DE112020007295T5 - Leistungshalbleitervorrichtung und verfahren zum herstellen derselben, sowie stromrichtervorrichtung - Google Patents

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Tatsushi Morisada
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    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/1624—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting between the body and an opposite side of the item with respect to the body
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    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
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Abstract

Eine Leistungshalbleitervorrichtung (1) weist Folgendes auf: Ein leitfähiges Schaltungsmuster (10), eine Leistungshalbleitereinrichtung (15), ein Dichtungselement (20), eine leitfähige Stütze (30) und eine leitfähige Stütze (leitfähige Stütze (33) oder leitfähige Stütze (36)). Eine erste leitfähige Stütze ist mit dem leitfähigen Schaltungsmuster (10) verbunden. Eine zweite leitfähige Stütze ist mit der Leistungshalbleitereinrichtung (15) verbunden. Die erste leitfähige Stütze weist einen Metallstift (31) und ein leitfähiges Bondelement (32) auf. Die leitfähige Stütze weist einen Metallstift (Metallstift (34) oder Metallstift (37)) und ein leitfähiges Bondelement (leitfähiges Bondelement (35) oder leitfähiges Bondelement (38)) auf.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungshalbleitervorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen derselben, sowie eine Stromrichtervorrichtung.
  • STAND DER TECHNIK
  • Die japanische Patent-Offenlegungsschrift JP 2002 - 170 906 A (PTL 1) offenbart eine Halbleitereinrichtung, die ein Substrat, einen Halbleiterchip, einen Draht, ein Elektrodenmuster, ein Dichtungsharz und eine Stütze aufweist. Der Halbleiterchip ist am Substrat fixiert. Das Elektrodenmuster ist auf dem Substrat angeordnet. Der Draht ist mit dem Halbleiterchip und dem Elektrodenmuster verbunden.
  • Das Dichtungsharz hat ein Stützen-Loch. Die Stütze wird im Stützen-Loch unter Verwendung von Hochgeschwindigkeits-Cu-Plattierungs-Technologie ausgebildet. Das eine Ende der Stütze ist mit dem Elektrodenmuster verbunden, und das andere Ende der Stütze steht von der Außenfläche des Dichtungsharzes vor.
  • LITERATURLISTE
  • PATENTLITERATUR
  • PTL 1: Japanische Patent-Offenlegungsschrift JP 2002 - 170 906 A
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Technisches Problem
  • Bei einer Leistungshalbleitervorrichtung, die eine Leistungshalbleitereinrichtung aufweist, wird mehr Wärme erzeugt. Wenn die Leistungshalbleitervorrichtung auf einem Substrat montiert ist, das mit einer Elektronikkomponente versehen ist, ist es notwendig, die Elektronikkomponente vor der Wärme zu schützen, die in der Leistungshalbleitereinrichtung erzeugt wird. Außerdem wird infolge einer Hochspannung, die an die Leistungshalbleitereinrichtung und ein leitfähiges Schaltungsmuster angelegt wird, ein starkes elektrisches Feld von der Leistungshalbleitereinrichtung und dem leitfähigen Schaltungsmuster erzeugt. Es ist auch nötig, nachteilige Wirkungen von elektromagnetischen Störungen, die von diesem starken elektrischen Feld verursacht werden, auf die Elektronikkomponente auf dem Substrat zu verringern und zu verhindern, dass dieses starke elektrische Feld einen dielektrischen Durchschlag in einem Isolierelement (beispielsweise einem Dichtungselement, das die Leistungshalbleitereinrichtung abdichtet) hervorruft, das zwischen der Leistungshalbleitereinrichtung und der Elektronikkomponente angeordnet ist. Es ist daher nötig, die Höhe der Stütze zu vergrößern und den Abstand zwischen der Leistungshalbleitereinrichtung und der Elektronikkomponente zu vergrößern. Bei der Hochgeschwindigkeits-Cu-Plattierungs-Technologie ist es jedoch unmöglich, die Höhe der Stütze zu vergrößern, und zwar wegen der Stützen-Herstellungszeit und der Stützen-Herstellungskosten.
  • Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des obigen Problems gemacht, und es ist eine Aufgabe gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Leistungshalbleitervorrichtung anzugeben, bei der eine höhere leitfähige Stütze ausgebildet werden kann und die eine verbesserte Zuverlässigkeit hat, sowie ein Verfahren zum Herstellen derselben. Eine Aufgabe gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, die Zuverlässigkeit einer Stromrichtervorrichtung zu verbessern.
  • Lösung des Problems
  • Eine Leistungshalbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: Ein leitfähiges Schaltungsmuster, eine Leistungshalbleitereinrichtung, ein Dichtungselement, eine erste leitfähige Stütze und eine zweite leitfähige Stütze. Das leitfähige Schaltungsmuster weist eine erste Hauptfläche auf. Die Leistungshalbleitereinrichtung ist an die erste Hauptfläche des leitfähigen Schaltungsmusters gebondet. Das Dichtungselement dichtet die erste Hauptfläche des leitfähigen Schaltungsmusters und die Leistungshalbleitereinrichtung ab. Die erste leitfähige Stütze füllt ein erstes Loch, das im Dichtungselement gebildet ist, und ist mit der ersten Hauptfläche des leitfähigen Schaltungsmusters verbunden. Die zweite leitfähige Stütze füllt ein zweites Loch, das im Dichtungselement gebildet ist, und ist mit der Leistungshalbleitereinrichtung verbunden. Die erste leitfähige Stütze weist einen ersten Metallstift und ein erstes leitfähiges Bondelement auf. Die zweite leitfähige Stütze weist einen zweiten Metallstift und ein zweites leitfähiges Bondelement auf. Das erste leitfähige Bondelement füllt zwischen einer ersten Stift-Seitenfläche des ersten Metallstifts und einer ersten Seitenfläche des ersten Lochs auf und bondet den ersten Metallstift an das leitfähige Schaltungsmuster. Das zweite leitfähige Bondelement füllt zwischen einer zweiten Stift-Seitenfläche des zweiten Metallstifts und einer zweiten Seitenfläche des zweiten Lochs auf und bondet den zweiten Metallstift an die Leistungshalbleitereinrichtung.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: Bonden einer Leistungshalbleitereinrichtung an eine erste Hauptfläche eines leitfähigen Schaltungsmusters; und Anordnen eines Dichtungselements, das die erste Hauptfläche des leitfähigen Schaltungsmusters und die Leistungshalbleitereinrichtung abdichtet und ein erstes Loch und ein zweites Loch aufweist. Das Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: Ausbilden einer ersten leitfähigen Stütze im ersten Loch des Dichtungselements; und Ausbilden einer zweiten leitfähigen Stütze im zweiten Loch des Dichtungselements. Das Anordnen des Dichtungselements weist Folgendes auf: Platzieren des leitfähigen Schaltungsmusters, auf das die Leistungshalbleitereinrichtung gebondet ist, in einen Hohlraum einer Form, die einen ersten Form-Stift und einen zweiten Form-Stift aufweist, Injizieren eines Dichtungsharz-Materials in den Hohlraum der Form, und Härten des Dichtungsharz-Materials zum Erhalten des Dichtungselements. Der erste Form-Stift ist entsprechend dem ersten Loch des Dichtungselements angeordnet. Der zweite Form-Stift ist entsprechend dem zweiten Loch des Dichtungselements angeordnet. Die erste leitfähige Stütze füllt das erste Loch des Dichtungselements und ist mit der ersten Hauptfläche des leitfähigen Schaltungsmusters verbunden. Die zweite leitfähige Stütze füllt das zweite Loch des Dichtungselements und ist mit der Leistungshalbleitereinrichtung verbunden. Die erste leitfähige Stütze weist einen ersten Metallstift und ein erstes leitfähiges Bondelement auf. Die zweite leitfähige Stütze weist einen zweiten Metallstift und ein zweites leitfähiges Bondelement auf. Das erste leitfähige Bondelement füllt zwischen einer ersten Stift-Seitenfläche des ersten Metallstifts und einer ersten Seitenfläche des ersten Lochs auf und bondet den ersten Metallstift an das leitfähige Schaltungsmuster. Das zweite leitfähige Bondelement füllt zwischen einer zweiten Stift-Seitenfläche des zweiten Metallstifts und einer zweiten Seitenfläche des zweiten Lochs auf und bondet den zweiten Metallstift an die Leistungshalbleitereinrichtung.
  • Eine Stromrichtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: Eine Haupt-Umwandlungsschaltung zum Umwandeln von Eingangsenergie und zum Ausgeben der umgewandelten Energie, und eine Steuerungsschaltung zum Ausgeben eines Steuersignals - zum Steuern der Haupt-Umwandlungsschaltung - an die Haupt-Umwandlungsschaltung. Die Haupt-Umwandlungsschaltung weist das Halbleitermodul gemäß der vorliegenden Erfindung auf.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Bei der Leistungshalbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die erste leitfähige Stütze den ersten Metallstift auf, und die zweite leitfähige Stütze weist den zweiten Metallstift auf. Diese Konfiguration kann eine erste Höhe der ersten leitfähigen Stütze und eine zweite Höhe der zweiten leitfähigen Stütze vergrößern. Der erste Metallstift ist an das leitfähige Schaltungsmuster und das Dichtungselement mittels des ersten leitfähigen Bondelements gebondet. Der zweite Metallstift ist an die Leistungshalbleitereinrichtung und das Dichtungselement mittels des zweiten leitfähigen Bondelements gebondet. Die Zuverlässigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung kann verbessert werden.
  • Bei dem Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die erste leitfähige Stütze den ersten Metallstift auf, und die zweite leitfähige Stütze weist den zweiten Metallstift auf. Demzufolge können eine höhere erste leitfähige Stütze und eine höhere zweite leitfähige Stütze ausgebildet werden. Der erste Metallstift ist an das leitfähige Schaltungsmuster und das Dichtungselement mittels des ersten leitfähigen Bondelements gebondet. Der zweite Metallstift ist an die Leistungshalbleitereinrichtung und das Dichtungselement mittels des zweiten leitfähigen Bondelements gebondet.
  • Mit dem Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform kann eine Leistungshalbleitervorrichtung mit verbesserter Zuverlässigkeit erhalten werden.
  • Die Stromrichtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Leistungshalbleitervorrichtung in der vorliegenden Erfindung auf und hat daher eine verbesserte Zuverlässigkeit.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Leistungshalbleitervorrichtung in einer ersten Ausführungsform.
    • 2 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Schritt eines ersten Beispiels, eines zweiten Beispiels und eines dritten Beispiels eines Verfahrens zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung in der ersten Ausführungsform zeigt.
    • 3 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Schritt zeigt, der auf den in 2 gezeigten Schritt im ersten Beispiel, im zweiten Beispiel und im dritten Beispiel des Verfahrens zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung in der ersten Ausführungsform folgt.
    • 4 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Schritt zeigt, der auf den in 3 gezeigten Schritt im ersten Beispiel, im zweiten Beispiel und im dritten Beispiel des Verfahrens zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung in der ersten Ausführungsform folgt.
    • 5 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Schritt zeigt, der auf den in 4 gezeigten Schritt im ersten Beispiel des Verfahrens zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung in der ersten Ausführungsform folgt.
    • 6 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Schritt zeigt, der auf den in 5 gezeigten Schritt im ersten Beispiel des Verfahrens zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung in der ersten Ausführungsform folgt.
    • 7 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Schritt zeigt, der auf den in 4 gezeigten Schritt im zweiten Beispiel des Verfahrens zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung in der ersten Ausführungsform folgt.
    • 8 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Schritt zeigt, der auf den in 4 gezeigten Schritt im dritten Beispiel des Verfahrens zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung in der ersten Ausführungsform folgt.
    • 9 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Leistungshalbleitermoduls in der ersten Ausführungsform.
    • 10 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Leistungshalbleitermoduls in einer Modifikation der ersten Ausführungsform.
    • 11 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Leistungshalbleitervorrichtung in einer zweiten Ausführungsform.
    • 12 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Leistungshalbleitermoduls in einer Modifikation der zweiten Ausführungsform.
    • 13 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Leistungshalbleitervorrichtung in einer dritten Ausführungsform.
    • 14 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Leistungshalbleitermoduls in einer Modifikation der dritten Ausführungsform.
    • 15 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Leistungshalbleitervorrichtung in einer vierten Ausführungsform.
    • 16 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Leistungshalbleitermoduls in einer Modifikation der vierten Ausführungsform.
    • 17 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Stromrichtersystems in einer fünften Ausführungsform zeigt.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten beschrieben. Gleiche Konfigurationen sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibung wird nicht wiederholt.
  • Erste Ausführungsform
  • Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Leistungshalbleitervorrichtung 1 in einer ersten Ausführungsform beschrieben. Die Leistungshalbleitervorrichtung 1 weist Folgendes auf ein leitfähiges Schaltungsmuster 10, eine Leistungshalbleitereinrichtung 15, ein Dichtungselement 20, eine leitfähige Stütze 30, eine leitfähige Stütze 33 und eine leitfähige Stütze 36.
  • Das leitfähige Schaltungsmuster 10 ist beispielsweise aus einem Metallmaterial wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet. Das leitfähige Schaltungsmuster 10 weist eine erste Hauptfläche 10a auf. Ein Isoliersubstrat (nicht dargestellt) kann auf einer Hauptfläche 10b des leitfähigen Schaltungsmusters 10 auf der Seite gegenüber der ersten Hauptfläche 10a angeordnet sein. Das Isoliersubstrat kann beispielsweise aus einem anorganischen Material (Keramikmaterial) wie z. B. Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid oder Siliciumnitrid gebildet sein. Das Isoliersubstrat kann beispielsweise aus einem Harzmaterial wie z. B. einem Epoxidharz, einem Polyimidharz oder einem Cyanatharz gebildet sein, das einen anorganischen Füllstoff (Keramikfüllstoff) enthält, wie z. B. Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid oder Siliciumnitrid.
  • Die Leistungshalbleitereinrichtung 15 ist auf eine erste Hauptfläche 10a eines leitfähigen Schaltungsmusters 10 gebondet, unter Verwendung eines leitfähigen Bondelements (nicht dargestellt). Die Leistungshalbleitereinrichtung 15 ist hauptsächlich aus Silicium oder einem Halbleitermaterial mit breitem Bandabstand wie z. B. Siliciumcarbid, Galliumnitrid oder Diamant gebildet. Das leitfähige Bondelement ist beispielsweise Lot wie z. B. ein bleifreies Lot oder ein gesinterter Metall-Feinpartikel-Körper wie z. B. ein gesinterter Silber-Feinpartikel-Körper, ein gesinterter Kupfer-Feinpartikel-Körper oder ein gesinterter Nickel-Feinpartikel-Körper.
  • Die Leistungshalbleitereinrichtung 15 ist beispielsweise ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT), ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) oder eine Freilaufdiode (FWD). Die Leistungshalbleitereinrichtung 15 weist z. B. eine Rückelektrode 16, eine erste Frontelektrode 17 und eine zweite Frontelektrode 18 auf. Die Rückelektrode 16 ist auf der Rückfläche der Leistungshalbleitereinrichtung 15 angeordnet, die der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmuster 10 gegenüberliegt. Die Rückelektrode 16 ist an das leitfähige Schaltungsmuster 10 mittels eines leitfähigen Bondelements (nicht dargestellt) gebondet. Die erste Frontelektrode 17 und die zweite Frontelektrode 18 sind auf der Vorderfläche der Leistungshalbleitereinrichtung 15 ausgebildet, und zwar auf der Seite gegenüber der Rückfläche der Leistungshalbleitereinrichtung 15. Die Leistungshalbleitereinrichtung 15 ist beispielsweise ein IGBT. Die erste Frontelektrode 17 ist beispielsweise eine Source-Elektrode. Die zweite Frontelektrode 18 ist beispielsweise eine Gate-Elektrode. Die Rückelektrode 16 ist beispielsweise eine Drain-Elektrode.
