zweiten Leiterschicht 133 elektrisch kurzgeschlossen ist und die andere der ersten Leiterschicht 131 und der dritten Leiterschicht 135 nicht kurzgeschlossen ist und das Halbleiterelement 102 mit dem Kühler 104 nicht elektrisch kurzgeschlossen ist.
  • Gemäß der Erfindung der zweiten Ausführungsform wird ferner die Ausgangsspannung der Stromversorgungsschaltung 13 ohne Stoppen des Hauptstromflusses verringert, bis das Leistungsmodul 141 durch ein neues Leistungsmodul 141 ersetzt ist. Infolgedessen wird das Auftreten der Fehlfunktion wie etwa eines Erdschlusses des Halbleiterelements 2 unterdrückt, bei dem, nachdem eine der ersten Isolatorschicht 132 und der zweiten Isolatorschicht 134 gebrochen ist, überdies die andere der ersten Isolatorschicht 132 und der zweiten Isolatorschicht 134 gebrochen ist. Ferner wird das Auftreten einer Fehlfunktion unterdrückt, die durch einen abrupten Stopp der Vorrichtung hervorgerufen wird, bei dem das Leistungsmodul 141, das darin integriert ist, abrupt stoppt, nachdem eine der ersten Isolatorschicht 132 und der zweiten Isolatorschicht 134 gebrochen ist.
  • 3. Dritte Ausführungsform
  • 3.1 Hauptunterschiede zwischen der ersten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform
  • 7 ist ein Diagramm, das ein Halbleitersystem der dritten Ausführungsform schematisch veranschaulicht. 7 enthält eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt einer im Halbleitersystem der dritten Ausführungsform angeordneten Halbleitervorrichtung schematisch darstellt.
  • Das Halbleitersystem 3 der dritten Ausführungsform, das in 7 veranschaulicht ist, unterscheidet sich vom Halbleitersystem 1 der ersten Ausführungsform, das in 1 und 2 veranschaulicht ist, vorwiegend in den folgenden Punkten. Mit Ausnahme der unten beschriebenen Punkte wird die gleiche Konfiguration wie jene, die im Halbleitersystem 1 übernommen wurde, im Halbleitersystem 3 übernommen.
  • Im Halbleitersystem 3 weist die Halbleitervorrichtung 11 das Gehäuse 106, an dem der erste Hauptanschluss 111, der zweite Hauptanschluss 112 und der erste Signalanschluss 113 fixiert sind, nicht auf.
  • Ferner weist im Halbleitersystem 3 die Halbleitervorrichtung 11 den ersten Leiterdraht 115, der den ersten Hauptanschluss 111 mit der Hauptelektrode 122 elektrisch verbindet, nicht auf. Stattdessen weist die Halbleitervorrichtung 111 ein Lötmetall 108 auf, das den ersten Hauptanschluss 111 an die Hauptelektrode 122 bondet, um den ersten Hauptanschluss 111 mit der Hauptelektrode 122 elektrisch zu verbinden.
  • Im Halbleitersystem 3 weist die Halbleitervorrichtung 11 auch nicht den zweiten Signalanschluss 114 und den vierten Leiterdraht 118 auf. Stattdessen weist die Halbleitervorrichtung 11 eine Zuleitung 109 auf. Ein Ende der Zuleitung 109 ist mit der zweiten Leiterschicht 133 verbunden. Das andere Ende der Zuleitung 109 ist mit der Überwachungsschaltung 12 verbunden. Infolgedessen ist die Überwachungsschaltung 12 mit der zweiten Leiterschicht 133 elektrisch verbunden.
  • Im Halbleitersystem 3 ist ferner die erste Leiterschicht 131 eine Metallplatte und bondet das Lötmetall 103 die zweite Hauptelektrode 123 an die erste Leiterschicht 131, um die zweite Hauptelektrode 123 mit der Leiterschicht 131 elektrisch zu verbinden.
  • Ferner bilden im Halbleitersystem 3 die erste Isolatorschicht 132 und die zweite Leiterschicht 133 eine erste integrierte Komponente 161. Und die zweite Isolatorschicht 134 und die dritte Leiterschicht 135 bilden eine zweite integrierte Komponente 162.
