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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterelement.
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Hintergrund
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Halbleiterbauelemente, die mit einem Halbleiterelement wie einem MOSFET versehen sind, sind weithin bekannt. Ein solches Halbleiterbauelement ist z. B. auf einer Leistungswandlerschaltung (z. B. einem Wechselrichter/Inverter) montiert, um einen Strom gemäß einem vorgegebenen elektrischen Signal umzuwandeln. Das Patentdokument 1 offenbart ein Beispiel für ein Halbleiterbauelement, das einen MOSFET aufweist. Dieses Halbleiterbauelement weist einen Drain-Anschluss, an den eine Eingangsspannung angelegt wird, einen Gate-Anschluss zum Zuführen des elektrischen Signals und einen Source-Anschluss, zu dem der umgewandelte Strom fließt, auf. Der MOSFET weist eine Drain-Elektrode, die elektrisch mit dem Drain-Anschluss verbunden ist, eine Gate-Elektrode, die elektrisch mit dem Gate-Anschluss verbunden ist, und eine Source-Elektrode, die elektrisch mit dem Source-Anschluss verbunden ist, auf. Die Drain-Elektrode des MOSFET ist über Lötmittel/Lot (erstes leitendes Material) elektrisch mit einem Die-Pad (verbunden mit dem Drain-Anschluss) verbunden. Die Source-Elektrode des MOSFET ist über Lot (zweites leitendes Material) mit einem leitenden Element (Metallclip) elektrisch verbunden. Die Source-Anschluss ist ebenfalls mit dem leitenden Element verbunden. Die genannte Konfiguration ermöglicht es, dass das Halbleiterbauelement einem hohen Strom standhält.
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Bei dem Halbleiterbauelement des Patentdokuments 1 konzentriert sich die thermische Belastung (Wärmespannung) während des Gebrauchs des Bauelements an der Grenzfläche zwischen der Source-Elektrode und dem zweiten leitenden Material. Dies liegt daran, dass die im MOSFET erzeugte Wärme über die Source-Elektrode zum zweiten leitenden Material geleitet wird. Die im MOSFET erzeugte Wärme wird auch über die Drain-Elektrode an das erste leitende Material weitergeleitet. Die Source-Elektrode ist jedoch kleiner als die Drain-Elektrode, so dass sich die thermische Belastung stärker an der Schnittstelle zwischen der Source-Elektrode und dem zweiten leitenden Material konzentriert. Die Konzentration der thermischen Belastung kann zu Rissen sowohl in der Source-Elektrode als auch im zweiten leitenden Material führen. Daher ist es wünschenswert, die Konzentration der thermischen Belastung zu verringern, um so die thermische Belastung des MOSFETs zu reduzieren.
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DOKUMENT ZUM STAND DER TECHNIK
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Patentdokument
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Patentdokument 1: JP-A-2016-192450
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Zusammenfassung der Erfindung
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Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen
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Die vorliegende Offenbarung wurde in Anbetracht der vorgenannten Situation durchgeführt und stellt ein Halbleiterbauelement bereit, das einem größeren Strom standhält und dennoch die thermische Belastung des Halbleiterelements mildert.
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Mittel zur Lösung des Problems
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Gemäß einem Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung ein Halbleiterbauelement bereit, aufweisend: ein erstes Die-Pad mit einer ersten Vorderseitenfläche, die in einer Dickenrichtung orientiert ist; ein Halbleiterelement mit einer Elektrode, die sich auf einer Seite befindet, zu der die erste Vorderseitenfläche in der Dickenrichtung orientiert ist, wobei das Halbleiterelement mit der ersten Vorderseitenfläche verbunden ist; ein leitendes Element, das elektrisch mit der Elektrode verbunden ist; und eine erste Bonding-Schicht, die das leitende Element und die Elektrode elektrisch verbindet. Das leitende Element weist einen Hauptabschnitt, einen ersten Verbindungsabschnitt, der über die erste Bonding-Schicht elektrisch mit der Elektrode verbunden ist, einen ersten Gelenkabschnitt, der den Hauptabschnitt und den ersten Verbindungsabschnitt verbindet, und einen distalen Endabschnitt, der von dem ersten Gelenkabschnitt beabstandet und mit dem ersten Verbindungsabschnitt verbunden ist, auf. Entlang einer Ebenenrichtung der ersten Vorderseitenfläche betrachtet, ist der distale Endabschnitt so in einer Richtung weg vom ersten Verbindungsabschnitt geneigt, dass er weiter von der Elektrode entfernt ist. Entlang der Dickenrichtung betrachtet, weist die Elektrode einen erweiterten Bereich auf, der von dem leitenden Element zu einer gegenüberliegenden Seite des ersten Verbindungsabschnitts in der Ebenenrichtung in Bezug auf den distalen Endabschnitt vorsteht.
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Vorteile der Erfindung
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Mit der genannten Konfiguration kann das Halbleiterbauelement einem größeren Strom standhalten und dennoch die thermische Belastung des Halbleiterelements abmildern.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden durch die nachstehende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterbauelements gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 2 ist eine Draufsicht auf das in 1 dargestellte Halbleiterbauelement.
- 3 ist eine Draufsicht entsprechend 2, gesehen durch ein Versiegelungsharz hindurch.
- 4 ist eine Bodenansicht auf das Halbleiterbauelement in 1.
- 5 ist eine Vorderansicht des in 1 dargestellten Halbleiterbauelements.
- 6 ist eine rechte Seitenansicht des Halbleiterbauelements aus 1.
- 7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VII-VII in 3.
- 8 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VIII-VIII in 3.
- 9 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IX-IX in 3.
- 10 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X in 3.
- 11 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XI-XI in 3.
- 12 ist eine Draufsicht, die ein erstes leitendes Element in dem in 1 dargestellten Halbleiterbauelement zeigt.