  • Das Dichtungselement 20 dichtet die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 und der Leistungshalbleitereinrichtung 15 ab. Die Hauptfläche 10b des leitfähigen Schaltungsmusters 10 auf der Seite gegenüber der ersten Hauptfläche 10a kann vom Dichtungselement 20 freiliegen oder mit dem Dichtungselement 20 abgedichtet sein. Das Dichtungselement 20 ist beispielsweise aus einem Harz-Dichtungsmaterial wie z. B. Epoxidharz gebildet. Das Dichtungselement 20 weist eine zweite Hauptfläche 20a weg von der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 auf, und zwar in der Normalenrichtung zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10.
  • Das Dichtungselement 20 hat Löcher 22, 23 und 24. Die Längsrichtung des Lochs 22 ist beispielsweise die Normalenrichtung zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10. Das Loch 22 verläuft zur zweiten Hauptfläche 20a des Dichtungselements 20. In der Draufsicht der zweiten Hauptfläche 20a des Dichtungselements 20 legt das Loch 22 einen Teil der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 vom Dichtungselement 20 frei. Die Längsrichtung des Lochs 23 ist beispielsweise die Normalenrichtung zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10. Das Loch 23 verläuft zur zweiten Hauptfläche 20a des Dichtungselements 20. In der Draufsicht der zweiten Hauptfläche 20a des Dichtungselements 20 legt das Loch 23 einen Teil der ersten Frontelektrode 17 der Leistungshalbleitereinrichtung 15 vom Dichtungselement 20 frei. Die Längsrichtung des Lochs 24 ist beispielsweise die Normalenrichtung zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10. Das Loch 24 verläuft zur zweiten Hauptfläche 20a des Dichtungselements 20. In der Draufsicht der zweiten Hauptfläche 20a des Dichtungselements 20 legt das Loch 24 einen Teil der zweiten Frontelektrode 18 der Leistungshalbleitereinrichtung 15 vom Dichtungselement 20 frei.
  • Die leitfähige Stütze 30 füllt das Loch 22 des Dichtungselements 20 und ist mit der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 verbunden. Die Längsrichtung der leitfähigen Stütze 30 ist beispielsweise die Normalenrichtung zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10. Ein Endbereich der leitfähigen Stütze 30 fern bzw. distal von der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 steht von der zweiten Hauptfläche 20a des Dichtungselements 20 vor. Die Höhe der leitfähigen Stütze 30 beträgt beispielsweise 1,0 mm oder mehr. Die Höhe der leitfähigen Stütze 30 ist die Länge der leitfähigen Stütze 30 in der Längsrichtung der leitfähigen Stütze 30. Die Höhe der leitfähigen Stütze 30 kann ohne Beschränkung darauf 100 mm oder weniger betragen, in Hinblick auf eine Verhinderung eines Biegens und Brechens der leitfähigen Stütze 30 und der Vermeidung von mechanischen Wechselwirkungen zwischen der leitfähigen Stütze 30 und anderen Komponenten.
  • Die leitfähige Stütze 30 weist einen Metallstift 31 und ein leitfähiges Bondelement 32 auf. Die Längsrichtung des Metallstifts 31 ist beispielsweise die Normalenrichtung zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10. Der Metallstift 31 ist beispielsweise aus einem Metallmaterial gebildet, das im Wesentlichen aus einem Einzel-Metallelement gebildet ist, wie z. B. Kupfer, Aluminium, Gold oder Silber. Das Metallmaterial, das aus im Wesentlichen einem Einzel-Metallelement gebildet ist, bedeutet ein Material, das aus dem Metallmaterial und einer unvermeidlichen Verunreinigung bzw. Unreinheit gebildet ist. Die thermische Leitfähigkeit des Metallstifts 31 kann höher sein als die thermische Leitfähigkeit des leitfähigen Bondelements 32, und der spezifische elektrische Widerstand des Metallstifts 31 kann niedriger sein als der spezifische elektrische Widerstand des leitfähigen Bondelements 32.
  • Das leitfähige Bondelement 32 bondet den Metallstift 31 an das leitfähige Schaltungsmuster 10. Das leitfähige Bondelement 32 füllt zwischen einer Stift-Seitenfläche des Metallstifts 31 und einer Seitenfläche des Lochs 22 auf. Das leitfähige Bondelement 35 bondet die Stift-Seitenfläche des Metallstifts 31 an die Seitenfläche des Lochs 22 des Dichtungselements 20. Das leitfähige Bondelement 32 ist aus einem gesinterten Metall-Feinpartikel-Körper gebildet, wie z. B. einem gesinterten Silber-Feinpartikel-Körper, einem gesinterten Kupfer-Feinpartikel-Körper oder einem gesinterten Nickel-Feinpartikel-Körper, aus Lot oder aus einem leitfähigen Adhäsivstoff, der Harz und im Harz dispergierte leitfähige Partikel enthält.
  • Die leitfähige Stütze 33 füllt das Loch 23 des Dichtungselements 20 und ist mit der Leistungshalbleitereinrichtung 15 verbunden (genauer gesagt, der ersten Frontelektrode 17). Die Längsrichtung der leitfähigen Stütze 33 ist beispielsweise die Normalenrichtung zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10. Ein Endbereich der leitfähigen Stütze 33 fern bzw. distal von der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 steht von der zweiten Hauptfläche 20a des Dichtungselements 20 vor. Die Höhe der leitfähigen Stütze 33 beträgt beispielsweise 1,0 mm oder mehr. Die Höhe der leitfähigen Stütze 33 ist die Länge der leitfähigen Stütze 33 in der Längsrichtung der leitfähigen Stütze 33. Die Höhe der leitfähigen Stütze 33 kann ohne Beschränkung darauf 100 mm oder weniger betragen, in Hinblick auf eine Verhinderung eines Biegens und Brechens der leitfähigen Stütze 33 und der Vermeidung von mechanischen Wechselwirkungen zwischen der leitfähigen Stütze 33 und anderen Komponenten.
  • Die leitfähige Stütze 33 weist einen Metallstift 34 und ein leitfähiges Bondelement 35 auf. Die Längsrichtung des Metallstifts 34 ist beispielsweise die Normalenrichtung zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10. Der Metallstift 34 ist aus einem Metallmaterial gebildet, das im Wesentlichen aus einem Einzel-Metallelement gebildet ist, wie z. B. Kupfer, Aluminium, Gold oder Silber. Das Metallmaterial, das aus im Wesentlichen einem Einzel-Metallelement gebildet ist, bedeutet ein Material, das aus dem Metallmaterial und einer unvermeidlichen Verunreinigung bzw. Unreinheit gebildet ist. Die thermische Leitfähigkeit des Metallstifts 34 kann höher sein als die thermische Leitfähigkeit des leitfähigen Bondelements 35, und der spezifische elektrische Widerstand des Metallstifts 34 kann niedriger sein als der spezifische elektrische Widerstand des leitfähigen Bondelements 35.
  • Das leitfähige Bondelement 35 bondet den Metallstift 34 an die Leistungshalbleitereinrichtung 15 (genauer gesagt, die erste Frontelektrode 17).
  • Das leitfähige Bondelement 35 füllt zwischen einer Stift-Seitenfläche des Metallstifts 34 und einer Seitenfläche des Lochs 23 auf. Das leitfähige Bondelement 35 bondet die Stift-Seitenfläche des Metallstifts 34 an die Seitenfläche des Lochs 23 des Dichtungselements 20. Das leitfähige Bondelement 35 ist aus einem gesinterten Metall-Feinpartikel-Körper gebildet, wie z. B. einem gesinterten Silber-Feinpartikel-Körper, einem gesinterten Kupfer-Feinpartikel-Körper oder einem gesinterten Nickel-Feinpartikel-Körper, aus Lot oder aus einem leitfähigen Adhäsivstoff, der Harz und im Harz dispergierte leitfähige Partikel enthält.
  • Die leitfähige Stütze 36 füllt das Loch 24 des Dichtungselements 20 und ist mit der Leistungshalbleitereinrichtung 15 verbunden (genauer gesagt, der zweiten Frontelektrode 18). Die Längsrichtung der leitfähigen Stütze 36 ist beispielsweise die Normalenrichtung zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10. Ein Endbereich der leitfähigen Stütze 36 fern bzw. distal von der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 steht von der zweiten Hauptfläche 20a des Dichtungselements 20 vor. Die Höhe der leitfähigen Stütze 36 beträgt beispielsweise 1,0 mm oder mehr. Die Höhe der leitfähigen Stütze 36 ist die Länge der leitfähigen Stütze 36 in der Längsrichtung der leitfähigen Stütze 36. Die Höhe der leitfähigen Stütze 36 kann ohne Beschränkung darauf 100 mm oder weniger betragen, in Hinblick auf eine Verhinderung eines Biegens und Brechens der leitfähigen Stütze 36 und der Vermeidung von mechanischen Wechselwirkungen zwischen der leitfähigen Stütze 36 und anderen Komponenten.
  • Die leitfähige Stütze 36 weist einen Metallstift 37 und ein leitfähiges Bondelement 38 auf. Die Längsrichtung des Metallstifts 37 ist beispielsweise die Normalenrichtung zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10. Der Metallstift 37 ist aus einem Metallmaterial gebildet, das im Wesentlichen aus einem Einzel-Metallelement gebildet ist, wie z. B. Kupfer, Aluminium, Gold oder Silber. Das Metallmaterial, das aus im Wesentlichen einem Einzel-Metallelement gebildet ist, bedeutet ein Material, das aus dem Metallmaterial und einer unvermeidlichen Verunreinigung bzw. Unreinheit zusammengesetzt ist. Die thermische Leitfähigkeit des Metallstifts 37 kann höher sein als die thermische Leitfähigkeit des leitfähigen Bondelements 38, und der spezifische elektrische Widerstand des Metallstifts 37 kann niedriger sein als der spezifische elektrische Widerstand des leitfähigen Bondelements 38.
  • Das leitfähige Bondelement 38 bondet den Metallstift 37 an die Leistungshalbleitereinrichtung 15 (genauer gesagt, die zweite Frontelektrode 18). Das leitfähige Bondelement 38 füllt zwischen einer Stift-Seitenfläche des Metallstifts 37 und einer Seitenfläche des Lochs 24 auf. Das leitfähige Bondelement 38 bondet die Stift-Seitenfläche des Metallstifts 37 an die Seitenfläche des Lochs 24 des Dichtungselements 20. Das leitfähige Bondelement 38 ist aus einem gesinterten Metall-Feinpartikel-Körper gebildet, wie z. B. einem gesinterten Silber-Feinpartikel-Körper, einem gesinterten Kupfer-Feinpartikel-Körper oder einem gesinterten Nickel-Feinpartikel-Körper, aus Lot oder aus einem leitfähigen Adhäsivstoff, der Harz und im Harz dispergierte leitfähige Partikel enthält.
  • Im Betrieb der Leistungshalbleitervorrichtung 1 sind der erste Strom, der durch den Metallstift 31 fließt, und der zweite Strom, der durch den Metallstift 34 fließt, jeweils größer als der dritte Strom, der durch den Metallstift 37 fließt. Daher sind die erste Querschnittsfläche des Metallstifts 31 und die zweite Querschnittsfläche des Metallstifts 34 jeweils größer als die dritte Querschnittsfläche des Metallstifts 37. Die erste Querschnittsfläche des Metallstifts 31 ist die Fläche des Metallstifts 31 im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Metallstifts 31. Die zweite Querschnittsfläche des Metallstifts 34 ist die Fläche des Metallstifts 34 im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Metallstifts 34. Die dritte Querschnittsfläche des Metallstifts 37 ist die Fläche des Metallstifts 37 im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Metallstifts 37.
  • Unter Bezugnahme auf 1 bis 6 wird ein erstes Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1 in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • Wie in 2 veranschaulicht, weist das erste Beispiel des Verfahrens zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1 in der vorliegenden Ausführungsform ein Bonden der Leistungshalbleitereinrichtung 15 auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 auf. Genauer gesagt: Die Leistungshalbleitereinrichtung 15 wird auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 gebondet, unter Verwendung eines leitfähigen Bondelements (nicht dargestellt). Das leitfähige Bondelement ist beispielsweise Lot wie z. B. ein bleifreies Lot oder ein gesinterter Metall-Feinpartikel-Körper wie z. B. ein gesinterter Silber-Feinpartikel-Körper, ein gesinterter Kupfer-Feinpartikel-Körper oder ein gesinterter Nickel-Feinpartikel-Körper.
  • Wie in 3 und 4 dargestellt, weist das erste Beispiel des Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1 in der vorliegenden Ausführungsform ein Anordnen des Dichtungselements 20 auf. Das Dichtungselement 20 dichtet die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 und der Leistungshalbleitereinrichtung 15 ab. Das Dichtungselement 20 hat Löcher 22, 23, 24. Das Dichtungselement 20 wird beispielsweise durch Transferpressen bzw. Spritzpressen gebildet.
  • Genauer gesagt: Wie in 3 veranschaulicht, weist eine Form 40 ein feststehendes Teil 41 und ein bewegliches Teil 42 auf. Das leitfähige Schaltungsmuster 10, auf das die Leistungshalbleitereinrichtung 15 gebondet ist, wird auf dem feststehenden Teil 41 platziert. Die bewegliche Form 42 wird bewegt, um die Form 40 zu schließen. Die bewegliche Form 42 hat Form-Stifte 43, 44 und 45. Der Form-Stift 43 ist entsprechend dem Loch 22 des Dichtungselements 20 angeordnet. Der Form-Stift 44 ist entsprechend dem Loch 23 des Dichtungselements 20 angeordnet. Der Form-Stift 45 ist entsprechend dem Loch 24 des Dichtungselements 20 angeordnet. Das leitfähige Schaltungsmuster 10, auf das die Leistungshalbleitereinrichtung 15 gebondet ist, wird im Hohlraum der Form 40 platziert, die aus dem beweglichen Teil 42 und dem feststehenden Teil 41 gebildet ist. Wie in 4 dargestellt, wird ein Harz-Dichtungsmaterial in den Hohlraum der Form 40 injiziert. Das Dichtungsharz-Material wird gehärtet und so das Dichtungselement 20 erhalten. Die Leistungshalbleitereinrichtung 15, das leitfähige Schaltungsmuster 10 und das Dichtungselement 20 werden aus der Form 40 entfernt.
  • Wie in 5 und 6 gezeigt, weist das erste Beispiel des Verfahrens zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1 in der vorliegenden Ausführungsform Folgendes auf: Ausbilden der leitfähigen Stütze 30 im Loch 22 des Dichtungselements 20, ausbilden der leitfähigen Stütze 33 im Loch 23 des Dichtungselements 20, und ausbilden der leitfähigen Stütze 36 im Loch 24 des Dichtungselements 20. Die leitfähige Stütze 30 füllt das Loch 22 des Dichtungselements 20 und ist mit der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 verbunden. Die leitfähige Stütze 33 füllt das Loch 23 des Dichtungselements 20 und ist mit der Leistungshalbleitereinrichtung 15 verbunden (genauer gesagt, der ersten Frontelektrode 17). Die leitfähige Stütze 36 füllt das Loch 24 des Dichtungselements 20 und ist mit der Leistungshalbleitereinrichtung 15 verbunden (genauer gesagt, der zweiten Frontelektrode 18). Das Ausbilden der leitfähigen Stütze 30 im Loch 22 des Dichtungselements 20, das Ausbilden der leitfähigen Stütze 33 im Loch 23 des Dichtungselements 20 und das Ausbilden der leitfähigen Stütze 36 im Loch 24 des Dichtungselements 20 können gleichzeitig erfolgen.