  • Im Halbleitersystem 3 sind überdies das Halbleiterelement 102, die erste Leiterschicht 131 und die erste integrierte Komponente 161 auf der ersten Hauptoberfläche 162a der zweiten integrierten Komponente 162 angeordnet. Ferner bedeckt von der Seite der ersten Hauptoberfläche 162a der zweiten integrierten Komponente 162 aus das Formharz 107 einen Teil des ersten Hauptanschlusses 111, einen Teil des zweiten Hauptanschlusses 112, einen Teil des ersten Signalanschlusses 113, das Halbleiterelement 102, die erste Leiterschicht 131, die erste integrierte Komponente 161 und die zweite integrierte Komponente 162. Das Formharz 107 bedeckt jedoch nicht die zweite Hauptoberfläche 162b der zweiten integrierten Komponente 162. Die erste Hauptoberfläche 162a der zweiten integrierten Komponente 162 liegt auf der Seite, auf der die zweite Isolatorschicht 134 angeordnet ist. Die zweite Hauptoberfläche 162b der zweiten integrierten Komponente 162 liegt auf der Seite, auf der die dritte Leiterschicht 135 angeordnet ist. Damit kann das Formharz 107 mittels des Transfer-Molding-Verfahrens geformt werden. Damit kann die Halbleitervorrichtung 11 leicht hergestellt werden.
  • 3.2 Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung
  • 8 sind Querschnittsansichten, die ein Verfahren zum Herstellen der im Halbleitersystem der dritten Ausführungsform angeordneten Halbleitervorrichtung veranschaulichen.
  • Wenn die Halbleitervorrichtung 11 hergestellt wird, wird wie in 8(a) dargestellt das Halbleiterelement 102 auf der ersten Leiterschicht 131 montiert. An diesem Punkt wird das Halbleiterelement 102 durch das Lötmetall 103 an die erste Leiterschicht 131 gebondet.
  • Anschließend wird wie in 8(b) dargestellt ein Leiterrahmen 171 an das Halbleiterelement 102 gebondet. An diesem Punkt wird die erste Hauptelektrode 122 durch das Lötmetall 108 an den im Leiterrahmen 171 angeordneten ersten Hauptanschluss 111 gebondet. Der Leiterrahmen 171 wird mittels Bearbeitung einer Blechplatte gebildet. Der Leiterrahmen 171 weist den ersten Hauptanschluss 111, den zweiten Hauptanschluss 112 und den ersten Signalanschluss 113 auf.
  • Ferner wird wie in 8(c) veranschaulicht ein Ende des dritten Leiterdrahts 117 mit der Signalelektrode 124 verbunden und wird das andere Ende des dritten Leiterdrahts 117 mit dem im Leiterrahmen 171 angeordneten ersten Signalanschluss 113 verbunden. Ferner wird ein Ende des zweiten Leiterdrahts 116 mit der ersten Leiterschicht 131 verbunden und wird das andere Ende des zweiten Leiterdrahts 116 mit dem im Leiterrahmen 171 angeordneten zweiten Hauptanschluss 112 verbunden.
  • Anschließend wird wie in 8(d) veranschaulicht die erste integrierte Komponente 161 hergestellt, die die laminierte erste Isolatorschicht 132 und die zweite Leiterschicht 133 umfasst. An diesem Punkt wird ein vorgehärtetes Fluid des Isolierharzes auf der zweiten Leiterschicht 133 aufgetragen und wird das aufgebrachte vorgehärtete Fluid halb ausgehärtet und in die erste Isolatorschicht 132 umgewandelt. Die erste integrierte Komponente 161 weist die erste Hauptoberfläche 161a auf der Seite, auf der die erste Isolatorschicht 132 angeordnet ist, und die zweite Hauptoberfläche 161b auf der Seite, auf der die zweite Leiterschicht 133 angeordnet ist, auf.
  • Die zweite integrierte Komponente 162, die die laminierte zweite Isolatorschicht 134 und die dritte Leiterschicht 135 umfasst, wird auch hergestellt. An diesem Punkt wird das vorgehärtete Fluid des Isolierharzes auf der dritten Leiterschicht 135 aufgetragen und wird das aufgebrachte vorgehärtete Fluid halb ausgehärtet und in die zweite Isolatorschicht 134 umgewandelt. Die zweite integrierte Komponente 162 weist die erste Hauptoberfläche 162a auf der Seite, auf der die zweite Isolatorschicht 134 angeordnet ist, und die zweite Hauptoberfläche 162b auf der Seite, auf der die dritte Leiterschicht 135 angeordnet ist, auf.