- 13 ist eine Draufsicht, die ein zweites leitendes Element in dem in 1 dargestellten Halbleiterbauelement zeigt.
- 14 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von 3.
- 15 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von 7.
- 16 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von 7.
- 17 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von 3.
- 18 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von 8.
- 19 ist eine Draufsicht auf ein Halbleiterbauelement gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, gesehen durch das Versiegelungsharz.
- 20 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von 19.
- 21 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XXI-XXI in 20.
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Ausführungsform der Erfindung
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Bezugnehmend auf 1 bis 18 wird ein Halbleiterbauelement A10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Das Halbleiterbauelement A10 weist ein erstes Die-Pad 11, ein zweites Die-Pad 12, einen ersten Eingangsanschluss 13, einen Ausgangsanschluss 14, einen zweiten Eingangsanschluss 15, zwei (ein Paar) Halbleiterelemente 21, eine Die-Bonding-Schicht 23, eine erste Bonding-Schicht 24, eine zweite Bonding-Schicht 25, ein erstes leitendes Element 30A, ein zweites leitendes Element 30B und ein Versiegelungsharz 50 auf. Das Halbleiterbauelement A10 weist außerdem einen ersten Gate-Anschluss 161, einen zweiten Gate-Anschluss 162, einen ersten Detektionsanschluss 171, einen zweiten Detektionsanschluss 172, zwei (ein Paar) Schutzelemente 22, eine dritte Bonding-Schicht 26, zwei Gate-Drähte 41 und zwei Detektionsdrähte 42 auf. In 3 ist das Versiegelungsharz 50 der Übersichtlichkeit halber durchsichtig dargestellt, und das Versiegelungsharz 50 ist durch imaginäre Linien (gestricheltgepunktete Linien) angedeutet. Die Linien IX-IX und X-X sind jeweils durch gestrichelte Linien gekennzeichnet.
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In der folgenden Beschreibung wird die Dickenrichtung z.B. des ersten Die-Pads 11 (oder des zweiten Die-Pads 12) der Einfachheit halber als „Dickenrichtung z“ bezeichnet. Eine zur Dickenrichtung z orthogonale Richtung wird als „erste Richtung x“ bezeichnet. Eine Richtung, die orthogonal zur Dickenrichtung z und zur ersten Richtung x verläuft, wird als „zweite Richtung y“ bezeichnet. Eine „Ebenenrichtung“ (engl. in-plane direction) einer ersten Vorderseitenfläche 111 des ersten Die-Pads 11 bezieht sich auf eine Richtung parallel zur ersten Vorderseitenfläche, die im Rahmen der vorliegenden Offenlegung entweder der ersten Richtung x oder der zweiten Richtung y entspricht. Beispielsweise kann sich die „Ebenenrichtung“ in Bezug auf ein Element auf die erste Richtung x beziehen, während sich die „Ebenenrichtung“ in Bezug auf ein anderes Element auf die zweite Richtung y beziehen kann.
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Das Halbleiterbauelement A10 wandelt eine an den ersten Eingangsanschluss 13 und an den zweiten Eingangsanschluss 15 angelegte DC-Eingangsspannung mit den zwei Halbleiterelementen 21 in Wechselstrom (AC) um. Der umgewandelte Wechselstrom wird von dem Ausgangsanschluss 14 einem Objekt, z. B. einem Motor, als Energieversorgung zugeführt. Das Halbleiterbauelement A10 kann in einer Leistungswandlerschaltung, z. B. einem Wechselrichter (Inverter), verwendet werden.
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Das erste Die-Pad 11 ist, wie in 3, 7 und 8 gezeigt, ein leitendes Element, auf dem eines der zwei Halbleiterelemente 21 (erstes Schaltelement 21A) und eines der zwei Schutzelemente 22 (erste Diode 22A) angeordnet sind. Das erste Die-Pad 11 ist in demselben Leiterrahmen (engl. lead frame) enthalten, der auch das zweite Die-Pad 12, den ersten Eingangsanschluss 13, den Ausgangsanschluss 14, den zweiten Eingangsanschluss 15, den ersten Gate-Anschluss 161, den zweiten Gate-Anschluss 162, den ersten Detektionsanschluss 171 und den zweiten Detektionsanschluss 172 aufweist. Der Leiterrahmen ist aus Kupfer (Cu) oder einer Kupferlegierung. Dementsprechend enthält die Zusammensetzung des ersten Die-Pads 11, des zweiten Die-Pads 12, des ersten Eingangsanschlusses 13, des Ausgangsanschlusses 14, des zweiten Eingangsanschlusses 15, des ersten Gate-Anschlusses 161, des zweiten Gate-Anschlusses 162, des ersten Detektionsanschlusses 171 und des zweiten Detektionsanschlusses 172 jeweils Kupfer (d.h. die genannten Bestandteile enthalten jeweils Kupfer). Das erste Die-Pad 11 weist die erste Vorderseitenfläche 111 und eine erste Rückseitenfläche 112 auf. Die erste Vorderseitenfläche 111 orientiert sich (weist) in Dickenrichtung z. Das erste Schaltelement 21A und die erste Diode 22A sind auf der ersten Vorderseitenfläche 111 angebracht. Der Ausdruck „Ein Objekt A ist auf einem anderen Objekt B angebracht (angeordnet, bereitgestellt und dergleichen)“ in der vorliegenden Offenbarung impliziert die Situation, in der das Objekt A und das Objekt B in direktem Kontakt miteinander stehen und in der mindestens ein anderes Objekt zwischen dem Objekt A und dem Objekt B angeordnet ist. Die erste Rückseitenfläche 112 ist in Dickenrichtung z zur gegenüberliegenden Seite der ersten Vorderseitenfläche 111 ausgerichtet. Die erste Rückseitenfläche 112 ist z. B. mit Zinn (Sn) beschichtet. Wie in 7 und 8 dargestellt, ist die Dicke T1 des ersten Die-Pads 11 dicker als die maximale Dicke tmax des ersten leitenden Elements 30A.