  • Die leitfähige Stütze 30 weist den Metallstift 31 und das leitfähige Bondelement 32 auf. Das leitfähige Bondelement 32 bondet den Metallstift 31 an das leitfähige Schaltungsmuster 10. Das leitfähige Bondelement 32 füllt zwischen einer Stift-Seitenfläche des Metallstifts 31 und einer Seitenfläche des Lochs 22 auf. Das leitfähige Bondelement 32 bondet die Stift-Seitenfläche des Metallstifts 31 an die Seitenfläche des Lochs 22 des Dichtungselements 20. Die leitfähige Stütze 33 weist den Metallstift 34 und das leitfähige Bondelement 35 auf. Das leitfähige Bondelement 35 bondet den Metallstift 34 an die Leistungshalbleitereinrichtung 15 (genauer gesagt, die erste Frontelektrode 17). Das leitfähige Bondelement 35 füllt zwischen einer Stift-Seitenfläche des Metallstifts 34 und einer Seitenfläche des Lochs 23 auf. Das leitfähige Bondelement 35 bondet die Stift-Seitenfläche des Metallstifts 34 an die Seitenfläche des Lochs 23 des Dichtungselements 20. Die leitfähige Stütze 36 weist den Metallstift 37 und das leitfähige Bondelement 38 auf. Das leitfähige Bondelement 38 bondet den Metallstift 37 an die Leistungshalbleitereinrichtung 15 (genauer gesagt, die zweite Frontelektrode 18). Das leitfähige Bondelement 38 füllt zwischen einer Stift-Seitenfläche des Metallstifts 37 und einer Seitenfläche des Lochs 24 auf. Das leitfähige Bondelement 38 bondet die Stift-Seitenfläche des Metallstifts 37 an die Seitenfläche des Lochs 24 des Dichtungselements 20.
  • Genauer gesagt: Die leitfähigen Stützen 30, 33, 36 werden in den Löchern 22, 23, 24 durch die folgenden Schritte ausgebildet. Wie in 5 dargestellt, wird ein leitfähiger Bond-Präkursor 32p in Pasten- oder Pulverform im Loch 22 angeordnet. Ein leitfähiger Bond-Präkursor 35p in Pasten- oder Pulverform wird im Loch 23 angeordnet. Ein leitfähiger Bond-Präkursor 38p in Pasten- oder Pulverform wird im Loch 24 angeordnet. Die leitfähigen Bond-Präkursoren 32p, 35p, 38p sind beispielsweise Pasten enthaltend feine Metallpartikel oder leitfähige Partikel, Puder hergestellt aus feinen Metallpartikel oder leitfähigen Partikel, oder Lotpulver.
  • Wie in 6 dargestellt, wird der Metallstift 31 in Kontakt mit dem leitfähigen Bond-Präkursor 32p gebracht. Der leitfähige Bond-Präkursor 32p wird zwischen dem Metallstift 31 und dem leitfähigen Schaltungsmuster 10 und zwischen der Stift-Seitenfläche des Metallstifts 31 und der Seitenfläche des Lochs 22 angeordnet. Der Metallstift 34 wird in Kontakt mit dem leitfähigen Bond-Präkursor 35p gebracht. Der leitfähige Bond-Präkursor 35p wird zwischen dem Metallstift 34 und der Leistungshalbleitereinrichtung 15 (genauer gesagt, der ersten Frontelektrode 17) und zwischen der Stift-Seitenfläche des Metallstifts 34 und der Seitenfläche des Lochs 23 angeordnet. Der Metallstift 37 wird in Kontakt mit dem leitfähigen Bond-Präkursor 38p gebracht. Der leitfähige Bond-Präkursor 38p wird zwischen dem Metallstift 37 und der Leistungshalbleitereinrichtung 15 (genauer gesagt, der zweiten Frontelektrode 18) und zwischen der Stift-Seitenfläche des Metallstifts 37 und der Seitenfläche des Lochs 24 angeordnet.
  • Wenn die Metallstifte 31, 34, 37 in Kontakt mit den leitfähigen Bond-Präkursoren 32p, 35p, 38p gebracht werden, werden die leitfähigen Bond-Präkursoren 32p, 35p, 38p auch auf den Bereichen der Metallstifte 31, 34, 37 auf der Seite distal vom leitfähigen Schaltungsmuster 10 bezogen auf die zweite Hauptfläche 20a des Dichtungselements 20 ausgebildet. Genauer gesagt: Eine Maske (nicht dargestellt) wird auf einer Vorderfläche der zweiten Hauptfläche 20a des Dichtungselements 20 angeordnet. Die Maske hat eine erste Öffnung, eine zweite Öffnung und eine dritte Öffnung. Die erste Öffnung hat den gleichen Durchmesser wie derjenige des Lochs 22 und ist kommunizierend mit dem Loch 22 verbunden. Die zweite Öffnung hat den gleichen Durchmesser wie derjenige des Lochs 23 und ist kommunizierend mit dem Loch 23 verbunden. Die dritte Öffnung hat den gleichen Durchmesser wie derjenige des Lochs 24 und ist kommunizierend mit dem Loch 24 verbunden. Wenn die Metallstifte 31, 34, 37 in Kontakt mit den leitfähigen Bond-Präkursoren 32p, 35p, 38p gebracht werden, werden die leitfähigen Bond-Präkursoren 32p, 35p, 38p, die aus den Löchern 22, 23, 24 überlaufen, auch auf den Bereichen der Metallstifte 31, 34, 37 auf der Seite distal vom leitfähigen Schaltungsmuster 10 bezogen auf die zweite Hauptfläche 20a des Dichtungselements 20 ausgebildet. Die Maske wird dann entfernt.
  • Der leitfähige Bond-Präkursor 32p wird erwärmt und abgekühlt, so dass der leitfähige Bond-Präkursor 32p zum leitfähigen Bondelement 32 wird. Der leitfähige Bond-Präkursor 35p wird erwärmt und abgekühlt, so dass der leitfähige Bond-Präkursor 35p zum leitfähigen Bondelement 35 wird. Der leitfähige Bond-Präkursor 38p wird erwärmt und abgekühlt, so dass der leitfähige Bond-Präkursor 38p zum leitfähigen Bondelement 38 wird. Die leitfähigen Bond-Präkursoren 32p, 35p, 38p können erwärmt werden, indem sämtliche Elemente erwärmt werden, die die Leistungshalbleitervorrichtung 1 bilden, inklusive dem leitfähigen Schaltungsmuster 10, der Leistungshalbleitereinrichtung 15 und dem Dichtungselement 20. Wenn den Metallstiften 31, 34, 37 Strom zugeführt wird, wird Wärme in den Metallstiften 31, 34, 37 erzeugt. Diese Wärme kann verwendet werden, um die leitfähigen Bond-Präkursoren 32p, 35p, 38p zu erwärmen.
  • Unter Bezugnahme auf 1 bis 4 und 7 wird ein zweites Beispiel des Verfahrens zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1 in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Das zweite Beispiel des Verfahrens zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1 in der vorliegenden Ausführungsform weist Schritte auf, die ähnlich denjenigen im ersten Beispiel des Verfahrens zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1 in der vorliegenden Ausführungsform sind (die Schritte, die in 2 bis 4 gezeigt sind), und es unterscheidet sich hauptsächlich in den folgenden Punkten.
  • Genauer gesagt: Die leitfähigen Stützen 30, 33, 36 werden in den Löchern 22, 23, 24 durch die folgenden Schritte ausgebildet. Wie in 7 gezeigt, wird ein leitfähiger Bond-Präkursor 32q im Loch 22 angeordnet. Ein leitfähiger Bond-Präkursor 35q wird im Loch 23 angeordnet. Ein leitfähiger Bond-Präkursor 38q wird im Loch 24 angeordnet. Die leitfähigen Bond-Präkursoren 32q, 35q, 38q sind beispielsweise eine Lotplatte oder eine Lotstange.
  • Die leitfähiger Bond-Präkursoren 32q, 35q, 38q werden erwärmt, so dass die leitfähige Bond-Präkursoren 32q, 35q, 38q schmelzen. Die leitfähigen Bond-Präkursoren 32q, 35q, 38q können erwärmt werden, indem sämtliche Elemente erwärmt werden, die die Leistungshalbleitervorrichtung 1 bilden, inklusive dem leitfähigen Schaltungsmuster 10, der Leistungshalbleitereinrichtung 15 und dem Dichtungselement 20.
  • Der Metallstift 31 wird in den geschmolzenen leitfähigen Bond-Präkursor 32q getaucht. Der Metallstift 34 wird in den geschmolzenen leitfähigen Bond-Präkursor 35q getaucht. Der Metallstift 37 wird in den geschmolzenen leitfähigen Bond-Präkursor 38q getaucht. Der geschmolzene leitfähige Bond-Präkursor 32q wird zwischen dem Metallstift 31 und dem leitfähigen Schaltungsmuster 10 und zwischen der Stift-Seitenfläche des Metallstifts 31 und der Seitenfläche des Lochs 22 angeordnet. Der geschmolzene leitfähige Bond-Präkursor 35q wird zwischen dem Metallstift 34 und der Leistungshalbleitereinrichtung 15 (genauer gesagt, der ersten Frontelektrode 17) und zwischen der Stift-Seitenfläche des Metallstifts 34 und der Seitenfläche des Lochs 23 angeordnet. Der geschmolzene leitfähige Bond-Präkursor 38q wird zwischen dem Metallstift 37 und der Leistungshalbleitereinrichtung 15 (genauer gesagt, der zweiten Frontelektrode 18) und zwischen der Stift-Seitenfläche des Metallstifts 37 und der Seitenfläche des Lochs 24 angeordnet. Die geschmolzenen leitfähigen Bond-Präkursoren 32q, 35q, 38q werden abgekühlt, so dass sie zu den leitfähigen Bondelementen 32, 35, 38 werden.
  • Wenn die Metallstifte 31, 34, 37 in Kontakt mit den leitfähigen Bond-Präkursoren 32p, 35p, 38p gebracht werden, werden die leitfähigen Bond-Präkursoren 32p, 35p, 38p auch auf den Bereichen der Metallstifte 31, 34, 37 auf der Seite distal vom leitfähigen Schaltungsmuster 10 bezogen auf die zweite Hauptfläche 20a des Dichtungselements 20 ausgebildet. Genauer gesagt: Eine Maske (nicht dargestellt) wird auf einer Vorderfläche der zweiten Hauptfläche 20a des Dichtungselements 20 angeordnet. Die Maske hat eine erste Öffnung, eine zweite Öffnung und eine dritte Öffnung. Die erste Öffnung hat den gleichen Durchmesser wie derjenige des Lochs 22 und ist kommunizierend mit dem Loch 22 verbunden. Die zweite Öffnung hat den gleichen Durchmesser wie derjenige des Lochs 23 und ist kommunizierend mit dem Loch 23 verbunden. Die dritte Öffnung hat den gleichen Durchmesser wie derjenige des Lochs 24 und ist kommunizierend mit dem Loch 24 verbunden. Wenn die Metallstifte 31, 34, 37 in Kontakt mit den geschmolzenen leitfähigen Bond-Präkursoren 32p, 35p, 38p gebracht werden, werden die leitfähigen Bond-Präkursoren 32p, 35p, 38p, die aus den Löchern 22, 23, 24 überlaufen, auch auf den Bereichen der Metallstifte 31, 34, 37 auf der Seite distal vom leitfähigen Schaltungsmuster 10 bezogen auf die zweite Hauptfläche 20a des Dichtungselements 20 ausgebildet. Die geschmolzenen leitfähigen Bond-Präkursoren 32q, 35q, 38q werden abgekühlt, so dass sie zu den leitfähigen Bondelementen 32, 35, 38 werden. Die Maske wird dann entfernt.
  • Unter Bezugnahme auf 1 bis 4 und 8 wird ein drittes Beispiel des Verfahrens zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1 in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Das dritte Beispiel des Verfahrens zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1 in der vorliegenden Ausführungsform weist Schritte auf, die ähnlich denjenigen im ersten Beispiel des Verfahrens zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1 in der vorliegenden Ausführungsform sind (die Schritte, die in 2 bis 4) gezeigt sind), und es unterscheidet sich hauptsächlich in den folgenden Punkten.
  • Genauer gesagt: Die leitfähigen Stützen 30, 33, 36 werden in den Löchern 22, 23, 24 durch die folgenden Schritte ausgebildet. Wie in 8 veranschaulicht, wird ein leitfähiger Bond-Präkursor 32r auf den Metallstift 31 aufgebracht, und zwar durch Beschichten oder Abscheiden aus der Gasphase. Ein leitfähiger Bond-Präkursor 35r wird auf den Metallstift 34 aufgebracht, und zwar durch Beschichten oder Abscheiden aus der Gasphase. Ein leitfähiger Bond-Präkursor 38r wird auf den Metallstift 37 aufgebracht, und zwar durch Beschichten oder Abscheiden aus der Gasphase. Die leitfähigen Bond-Präkursoren 32r, 35r, 38r sind beispielsweise leitfähige Pasten enthaltend Harz und leitfähige Partikel (z. B. Silberpartikel, Kupferpartikel, Nickelpartikel oder Goldpartikel), die im Harz dispergiert sind, oder eine Lotbeschichtung.
  • Der Metallstift 31, auf den der leitfähige Bond-Präkursor 32r aufgebracht ist, wird in das Loch 22 eingeführt. Der Metallstift 34, auf den der leitfähige Bond-Präkursor 35r aufgebracht ist, wird in das Loch 23 eingeführt. Der Metallstift 37, auf den der leitfähige Bond-Präkursor 38r aufgebracht ist, wird in das Loch 24 eingeführt. Der leitfähige Bond-Präkursor 32r wird zwischen dem Metallstift 31 und dem leitfähigen Schaltungsmuster 10 und zwischen der Stift-Seitenfläche des Metallstifts 31 und der Seitenfläche des Lochs 22 angeordnet. Der leitfähige Bond-Präkursor 35p wird zwischen dem Metallstift 34 und der Leistungshalbleitereinrichtung 15 (genauer gesagt, der ersten Frontelektrode 17) und zwischen der Stift-Seitenfläche des Metallstifts 34 und der Seitenfläche des Lochs 23 angeordnet. Der leitfähige Bond-Präkursor 38r wird zwischen dem Metallstift 37 und der Leistungshalbleitereinrichtung 15 (genauer gesagt, der zweiten Frontelektrode 18) und zwischen der Stift-Seitenfläche des Metallstifts 37 und der Seitenfläche des Lochs 24 angeordnet.
  • Die leitfähigen Bond-Präkursoren 32r, 35r, 38r werden erwärmt und abgekühlt, so dass die leitfähigen Bond-Präkursoren 32r, 35r, 38r zu den leitfähigen Bondelementen 32, 35, 38 werden. Die leitfähigen Bond-Präkursoren 32r, 35r, 38r können erwärmt werden, indem sämtliche Elemente erwärmt werden, die die Leistungshalbleitervorrichtung 1 bilden, inklusive dem leitfähigen Schaltungsmuster 10, der Leistungshalbleitereinrichtung 15 und dem Dichtungselement 20. Wenn den Metallstiften 31, 34, 37 Strom zugeführt wird, wird Wärme in den Metallstiften 31, 34, 37 erzeugt. Diese Wärme kann verwendet werden, um die leitfähigen Bond-Präkursoren 32r, 35r, 38r zu erwärmen.
  • Unter Bezugnahme auf 9 wird ein Leistungshalbleitermodul 2 in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Die Leistungshalbleitervorrichtung 2 weist eine Leistungshalbleitervorrichtung 1 und eine Platine bzw. Leiterplatte 50 auf.
  • Die Leiterplatte 50 weist ein Isoliersubstrat 51 und eine Verdrahtung 52 auf. Das Isoliersubstrat 51 ist beispielsweise ein Glas-Epoxid-Substrat oder ein Glas-Verbund-Substrat. Das Glas-Epoxid-Substrat wird beispielsweise gebildet, indem ein Glasgewebe, das mit Epoxidharz getränkt ist, mittels Wärme gehärtet wird. Das Glas-Verbund-Substrat wird beispielsweise gebildet, indem ein Glasvlies, das mit Epoxidharz getränkt ist, mittels Wärme gehärtet wird. Das Isoliersubstrat 51 weist eine dritte Hauptfläche 51a auf, die der zweiten Hauptfläche 20a des Dichtungselements 20 zugewandt ist, sowie eine vierte Hauptfläche 51b auf der Seite gegenüber der dritten Hauptfläche 51a.
  • Die Verdrahtung 52 ist beispielsweise auf einer vierten Hauptfläche 51b des Isoliersubstrats 51 angeordnet. Die Verdrahtung 52 kann auf der dritten Hauptfläche 51a des Isoliersubstrats 51 angeordnet sein, oder sie kann in das Isoliersubstrat 51 eingebettet sein. Die Verdrahtung 52 ist beispielsweise eine Metallschicht wie z. B. eine Kupferfolie. Die Verdrahtung 52 weist einen ersten Verdrahtungsbereich 53, einen zweiten Verdrahtungsbereich 54 und einen dritten Verdrahtungsbereich 55 auf. Der erste Verdrahtungsbereich 53, der zweite Verdrahtungsbereich 54 und der dritte Verdrahtungsbereich 55 sind voneinander beabstandet. Die Leiterplatte 50 ist mit einer Elektronikkomponente (nicht dargestellt) bestückt, die mit der Verdrahtung 52 verbunden ist. Die Elektronikkomponente ist beispielsweise ein Widerstand, ein Kondensator oder ein Wandler.