  • Dann werden das Halbleiterelement 102, die erste Leiterschicht 131, die erste integrierte Komponente 161 und die zweite integrierte Komponente 162 in eine untere Gussform 173 gelegt, so dass das Halbleiterelement 102, die erste Leiterschicht 131 und die erste integrierte Komponente 161 auf der ersten Hauptoberfläche 162a der zweiten integrierten Komponente 162 angeordnet sind. An diesem Punkt werden die erste Hauptoberfläche 161a der ersten integrierten Komponente 161 und die erste Hauptoberfläche 162a der zweiten integrierten Komponente 162 nach oben gerichtet platziert.
  • Anschließend wird wie in 8(e) dargestellt das Formharz 107 mittels des Transfer-Molding-Verfahrens vergossen bzw. geformt. Von der Seite der ersten Hauptoberfläche 162a der zweiten integrierten Komponente 162 aus bedeckt das Formharz 107 einen Teil des Leiterrahmens 171, das Lötmetall 108, das Halbleiterelement 102, das Lötmetall 103, die erste Leiterschicht 131 und die erste integrierte Komponente 161 und die zweite integrierte Komponente 162 und bedeckt nicht die zweite Hauptoberfläche 162b der zweiten integrierten Komponente 162. Wenn das Formharz 107 geformt wird, ist die untere Gussform 173 durch eine obere Gussform 174 geschlossen. Ferner wird das vorgehärtete Fluid des Formharzes 107 in eine Gussform 175 eingespritzt, die die untere Gussform 173 und die obere Gussform 174 umfasst, die die untere Gussform 173 schließt, und wird das eingespritzte vorgehärtete Fluid ausgehärtet und in das Formharz 107 umgewandelt. Als Ergebnis sind der Teil des Leiterrahmens 171, das Lötmetall 108, das Halbleiterelement 102, das Lötmetall 103, die erste Leiterschicht 131 und die erste integrierte Komponente 161 mit dem Formharz 107 versiegelt.
  • Das vorgehärtete Fluid des Formharzes 107 besteht aus einem wärmehärtenden Harz. Daher wird das vorgehärtete Fluid des Formharzes 107 ausgehärtet, indem es unter hoher Temperatur und hohem Druck innerhalb der Gussform 175 platziert wird. Wenn das vorgehärtete Fluid des Formharzes 107 ausgehärtet wird, wird auch die halb ausgehärtete erste Isolatorschicht 132 und die zweite Isolatorschicht 134 vollständig ausgehärtet, haftet die erste Isolatorschicht 132 an der ersten Leiterschicht 131 und der zweiten Leiterschicht 133 und haftet die zweite Isolatorschicht 134 an der zweiten Leiterschicht 133 und der dritten Leiterschicht 135.
  • Es sollte besonders erwähnt werden, dass ein Ende der Zuleitung 109 mit der zweiten Leiterschicht 133 verbunden wird, bevor die zweite Leiterschicht 133 in die untere Gussform 173 gelegt wird. Wenn die zweite Leiterschicht 133 in die untere Gussform 173 gelegt wird, ist das andere Ende der Zuleitung 109 so angeordnet, dass das andere Ende der Zuleitung 109 nicht im Formharz 107 eingebettet wird.
  • Anschließend wird wie in 8(f) dargestellt der laminierte Körper mit dem Halbleiterelement 151, das den Leiterrahmen 171, das Lötmetall 108, das Halbleiterelement 102, das Lötmetall 103, den laminierten Körper 101 und das Formharz 107 umfasst, aus dem Inneren der Gussform 175 entnommen. Ferner wird der entnommene laminierte Körper mit dem Halbleiterelement 151 einer Bearbeitung unterzogen. An diesem Punkt werden unnötige Teile wie etwa Verbindungsstege und der im Leiterrahmen 171 angeordnete Leiterrahmenteilbereich abgetrennt, wobei der erste Hauptanschluss 111, der zweite Hauptanschluss 112 und der erste Signalanschluss 113, die im Leiterrahmen 171 angeordnet sind, übrig bleiben. Ferner werden der verbleibende erste Hauptanschluss 111, der zweite Hauptanschluss 112 und der erste Signalanschluss 113 ausgebildet und wird dem ersten Hauptanschluss 111, dem zweiten Hauptanschluss 112 und dem ersten Signalanschluss 113 die geeignete äußere Form gegeben.