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Das zweite Die-Pad 12 ist, wie in 3, 7 und 8 gezeigt, ein leitendes Element, auf dem das andere der beiden Halbleiterelemente 21 (zweites Schaltelement 21B) und eines der beiden Schutzelemente 22 (zweite Diode 22B) angebracht sind. Das zweite Die-Pad 12 ist vom ersten Die-Pad 11 in Ebenenrichtung (zweite Richtung y) beabstandet. Das zweite Die-Pad 12 weist eine zweite Vorderseitenfläche 121 und eine zweite Rückseitenfläche 122 auf. Die zweite Vorderseitenfläche 121 ist in der gleichen Richtung wie die erste Vorderseitenfläche 111 in Dickenrichtung z orientiert. Das zweite Schaltelement 21B und die zweite Diode 22B sind auf der zweiten Vorderseitenfläche 121 angebracht. Die zweite Rückseitenfläche 122 ist zur gegenüberliegenden Seite der zweiten Rückseitenfläche 122 in Dickenrichtung z orientiert (ausgerichtet). Die zweite Rückseitenfläche 122 ist z. B. mit Zinn beschichtet. Wie in 7 und 8 dargestellt, ist eine Dicke T2 des zweiten Die-Pads 12 dicker als eine maximale Dicke tmax des ersten leitenden Elements 30A.
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Die beiden Halbleiterelemente 21 weisen das erste Schaltelement 21A und das zweite Schaltelement 21B auf, wie in 3 und 7 dargestellt. Das erste Schaltelement 21A ist auf der ersten Vorderseitenfläche 111 des ersten Die-Pads 11 gebondet. Das zweite Schaltelement 21B ist auf der zweiten Vorderseitenfläche 121 des zweiten Die-Pads 12 gebondet. Die beiden Halbleiterelemente 21 sind beispielsweise Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET). Bei der Beschreibung des Halbleiterbauelements A10 wird davon ausgegangen, dass es sich bei den beiden Halbleiterelementen 21 jeweils um einen n-kanaligen MOSFET mit vertikaler Struktur handelt. Die Halbleiterelemente 21 weisen jeweils ein Halbleitersubstrat aus einer chemischen Verbindung auf. Die Zusammensetzung des chemischen Verbindungshalbleitersubstrats kann Siliziumkarbid (SiC) sein. Alternativ kann die Zusammensetzung des chemischen Verbindungshalbleitersubstrats auch Galliumnitrid (GaN) enthalten. Wie in 15 dargestellt, weisen die Halbleiterelemente 21 jeweils eine erste Elektrode 211, eine zweite Elektrode 212 und eine dritte Elektrode 213 auf.
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Wie in 15 dargestellt, liegt die erste Elektrode 211 entweder der ersten Vorderseitenfläche 111 des ersten Die-Pads 11 oder der zweiten Vorderseitenfläche 121 des zweiten Die-Pads 12 gegenüber (über die Bonding-Schicht 23). An die erste Elektrode 211 wird eine Spannung angelegt, die dem umzuwandelnden Strom entspricht. Die erste Elektrode 211 entspricht der Drain-Elektrode.
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Wie in 15 dargestellt, befindet sich die zweite Elektrode 212 auf der gegenüberliegenden Seite der ersten Elektrode 211 in Dickenrichtung z. Mit anderen Worten, die zweite Elektrode 212 ist in der gleichen Richtung orientiert (ausgerichtet) wie die erste Vorderseitenfläche 111 des ersten Die-Pads 11. Der zweiten Elektrode 212 wird ein Strom zugeführt, der der von einem der beiden Halbleiterelemente 21 umgewandelten Leistung entspricht. Die zweite Elektrode 212 entspricht der Source-Elektrode. Die zweite Elektrode 212 weist eine Vielzahl von metallisierten (metallbeschichtete) Schichten auf. Die zweite Elektrode 212 weist eine mit Nickel (Ni) beschichtete Schicht und eine mit Gold (Au) beschichtete Schicht auf, die auf der mit Nickel beschichteten Schicht aufliegt. Alternativ kann die zweite Elektrode 212 die vernickelte Schicht, eine auf der vernickelten Schicht aufgebrachte Palladium (Pd)-Schicht und die auf der Palladium-Schicht aufgebrachte Gold-Schicht aufweisen.
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Wie in 14 und 15 gezeigt, befindet sich die dritte Elektrode 213 auf der gleichen Seite wie die zweite Elektrode 212, in Dickenrichtung z, und ist von der zweiten Elektrode 212 beabstandet. An die dritte Elektrode 213 wird eine Gate-Spannung zur Ansteuerung eines der beiden Halbleiterelemente 21 angelegt. Die dritte Elektrode 213 entspricht der Gate-Elektrode. Die Halbleiterelemente 21 wandeln jeweils gemäß der Gate-Spannung den Strom entsprechend der an der ersten Elektrode 211 angelegten Spannung um. Die dritte Elektrode 213 ist entlang der Dickenrichtung z gesehen flächenmäßig kleiner als die zweite Elektrode 212.
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Die beiden Schutzelemente 22 weisen eine erste Diode 22A und eine zweite Diode 22B auf, wie in 3 und 8 dargestellt. Die erste Diode 22A ist auf die erste Vorderseitenfläche 111 des ersten Die-Pads 11 gebondet. Die zweite Diode 22B ist auf die zweite Vorderseitenfläche 121 des zweiten Die-Pads 12 gebondet. Jedes der Schutzelemente 22 kann z. B. eine Schottky-Diode sein. Die erste Diode 22A ist parallel zu dem ersten Schaltelement 21A geschaltet. Die zweite Diode 22B ist parallel zu dem zweiten Schaltelement 21B geschaltet. Jedes der Schutzelemente 22 ist eine so genannte Freilaufdiode. Dementsprechend fließt bei Anlegen einer Sperrvorspannung (engl. reverse bias) an das Halbleiterelement 21 der Strom nicht in das Halbleiterelement 21, sondern in das dazu parallel geschaltete Schutzelement 22. Wie in 18 dargestellt, weisen die Schutzelemente 22 jeweils eine obere Elektrode 221 und eine untere Elektrode 222 auf.