  • Die Leistungshalbleitervorrichtung 1 ist auf der Leiterplatte 50 montiert. Genauer gesagt: Die leitfähige Stütze 30 ist am ersten Verdrahtungsbereich 53 fixiert, beispielsweise unter Verwendung des leitfähigen Bondelements 32. Die leitfähige Stütze 33 ist am zweiten Verdrahtungsbereich 54 fixiert, beispielsweise unter Verwendung des leitfähigen Bondelements 35. Die leitfähige Stütze 36 ist am dritten Verdrahtungsbereich 55 fixiert, beispielsweise unter Verwendung des leitfähigen Bondelements 38.
  • Unter Bezugnahme auf 10 wird ein Leistungshalbleitermodul 2a in einer Modifikation der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Das Leistungshalbleitermodul 2a weist eine Leistungshalbleitervorrichtung 1a und eine Leiterplatte 50a auf, und zwar in einer Modifikation der vorliegenden Ausführungsform. In der Leiterplatte 50a ist die Verdrahtung 52 auf der dritten Hauptfläche 51a des Isoliersubstrats 51 angeordnet. In der Leistungshalbleitervorrichtung 1a ist ein Endbereich der leitfähigen Stütze 30 distal von der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 bündig mit der zweiten Hauptfläche 20a des Dichtungselements 20. Ein Endbereich der leitfähigen Stütze 33 fern bzw. distal von der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 ist bündig mit der zweiten Hauptfläche 20a des Dichtungselements 20. Ein Endbereich der leitfähigen Stütze 36 fern bzw. distal von der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 ist bündig mit der zweiten Hauptfläche 20a des Dichtungselements 20. Die Leistungshalbleitervorrichtung 1a ist auf der Leiterplatte 50a oberflächenmontiert.
  • Die Wirkungen der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a in der vorliegenden Ausführungsform werden beschrieben.
  • Die Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a in der vorliegenden Ausführungsform weist Folgendes auf: Das leitfähige Schaltungsmuster 10, die Leistungshalbleitereinrichtung 15, das Dichtungselement 20, eine erste leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 30) und eine zweite leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 33 oder leitfähige Stütze 36). Das leitfähige Schaltungsmuster 10 weist die erste Hauptfläche 10a auf. Die Leistungshalbleitereinrichtung 15 ist an die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 gebondet. Das Dichtungselement 20 dichtet die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 und der Leistungshalbleitereinrichtung 15 ab. Die erste leitfähige Stütze füllt ein erstes Loch (Loch 22), das im Dichtungselement 20 gebildet ist, und ist mit der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 verbunden. Die zweite leitfähige Stütze füllt ein zweites Loch (Loch 23 oder Loch 24), das im Dichtungselement 20 gebildet ist, und ist mit der Leistungshalbleitereinrichtung 15 verbunden. Die erste leitfähige Stütze weist einen ersten Metallstift (Metallstift 31) und ein erstes leitfähiges Bondelement (leitfähiges Bondelement 32) auf. Die zweite leitfähige Stütze weist einen zweiten Metallstift (Metallstift 34 oder Metallstift 37) und ein zweites leitfähiges Bondelement (leitfähiges Bondelement 35 oder leitfähiges Bondelement 38) auf. Das erste leitfähige Bondelement füllt zwischen einer ersten Stift-Seitenfläche des ersten Metallstifts und einer ersten Seitenfläche des ersten Lochs auf und bondet den ersten Metallstift an das leitfähige Schaltungsmuster 10. Das zweite leitfähige Bondelement füllt zwischen einer zweiten Stift-Seitenfläche des zweiten Metallstifts und einer zweiten Seitenfläche des zweiten Lochs auf und bondet den zweiten Metallstift an die Leistungshalbleitereinrichtung 15.
  • Die erste leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 30) weist den ersten Metallstift (Metallstift 31) auf, und die zweite leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 33 oder leitfähige Stütze 36) weist den zweiten Metallstift (Metallstift 34 oder Metallstift 37) auf. Diese Konfiguration kann eine erste Höhe der ersten leitfähigen Stütze und eine zweite Höhe der zweiten leitfähigen Stütze vergrößern. Der erste Metallstift ist fest an das leitfähige Schaltungsmuster 10 und das Dichtungselement 20 gebondet, und zwar mittels des ersten leitfähigen Bondelements (leitfähiges Bondelement 32). Der zweite Metallstift ist an die Leistungshalbleitereinrichtung 15 und das Dichtungselement 20 gebondet, und zwar mittels des zweiten leitfähigen Bondelements (leitfähiges Bondelement 35 oder leitfähiges Bondelement 38). Die Zuverlässigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 1,1a kann verbessert werden.
  • Verglichen mit dem Verlöten von Drähten vom leitfähigen Schaltungsmuster 10 und der Leistungshalbleitereinrichtung 15 ermöglichen die erste leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 30) und die zweite leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 33 oder leitfähige Stütze 36) eine Größenverringerung der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a.
  • In der Leistungshalbleitervorrichtung 1,1a in der vorliegenden Ausführungsform sind der erste Metallstift (Metallstift 31) und der zweite Metallstift (Metallstift 34 oder Metallstift 37) Aus Kupfer, Aluminium, Gold oder Silber gebildet. Der erste Metallstift und der zweite Metallstift haben daher eine hohe thermische Leitfähigkeit und einen niedrigen spezifischen elektrischen Widerstand. Die Wärme, die in der Leistungshalbleitereinrichtung 15 erzeugt wird, kann wirksam abgeführt werden. Die Zuverlässigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a kann verbessert werden. Mehr Strom kann der Leistungshalbleitereinrichtung 15 zugeführt werden. Die elektrische Kapazität der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a kann vergrößert werden.
  • In der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a in der vorliegenden Ausführungsform sind das erste leitfähige Bondelement (leitfähiges Bondelement 32) und das zweite leitfähige Bondelement (leitfähiges Bondelement 35 oder leitfähiges Bondelement 38) aus Lot oder einem gesinterten Metall-Feinpartikel-Körper gebildet. Der erste Metallstift (Metallstift 31) ist daher an das leitfähige Schaltungsmuster 10 und das Dichtungselement 20 mittels des ersten leitfähigen Bondelements gebondet. Der zweite Metallstift (leitfähiges Bondelement 32 oder leitfähiges Bondelement 35) ist an die Leistungshalbleitereinrichtung 15 und das Dichtungselement 20 mittels des zweiten leitfähigen Bondelements gebondet. Die Zuverlässigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 1,1a kann verbessert werden.
  • In der Leistungshalbleitervorrichtung 1 in der vorliegenden Ausführungsform weist das Dichtungselement 20 die zweite Hauptfläche 20a weg von der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 auf, und zwar in einer Richtung normal zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10. Ein erster Endbereich der ersten leitfähigen Stütze (leitfähige Stütze 30) und ein zweiter Endbereich der zweiten leitfähigen Stütze (leitfähige Stütze 33 oder leitfähige Stütze 36) distal von der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 stehen von der zweiten Hauptfläche 20a des Dichtungselements 20 vor.
  • Mit dieser Konfiguration gilt Folgendes: Wenn die Leistungshalbleitervorrichtung 1 inklusive der Leistungshalbleitereinrichtung 15 auf der Leiterplatte 50 montiert wird, die mit einer Elektronikkomponente bestückt ist, kann der Abstand zwischen der Leistungshalbleitereinrichtung 15 und der Elektronikkomponente vergrößert werden. Die Elektronikkomponente kann vor der Wärme geschützt werden, die in der Leistungshalbleitereinrichtung 15 erzeugt wird. Die Leistungshalbleitervorrichtung 1 kann auf mehr elektrische Produkte angewendet werden.
  • In der Leistungshalbleitervorrichtung 1a in der vorliegenden Ausführungsform weist das Dichtungselement 20 die zweite Hauptfläche 20a weg von der ersten Hauptfläche 10a auf, und zwar in einer Richtung normal zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10. Ein erster Endbereich der ersten leitfähigen Stütze (leitfähige Stütze 30) und ein zweiter Endbereich der zweiten leitfähigen Stütze (leitfähige Stütze 33 oder leitfähige Stütze 36) distal von der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 sind bündig mit der zweiten Hauptfläche 20a des Dichtungselements 20.
  • Mit dieser Konfiguration kann die Leistungshalbleitervorrichtung 1a inklusive der Leistungshalbleitereinrichtung 15 auf der Leiterplatte 50a oberflächenmontiert werden. Das Montieren der Leistungshalbleitervorrichtung 1a auf der Leiterplatte 50a wird einfach.
  • Das Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a in der vorliegenden Ausführungsform weist Folgendes auf: Bonden der Leistungshalbleitereinrichtung 15 an die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10; und Anordnen des Dichtungselements 20, das die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 und die Leistungshalbleitereinrichtung 15 abdichtet und ein erstes Loch (Loch 22) und ein zweites Loch (Loch 23 oder Loch 24) aufweist. Das Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a in der vorliegenden Ausführungsform weist Folgendes auf: Ausbilden einer ersten leitfähigen Stütze (leitfähige Stütze 30) im ersten Loch des Dichtungselements 20; und Ausbilden einer zweiten leitfähigen Stütze (leitfähige Stütze 33 oder leitfähige Stütze 36) im zweiten Loch des Dichtungselements 20. Das Anordnen des Dichtungselements 20 weist Folgendes auf: Platzieren des leitfähigen Schaltungsmusters 10, auf das die Leistungshalbleitereinrichtung 15 gebondet ist, in einen Hohlraum der Form 40, die einen ersten Form-Stift (Form-Stift 43) und einen zweiten Form-Stift (Form-Stift 44 oder Form-Stift 45) aufweist, injizieren eines Dichtungsharz-Materials in den Hohlraum der Form 40, und Härten des Dichtungsharz-Materials zum Erhalten des Dichtungselements 20. Der erste Form-Stift ist entsprechend dem ersten Loch des Dichtungselements 20 angeordnet. Der zweite Form-Stift ist entsprechend dem zweiten Loch des Dichtungselements 20 angeordnet.
  • Die erste leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 30) füllt das erste Loch (Loch 22) des Dichtungselements 20 und ist mit der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 verbunden. Die zweite leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 33 oder leitfähige Stütze 36) füllt das zweite Loch (Loch 23 oder Loch 24) des Dichtungselements 20 und ist mit der Leistungshalbleitereinrichtung 15 verbunden. Die erste leitfähige Stütze weist einen ersten Metallstift (Metallstift 31) und ein erstes leitfähiges Bondelement (leitfähiges Bondelement 32) auf. Die zweite leitfähige Stütze weist einen zweiten Metallstift (Metallstift 34 oder Metallstift 37) und ein zweites leitfähiges Bondelement (leitfähiges Bondelement 35 oder leitfähiges Bondelement 38) auf. Das erste leitfähige Bondelement füllt zwischen einer ersten Stift-Seitenfläche des ersten Metallstifts und einer ersten Seitenfläche des ersten Lochs auf und bondet den ersten Metallstift an das leitfähige Schaltungsmuster 10. Das zweite leitfähige Bondelement füllt zwischen einer zweiten Stift-Seitenfläche des zweiten Metallstifts und einer zweiten Seitenfläche des zweiten Lochs auf und bondet den zweiten Metallstift an die Leistungshalbleitereinrichtung 15.
  • Die erste leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 30) weist den ersten Metallstift (Metallstift 31) auf, und die zweite leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 33 oder leitfähige Stütze 36) weist den zweiten Metallstift (Metallstift 34 oder Metallstift 37) auf. Mit dem Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a in der vorliegenden Ausführungsform können eine höhere erste leitfähige Stütze und eine höhere zweite leitfähige Stütze gebildet werden. Der erste Metallstift ist an das leitfähige Schaltungsmuster 10 und das Dichtungselement 20 gebondet, und zwar mittels des ersten leitfähigen Bondelements (leitfähiges Bondelement 32). Der zweite Metallstift ist an die Leistungshalbleitereinrichtung 15 und das Dichtungselement 20 gebondet, und zwar mittels des zweiten leitfähigen Bondelements (leitfähiges Bondelement 35 oder leitfähiges Bondelement 38). Mit dem Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a in der vorliegenden Ausführungsform kann eine Leistungshalbleitervorrichtung 1,1a mit verbesserter Zuverlässigkeit erhalten werden.
  • In dem Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a in der vorliegenden Ausführungsform gilt Folgendes: Nachdem das Dichtungselement 20 mit dem ersten Loch (Loch 22) und dem zweiten Loch (Loch 23 oder Loch 24) angeordnet wurde, werden die erste leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 30) und die zweite leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 33 oder leitfähige Stütze 36) ausgebildet. Die Querschnittsfläche (oder der Durchmesser) der ersten leitfähigen Stütze ist durch die Querschnittsfläche (oder den Durchmesser) des ersten Lochs vordefiniert. Die erste leitfähige Stütze verläuft nicht jenseits der Querschnittsfläche (oder des Durchmessers) des ersten Lochs in der Richtung in der Ebene parallel zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10. Die Querschnittsfläche (oder der Durchmesser) der zweiten leitfähigen Stütze ist durch die Querschnittsfläche (oder den Durchmesser) des zweiten Lochs vordefiniert. Die zweite leitfähige Stütze verläuft nicht jenseits der Querschnittsfläche (oder des Durchmessers) des zweiten Lochs in der Richtung in der Ebene parallel zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10. Mit dieser Konfiguration kann der Abstand zwischen der ersten leitfähigen Stütze und der zweiten leitfähigen Stütze verringert werden. Mit dem Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a in der vorliegenden Ausführungsform, kann die Leistungshalbleitervorrichtung 1,1a mit einer verringerten Größe erhalten werden.
  • Verglichen mit dem Verlöten von Drähten vom leitfähigen Schaltungsmuster 10 und der Leistungshalbleitereinrichtung 15, können die erste leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 30) und die zweite leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 33 oder leitfähige Stütze 36) die Größe der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a verringern. Mit dem Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a in der vorliegenden Ausführungsform, kann die Leistungshalbleitervorrichtung 1,1a mit einer verringerten Größe erhalten werden.
  • In dem Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a in der vorliegenden Ausführungsform weist das Ausbilden der ersten leitfähigen Stütze (leitfähige Stütze 30) im ersten Loch (Loch 22) Folgendes auf: Anordnen eines ersten leitfähigen Bond-Präkursors (leitfähiger Bond-Präkursor 32p) in Pasten- oder Pulverform im ersten Loch, Bringen des ersten Metallstifts (Metallstift 31) in Kontakt mit dem ersten leitfähigen Bond-Präkursor, so dass der erste leitfähige Bond-Präkursor zwischen dem ersten Metallstift und dem leitfähigen Schaltungsmuster 10 und zwischen der ersten Stift-Seitenfläche des ersten Metallstifts und der ersten Seitenfläche des ersten Loch angeordnet ist, und Erwärmen und Abkühlen des ersten leitfähigen Bond-Präkursors, so dass der erste leitfähige Bond-Präkursor zum ersten leitfähigen Bondelement (leitfähiges Bondelement 32) wird.
  • Das Ausbilden der zweiten leitfähigen Stütze (leitfähige Stütze 33 oder leitfähige Stütze 36) im zweiten Loch (Loch 23 oder Loch 24) weist Folgendes auf: Anordnen eines zweiten leitfähigen Bond-Präkursors (leitfähiger Bond-Präkursor 35p oder leitfähiger Bond-Präkursor 38p) in Pasten- oder Pulverform im zweiten Loch, Bringen des zweiten Metallstifts (Metallstift 34 oder Metallstift 37) in Kontakt mit dem zweiten leitfähigen Bond-Präkursor, so dass der zweite leitfähige Bond-Präkursor zwischen dem zweiten Metallstift und der Leistungshalbleitereinrichtung 15 und zwischen der zweiten Stift-Seitenfläche des zweiten Metallstifts und der zweiten Seitenfläche des zweiten Loch angeordnet ist, und Erwärmen und Abkühlen des zweiten leitfähigen Bond-Präkursors, so dass der zweite leitfähige Bond-Präkursor zum zweiten leitfähigen Bondelement (leitfähiges Bondelement 35 oder leitfähiges Bondelement 38) wird.