  • Anschließend wird wie in 7 veranschaulicht der Kühler 104 mit der dritten Leiterschicht 135 verbunden. An diesem Punkt wird der Kühler 104 mit dem laminierten Körper 101 in Kontakt gebracht, wobei die Wärmeleitpaste 105 dazwischen angeordnet ist.
  • 3.3 Vergleich zwischen einem zweiten Referenzbeispiel und der dritten Ausführungsform
  • 9 ist eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt einer Halbleitervorrichtung des zweiten Referenzbeispiels schematisch darstellt.
  • In einer Halbleitervorrichtung 91 des zweiten Referenzbeispiels, die in 9 veranschaulicht ist, weist ein laminierter Körper 901 eine erste Leiterschicht 931, eine Isolatorschicht 932 und eine zweite Leiterschicht 933 auf. Die Isolatorschicht 932 isoliert die erste Leiterschicht 931 elektrisch von der zweiten Leiterschicht 933. Das Halbleiterelement 102 ist auf der ersten Leiterschicht 931 montiert. Der Kühler 104 ist mit der zweiten Leiterschicht 933 verbunden.
  • In der Halbleitervorrichtung 91 ist, wenn ein anfänglicher Defekt in der Isolatorschicht 932 ausgebildet wird, wenn der laminierte Körper 901 hergestellt wird, und das Leistungsmodul 941 in die Vorrichtung integriert wird, ohne dass der gebildete anfängliche Defekt detektiert wird, das Halbleiterelement 102 unmittelbar mit dem Kühler 104 elektrisch kurzgeschlossen, was eine Fehlfunktion wie etwa einen Erdschluss des Halbleiterelements 102 infolge der Spannung, Wärme, Feuchtigkeit, Schwingung und dergleichen, wenn die Isolatorschicht 932 aufgrund des anfänglichen Defekts dielektrisch gebrochen ist, zur Folge hat.
  • Indes weist in der in 7 veranschaulichten Halbleitervorrichtung 11 der laminierte Körper 101 die erste Leiterschicht 131, die erste Isolatorschicht 132, die zweite Leiterschicht 133, die zweite Isolatorschicht 134 und die dritte Leiterschicht 135 auf. Die erste Isolatorschicht 132 isoliert die erste Leiterschicht 131 elektrisch von der zweiten Leiterschicht 133. Die zweite Isolatorschicht 134 isoliert die dritte Leiterschicht 135 elektrisch von der zweiten Leiterschicht 133. Das Halbleiterelement 102 ist auf der ersten Leiterschicht 131 montiert. Der Kühler 104 ist auf der dritten Leiterschicht 135 montiert.
  • In der Halbleitervorrichtung 11 wird, wenn ein anfänglicher Defekt in der ersten Isolatorschicht 132 oder der zweiten Isolatorschicht 134 ausgebildet wird, wenn der laminierte Körper 101 hergestellt wird, und das Leistungsmodul 141 in die Vorrichtung integriert wird, ohne dass der gebildete anfängliche Defekt detektiert wird, das Halbleiterelement 102 mit dem Kühler 104 nicht unmittelbar elektrisch kurzgeschlossen und wird keine Fehlfunktion des Halbleiterelements 102 wie etwa ein Erdschluss infolge der Spannung, Wärme, Feuchtigkeit, Schwingung und dergleichen, wenn die erste Isolatorschicht 132 oder die zweite Isolatorschicht 134 aufgrund des anfänglichen Defekts gebrochen ist, unmittelbar erzeugt.
  • 3.4 Effekt der Erfindung der dritten Ausführungsform
  • Die Erfindung der dritten Ausführungsform hat den gleichen Effekt wie jenen der Erfindung der ersten Ausführungsform.
  • Außerdem wird gemäß der dritten Ausführungsform das Formharz 107 mittels des Transfer-Molding-Verfahrens geformt. Damit kann die Halbleitervorrichtung 11 leicht hergestellt werden.
  • 4. Vierte Ausführungsform
  • 4.1 Hauptunterschiede zwischen der ersten Ausführungsform und der vierten Ausführungsform
  • 10 ist ein Diagramm, das ein Halbleitersystem der vierten Ausführungsform schematisch veranschaulicht. 10 enthält eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt einer im Halbleitersystem der vierten Ausführungsform angeordneten Halbleitervorrichtung schematisch darstellt.