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Wie in 18 dargestellt, befindet sich die obere Elektrode 221 auf der Seite, zu der die erste Vorderseitenfläche 111 des ersten Die-Pads 11 in Dickenrichtung z orientiert ist. Bei jedem der Schutzelemente 22 ist die obere Elektrode 221 elektrisch mit der zweiten Elektrode 212 des Halbleiterelements 21 verbunden, die parallel zu dem entsprechenden Schutzelement 22 geschaltet ist. Die obere Elektrode 221 entspricht der Anodenelektrode.
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Wie in 18 dargestellt, befindet sich die untere Elektrode 222 auf der gegenüberliegenden Seite der oberen Elektrode 221 in Dickenrichtung z. Bei jedem der Schutzelemente 22 ist die untere Elektrode 222 elektrisch mit der ersten Elektrode 211 des Halbleiterelements 21 verbunden, die parallel zu dem entsprechenden Schutzelement 22 geschaltet ist. Die untere Elektrode 222 entspricht der Kathodenelektrode.
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Die Die-Bonding-Schicht 23 weist, wie in 3, 15 und 18 dargestellt, einen Abschnitt auf, der sich zwischen der ersten Vorderseitenfläche 111 des ersten Die-Pads 11 und der zweiten Vorderseitenfläche 121 des zweiten Die-Pads 12 sowie der ersten Elektrode 211 der beiden Halbleiterelemente 21 und der unteren Elektrode 222 der beiden Schutzelemente 22 befindet. Die Die-Bonding-Schicht 23 ist aus einem elektrisch leitenden Material. Die Die-Bonding-Schicht 23 kann z. B. aus bleifreiem Lot sein. Alternativ kann die Die-Bonding-Schicht 23 auch aus Bleilot gebildet sein. Die Die-Bonding-Schicht 23 verbindet die erste Elektrode 211 des ersten Schaltelements 21A und die untere Elektrode 222 der ersten Diode 22A elektrisch mit der ersten Vorderseitenfläche 111. Dementsprechend sind die erste Elektrode 211 des ersten Schaltelements 21A und die untere Elektrode 222 der ersten Diode 22A elektrisch mit dem ersten Die-Pad 11 verbunden. Die Die-Bonding-Schicht 23 verbindet die erste Elektrode 211 des zweiten Schaltelements 21B und die untere Elektrode 222 der zweiten Diode 22B elektrisch mit der zweiten Vorderseitenfläche 121. Dementsprechend sind die erste Elektrode 211 des zweiten Schaltelements 21B und die untere Elektrode 222 der zweiten Diode 22B elektrisch mit dem zweiten Die-Pad 12 verbunden.
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Der erste Eingangsanschluss 13 weist einen Abschnitt auf, der sich entlang der ersten Richtung x erstreckt und mit dem ersten Die-Pad 11 verbunden ist, wie in 3 dargestellt. Dementsprechend ist der erste Eingangsanschluss 13 elektrisch mit dem ersten Die-Pad 11 verbunden. Der erste Eingangsanschluss 13 ist ein P-Anschluss (positive Elektrode), an den eine DC-Eingangsspannung, die Gegenstand der Leistungsumwandlung ist, angelegt wird. Der erste Eingangsanschluss 13 weist einen abgedeckten Abschnitt 13A und einen freiliegenden Abschnitt 13B auf. Wie in 9 dargestellt, ist der abgedeckte Abschnitt 13A mit dem ersten Die-Pad 11 verbunden und von dem Versiegelungsharz 50 bedeckt. Der abgedeckte Abschnitt 13A hat, in der zweiten Richtung y gesehen, eine gebogene Form. Wie in 2 bis 5 dargestellt, ist der freiliegende Abschnitt 13B mit dem abgedeckten Abschnitt 13A verbunden und von dem Versiegelungsharz 50 freiliegend. Der freiliegende Abschnitt 13B erstreckt sich vom ersten Die-Pad 11 weg in erster Richtung x. Die Oberfläche des freiliegenden Abschnitts 13B kann z. B. verzinnt sein.
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Der Ausgangsanschluss 14 weist einen Abschnitt auf, der sich entlang der ersten Richtung x erstreckt und mit dem zweiten Die-Pad 12 verbunden ist, wie in 3 dargestellt. Dementsprechend ist der Ausgangsanschluss 14 elektrisch mit dem zweiten Die-Pad 12 verbunden. Der durch das Halbleiterelement 21 umgewandelte Wechselstrom (AC) wird an dem Ausgangsanschluss 14 ausgegeben. Der Ausgangsanschluss 14 weist einen abgedeckten Abschnitt 14A und einen freiliegenden Abschnitt 14B auf. Der abgedeckte Abschnitt 14A ist mit dem zweiten Die-Pad 12 verbunden und von dem Versiegelungsharz 50 bedeckt (siehe 11). Der abgedeckte Abschnitt 14A hat, in der zweiten Richtung y gesehen, eine gebogene Form wie der abgedeckte Abschnitt 13A des ersten Eingangsanschlusses 13. Wie in 2 bis 5 dargestellt, ist der freiliegende Abschnitt 14B mit dem abgedeckten Abschnitt 14A verbunden und von dem Versiegelungsharz 50 freiliegend. Der freiliegende Abschnitt 14B erstreckt sich von dem zweiten Die-Pad 12 weg in erster Richtung x. Die Oberfläche des freiliegenden Abschnitts 14B kann z. B. verzinnt sein.