  • Die erste leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 30) weist den ersten Metallstift (Metallstift 31) auf, und die zweite leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 33 oder leitfähige Stütze 36) weist den zweiten Metallstift (Metallstift 34 oder Metallstift 37) auf. Mit dem Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a in der vorliegenden Ausführungsform können eine höhere erste leitfähige Stütze und eine höhere zweite leitfähige Stütze gebildet werden. Der erste Metallstift ist an das leitfähige Schaltungsmuster 10 und das Dichtungselement 20 gebondet, und zwar mittels des ersten leitfähigen Bondelements (leitfähiges Bondelement 32). Der zweite Metallstift ist an die Leistungshalbleitereinrichtung 15 und das Dichtungselement 20 gebondet, und zwar mittels des zweiten leitfähigen Bondelements (leitfähiges Bondelement 35 oder leitfähiges Bondelement 38). Mit dem Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a in der vorliegenden Ausführungsform kann die Zuverlässigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a verbessert werden. Mit dem Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a in der vorliegenden Ausführungsform, kann die Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a mit einer verringerten Größe erhalten werden.
  • In dem Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a in der vorliegenden Ausführungsform weist das Ausbilden der ersten leitfähigen Stütze (leitfähige Stütze 30) im ersten Loch (Loch 22) Folgendes auf: Anordnen eines ersten leitfähigen Bond-Präkursors (leitfähiger Bond-Präkursor 32q) im ersten Loch, Erwärmen des ersten leitfähigen Bond-Präkursors, so dass der erste leitfähiger Bond-Präkursor schmilzt, Eintauchen des ersten Metallstifts (Metallstift 31) in den geschmolzenen ersten leitfähigen Bond-Präkursor, so dass der geschmolzene erste leitfähige Bond-Präkursor zwischen dem ersten Metallstift und dem leitfähigen Schaltungsmuster 10 und zwischen der ersten Stift-Seitenfläche des ersten Metallstifts und der ersten Seitenfläche des ersten Loch angeordnet ist, und Abkühlen des ersten leitfähigen Bond-Präkursors, so dass der erste leitfähige Bond-Präkursor zum ersten leitfähigen Bondelement (leitfähiges Bondelement 32) wird.
  • Das Ausbilden der zweiten leitfähigen Stütze (leitfähige Stütze 33 oder leitfähige Stütze 36) im zweiten Loch (Loch 23 oder Loch 24) weist Folgendes auf: Anordnen eines zweiten leitfähigen Bond-Präkursors (leitfähiger Bond-Präkursor 35q oder leitfähiger Bond-Präkursor 38q) im zweiten Loch, Erwärmen des zweiten leitfähigen Bond-Präkursors, so dass der zweite leitfähiger Bond-Präkursor schmilzt, Eintauchen des zweiten Metallstifts (Metallstift 34 oder Metallstift 37) in den geschmolzenen zweiten leitfähigen Bond-Präkursor, so dass der geschmolzene zweite leitfähige Bond-Präkursor zwischen dem zweiten Metallstift und der Leistungshalbleitereinrichtung 15 und zwischen der zweiten Stift-Seitenfläche des zweiten Metallstifts und der zweiten Seitenfläche des zweiten Loch angeordnet ist, und Abkühlen des zweiten leitfähigen Bond-Präkursors, so dass der zweite leitfähige Bond-Präkursor zum zweiten leitfähigen Bondelement (leitfähiges Bondelement 35 oder leitfähiges Bondelement 38) wird.
  • Die erste leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 30) weist den ersten Metallstift (Metallstift 31) auf, und die zweite leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 33 oder leitfähige Stütze 36) weist den zweiten Metallstift (Metallstift 34 oder Metallstift 37) auf. Mit dem Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a in der vorliegenden Ausführungsform können eine höhere erste leitfähige Stütze und eine höhere zweite leitfähige Stütze gebildet werden. Der erste Metallstift ist an das leitfähige Schaltungsmuster 10 und das Dichtungselement 20 gebondet, und zwar mittels des ersten leitfähigen Bondelements (leitfähiges Bondelement 32). Der zweite Metallstift ist an die Leistungshalbleitereinrichtung 15 und das Dichtungselement 20 gebondet, und zwar mittels des zweiten leitfähigen Bondelements (leitfähiges Bondelement 35 oder leitfähiges Bondelement 38). Mit dem Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a in der vorliegenden Ausführungsform kann eine Leistungshalbleitervorrichtung 1,1a mit verbesserter Zuverlässigkeit erhalten werden. Mit dem Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a in der vorliegenden Ausführungsform, kann die Leistungshalbleitervorrichtung 1,1a mit einer verringerten Größe erhalten werden.
  • In dem Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a in der vorliegenden Ausführungsform weist das Ausbilden der ersten leitfähigen Stütze (leitfähige Stütze 30) im ersten Loch (Loch 22) Folgendes auf: Aufbringen eines ersten leitfähigen Bond-Präkursors (leitfähiger Bond-Präkursor 32r) auf den ersten Metallstift (Metallstift 31), Einführen des ersten Metallstifts, auf den der erste leitfähige Bond-Präkursor aufgebracht ist, in das erste Loch, so dass der erste leitfähige Bond-Präkursor zwischen dem ersten Metallstift und dem leitfähigen Schaltungsmuster 10 und zwischen der ersten Stift-Seitenfläche des ersten Metallstifts und der ersten Seitenfläche des ersten Lochs angeordnet ist, und Erwärmen und Abkühlen des ersten leitfähigen Bond-Präkursors, so dass der erste leitfähige Bond-Präkursor zum ersten leitfähigen Bondelement (leitfähiges Bondelement 32) wird.
  • Das Ausbilden der zweiten leitfähigen Stütze (leitfähige Stütze 33 oder leitfähige Stütze 36) im zweiten Loch (Loch 23 oder Loch 24) weist Folgendes auf: aufbringen eines zweiten leitfähigen Bond-Präkursors (leitfähiger Bond-Präkursor 35r oder leitfähiger Bond-Präkursor 38r) auf den zweiten Metallstift (Metallstift 34 oder Metallstift 37), Einführen des zweiten Metallstifts, auf den der zweite leitfähige Bond-Präkursor aufgebracht ist, in das zweite Loch, so dass der zweite leitfähige Bond-Präkursor zwischen dem zweiten Metallstift und der Leistungshalbleitereinrichtung 15 und zwischen der zweiten Stift-Seitenfläche des zweiten Metallstifts und der zweiten Seitenfläche des zweiten Lochs angeordnet ist, und Erwärmen und Abkühlen des zweiten leitfähigen Bond-Präkursors, so dass der zweite leitfähige Bond-Präkursor zum zweiten leitfähigen Bondelement (leitfähiges Bondelement 35 oder leitfähiges Bondelement 38) wird.
  • Die erste leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 30) weist den ersten Metallstift (Metallstift 31) auf, und die zweite leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 33 oder leitfähige Stütze 36) weist den zweiten Metallstift (Metallstift 34 oder Metallstift 37) auf. Mit dem Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a in der vorliegenden Ausführungsform können eine höhere erste leitfähige Stütze und eine höhere zweite leitfähige Stütze gebildet werden. Der erste Metallstift ist an das leitfähige Schaltungsmuster 10 und das Dichtungselement 20 gebondet, und zwar mittels des ersten leitfähigen Bondelements (leitfähiges Bondelement 32). Der zweite Metallstift ist an die Leistungshalbleitereinrichtung 15 und das Dichtungselement 20 gebondet, und zwar mittels des zweiten leitfähigen Bondelements (leitfähiges Bondelement 35 oder leitfähiges Bondelement 38). Mit dem Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a in der vorliegenden Ausführungsform kann eine Leistungshalbleitervorrichtung 1,1a mit verbesserter Zuverlässigkeit erhalten werden. Mit dem Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a in der vorliegenden Ausführungsform, kann die Leistungshalbleitervorrichtung 1,1a mit einer verringerten Größe erhalten werden.
  • In dem Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a in der vorliegenden Ausführungsform wird der erste leitfähige Bond-Präkursor (leitfähiger Bond-Präkursor 32p, 32r) unter Verwendung von Wärme erwärmt, die im ersten Metallstift (Metallstift 31) erzeugt wird. Der zweite leitfähige Bond-Präkursor (leitfähiger Bond-Präkursor 35p, 35r oder leitfähiger Bond-Präkursor 38p, 38r) wird unter Verwendung von Wärme erwärmt, die im zweiten Metallstift (Metallstift 34 oder Metallstift 37) erzeugt wird.
  • Der erste leitfähiger Bond-Präkursor (leitfähiger Bond-Präkursor 32p, 32r) und der zweite leitfähiger Bond-Präkursor (leitfähiger Bond-Präkursor 35p, 35r oder leitfähiger Bond-Präkursor 38p, 38r) können daher intensiv erwärmt werden. Eine thermische Beschädigung eines Bauteils, das die Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a bildet, wie z. B. die Leistungshalbleitereinrichtung 15 oder das Dichtungselement 20, kann verringert werden. Mit dem Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a in der vorliegenden Ausführungsform kann eine Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a mit verbesserter Zuverlässigkeit erhalten werden.
  • Zweite Ausführungsform
  • Unter Bezugnahme auf 11 wird eine Leistungshalbleitervorrichtung 1b in einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Die Leistungshalbleitervorrichtung 1b in der vorliegenden Ausführungsform hat eine Konfiguration ähnlich derjenigen der Leistungshalbleitervorrichtung 1 in der ersten Ausführungsform, und ein Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1b in der vorliegenden Ausführungsform weist Schritte auf, die ähnlich denjenigen in dem Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1 in der ersten Ausführungsform sind, und unterscheidet sich hauptsächlich in den folgenden Punkten.
  • In der Leistungshalbleitervorrichtung 1b und dem Verfahren zum Herstellen derselben in der vorliegenden Ausführungsform hat der Querschnitt des Metallstifts 31 entlang der Längsrichtung des Metallstifts 31 eine T-Form. Der Metallstift 31 weist einen Körper 61 und einen Kopf 62 auf, der am distalen Ende des Körpers 61 bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 angeordnet ist. Die Querschnittsfläche des Kopfes 62 ist größer als die Querschnittsfläche des Körpers 61. Die Querschnittsfläche des Körpers 61 ist die Fläche des Körpers 61 im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Metallstifts 31. Die Querschnittsfläche des Kopfes 62 ist die Fläche des Kopfes 62 im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Metallstifts 31.
  • Der Querschnitt des Metallstifts 34 entlang der Längsrichtung des Metallstifts 34 hat eine T-Form. Der Metallstift 34 weist einen Körper 64 und einen Kopf 65 auf, der am distalen Ende des Körpers 64 bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 angeordnet ist. Die Querschnittsfläche des Kopfes 65 ist größer als die Querschnittsfläche des Körpers 64. Die Querschnittsfläche des Körpers 64 ist die Fläche des Körpers 64 im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Metallstifts 34. Die Querschnittsfläche des Kopfes 65 ist die Fläche des Kopfes 65 im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Metallstifts 34.
  • Der Querschnitt des Metallstifts 37 entlang der Längsrichtung des Metallstifts 37 hat eine T-Form. Der Metallstift 37 weist einen Körper 67 und einen Kopf 68 auf, der am distalen Ende des Körpers 67 bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 angeordnet ist. Die Querschnittsfläche des Kopfes 68 ist größer als die Querschnittsfläche des Körpers 67. Die Querschnittsfläche des Körpers 67 ist die Fläche des Körpers 67 im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Metallstifts 37. Die Querschnittsfläche des Kopfes 68 ist die Fläche des Kopfes 68 im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Metallstifts 37.
  • Wie in 12 veranschaulicht, hat in einer Leistungshalbleitervorrichtung 1c und einem Verfahren zum Herstellen derselben in einer Modifikation der vorliegenden Ausführungsform der Querschnitt des Metallstifts 31 entlang der Längsrichtung des Metallstifts 31 eine I-Form. Der Metallstift 31 weist Folgendes auf: Einen Körper 61, einen Kopf 62, der am distalen Ende des Körpers 61 bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 angeordnet ist, und ein Bein 63, das am proximalen Ende des Körpers 61 bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 angeordnet ist. Die Querschnittsfläche des Kopfes 62 ist größer als die Querschnittsfläche des Körpers 61. Die Querschnittsfläche des Beins 63 ist größer als die Querschnittsfläche des Körpers 61. Die Querschnittsfläche des Beins 63 ist die Fläche des Beins 63 im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Metallstifts 31.
  • Der Querschnitt des Metallstifts 34 entlang der Längsrichtung des Metallstifts 34 hat eine I-Form. Der Metallstift 34 weist Folgendes auf: Einen Körper 64, einen Kopf 65, der am distalen Ende des Körpers 64 bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 angeordnet ist, und ein Bein 66, das am proximalen Ende des Körpers 64 bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 angeordnet ist. Die Querschnittsfläche des Kopfes 65 ist größer als die Querschnittsfläche des Körpers 64. Die Querschnittsfläche des Beins 66 ist größer als die Querschnittsfläche des Körpers 64. Die Querschnittsfläche des Beins 66 ist die Fläche des Beins 66 im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Metallstifts 34.
  • Der Querschnitt des Metallstifts 37 entlang der Längsrichtung des Metallstifts 37 hat eine I-Form. Der Metallstift 37 weist Folgendes auf: Einen Körper 67, einen Kopf 68, der am distalen Ende des Körpers 67 bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 angeordnet ist, und ein Bein 69, das am proximalen Ende des Körpers 67 bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 angeordnet ist. Die Querschnittsfläche des Kopfes 68 ist größer als die Querschnittsfläche des Körpers 67. Die Querschnittsfläche des Beins 69 ist größer als die Querschnittsfläche des Körpers 67. Die Querschnittsfläche des Beins 69 ist die Fläche des Beins 69 im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Metallstifts 37.
  • Die Leistungshalbleitervorrichtung 1b, 1c und das Verfahren zum Herstellen derselben in der vorliegenden Ausführungsform erzielen die folgenden Wirkungen, und zwar zusätzlich zu den Wirkungen, die von der Leistungshalbleitervorrichtung 1 und dem Verfahren zum Herstellen derselben in der ersten Ausführungsform erzielt werden.
  • In der Leistungshalbleitervorrichtung 1b, 1c und dem Verfahren zum Herstellen derselben in der vorliegenden Ausführungsform, haben der erste Querschnitt des ersten Metallstifts (Metallstift 31) entlang der ersten Längsrichtung des ersten Metallstifts und der Querschnitt des zweiten Metallstifts (Metallstift 34 oder Metallstift 37) entlang der zweiten Längsrichtung des zweiten Metallstifts eine T-Form oder eine I-Form.
  • Mit dieser Konfiguration gilt Folgendes: Wenn der erste Metallstift (Metallstift 31) in das erste Loch (Loch 22) eingeführt wird, zerstößt der erste Metallstift Leerräume, die im ersten leitfähigen Bond-Präkursor (leitfähiger Bond-Präkursor 32p, 32q, siehe 5 bis 7) vorhanden sind, der im ersten Loch angeordnet ist. Der erste Metallstift wird noch stärker an das leitfähige Schaltungsmuster 10 und das Dichtungselement 20 gebondet. Wenn der zweite Metallstift (Metallstift 34 oder Metallstift 37) in das zweite Loch (Loch 23 oder Loch 24) eingeführt wird, zerstößt der zweite Metallstift Leerräume, die im zweiten leitfähigen Bond-Präkursor (leitfähiger Bond-Präkursor 35p, 35q oder leitfähiger Bond-Präkursor 38p, 38q, siehe 5 bis 7) vorhanden sind, der im zweiten Loch angeordnet ist. Der zweite Metallstift wird noch stärker an die Leistungshalbleitereinrichtung 15 und das Dichtungselement 20 gebondet. Die Zuverlässigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 1b, 1c kann verbessert werden.