  • Das Halbleitersystem 4 der vierten Ausführungsform, das in 10 veranschaulicht ist, unterscheidet sich vom Halbleitersystem 3 der dritten Ausführungsform, das in 7 veranschaulicht ist, vorwiegend in den folgenden Punkten. Mit Ausnahme der unten beschriebenen Punkte wird die gleiche Konfiguration wie jene, die im Halbleitersystem 3 übernommen wurde, im Halbleitersystem 4 übernommen.
  • Im Halbleitersystem 4 hat die zweite Leiterschicht 133 eine größere Dicke als jene der dritten Leiterschicht 135.
  • 4.2 Effekt der Erfindung der vierten Ausführungsform
  • Die Erfindung der vierten Ausführungsform hat den gleichen Effekt wie jenen der Erfindung der dritten Ausführungsform.
  • Außerdem wird gemäß der Erfindung der vierten Ausführungsform ein Bruch der zweiten Isolatorschicht 134 durch Wärme, Stoß oder dergleichen, der erzeugt wird, wenn die erste Isolatorschicht 132 bricht, unterdrückt.
  • Die in der ersten integrierten Komponente 161 angeordnete zweite Leiterschicht 133 ist oft eine dünne Folie mit einer Dicke von etwa 0,1 mm. Der Effekt einer Unterdrückung des Bruchs der zweiten Isolatorschicht 134, der oben beschrieben wurde, ist insbesondere merklich, wenn die Dicke der zweiten Leiterschicht 133 dünn ist, wie oben beschrieben wurde.
  • 5. Fünfte Ausführungsform
  • 11 ist ein Diagramm, das einen beweglichen Körper der fünften Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
  • Ein beweglicher Körper 5 der fünften Ausführungsform, der in 11 veranschaulicht ist, repräsentiert ein elektrisches Fahrzeug, einen Zug, eine elektrische Lokomotive, ein elektrisches Motorrad, ein Schiff mit elektrischem Antrieb, ein elektrisches Flugzeug, ein elektrisch unterstütztes Fahrrad, einen elektrischen Rollstuhl oder dergleichen.
  • Der bewegliche Körper 5 weist einen Korpus 51, eine Stromversorgungsschaltung 13, eine Dreiphasen-Inverterschaltung 52, eine Steuerungsschaltung 53, eine Überwachungsschaltung 12, eine Warnanzeigeschaltung 14 und einen Motor 54 auf. Die Stromversorgungsschaltung 13 enthält eine Batterie 501. Die Dreiphasen-Inverterschaltung 52 weist sechs Leistungsmodule 141 auf. Die sechs Leistungsmodule 141, die Überwachungsschaltung 12, die Stromversorgungsschaltung 13 und die Warnanzeigeschaltung 14 bilden das Halbleitersystem 2 der zweiten Ausführungsform. Die sechs Leistungsmodule 141, die Überwachungsschaltung 12 und die Stromversorgungsschaltung 13 können das Halbleitersystem 1 der ersten Ausführungsform, das Halbleitersystem 3 der dritten Ausführungsform oder das Halbleitersystem 4 der vierten Ausführungsform bilden.
  • Die Stromversorgungsschaltung 13 stellt der Dreiphasen-Inverterschaltung 52 Gleichstrom bereit. Der bereitgestellte Gleichstrom ist der durch die Batterie 501 entladene Gleichstrom. Die Dreiphasen-Inverterschaltung 52 wandelt den bereitgestellten Gleichstrom in einen Dreiphasen-Wechselstrom um und stellt den Dreiphasen-Wechselstrom dem Motor 54 bereit. Wenn die Dreiphasen-Inverterschaltung 52 Gleichstrom in einen Dreiphasen-Wechselstrom umwandelt, schalten die sechs Halbleiterelemente 102, die in jedem der sechs Leistungsmodule 141 angeordnet sind, den bereitgestellten Gleichstrom. Der Motor 54 dreht sich entsprechend dem bereitgestellten Dreiphasen-Wechselstrom. Die Drehung des Motors 54 wird durch die Frequenz gesteuert, mit der die sechs Leistungsmodule 141 Gleichstrom schalten.