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Der zweite Eingangsanschluss 15 ist, wie in 3 dargestellt, in der ersten Richtung x von dem ersten Die-Pad 11 und dem zweiten Die-Pad 12 beabstandet und in der zweiten Richtung y zwischen dem ersten Eingangsanschluss 13 und dem Ausgangsanschluss 14 angeordnet. Der zweite Eingangsanschluss 15 erstreckt sich entlang der ersten Richtung x. Der zweite Eingangsanschluss 15 ist elektrisch mit der zweiten Elektrode 212 des zweiten Schaltelements 21B und der oberen Elektrode 221 der zweiten Diode 22B verbunden. Der zweite Eingangsanschluss 15 ist ein N-Anschluss (negative Elektrode), an den eine Eingangsspannung (entsprechend dem umzuwandelnden Gleichstrom) angelegt wird. Der zweite Eingangsanschluss 15 weist einen abgedeckten Abschnitt 15A und einen freiliegenden Abschnitt 15B auf. Wie in 10 dargestellt, ist der abgedeckte Abschnitt 15A von dem Versiegelungsharz 50 bedeckt. Wie in 2 bis 5 dargestellt, ist der freiliegende Abschnitt 15B mit dem abgedeckten Abschnitt 15A verbunden und von dem Dichtungsharz 50 freiliegend. Der freiliegende Abschnitt 15B erstreckt sich sowohl von dem ersten Die-Pad 11 als auch von dem zweiten Die-Pad 12 in erster Richtung x weg. Die Oberfläche des freiliegenden Abschnitts 15B kann z. B. verzinnt sein.
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Der erste Gate-Anschluss 161 ist, wie in 3 dargestellt, in der ersten Richtung x vom ersten Die-Pad 11 beabstandet und befindet sich an einem Endabschnitt in der zweiten Richtung y. Der zweite Gate-Anschluss 162 ist, wie in 3 dargestellt, in der ersten Richtung x vom zweiten Die-Pad 12 beabstandet und befindet sich am anderen Endabschnitt in der zweiten Richtung y. Der erste Gate-Anschluss 161 ist elektrisch mit der dritten Elektrode 213 des ersten Schaltelements 21A verbunden. An den ersten Gate-Anschluss 161 wird eine Gate-Spannung zur Ansteuerung des ersten Schaltelements 21A angelegt. Der zweite Gate-Anschluss 162 ist elektrisch mit der dritten Elektrode 213 des zweiten Schaltelements 21B verbunden. An den zweiten Gate-Anschluss 162 wird eine Gate-Spannung zur Ansteuerung des zweiten Schaltelements 21B angelegt.
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Wie in 3 dargestellt, weist der erste Gate-Anschluss 161 einen abgedeckten Abschnitt 161A und einen freiliegenden Abschnitt 161B auf. Wie in 11 dargestellt, ist der abgedeckte Abschnitt 161A von dem Versiegelungsharz 50 bedeckt. Wie in 2 bis 5 dargestellt, ist der freiliegende Abschnitt 161B mit dem abgedeckten Abschnitt 161A verbunden und von dem Dichtungsharz 50 freiliegend. Der freiliegende Abschnitt 161B erstreckt sich vom ersten Die-Pad 11 weg in erster Richtung x. Die Oberfläche des freiliegenden Abschnitts 161B kann z. B. verzinnt sein.
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Wie in 3 dargestellt, weist der zweite Gate-Anschluss 162 einen abgedeckten Abschnitt 162A und einen freiliegenden Abschnitt 162B auf. Wie in 11 dargestellt, ist der abgedeckte Abschnitt 162A von dem Versiegelungsharz 50 bedeckt. Wie in 2 bis 5 dargestellt, ist der freiliegende Abschnitt 162B mit dem abgedeckten Abschnitt 162A verbunden und von dem Versiegelungsharz 50 freiliegend. Der freiliegende Abschnitt 162B erstreckt sich von dem zweiten Die-Pad 12 weg in erster Richtung x. Die Oberfläche des freiliegenden Abschnitts 162B kann z. B. verzinnt sein.
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Der erste Detektionsanschluss 171 ist, wie in 3 dargestellt, in der ersten Richtung x vom ersten Die-Pad 11 beabstandet und in der zweiten Richtung y zwischen dem ersten Eingangsanschluss 13 und dem ersten Gate-Anschluss 161 angeordnet. Der zweite Detektionsanschluss 172 ist, wie in 3 dargestellt, in der ersten Richtung x von dem zweiten Die-Pad 12 beabstandet und in der zweiten Richtung y zwischen dem Ausgangsanschluss 14 und dem zweiten Gate-Anschluss 162 angeordnet. Der erste Detektionsanschluss 171 ist elektrisch mit der zweiten Elektrode 212 des ersten Schaltelements 21A verbunden. An dem ersten Detektionsanschluss 171 ist eine Spannung anliegend, die dem Strom entspricht, der durch die zweite Elektrode 212 des ersten Schaltelements 21A fließt. Der zweite Detektionsanschluss 172 ist elektrisch mit der zweiten Elektrode 212 des zweiten Schaltelements 21B verbunden. An dem zweiten Detektionsanschluss 172 eine Spannung anliegend, die dem Strom entspricht, der durch die zweite Elektrode 212 des zweiten Schaltelements 21B fließt.
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Wie in 3 dargestellt, weist der erste Detektionsanschluss 171 einen abgedeckten Abschnitt 171A und einen freiliegenden Abschnitt 171B auf. Wie in 11 dargestellt, ist der abgedeckte Abschnitt 171A von dem Versiegelungsharz 50 bedeckt. Wie in 2 bis 5 dargestellt, ist der freiliegende Abschnitt 171B mit dem abgedeckten Abschnitt 171A verbunden und von dem Versiegelungsharz 50 freiliegend. Der freiliegende Abschnitt 171B erstreckt sich vom ersten Die-Pad 11 weg in erster Richtung x. Die Oberfläche des freiliegenden Abschnitts 171B kann z. B. verzinnt sein.