  • Dritte Ausführungsform
  • Unter Bezugnahme auf 13 wird eine Leistungshalbleitervorrichtung 1d in einer dritten Ausführungsform beschrieben. Die Leistungshalbleitervorrichtung 1d in der vorliegenden Ausführungsform hat eine Konfiguration ähnlich derjenigen der Leistungshalbleitervorrichtung 1 in der ersten Ausführungsform, und ein Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1d in der vorliegenden Ausführungsform weist Schritte auf, die ähnlich denjenigen in dem Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1 in der ersten Ausführungsform sind, und unterscheidet sich hauptsächlich in den folgenden Punkten.
  • In der Leistungshalbleitervorrichtung 1d und dem Verfahren zum Herstellen derselben in der vorliegenden Ausführungsform, hat der Querschnitt des Metallstifts 31 entlang der Längsrichtung des Metallstifts 31 eine konische bzw. sich verjüngende Form, die in Richtung der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 schmaler wird. Die Querschnittsfläche des einen Endes des Metallstifts 31 distal von der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 ist größer als die Querschnittsfläche des anderen Endes des Metallstifts 31 proximal zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10.
  • Der Querschnitt des Metallstifts 34 entlang der Längsrichtung des Metallstifts 34 hat eine konische Form, die in Richtung der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 schmaler wird. Die Querschnittsfläche des einen Endes des Metallstifts 34 distal von der ersten Hauptfläche 10a (oder Leistungshalbleitereinrichtung 15) des leitfähigen Schaltungsmusters 10 ist größer als die Querschnittsfläche des anderen Endes des Metallstifts 34 proximal zur ersten Hauptfläche 10a (oder Leistungshalbleitereinrichtung 15) des leitfähigen Schaltungsmusters 10.
  • Der Querschnitt des Metallstifts 37 entlang der Längsrichtung des Metallstifts 37 hat eine konische Form, die in Richtung der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 schmaler wird. Die Querschnittsfläche des einen Endes des Metallstifts 37 distal von der ersten Hauptfläche 10a (oder Leistungshalbleitereinrichtung 15) des leitfähigen Schaltungsmusters 10 ist größer als die Querschnittsfläche des anderen Endes des Metallstifts 37 proximal zur ersten Hauptfläche 10a (oder Leistungshalbleitereinrichtung 15) des leitfähigen Schaltungsmusters 10.
  • Wie in 14, veranschaulicht, hat in einer Leistungshalbleitervorrichtung 1e und einem Verfahren zum Herstellen derselben in einer Modifikation der vorliegenden Ausführungsform der Querschnitt des Metallstifts 31 entlang der Längsrichtung des Metallstifts 31 eine gezackte bzw. gezahnte Form, die in Richtung der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 schmaler wird. Der Querschnitt des Metallstifts 34 entlang der Längsrichtung des Metallstifts 34 hat eine gezahnte Form, die in Richtung der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 schmaler wird. Der Querschnitt des Metallstifts 37 entlang der Längsrichtung des Metallstifts 37 hat eine gezahnte Form, die in Richtung der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 schmaler wird.
  • Die Leistungshalbleitervorrichtung 1d, 1e und das Verfahren zum Herstellen derselben in der vorliegenden Ausführungsform erzielen die folgenden Wirkungen, und zwar zusätzlich zu den Wirkungen, die von der Leistungshalbleitervorrichtung 1 und dem Verfahren zum Herstellen derselben in der ersten Ausführungsform erzielt werden.
  • In der Leistungshalbleitervorrichtung 1d, 1e und dem Verfahren zum Herstellen derselben in der vorliegenden Ausführungsform, haben der erste Querschnitt des ersten Metallstifts (Metallstift 31) entlang der ersten Längsrichtung des ersten Metallstifts und der Querschnitt des zweiten Metallstifts (Metallstift 34 oder Metallstift 37) entlang der zweiten Längsrichtung des zweiten Metallstifts eine konische Form oder eine gezahnte Form, die in Richtung der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 schmaler wird.
  • Mit dieser Konfiguration gilt Folgendes: Wenn der erste Metallstift (Metallstift 31) in das erste Loch (Loch 22) eingeführt wird, zerstößt der erste Metallstift Leerräume, die im leitfähigen Bond-Präkursor (leitfähiger Bond-Präkursor 32p, 32q, siehe 5 bis 7) vorhanden sind, der im ersten Loch angeordnet ist. Der erste Metallstift wird noch stärker an das leitfähige Schaltungsmuster 10 und das Dichtungselement 20 gebondet. Wenn der zweite Metallstift (Metallstift 34 oder Metallstift 37) in das zweite Loch (Loch 23 oder Loch 24) eingeführt wird, zerstößt der zweite Metallstift Leerräume, die im leitfähigen Bond-Präkursor (leitfähiger Bond-Präkursor 35p, 35q oder leitfähiger Bond-Präkursor 38p, 38q, siehe 5 bis 7) vorhanden sind, der im zweiten Loch angeordnet ist. Der zweite Metallstift wird noch stärker an die Leistungshalbleitereinrichtung 15 und das Dichtungselement 20 gebondet. Die Zuverlässigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 1d, 1e kann verbessert werden.
  • Wenn der erste Metallstift (Metallstift 31) in das erste Loch (Loch 22) eingeführt wird, ist die Mittelachse in der ersten Längsrichtung des ersten Metallstifts mit der Mittelachse in der zweiten Längsrichtung des ersten Lochs durch die Seitenfläche des ersten Metallstifts ausgerichtet bzw. fluchtet mit dieser, selbst wenn die Mittelachse in der ersten Längsrichtung des ersten Metallstifts mit der Mittelachse in der zweiten Längsrichtung des ersten Lochs fehlausgerichtet ist.. Das erste leitfähige Bondelement (leitfähiges Bondelement 32) ist gleichmäßig um den ersten Metallstift herum ausgebildet. Wenn der erste Metallstift (Metallstift 34 oder Metallstift 37) in das zweite Loch (Loch 23 oder Loch 24) eingeführt wird, ist die Mittelachse in der dritten Längsrichtung des zweiten Metallstifts mit der Mittelachse in der vierten Längsrichtung des zweiten Lochs durch die Seitenfläche des zweiten Metallstifts ausgerichtet bzw. fluchtet mit dieser, selbst wenn die Mittelachse in der dritten Längsrichtung des zweiten Metallstifts mit der Mittelachse in der vierten Längsrichtung des zweiten Lochs fehlausgerichtet ist. Das zweite leitfähige Bondelement (leitfähiges Bondelement 35 oder leitfähiges Bondelement 38) ist gleichmäßig um den zweiten Metallstift herum ausgebildet. Mit dieser Konfiguration gilt Folgendes: Selbst wenn eine Belastung auf die erste leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 30) und die zweite leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 33 oder leitfähige Stütze 36) infolge einer Änderung der Umgebungstemperatur ausgeübt wird, kann verhindert werden, dass die Belastung stark lokal auf einen Teil der ersten leitfähigen Stütze (leitfähige Stütze 30) und der zweiten leitfähigen Stütze (leitfähige Stütze 33 oder leitfähige Stütze 36) wirkt. Die Zuverlässigkeit der ersten leitfähigen Stütze (leitfähige Stütze 30) und der zweiten leitfähigen Stütze (leitfähige Stütze 33 oder leitfähige Stütze 36) kann verbessert werden, und die Zuverlässigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 1d, 1e kann verbessert werden. Die Produktivität der Leistungshalbleitervorrichtung 1d, 1e kann verbessert werden.
  • Vierte Ausführungsform
  • Unter Bezugnahme auf 15 wird eine Leistungshalbleitervorrichtung 1f in einer vierten Ausführungsform beschrieben. Die Leistungshalbleitervorrichtung 1f in der vorliegenden Ausführungsform hat eine Konfiguration ähnlich derjenigen der Leistungshalbleitervorrichtung 1 in der ersten Ausführungsform, und ein Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1f in der vorliegenden Ausführungsform weist Schritte auf, die ähnlich denjenigen in dem Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1 in der ersten Ausführungsform sind, und unterscheidet sich hauptsächlich in den folgenden Punkten.
  • In der Leistungshalbleitervorrichtung 1f und dem Verfahren zum Herstellen derselben in der vorliegenden Ausführungsform, ist der Durchmesser des proximalen Endes des Lochs 22 bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 kleiner als der Durchmesser des distalen Endes des Lochs 22 bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10. Das Loch 22 positioniert den Metallstift 31 in der Richtung normal zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10. Genauer gesagt: Das Loch 22 hat eine sich verjüngende bzw. konische Form, die in Richtung der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 schmaler wird. Das proximale Ende des Metallstifts 31 bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 stößt an die Seitenfläche des Lochs 22, und dadurch wird der Metallstift 31 in der Richtung normal zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 positioniert.
  • Der Durchmesser des proximalen Endes des Lochs 23 bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 ist kleiner als der Durchmesser des distalen Endes des Lochs 23 bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10. Das Loch 23 positioniert den Metallstift 34 in der Richtung normal zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10. Genauer gesagt: Das Loch 23 hat eine sich verjüngende bzw. konische Form, die in Richtung der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 schmaler wird. Das proximale Ende des Metallstifts 34 bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 stößt an die Seitenfläche des Lochs 23, und dadurch wird der Metallstift 34 in der Richtung normal zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 positioniert.
  • Der Durchmesser des proximalen Endes des Lochs 24 bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 ist kleiner als der Durchmesser des distalen Endes des Lochs 24 bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10. Das Loch 24 positioniert den Metallstift 37 in der Richtung normal zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10. Genauer gesagt: Das Loch 24 hat eine sich verjüngende bzw. konische Form, die in Richtung der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 schmaler wird. Das proximale Ende des Metallstifts 37 bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 stößt an die Seitenfläche des Lochs 24, und dadurch wird der Metallstift 37 in der Richtung normal zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10. positioniert.
  • Wie in 16 veranschaulicht, gilt in einer Leistungshalbleitervorrichtung 1g und einem Verfahren zum Herstellen derselben in einer Modifikation der vorliegenden Ausführungsform Folgendes: Der Metallstift 31 weist einen Körper 61 und einen Kopf 62 auf, der am distalen Ende des Körpers 61 bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 angeordnet ist. Der Durchmesser des Kopfes 62 ist größer als der Durchmesser des Körpers 61. Das Loch 22 hat einen Bereich 71 mit kleinem Durchmesser und einen Bereich 72 mit großem Durchmesser, der kommunizierend mit dem Bereich 71 mit kleinem Durchmesser verbunden ist. Der Bereich 72 mit großem Durchmesser hat einen größeren Durchmesser als der Bereich 71 mit kleinem Durchmesser und ist distaler von der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 als der Bereich 71 mit kleinem Durchmesser.
  • Der Durchmesser des Körpers 61 des Metallstifts 31 ist kleiner als der Durchmesser der Bereich 71 mit kleinem Durchmesser des Lochs 22 und kleiner als der Durchmesser des Bereichs 72 mit großem Durchmesser des Lochs 22. Der Durchmesser des Kopfes 62 des Metallstift 31 ist größer als der Durchmesser des Bereich 71 mit kleinem Durchmesser des Lochs 22 und kleiner als der Durchmesser des Bereichs 72 mit großem Durchmesser des Loch 22. Der Bereich 71 mit kleinem Durchmesser des Lochs 22 nimmt den Körper 61 des Metallstifts 31 auf. Der Bereich 72 mit großem Durchmesser des Lochs 22 nimmt den Kopf 62 des Metallstifts 31 auf. Der Kopf 62 des Metallstifts 31 stößt an die Bodenfläche des Bereichs 72 mit großem Durchmesser des Lochs 22 an, und dadurch wird der Metallstift 31 in der Richtung normal zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähige Schaltungsmusters 10 positioniert.
  • Der Metallstift 34 weist einen Körper 64 und einen Kopf 65 auf, der am distalen Ende des Körpers 64 bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 angeordnet ist. Der Durchmesser des Kopfes 65 ist größer als der Durchmesser des Körpers 64. Das Loch 23 hat einen Bereich 74 mit kleinem Durchmesser und einen Bereich 75 mit großem Durchmesser, der kommunizierend mit dem Bereich 74 mit kleinem Durchmesser verbunden ist. Der Bereich 75 mit großem Durchmesser hat einen größeren Durchmesser als der Bereich 74 mit kleinem Durchmesser und ist distaler von der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 als der Bereich 74 mit kleinem Durchmesser.
  • Der Durchmesser des Körpers 64 des Metallstifts 34 ist kleiner als der Durchmesser der Bereich 74 mit kleinem Durchmesser des Lochs 23 und kleiner als der Durchmesser des Bereichs 75 mit großem Durchmesser des Lochs 23. Der Durchmesser des Kopfes 65 des Metallstift 34 ist größer als der Durchmesser des Bereich 74 mit kleinem Durchmesser des Lochs 23 und kleiner als der Durchmesser des Bereichs 75 mit großem Durchmesser des Lochs 23. Der Bereich 74 mit kleinem Durchmesser des Lochs 23 nimmt den Körper 64 des Metallstifts 34 auf. Der Bereich 75 mit großem Durchmesser des Lochs 23 nimmt den Kopf 65 des Metallstifts 34 auf. Der Kopf 65 des Metallstifts 34 stößt an die Bodenfläche des Bereichs 75 mit großem Durchmesser des Lochs 23 an, und dadurch wird der Metallstift 34 in der Richtung normal zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähige Schaltungsmusters 10 positioniert.
  • Der Metallstift 37 weist einen Körper 67 und einen Kopf 68 auf, der am distalen Ende des Körpers 67 bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 angeordnet ist. Der Durchmesser des Kopfes 68 ist größer als der Durchmesser des Körpers 67. Das Loch 24 hat einen Bereich 77 mit kleinem Durchmesser und einen Bereich 78 mit großem Durchmesser, der kommunizierend mit dem Bereich 77 mit kleinem Durchmesser verbunden ist. Der Bereich 78 mit großem Durchmesser hat einen größeren Durchmesser als der Bereich 77 mit kleinem Durchmesser und ist distaler von der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 als der Bereich 77 mit kleinem Durchmesser.
  • Der Durchmesser des Körpers 67 des Metallstifts 37 ist kleiner als der Durchmesser der Bereich 77 mit kleinem Durchmesser des Lochs 24 und kleiner als der Durchmesser des Bereichs 78 mit großem Durchmesser des Lochs 24. Der Durchmesser des Kopfes 68 des Metallstift 37 ist größer als der Durchmesser des Bereich 77 mit kleinem Durchmesser des Lochs 24 und kleiner als der Durchmesser des Bereichs 78 mit großem Durchmesser des Lochs 24. Der Bereich 77 mit kleinem Durchmesser des Lochs 24 nimmt den Körper 67 des Metallstifts 37 auf. Der Bereich 78 mit großem Durchmesser des Lochs 24 nimmt den Kopf 68 des Metallstifts 37 auf. Der Kopf 68 des Metallstifts 37 stößt an die Bodenfläche des Bereichs 78 mit großem Durchmesser des Lochs 24 an, und dadurch wird der Metallstift 37 in der Richtung normal zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähige Schaltungsmusters 10 positioniert.
  • Die Leistungshalbleitervorrichtung 1f, 1g und das Verfahren zum Herstellen derselben in der vorliegenden Ausführungsform erzielen die folgenden Wirkungen, und zwar zusätzlich zu den Wirkungen, die von der Leistungshalbleitervorrichtung 1 und dem Verfahren zum Herstellen derselben in der ersten Ausführungsform erzielt werden.
  • In der Leistungshalbleitervorrichtung 1f, 1g und dem Verfahren zum Herstellen derselben in der vorliegenden Ausführungsform ist der Durchmesser des ersten proximalen Endes des ersten Lochs (Loch 22) bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 kleiner als der zweite Durchmesser des ersten distalen Endes des ersten Lochs bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10. Das erste Loch positioniert den ersten Metallstift (Metallstift 31) in der Richtung normal zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10. Ein dritter Durchmesser eines zweiten proximalen Endes des zweiten Lochs (Loch 23 oder Loch 24) bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 ist kleiner als der vierte Durchmesser eines zweiten distalen Endes des zweiten Lochs bezogen auf erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10. Das zweite Loch positioniert den zweiten Metallstift (Metallstift 34 oder Metallstift 37) in der Richtung normal zur ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10.