  • Einer des ersten Hauptanschlusses 111 und des zweiten Hauptanschlusses 112 ist mit der Stromversorgungsschaltung 13 elektrisch verbunden. Der andere des ersten Hauptanschlusses 111 und des zweiten Hauptanschlusses 112 ist mit dem Motor 54 elektrisch verbunden. Der erste Signalanschluss 113 ist mit der Steuerungsschaltung 53 elektrisch verbunden. Die Steuerungsschaltung 53 gibt Signale ab, die in die Leistungsmodule 141 eingespeist werden. Die von den Leistungsmodulen 141 abgegebenen Signale werden auch in die Steuerungsschaltung 53 eingespeist.
  • Die Überwachungsschaltung 12 kann die Spannung zwischen der zweiten Leiterschicht 133 und dem Korpus 51 überwachen. In solch einem Fall detektiert die Überwachungsschaltung 12 auf Basis des Ergebnisses der Überwachung, dass die dritte Leiterschicht 135 mit der zweiten Leiterschicht 133 elektrisch kurzgeschlossen ist.
  • Gemäß der Erfindung der fünften Ausführungsform kann ein Fahrer des beweglichen Körpers 5 durch die Warnung erkennen, dass die Leiterschicht von zumindest einer der ersten Leiterschicht 131 und der dritten Leiterschicht 135 mit der Leiterschicht 133 elektrisch kurzgeschlossen ist. Infolgedessen bringt man den beweglichen Körper 5 zu einem Händler, einer Reparaturwerkstatt oder dergleichen, kann das Leistungsmodul 141 gegen ein neues Leistungsmodul in dem Stadium getauscht werden, in dem eine der ersten Leiterschicht 131 und der dritten Leiterschicht 135 mit der zweiten Leiterschicht 133 elektrisch kurzgeschlossen ist und die andere der ersten Leiterschicht 131 und der dritten Leiterschicht 135 nicht kurzgeschlossen ist und das Halbleiterelement 102 nicht mit dem Kühler 104 elektrisch kurzgeschlossen ist.
  • Gemäß der Erfindung der fünften Ausführungsform wird ferner die Ausgangsspannung der Stromversorgungsschaltung 13 ohne Stoppen des Hauptstromflusses verringert, bis das Leistungsmodul 141 durch ein neues Leistungsmodul 141 ersetzt ist. Infolgedessen wird unterdrückt, dass, nachdem eine der ersten Isolatorschicht 132 und der zweiten Isolatorschicht 134 gebrochen ist, überdies die andere der ersten Isolatorschicht 132 und der zweiten Isolatorschicht 134 gebrochen ist. Ferner wird das Auftreten eines Risikos unterdrückt, das durch einen abrupten Stopp des beweglichen Körpers 5 entsteht, in dem die Leistungsmodule 141, welche darin integriert sind, abrupt stoppen, nachdem eine der ersten Isolatorschicht 132 und der zweiten Isolatorschicht 134 gebrochen ist. Wenn beispielsweise der bewegliche Körper 5 ein elektrisches Fahrzeug ist, wird sicher verhindert, dass der bewegliche Körper 5 aufgrund eines abrupten Stopps abgewürgt wird, während der bewegliche Körper 5 auf einer Autobahn fährt.
  • Die Leistungsmodule 141 können in einer anderen Vorrichtung als der Dreiphasen-Inverterschaltung 52 integriert sein. Beispielsweise können die Leistungsmodule 141 in einem Wandler integriert werden, der regenerative Energie in Gleichstrom umwandelt.