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Wie in 3 dargestellt, weist der zweite Detektionsanschluss 172 einen abgedeckten Abschnitt 172A und einen freiliegenden Abschnitt 172B auf. Wie in 11 dargestellt, ist der abgedeckte Abschnitt 172A von dem Versiegelungsharz 50 bedeckt. Wie in 2 bis 5 dargestellt, ist der freiliegende Abschnitt 172B mit dem abgedeckten Abschnitt 172A verbunden und von dem Versiegelungsharz 50 freiliegend. Der freiliegende Abschnitt 172B erstreckt sich von dem zweiten Die-Pad 12 weg in erster Richtung x. Die Oberfläche des freiliegenden Abschnitts 172B kann z. B. verzinnt sein.
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Bei dem Halbleiterbauelement A10, wie in 5 dargestellt, haben der freiliegende Abschnitt 13B des ersten Eingangsanschlusses 13, der freiliegende Abschnitt 14B des Ausgangsanschlusses 14 und der freiliegende Abschnitt 15B des zweiten Eingangsanschlusses 15 die gleiche Höhe h. Diese freiliegenden Abschnitte haben ebenfalls die gleiche Dicke. Dementsprechend überschneidet sich, in der zweiten Richtung y gesehen, mindestens ein Teil des zweiten Eingangsanschlusses 15 (freiliegender Abschnitt 15B) mit dem ersten Eingangsanschluss 13 und dem Ausgangsanschluss 14 (siehe 6).
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Das erste leitende Element 30A ist, wie in 3 dargestellt, elektrisch mit der zweiten Elektrode 212 des ersten Schaltelements 21A, der oberen Elektrode 221 der ersten Diode 22A und der zweiten Vorderseitenfläche 121 des zweiten Die-Pads 12 verbunden. Dementsprechend sind die zweite Elektrode 212 des ersten Schaltelements 21A und die obere Elektrode 221 der ersten Diode 22A elektrisch miteinander verbunden und auch mit dem zweiten Die-Pad 12 elektrisch verbunden. Das zweite leitende Element 30B ist, wie in 3 dargestellt, mit der zweiten Elektrode 212 des zweiten Schaltelements 21B, der oberen Elektrode 221 der zweiten Diode 22B und dem abgedeckten Abschnitt 15A des zweiten Eingangsanschlusses 15 verbunden. Dementsprechend sind die zweite Elektrode 212 des zweiten Schaltelements 21B und die obere Elektrode 221 der zweiten Diode 22B elektrisch miteinander und auch elektrisch mit dem zweiten Eingangsanschluss 15 verbunden.
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Die Zusammensetzung des ersten leitenden Elements 30A und des zweiten leitenden Elements 30B enthält jeweils Kupfer. Bei dem Halbleiterbauelement A10 sind das erste leitende Element 30A und das zweite leitende Element 30B jeweils ein Metallclip (Metallklammer). Wie in 12 und 13 dargestellt, weisen das erste leitende Element 30A und das zweite leitende Element 30B jeweils einen Hauptabschnitt 31, einen ersten Verbindungsabschnitt 32, einen ersten Gelenkabschnitt 33, einen distalen Endabschnitt 34, einen zweiten Verbindungsabschnitt 35, einen zweiten Gelenkabschnitt 36, einen dritten Verbindungsabschnitt 37 und einen distalen Endabschnitt 38 auf.
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Wie in 12 und 13 dargestellt, bildet der Hauptabschnitt 31 den Hauptteil sowohl des ersten leitenden Elements 30A als auch des zweiten leitenden Elements 30B. Wie in 7, 8 und 10 dargestellt, ist der Hauptabschnitt 31 parallel zu der ersten Vorderseitenfläche 111 des ersten Die-Pads 11 und der zweiten Vorderseitenfläche 121 des zweiten Die-Pads 12. Der Hauptabschnitt 31 des zweiten leitenden Elements 30B ist sowohl von der ersten Vorderseitenfläche 111 als auch von der zweiten Vorderseitenfläche 121 weiter entfernt als der Hauptabschnitt 31 des ersten leitenden Elements 30A und schreitet über den zweiten Verbindungsabschnitt 35 des ersten leitenden Elements 30A.
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Wie in 3 und 7 dargestellt, ist der erste Verbindungsabschnitt 32 elektrisch mit der zweiten Elektrode 212 eines der beiden Halbleiterelemente 21 verbunden. Der erste Verbindungsabschnitt 32 des ersten leitenden Elements 30A ist elektrisch mit der zweiten Elektrode 212 des ersten Schaltelements 21A verbunden. Der erste Verbindungsabschnitt 32 des zweiten leitenden Elements 30B ist elektrisch mit der zweiten Elektrode 212 des zweiten Schaltelements 21B verbunden. Der erste Verbindungsabschnitt 32 liegt parallel zur zweiten Elektrode 212 eines der beiden Halbleiterelemente 21. Wie in 15 dargestellt, weist der erste Verbindungsabschnitt 32 eine erste Verbindungsoberfläche 321 und eine erste Öffnung 322 auf. Die erste Verbindungsoberfläche 321 liegt der zweiten Elektrode 212 eines der beiden Halbleiterelemente 21 gegenüber. Die erste Öffnung 322 durchdringt den ersten Verbindungsabschnitt 32 in der Dickenrichtung z. Wie in 14 dargestellt, ist die erste Öffnung 322 in Dickenrichtung z gesehen kreisförmig. Die Fläche der ersten Öffnungsfläche 322 (Öffnungsfläche) ist gleich oder größer als 0,25 mm2.