  • Mit dieser Kontakt können ein erster Abstand (Abstand G1 zwischen dem leitfähigen Schaltungsmuster 10 und dem ersten Metallstift (Metallstift 31) und ein zweiter Abstand (Abstand G2 oder Abstand G3 zwischen der Leistungshalbleitereinrichtung 15 und dem zweiten Metallstift (Metallstift 34 oder Metallstift 37) passend vorgegeben werden. Die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen dem leitfähigen Schaltungsmuster 10 und dem ersten Metallstift und die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen der Leistungshalbleitereinrichtung 15 und dem zweiten Metallstift können verbessert werden. Die Zuverlässigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 1f, 1g kann verbessert werden.
  • In der Leistungshalbleitervorrichtung 1f, 1g und dem Verfahren zum Herstellen derselben in der vorliegenden Ausführungsform, haben das erste Loch (Loch 22) und das zweite Loch (Loch 23 oder Loch 24) eine konische Form, die in Richtung der ersten Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 schmaler wird.
  • Mit dieser Konfiguration können der erste Abstand zwischen dem leitfähigen Schaltungsmuster 10 und dem ersten Metallstift (Metallstift 31) und der zweite Abstand zwischen der Leistungshalbleitereinrichtung 15 und dem zweiten Metallstift (Metallstift 34 oder Metallstift 37) passend vorgegeben werden. Die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen dem leitfähigen Schaltungsmuster 10 und dem ersten Metallstift und die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen der Leistungshalbleitereinrichtung 15 und dem zweiten Metallstift können verbessert werden. Die Zuverlässigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 1f, 1g kann verbessert werden.
  • Wenn der erste Metallstift (Metallstift 31) in das erste Loch (Loch 22) eingeführt wird, ist die Mittelachse in der ersten Längsrichtung des ersten Metallstifts mit der Mittelachse in der zweiten Längsrichtung des ersten Lochs durch die Seitenfläche des ersten Lochs ausgerichtet bzw. fluchtet mit dieser, selbst wenn die Mittelachse in der ersten Längsrichtung des ersten Metallstifts mit der Mittelachse in der zweiten Längsrichtung des ersten Lochs fehlausgerichtet ist. Das erste leitfähige Bondelement (leitfähiges Bondelement 32) ist gleichmäßig um den ersten Metallstift herum ausgebildet. Wenn der erste Metallstift (Metallstift 34 oder Metallstift 37) in das zweite Loch (Loch 23 oder Loch 24) eingeführt wird, ist die Mittelachse in der dritten Längsrichtung des zweiten Metallstifts mit der Mittelachse in der vierten Längsrichtung des zweiten Lochs durch die Seitenfläche des zweiten Lochs ausgerichtet bzw. fluchtet mit dieser, selbst wenn die Mittelachse in der dritten Längsrichtung des zweiten Metallstifts mit der Mittelachse in der vierten Längsrichtung des zweiten Lochs fehlausgerichtet ist. Das zweite leitfähige Bondelement (leitfähiges Bondelement 35 oder leitfähiges Bondelement 38) ist gleichmäßig um den zweiten Metallstift herum ausgebildet. Mit dieser Konfiguration gilt Folgendes: Selbst wenn eine Belastung auf die erste leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 30) und die zweite leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 33 oder leitfähige Stütze 36) infolge einer Änderung der Umgebungstemperatur ausgeübt wird, kann verhindert werden, dass die Belastung stark lokal auf einen Teil der ersten leitfähigen Stütze (leitfähige Stütze 30) und der zweiten leitfähigen Stütze (leitfähige Stütze 33 oder leitfähige Stütze 36) wirkt. Die Zuverlässigkeit der ersten leitfähigen Stütze (leitfähige Stütze 30) und der zweiten leitfähigen Stütze (leitfähige Stütze 33 oder leitfähige Stütze 36) kann verbessert werden, und die Zuverlässigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 1f, 1g kann verbessert werden. Die Produktivität der Leistungshalbleitervorrichtung 1f, 1g kann verbessert werden.
  • In der Leistungshalbleitervorrichtung 1f, 1g und dem Verfahren zum Herstellen derselben in der vorliegenden Ausführungsform, weist der erste Metallstift (Metallstift 31) den ersten Körper (Körper 61) und den ersten Kopf (Kopf 62) auf, der an einem dritten distalen Ende des ersten Körper bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 angeordnet ist. Der zweite Metallstift (Metallstift 34 oder Metallstift 37) weist den zweiten Körper (Körper 64 oder Körper 67) und den zweiten Kopf (Kopf 65 oder Kopf 68) auf, der an einem vierten distalen Ende des zweiten Körpers bezogen auf die erste Hauptfläche 10a des leitfähigen Schaltungsmusters 10 angeordnet ist. Das erste Loch hat den ersten Bereich mit kleinem Durchmesser (Bereich 71 mit kleinem Durchmesser), der den ersten Körper aufnimmt. Das erste Loch hat den ersten Bereich mit großem Durchmesser (Bereich 72 mit großem Durchmesser), der den ersten Kopf aufnimmt. Das zweite Loch hat einen zweiten Bereich mit kleinem Durchmesser (Bereich 74 mit kleinem Durchmesser oder Bereich 77 mit kleinem Durchmesser), der den zweiten Körper aufnimmt. Das zweite Loch hat den zweiten Bereich mit großem Durchmesser (Bereich 75 mit großem Durchmesser oder Bereich 78 mit großem Durchmesser), der den zweiten Kopf aufnimmt.
  • Mit dieser Konfiguration können der erste Abstand zwischen dem leitfähigen Schaltungsmuster 10 und dem ersten Metallstift (Metallstift 31) und der zweite Abstand zwischen der Leistungshalbleitereinrichtung 15 und dem zweiten Metallstift (Metallstift 34 oder Metallstift 37) passend vorgegeben werden. Die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen dem leitfähigen Schaltungsmuster 10 und dem ersten Metallstift und die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen der Leistungshalbleitereinrichtung 15 und dem zweiten Metallstift können verbessert werden. Die Zuverlässigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 1f, 1g kann verbessert werden.
  • Fünfte Ausführungsform
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird irgendeine der Leistungshalbleitervorrichtungen 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g in der obigen ersten bis vierten Ausführungsform an einer Stromrichtervorrichtung angewendet. Obwohl die vorliegende Erfindung nicht auf irgendeine bestimmte Stromrichtervorrichtung beschränkt ist, wird unten die Anwendung irgendeiner der Leistungshalbleitervorrichtungen 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g an einem Dreiphasen-Wechselrichter als eine fünfte Ausführungsform beschrieben.
  • Das Stromrichtersystem, das in 17 dargestellt ist, ist mit einer Energiequelle 100, einer Stromrichtervorrichtung 200 und einer Last 300 konfiguriert. Die Energiequelle 100 ist eine DC-Energiequelle und führt DC-Energie der Stromrichtervorrichtung 200 zu. Die Energiequelle 100 kann beispielsweise und ohne Beschränkung aus einem DC-System, einer Solarbatterie oder einer Speicherbatterie gebildet sein, oder sie kann aus einer Gleichrichterschaltung oder einem AC/DC-Wandler gebildet sein, die mit einem AC-System verbunden sind. Die Energiequelle 100 kann aus einem DC/DC-Wandler gebildet sein, der DC-Energie, die aus einem DC-System ausgegeben wird, in andersartige DC-Energie umwandelt.
  • Die Stromrichtervorrichtung 200 ist ein Dreiphasen-Wechselrichter, der zwischen die Energiequelle 100 und die Last 300 geschaltet ist, und wandelt DC-Energie, die von der Energiequelle 100 zugeführt wird, in AC-Energie um und führt die AC-Energie der Last 300 zu. Wie in 17 gezeigt, weist die Stromrichtervorrichtung 200 Folgendes auf: Eine Haupt-Umwandlungsschaltung 201 zum Umwandeln von DC-Energie in AC-Energie und zum Ausgeben von AC-Energie, und eine Steuerungsschaltung 203 zum Ausgeben output eines Steuersignals zum Steuern der Haupt-Umwandlungsschaltung 201 an die Haupt-Umwandlungsschaltung 201.
  • Die Last 300 ist ein Dreiphasen-Motor, der mit der AC-Energie betrieben wird, die von der Stromrichtervorrichtung 200 zugeführt wird. Die Last 300 ist nicht auf bestimmte Anwendungen beschränkt und ist ein Motor, der in einer Vielfalt von elektrischen Instrumenten installiert ist und beispielsweise als ein Motor für Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Schienenfahrzeuge, Fahrstühle oder Klimaanlagen verwendet wird.
  • Die Einzelheiten der Stromrichtervorrichtung 200 werden unten beschrieben. Die Haupt-Umwandlungsschaltung 201 weist Schaltelemente (nicht dargestellt) und Freilaufdioden (nicht dargestellt) auf. Die Schaltelemente schalten eine Spannung, die von der Energiequelle 100 zugeführt wird, wodurch die Haupt-Umwandlungsschaltung 201 die DC-Energie, die von der Energiequelle 100 zugeführt wird, in AC-Energie umwandelt und AC-Energie der Last 300 zuführt. Es gibt eine Vielfalt von Schaltungskonfigurationen der Haupt-Umwandlungsschaltung 201. Die Haupt-Umwandlungsschaltung 201 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine Vollbrückenschaltung mit zwei Pegeln und drei Phasen sein und sechs Schaltelemente und sechs Freilaufdioden aufweisen, die antiparallel zu den jeweiligen Schaltelementen geschaltet sind. Mindestens eines der Schaltelemente und der Freilaufdioden der Haupt-Umwandlungsschaltung 201 ist ein Schaltelement oder eine Freilaufdiode, einer Leistungshalbleitervorrichtung 202 entsprechend einer der Leistungshalbleitervorrichtungen 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g in den obigen ersten bis vierten Ausführungsformen. Sechs Schaltelemente sind in Zweiergruppen in Reihe geschaltet und bilden so obere und untere Zweige, und die oberen und unteren Zweige bilden jede Phase (U-Phase, V-Phase, W-Phase) einer Vollbrückenschaltung. Die jeweiligen Ausgangsanschlüsse der oberen und unteren Zweige, d. h. drei Ausgangsanschlüsse der Haupt-Umwandlungsschaltung 201, sind mit der Last 300 verbunden.
  • Die Haupt-Umwandlungsschaltung 201 weist auch eine Treiberschaltung (nicht dargestellt) auf, um jedes Schaltelement zu treiben. Die Treiberschaltung kann in der Leistungshalbleitervorrichtung 202 enthalten sein, oder sie kann außerhalb der Leistungshalbleitervorrichtung 202 angeordnet sein. Die Treiberschaltung erzeugt ein Treibersignal zum Treiben eines Schaltelements in der Haupt-Umwandlungsschaltung 201 und führt das Treibersignal der Steuerelektrode des Schaltelements der Haupt-Umwandlungsschaltung 201 zu. Genauer gesagt: Ein Treibersignal zum Einschalten eines Schaltelements und ein Treibersignal zum Ausschalten eines Schaltelements werden an die Steuerelektrode jedes Schaltelements ausgegeben, und zwar gemäß einem Steuersignal aus der Steuerungsschaltung 203. Wenn das Schaltelement im Einschaltzustand belassen wird, ist das Treibersignal ein Spannungssignal (Einschaltsignal) gleich groß wie oder höher als eine Schwellenspannung des Schaltelements. Wenn das Schaltelement im Ausschaltzustand belassen wird, ist das Treibersignal ein Spannungssignal (Ausschaltsignal) gleich groß wie oder niedriger als eine Schwellenspannung des Schaltelements.
  • Die Steuerungsschaltung 203 steuert das Schaltelement der Haupt-Umwandlungsschaltung 201 derart, dass der Last 300 Energie zugeführt wird. Genauer gesagt: Die Zeit (Einschaltzeit), in der jedes Schaltelement der Haupt-Umwandlungsschaltung 201 eingeschaltet sein soll, wird auf der Basis der Energie bzw. Leistung berechnet, die der Last 300 zugeführt werden soll. Beispielsweise kann die Haupt-Umwandlungsschaltung 201 durch PWM-Steuerung gesteuert werden, die die Einschaltzeit der Schaltelemente gemäß der Spannung moduliert, die an die Last 300 ausgegeben werden soll. Ein Steuerbefehl (Steuersignal) wird an eine Treiberschaltung der Haupt-Umwandlungsschaltung 201 ausgegeben so dass ein Einschaltsignal an ein Schaltelement ausgegeben wird, das eingeschaltet werden soll, und ein Ausschaltsignal an ein Schaltelement ausgegeben wird, das ausgeschaltet werden soll und zwar zu jedem Zeitpunkt. Die Treiberschaltung gibt ein Einschaltsignal oder ein Ausschaltsignal als ein Treibersignal an die Steuerelektrode jedes Schaltelements aus, und zwar gemäß dem Steuersignal.
  • In der Stromrichtervorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform wird irgendeine der Leistungshalbleitervorrichtungen 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g in der ersten bis vierten Ausführungsform als die Leistungshalbleitervorrichtung 202 angewendet, die die Haupt-Umwandlungsschaltung 201 bildet. In den Leistungshalbleitervorrichtungen 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g in der ersten bis vierten Ausführungsform gilt Folgendes: Da die erste leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 30) und die zweite leitfähige Stütze (leitfähige Stütze 33 oder leitfähige Stütze 36) mit einer größeren Höhe gebildet werden können, kann der Abstand zwischen der Leistungshalbleitereinrichtung 15, die in der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g enthalten ist, und der Steuerungsschaltung 203 vergrößert werden. Die Zuverlässigkeit der Stromrichtervorrichtung kann verbessert werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung auf einen Wechselrichter mit zwei Pegeln und drei Phasen angewendet. Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt und kann auf eine Vielfalt von Stromrichtervorrichtungen angewendet werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung auf eine Stromrichtervorrichtung mit zwei Pegeln angewendet, aber sie kann auch auf eine Stromrichtervorrichtung mit drei der mehr Pegeln angewendet werden. Wenn die Stromrichtervorrichtung einer einphasigen Last Energie zuführt, kann die vorliegende Erfindung auch auf einen einphasigen Wechselrichter angewendet werden. Wenn die Stromrichtervorrichtung einer DC-Last oder dergleichen Energie zuführt, kann die vorliegende Erfindung auch auf einen DC/DC/DC-Wandler oder einen AC/DC-Wandler angewendet werden.
  • Die Stromrichtervorrichtung, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, ist nicht auf den Fall beschränkt, in dem die Last ein Motor ist, wie oben beschrieben, und sie kann als eine Energiezuführungseinrichtung für eine elektrische Entladungsmaschine oder Lasermaschine oder einen Induktionsherd oder ein drahtloses Ladesystem verwendet werden, oder sie kann als ein Leistungskonditionierer für ein Solarenergiesystem oder ein Energiespeichersystem verwendet werden.