  • In der vorliegenden Erfindung können die Ausführungsformen kombiniert, geeignet modifiziert oder weggelassen werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
  • Wenngleich die Erfindung im Detail dargestellt und beschrieben wurde, ist die vorhergehende Beschreibung in allen Aspekten veranschaulichend und nicht einschränkend. Es versteht sich, dass zahlreiche andere Modifikationen, die nicht beschrieben wurden, konzipiert werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 2, 3, 4
    Halbleitersystem,
    11
    Halbleitervorrichtung,
    12
    Überwachungsschaltung,
    13
    Stromversorgungsschaltung,
    14
    Warnanzeigeschaltung,
    101
    laminierter Körper,
    102
    Halbleiterelement,
    104
    Kühler,
    111
    erster Hauptanschluss,
    112,
    zweiter Hauptanschluss,
    113
    erster Signalanschluss,
    114
    zweiter Signalanschluss,
    115
    erster Leiterdraht,
    116
    zweiter Leiterdraht,
    117
    dritter Leiterdraht,
    118
    vierter Leiterdraht,
    122
    erste Hauptelektrode,
    123
    zweite Hauptelektrode,
    124
    Signalelektrode,
    131
    erste Leiterschicht,
    132
    erste Isolatorschicht,
    133
    zweite Leiterschicht,
    134
    zweite Isolatorschicht,
    135
    dritte Leiterschicht,
    151
    laminierter Körper mit Halbleiterelement, 161 erste integrierte Komponente, 162 zweite integrierte Komponente,
    171
    Leiterrahmen,
    172
    laminierter Körper mit Halbleiterelement,
    5
    beweglicher Körper,
    51
    Korpus,
    52
    Dreiphasen-Inverterschaltung,
    53
    Steuerungsschaltung,
    54
    Motor.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2017005125 [0004]

Claims (16)

  1. Halbleitervorrichtung, aufweisend: einen laminierten Körper, der eine erste Leiterschicht, eine erste Isolatorschicht, eine zweite Leiterschicht, eine zweite Isolatorschicht und eine dritte Leiterschicht aufweist, die laminiert sind, worin die erste Isolatorschicht zwischen der ersten Leiterschicht und der zweiten Leiterschicht angeordnet ist und die erste Leiterschicht von der zweiten Leiterschicht elektrisch isoliert und die zweite Isolatorschicht zwischen der zweiten Leiterschicht und der dritten Leiterschicht angeordnet ist und die dritte Leiterschicht von der zweiten Leiterschicht elektrisch isoliert; ein Halbleiterelement, das auf der ersten Leiterschicht montiert ist; und einen Kühler, der mit der dritten Leiterschicht verbunden ist.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Halbleitervorrichtung einen Leitungspfad aufweist, durch ein Hauptstrom fließt, und die zweite Leiterschicht von dem Leitungspfad elektrisch isoliert ist.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend einen Signalanschluss, der mit der zweiten Leiterschicht elektrisch verbunden ist.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, ferner aufweisend einen Leiterdraht, der die zweite Leiterschicht mit dem Signalanschluss elektrisch verbindet.
  5. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Isolatorschicht eine kleinere planare Form als eine planare Form der zweiten Isolatorschicht aufweist.
  6. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zweite Leiterschicht eine größere Dicke als jene der dritten Leiterschicht hat.
  7. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Isolatorschicht und die zweite Leiterschicht eine erste integrierte Komponente bilden, die zweite Isolatorschicht und die dritte Leiterschicht eine zweite integrierte Komponente bilden, die zweite integrierte Komponente eine erste Hauptoberfläche auf einer Seite, auf der die zweite Isolatorschicht angeordnet ist, und eine zweite Hauptoberfläche auf einer Seite, auf der die dritte Leiterschicht angeordnet ist, aufweist, das Halbleiterelement eine Hauptelektrode und eine Signalelektrode aufweist, das Halbleiterelement, die erste Leiterschicht und die erste integrierte Komponente auf der ersten Hauptoberfläche angeordnet sind und die Halbleitervorrichtung ferner einen Hauptanschluss aufweist, der mit der Hauptelektrode elektrisch verbunden ist, einen Signalanschluss, der mit dem Signalanschluss elektrisch verbunden ist, ein Formharz, das von einer Seite der ersten Hauptoberfläche aus einen Teil des Hauptanschlusses, einen Teil des Signalanschlusses, das Halbleiterelement, die erste Leiterschicht, die erste integrierte Komponente und die zweite integrierte Komponente bedeckt und die zweite Hauptoberfläche nicht bedeckt.
  8. Halbleitersystem, aufweisend: die Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7; eine Überwachungsschaltung, die mit der zweiten Leiterschicht elektrisch verbunden ist und detektiert, dass zumindest eine der Leiterschichten der ersten Leiterschicht und der dritten Leiterschicht mit der zweiten Leiterschicht elektrisch kurzgeschlossen ist; und eine Stromversorgungsschaltung, die einen Hauptstrom durch die Halbleitervorrichtung fließen lässt und, wenn detektiert wird, dass zumindest eine der Leiterschichten mit der zweiten Leiterschicht elektrisch kurzgeschlossen ist, den Fluss des Hauptstroms begrenzt.