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Wie in 7, 12 und 13 dargestellt, ist der erste Gelenkabschnitt 33 eine Verbindung zwischen dem Hauptabschnitt 31 und dem ersten Verbindungsabschnitt 32. Wie in 7 dargestellt, ist der erste Gelenkabschnitt 33 in Richtung des ersten Verbindungsabschnitts 32 zum Hauptabschnitt 31 hin so geneigt, dass er von der ersten Vorderseitenfläche 111 des ersten Die-Pads 11 und/oder der zweiten Vorderseitenfläche 121 des zweiten Die-Pads 12 weiter entfernt ist, aus der Ebenenrichtung (erste Richtung x) betrachtet. Wie in 15 dargestellt, weist der erste Gelenkabschnitt 33 eine erste geneigte Oberfläche 331 und eine Grenze 332 auf. Die erste geneigte Oberfläche 331 ist mit der ersten Verbindungsoberfläche 321 des ersten Verbindungsabschnitts 32 verbunden und in Bezug auf die erste Verbindungsoberfläche 321 geneigt. Entlang der Ebenenrichtung (erste Richtung x) gesehen beträgt ein Neigungswinkel α1, der durch die erste geneigte Oberfläche 331 in Bezug auf die erste Verbindungsoberfläche 321 definiert ist, zwischen einschließlich 30° und einschließlich 60°. Die Grenze 332 entspricht der Grenzlinie zwischen der ersten Verbindungsoberfläche 321 und der ersten geneigten Oberfläche 331. Wie in 14 dargestellt, befindet sich die Grenze 332, in Dickenrichtung z gesehen, auf der Innenseite des Umfangsrandes eines der beiden Halbleiterelemente 21. Der kürzeste Abstand d1 zwischen dem Umfangsrand und der Grenze 332 liegt zwischen einschließlich 0,2 mm und einschließlich 0,5 mm.
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Wie in 7, 12 und 13 dargestellt, ist der distale Endabschnitt 34 von dem ersten Gelenkabschnitt 33 beabstandet und mit dem ersten Verbindungsabschnitt 32 verbunden. Der distale Endabschnitt 34 befindet sich in Bezug auf den ersten Verbindungsabschnitt 32 auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Gelenkabschnitts 33 in der Ebenenrichtung (zweite Richtung y). Wie in 15 dargestellt, ist der distale Endabschnitt 34 in Richtung weg von dem ersten Verbindungsabschnitt 32 so geneigt, dass er entlang der Ebenenrichtung (erste Richtung x) gesehen weiter von der zweiten Elektrode 212 eines der beiden Halbleiterelemente 21 entfernt ist. Wie in 14 dargestellt, weist die zweite Elektrode 212 des ersten Schaltelements 21A einen erweiterten Bereich 212A auf, der vom ersten leitenden Element 30A zur gegenüberliegenden Seite des ersten Verbindungsabschnitts 32 in der Ebenenrichtung (zweite Richtung y) in Bezug auf den distalen Endabschnitt 34 vorsteht. Obwohl nicht dargestellt, weist die zweite Elektrode 212 des zweiten Schaltelements 21B auch den erweiterten Bereich 212A auf, der ebenfalls aus dem zweiten leitenden Element 30B hervorsteht. Entlang der Dickenrichtung z betrachtet, liegt die kleinste Größe d2 des erweiterten Bereichs 212A (Größe in der zweiten Richtung y, bei dem Halbleiterbauelement A10) zwischen einschließlich 0,1 mm und einschließlich 0,2 mm.
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Wie in 15 dargestellt, weist der distale Endabschnitt 34 eine gebogene Oberfläche 341 auf. Die gebogene Oberfläche 341 ist mit der ersten Verbindungsoberfläche 321 des ersten Verbindungsabschnitts 32 verbunden und in Bezug auf die erste Verbindungsoberfläche 321 geneigt. Entlang der Ebenenrichtung (erste Richtung x) betrachtet, definiert die gebogene Oberfläche 341 einen Neigungswinkel α2 in Bezug auf die erste Verbindungsoberfläche 321.
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Entlang der Dickenrichtung z betrachtet, liegt ein Verhältnis der Gesamtfläche des ersten Verbindungsabschnitts 32 und des distalen Endabschnitts 34 (mit Ausnahme der Fläche der ersten Öffnung 322) zur Fläche der zweiten Elektrode 212 eines der beiden Halbleiterelemente 21 zwischen einschließlich 50 % und einschließlich 90 %.
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Wie in 3, 10 und 11 gezeigt, ist der zweite Verbindungsabschnitt 35 elektrisch mit der zweiten Vorderseitenflächen 121 des zweiten Die-Pads 12 und/oder dem abgedeckten Abschnitt 15A des zweiten Eingangsanschlusses 15 verbunden. Der zweite Verbindungsabschnitt 35 des ersten leitenden Elements 30A ist elektrisch mit der zweiten Vorderseitenfläche 121 verbunden und verläuft parallel zu dieser. Bei dem Halbleiterbauelement A10 weist der zweite Verbindungsabschnitt 35 des ersten leitenden Elements 30A zwei in der ersten Richtung x voneinander beabstandete Bereiche auf. Der zweite Verbindungsabschnitt 35 des zweiten leitenden Elements 30B ist elektrisch mit dem abgedeckten Abschnitt 15A verbunden und verläuft parallel zu diesem. Wie in 16 dargestellt, weist der zweite Verbindungsabschnitt 35 eine zweite Verbindungsoberfläche 351 und eine zweite Öffnung 352 auf. Die zweite Verbindungsoberfläche 351 liegt entweder der zweiten Vorderseitenfläche 121 oder dem abgedeckten Abschnitt 15A gegenüber. Die zweite Öffnung 352 durchdringt den zweiten Verbindungsabschnitt 35 in der Dickenrichtung z. Wie in 12 und 13 gezeigt, ist die zweite Öffnung 352 in Dickenrichtung z gesehen kreisförmig. Die Öffnungsfläche der zweiten Öffnung 352 ist gleich oder größer als 0,25 mm2.