  • Die erste bis fünfte Ausführungsform und deren Modifikationen, die hier offenbart sind, verstehen sich in jeglicher Hinsicht als anschaulich und nicht als einschränkend. Mindestens zwei der ersten bis fünften Ausführungsform und deren Modifikationen, die hierin offenbart sind, können kombiniert werden, es sei denn, es entsteht ein Widerspruch. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist nicht in der obigen Beschreibung gezeigt, sondern in den Ansprüchen, und es ist beabsichtigt, dass sämtliche Modifikationen, die in der Bedeutung und dem Bereich der Äquivalenz der Ansprüche liegen, hiervon umfasst sind.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g
    Leistungshalbleitervorrichtung
    2, 2a
    Leistungshalbleitermodul
    10
    leitfähiges Schaltungsmuster
    10a
    erste Hauptfläche
    10b
    Hauptfläche
    15
    Leistungshalbleitereinrichtung
    16
    Rückelektrode
    17
    erste Frontelektrode
    18
    zweite Frontelektrode
    20
    Dichtungselement
    20a
    zweite Hauptfläche
    22, 23, 24
    Loch
    30, 33, 36
    leitfähige Stütze
    31, 34, 37
    Metallstift
    32, 35, 38
    leitfähiges Bondelement
    32p, 32q, 32r, 35p, 35q, 35r, 38p, 38q, 38r
    leitfähiger Bond-Präkursor
    40
    Form
    41
    feststehendes Teil
    42
    bewegliches Teil
    43, 44, 45
    Form-Stift
    50, 50a
    Leiterplatte
    51
    Isoliersubstrat
    51a
    dritte Hauptfläche
    51b
    vierte Hauptfläche
    52
    Verdrahtung
    53
    erster Verdrahtungsbereich
    54
    zweiter Verdrahtungsbereich
    55
    dritter Verdrahtungsbereich
    61, 64, 67
    Körper
    62, 65, 68
    Kopf
    63, 66, 69
    Bein
    71, 74, 77
    Bereich mit kleinem Durchmesser
    72, 75, 78
    Bereich mit großem Durchmesser
    100
    Energiequelle
    200
    Stromrichtervorrichtung
    201
    Haupt-Umwandlungsschaltung
    202
    Leistungshalbleitervorrichtung
    203
    Steuerungsschaltung
    300
    Last
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2002 [0002, 0004]
    • JP 170906 A [0002, 0004]

Claims (19)

  1. Leistungshalbleitervorrichtung, die Folgendes aufweist: ein leitfähiges Schaltungsmuster, das eine erste Hauptfläche aufweist; eine Leistungshalbleitereinrichtung, die an die erste Hauptfläche gebondet ist; ein Dichtungselement, das die erste Hauptfläche und die Leistungshalbleitereinrichtung abdichtet; eine erste leitfähige Stütze, die das erste Loch füllt, das im Dichtungselement gebildet ist, und mit der ersten Hauptfläche des leitfähigen Schaltungsmusters verbunden ist; und eine zweite leitfähige Stütze, die ein zweites Loch füllt, das im Dichtungselement ausgebildet ist, und mit der Leistungshalbleitereinrichtung verbunden ist, wobei die erste leitfähige Stütze einen ersten Metallstift und ein erstes leitfähiges Bondelement aufweist, die zweite leitfähige Stütze einen zweiten Metallstift und ein zweites leitfähiges Bondelement aufweist, das erste leitfähige Bondelement zwischen einer ersten Stift-Seitenfläche des ersten Metallstifts und einer ersten Seitenfläche des ersten Lochs auffüllt und den ersten Metallstift an das leitfähige Schaltungsmuster bondet, und das zweite leitfähige Bondelement zwischen einer zweiten Stift-Seitenfläche des zweiten Metallstifts und einer zweiten Seitenfläche des zweiten Lochs auffüllt und den zweiten Metallstift an die Leistungshalbleitereinrichtung bondet.
  2. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Metallstift und der zweite Metallstift aus Kupfer, Aluminium, Gold, oder Silber gebildet sind.
  3. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste leitfähige Bondelement und das zweite leitfähige Bondelement aus Lot oder einem gesinterten Metall-Feinpartikel-Körper gebildet sind.
  4. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein erster Querschnitt des ersten Metallstifts entlang einer ersten Längsrichtung des ersten Metallstifts und ein zweiter Querschnitt des zweiten Metallstifts entlang einer zweiten Längsrichtung des zweiten Metallstifts eine T-Form oder eine I-Form haben.
  5. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein erster Querschnitt des ersten Metallstifts entlang einer ersten Längsrichtung des ersten Metallstifts und ein zweiter Querschnitt des zweiten Metallstifts entlang einer zweiten Längsrichtung des zweiten Metallstifts eine konische Form haben, die in Richtung der ersten Hauptfläche schmaler wird, oder eine gezahnte Form haben, die in Richtung der ersten Hauptfläche schmaler wird.
  6. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein erster Durchmesser eines ersten proximalen Endes des ersten Lochs bezogen auf die erste Hauptfläche kleiner ist als ein zweiter Durchmesser eines ersten distalen Endes des ersten Lochs bezogen auf die erste Hauptfläche und das erste Loch den ersten Metallstift in einer Richtung normal zur ersten Hauptfläche positioniert, und ein dritter Durchmesser eines zweiten proximalen Endes des zweiten Lochs bezogen auf die erste Hauptfläche kleiner ist als ein vierter Durchmesser eines zweiten distalen Endes des zweiten Lochs bezogen auf die erste Hauptfläche und das zweite Loch den zweiten Metallstift in einer Richtung normal zur ersten Hauptfläche positioniert.
  7. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 6, wobei das erste Loch und das zweite Loch eine konische Form haben, die in Richtung der ersten Hauptfläche schmaler wird.
  8. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 6, wobei der erste Metallstift einen ersten Körper und einen ersten Kopf aufweist, der an einem dritten distalen Ende des ersten Körpers bezogen auf die erste Hauptfläche angeordnet ist, der zweite Metallstift einen zweiten Körper und einen zweiten Kopf aufweist, der an einem vierten distalen Ende des zweiten Körpers bezogen auf die erste Hauptfläche angeordnet ist, das erste Loch einen ersten Bereich mit kleinem Durchmesser aufweist, der den ersten Körper aufnimmt, das erste Loch einen ersten Bereich mit großem Durchmesser aufweist, der den ersten Kopf aufnimmt, das zweite Loch einen zweiten Bereich mit kleinem Durchmesser aufweist, der den zweiten Körper aufnimmt, und das zweite Loch einen zweiten Bereich mit großem Durchmesser aufweist, der den zweiten Kopf aufnimmt.
  9. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Dichtungselement eine zweite Hauptfläche weg von der ersten Hauptfläche in einer Richtung normal zur ersten Hauptfläche aufweist, und ein erster Endbereich der ersten leitfähigen Stütze und ein zweiter Endbereich der zweiten leitfähigen Stütze distal von der ersten Hauptfläche von der zweiten Hauptfläche vorstehen.
  10. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Dichtungselement eine zweite Hauptfläche weg von der ersten Hauptfläche in einer Richtung normal zur ersten Hauptfläche aufweist, und ein erster Endbereich der ersten leitfähigen Stütze und ein zweiter Endbereich der zweiten leitfähigen Stütze distal von der ersten Hauptfläche mit der zweiten Hauptfläche bündig sind.
  11. Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Bonden einer Leistungshalbleitereinrichtung an eine erste Hauptfläche eines leitfähigen Schaltungsmusters; Anordnen eines Dichtungselements, das die erste Hauptfläche und die Leistungshalbleitereinrichtung abdichtet und ein erstes Loch und ein zweites Loch aufweist; ausbilden einer ersten leitfähigen Stütze im ersten Loch; und ausbilden einer zweiten leitfähigen Stütze im zweiten Loch, wobei das Anordnen des Dichtungselements ein Platzieren des leitfähigen Schaltungsmusters, auf das die Leistungshalbleitereinrichtung gebondet ist, in einen Hohlraum einer Form, die einen ersten Form-Stift und einen zweiten Form-Stift aufweist, ein Injizieren eines Dichtungsharz-Materials in den Hohlraum der Form, und ein Härten des Dichtungsharz-Materials zum Erhalten des Dichtungselements aufweist, wobei der erste Form-Stift entsprechend dem ersten Loch angeordnet ist, wobei der zweite Form-Stift entsprechend dem zweiten Loch angeordnet ist, wobei die erste leitfähige Stütze das erste Loch füllt und mit der ersten Hauptfläche des leitfähigen Schaltungsmusters verbunden ist, die zweite leitfähige Stütze das zweite Loch füllt und mit der Leistungshalbleitereinrichtung verbunden ist, die erste leitfähige Stütze einen ersten Metallstift und ein erstes leitfähiges Bondelement aufweist, die zweite leitfähige Stütze einen zweiten Metallstift und ein zweites leitfähiges Bondelement aufweist, das erste leitfähige Bondelement zwischen einer ersten Stift-Seitenfläche des ersten Metallstifts und einer ersten Seitenfläche des ersten Lochs auffüllt und den ersten Metallstift an das leitfähige Schaltungsmuster bondet, und das zweite leitfähige Bondelement zwischen einer zweiten Stift-Seitenfläche des zweiten Metallstifts und einer zweiten Seitenfläche des zweiten Lochs auffüllt und den zweiten Metallstift an die Leistungshalbleitereinrichtung bondet.
  12. Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Ausbilden der ersten leitfähigen Stütze im ersten Loch ein Anordnen eines ersten leitfähigen Bond-Präkursors in Pasten- oder Pulverform im ersten Loch, ein Bringen des ersten Metallstifts in Kontakt mit dem ersten leitfähigen Bond-Präkursor zum Anordnen des ersten leitfähigen Bond-Präkursors zwischen dem ersten Metallstift und dem leitfähigen Schaltungsmuster und zwischen der ersten Stift-Seitenfläche des ersten Metallstifts und der ersten Seitenfläche des ersten Lochs und ein Erwärmen und Abkühlen des ersten leitfähigen Bond-Präkursors zum Umwandeln des ersten leitfähigen Bond-Präkursors in das erste leitfähige Bondelement aufweist, und das Ausbilden der zweiten leitfähigen Stütze im zweiten Loch ein Anordnen eines zweiten leitfähigen Bond-Präkursors in Pasten- oder Pulverform im zweiten Loch, ein Bringen des zweiten Metallstifts in Kontakt mit dem zweiten leitfähigen Bond-Präkursor zum Anordnen des zweiten leitfähigen Bond-Präkursors zwischen dem zweiten Metallstift und der Leistungshalbleitereinrichtung und zwischen der zweiten Stift-Seitenfläche des zweiten Metallstifts und der zweiten Seitenfläche des zweiten Lochs und ein Erwärmen und Abkühlen des zweiten leitfähigen Bond-Präkursors zum Umwandeln des zweiten leitfähigen Bond-Präkursors in das zweite leitfähige Bondelement aufweist.
  13. Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Ausbilden der ersten leitfähigen Stütze im ersten Loch ein Anordnen eines ersten leitfähigen Bond-Präkursors im ersten Loch, ein Erwärmen des ersten leitfähigen Bond-Präkursors, so dass der erste leitfähiger Bond-Präkursor schmilzt, ein Eintauchen des ersten Metallstifts in den geschmolzenen ersten leitfähigen Bond-Präkursor zum Anordnen des geschmolzenen ersten leitfähigen Bond-Präkursors zwischen dem ersten Metallstift und dem leitfähigen Schaltungsmuster und zwischen der ersten Stift-Seitenfläche des ersten Metallstifts und der ersten Seitenfläche des ersten Lochs und ein Abkühlen des ersten leitfähigen Bond-Präkursors zum Umwandeln des ersten leitfähigen Bond-Präkursors in das erste leitfähige Bondelement aufweist, und das Ausbilden der zweiten leitfähigen Stütze im zweiten Loch ein Anordnen eines zweiten leitfähigen Bond-Präkursors im zweiten Loch, ein Erwärmen des zweiten leitfähigen Bond-Präkursors, so dass der zweite leitfähiger Bond-Präkursor schmilzt, ein Eintauchen des zweiten Metallstifts in den geschmolzenen zweiten leitfähigen Bond-Präkursor zum Anordnen des geschmolzenen zweiten leitfähigen Bond-Präkursors zwischen dem zweiten Metallstift und der Leistungshalbleitereinrichtung und zwischen der zweiten Stift-Seitenfläche des zweiten Metallstifts und der zweiten Seitenfläche des zweiten Lochs und ein Abkühlen des zweiten leitfähigen Bond-Präkursors zum Umwandeln des zweiten leitfähigen Bond-Präkursors in das zweite leitfähige Bondelement aufweist.
  14. Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Ausbilden der ersten leitfähigen Stütze im ersten Loch ein Aufbringen eines ersten leitfähigen Bond-Präkursors auf dem ersten Metallstift, ein Einführen des ersten Metallstifts, auf den der erste leitfähige Bond-Präkursor aufgebracht ist, in das erste Loch, so dass der erste leitfähige Bond-Präkursor zwischen dem ersten Metallstift und dem leitfähigen Schaltungsmuster und zwischen der ersten Stift-Seitenfläche des ersten Metallstifts und der ersten Seitenfläche des ersten Lochs angeordnet ist, und ein Erwärmen und Abkühlen des ersten leitfähigen Bond-Präkursors zum Umwandeln des ersten leitfähigen Bond-Präkursors in das erste leitfähige Bondelement aufweist, und das Ausbilden der zweiten leitfähigen Stütze im zweiten Loch ein Aufbringen eines zweiten leitfähigen Bond-Präkursors auf dem zweiten Metallstift, ein Einführen des zweiten Metallstifts, auf den der zweite leitfähige Bond-Präkursor aufgebracht ist, in das zweite Loch, so dass der zweite leitfähige Bond-Präkursor zwischen dem zweiten Metallstift und der Leistungshalbleitereinrichtung und zwischen der zweiten Stift-Seitenfläche des zweiten Metallstifts und der zweiten Seitenfläche des zweiten Lochs angeordnet ist, und ein Erwärmen und Abkühlen des zweiten leitfähigen Bond-Präkursors zum Umwandeln des zweiten leitfähigen Bond-Präkursors in das zweite leitfähige Bondelement aufweist.
  15. Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 12 oder 14, wobei der erste leitfähige Bond-Präkursor unter Verwendung von Wärme erwärmt wird, die im ersten Metallstift erzeugt wird, und der zweite leitfähige Bond-Präkursor unter Verwendung von Wärme erwärmt wird, die im zweiten Metallstift erzeugt wird.
  16. Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei ein erster Querschnitt des ersten Metallstifts entlang einer ersten Längsrichtung des ersten Metallstifts und ein zweiter Querschnitt des zweiten Metallstifts entlang einer zweiten Längsrichtung des zweiten Metallstifts eine T-Form oder eine I-Form haben.
  17. Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei ein erster Querschnitt des ersten Metallstifts entlang einer ersten Längsrichtung des ersten Metallstifts und ein zweiter Querschnitt des zweiten Metallstifts entlang einer zweiten Längsrichtung des zweiten Metallstifts eine konische Form haben, die in Richtung der ersten Hauptfläche schmaler wird, oder eine gezahnte Form haben, die in Richtung der ersten Hauptfläche schmaler wird.
  18. Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei ein erster Durchmesser eines ersten Endes des ersten Lochs proximal zur ersten Hauptfläche kleiner ist als ein zweiter Durchmesser eines zweiten Endes des ersten Lochs distal von der ersten Hauptfläche und das erste Loch den ersten Metallstift in einer Richtung normal zur ersten Hauptfläche positioniert, und ein dritter Durchmesser eines dritten Endes des zweiten Lochs proximal zur ersten Hauptfläche kleiner ist als ein vierter Durchmesser eines vierten Endes des zweiten Lochs distal von der ersten Hauptfläche und das zweite Loch den zweiten Metallstift in einer Richtung normal zur ersten Hauptfläche positioniert.
  19. Stromrichtervorrichtung, die Folgendes aufweist: eine Haupt-Umwandlungsschaltung, die die Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist, wobei die Haupt-Umwandlungsschaltung Eingangsenergie umwandelt und die umgewandelte Energie ausgibt; und eine Steuerungsschaltung zum Ausgeben eines Steuersignals zum Steuern der Haupt-Umwandlungsschaltung an die Haupt-Umwandlungsschaltung.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002170906A (ja) 2000-12-04 2002-06-14 Fujitsu Ltd 半導体装置及び半導体装置の製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5339800B2 (ja) * 2008-07-10 2013-11-13 三菱電機株式会社 半導体装置の製造方法
JP4567773B2 (ja) * 2008-07-18 2010-10-20 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
JP5445344B2 (ja) * 2010-06-15 2014-03-19 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
JPWO2012011210A1 (ja) * 2010-07-22 2013-09-09 パナソニック株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP5953790B2 (ja) * 2011-10-12 2016-07-20 富士電機株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP6439389B2 (ja) * 2014-11-05 2018-12-19 富士電機株式会社 半導体装置
JP7107074B2 (ja) * 2017-12-19 2022-07-27 富士電機株式会社 半導体モジュール及び半導体モジュールの製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002170906A (ja) 2000-12-04 2002-06-14 Fujitsu Ltd 半導体装置及び半導体装置の製造方法

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