  9. Halbleitersystem nach Anspruch 8, wobei ein Begrenzen des Flusses des Hauptstroms ein Stoppen des Flusses des Hauptstroms einschließt.
  10. Halbleitersystem nach Anspruch 8 oder 9, wobei ein Begrenzen des Flusses des Hauptstroms ein Verringern einer Ausgangsspannung der Stromversorgungsschaltung ohne Stoppen des Flusses des Hauptstroms einschließt.
  11. Halbleitersystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ferner aufweisend eine Warnvorrichtung, die konfiguriert ist, um eine Warnung auszugeben, wenn detektiert wird, dass die zumindest eine der Leiterschichten mit der zweiten Leiterschicht elektrisch kurzgeschlossen ist.
  12. Halbleitersystem, aufweisend: die Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7; eine Überwachungsschaltung, die mit der zweiten Leiterschicht elektrisch verbunden ist und detektiert, dass zumindest eine der Leiterschichten der ersten Leiterschicht und der dritten Leiterschicht mit der zweiten Leiterschicht elektrisch kurzgeschlossen ist; und eine Warnvorrichtung, die konfiguriert ist, um eine Warnung auszugeben, wenn detektiert wird, dass die zumindest eine der Leiterschichten mit der zweiten Leiterschicht elektrisch kurzgeschlossen ist.
  13. Beweglicher Körper, aufweisend: das Halbleitersystem nach einem der Ansprüche 8 bis 12.
  14. Beweglicher Körper nach Anspruch 13, wobei die zumindest eine der Leiterschichten die dritte Leiterschicht einschließt, der bewegliche Körper ferner einen Korpus aufweist und die Überwachungsschaltung eine Überwachung der Spannung zwischen der zweiten Leiterschicht und dem Korpus durchführt und basierend auf einem Ergebnis der Überwachung detektiert, dass die dritte Leiterschicht mit der zweiten Leiterschicht kurzgeschlossen ist.
  15. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, aufweisend die Schritte: a) Herstellen eines laminierten Körpers mit einem Halbleiterelement, das einen laminierten Körper aufweist, der eine erste Leiterschicht, eine erste Isolatorschicht, eine zweite Leiterschicht, eine zweite Isolatorschicht und eine dritte Leiterschicht umfasst, die laminiert sind, worin die erste Isolatorschicht zwischen der ersten Leiterschicht und der zweiten Leiterschicht angeordnet ist und die zweite Leiterschicht von der ersten Leiterschicht elektrisch isoliert und die zweite Isolatorschicht zwischen der zweiten Leiterschicht und der dritten Leiterschicht angeordnet ist und die dritte Leiterschicht von der zweiten Leiterschicht elektrisch isoliert und ein Halbleiterelement auf der ersten Leiterschicht montiert ist; und b) Verbinden eines Kühlers mit der dritten Leiterschicht.
  16. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 15, wobei der Schritt a) die Schritte umfasst a-1) Montieren des Halbleiterelements auf der ersten Leiterschicht, a-2) Bonden eines Leiterrahmens an das Halbleiterelement, a-3) Herstellen einer ersten integrierten Komponente, die die erste Isolatorschicht und die zweite Leiterschicht umfasst, worin die erste Isolatorschicht und die zweite Leiterschicht miteinander laminiert sind, Herstellen einer zweiten integrierten Komponente, die die zweite Isolatorschicht und die dritte Leiterschicht umfasst, worin die zweite Isolatorschicht und die dritte Leiterschicht miteinander laminiert sind, wobei die zweite integrierte Komponente eine erste Hauptoberfläche auf einer Seite, auf der die zweite Isolatorschicht angeordnet ist, und eine zweite Hauptoberfläche auf einer Seite aufweist, auf der die dritte Leiterschicht angeordnet ist, und Anordnen des Halbleiterelements, der ersten Leiterschicht und der ersten integrierten Komponente auf der ersten Hauptoberfläche; und a-4) Ausbilden eines Formharzes, das von einer Seite der ersten Hauptoberfläche aus einen Teil des Leiterrahmens, das Halbleiterelement, die erste Leiterschicht, die erste integrierte Komponente und die zweite integrierte Komponente bedeckt und die zweite Hauptoberfläche nicht bedeckt.
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