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Wie in 7, 8, 10, 12 und 13 dargestellt, ist der zweite Gelenkabschnitt 36 eine Verbindung zwischen dem Hauptabschnitt 31 und dem zweiten Verbindungsabschnitt 35. Der zweite Gelenkabschnitt 36 des ersten leitenden Elements 30A ist in Richtung von dem zweiten Verbindungsabschnitt 35 zu dem Hauptabschnitt 31 hin so geneigt, dass er von der zweiten Vorderseitenfläche 121 des zweiten Die-Pads 12 weiter entfernt ist, aus der Ebenenrichtung (erste Richtung x) betrachtet. Der zweite Gelenkabschnitt 36 des zweiten leitenden Elements 30B ist in Richtung des zweiten Verbindungsabschnitts 35 zum Hauptabschnitt 31 hin so geneigt, dass er vom abgedeckten Abschnitt 15A des zweiten Eingangsanschlusses 15 weiter entfernt ist, gesehen entlang der Ebenenrichtung (zweite Richtung y). Wie in 16 dargestellt, weist der zweite Gelenkabschnitt 36 eine zweite geneigte Oberfläche 361 auf. Die zweite geneigte Oberfläche 361 ist mit der zweiten Verbindungsoberfläche 351 des zweiten Verbindungsabschnitts 35 verbunden und in Bezug auf die zweite Verbindungsoberfläche 351 geneigt.
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Wie in 3 und 8 dargestellt, ist der dritte Verbindungsabschnitt 37 elektrisch mit der oberen Elektrode 221 eines der beiden Schutzelemente 22 verbunden. Der dritte Verbindungsabschnitt 37 des ersten leitenden Elements 30A ist elektrisch mit der oberen Elektrode 221 der ersten Diode 22A verbunden. Der dritte Verbindungsabschnitt 37 des zweiten leitenden Elements 30B ist elektrisch mit der oberen Elektrode 221 der zweiten Diode 22B verbunden. Der dritte Verbindungsabschnitt 37 liegt parallel zur oberen Elektrode 221 eines der beiden Schutzelemente 22. Wie in 12 und 13 dargestellt, ist der dritte Verbindungsabschnitt 37 mit dem ersten Gelenkabschnitt 33 verbunden. Wie in 18 dargestellt, weist der dritte Verbindungsabschnitt 37 eine dritte Verbindungsoberfläche 371 und eine dritte Öffnung 372 auf. Die dritte Verbindungsoberfläche 371 liegt der oberen Elektrode 221 eines der beiden Schutzelemente 22 gegenüber. Die dritte Verbindungsoberfläche 371 ist mit der ersten geneigten Oberfläche 331 des ersten Gelenkabschnitts 33 verbunden. Entlang der Ebenenrichtung (erste Richtung x) betrachtet, definiert die erste geneigte Oberfläche 331 einen Neigungswinkel a1 in Bezug auf die dritte Verbindungsoberfläche 371. Die dritte Öffnung 372 durchdringt den dritten Verbindungsabschnitt 37 in der Dickenrichtung z. Wie in 17 dargestellt, ist die dritte Öffnung 372 in der Dickenrichtung z gesehen kreisförmig. Die Öffnungsfläche der zweiten Öffnung 372 ist gleich oder größer als 0,25 mm2.
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Wie in 7, 12 und 13 dargestellt, ist der distale Endabschnitt 38 von dem ersten Gelenkabschnitt 33 beabstandet und mit dem dritten Verbindungsabschnitt 37 verbunden. Der distale Endabschnitt 38 befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Gelenkabschnitts 33 in Ebenenrichtung (zweite Richtung y) in Bezug auf den dritten Verbindungsabschnitt 37. Wie in 18 dargestellt, ist der distale Endabschnitt 38 in Richtung weg vom dritten Verbindungsabschnitt 37 so geneigt, dass er in der Ebenenrichtung (erste Richtung x) gesehen weiter von der oberen Elektrode 221 eines der beiden Schutzelemente 22 entfernt ist. Wie in 17 dargestellt, weist die obere Elektrode 221 der ersten Diode 22A einen erweiterten Bereich 221A auf, der von dem ersten leitenden Element 30A zur gegenüberliegenden Seite des dritten Verbindungsabschnitts 37 in der Ebenenrichtung (zweite Richtung y) in Bezug auf den distalen Endabschnitt 38 vorsteht. Obwohl nicht dargestellt, weist die obere Elektrode 221 der zweiten Diode 22B auch den erweiterten Bereich 221A auf, der ebenfalls aus dem zweiten leitenden Element 30B hervorsteht.
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Wie in 18 dargestellt, weist der distale Endabschnitt 38 eine gebogene Oberfläche 381 auf. Die gebogene Oberfläche 381 ist mit der dritten Verbindungsoberfläche 371 des dritten Verbindungsabschnitts 37 verbunden und in Bezug auf die dritte Verbindungsoberfläche 371 geneigt. Entlang der Ebenenrichtung (erste Richtung x) betrachtet, definiert die gebogene Oberfläche 381 einen Neigungswinkel α3 in Bezug auf die dritte Verbindungsoberfläche 371.
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Die erste Bonding-Schicht 24 weist, wie in 7 und 15 gezeigt, einen Abschnitt auf, der sich zwischen der zweiten Elektrode 212 jedes der beiden Halbleiterelemente 21 und dem ersten Verbindungsabschnitt 32 des ersten leitenden Elements 30A oder des zweiten leitenden Elements 30B befindet. Die erste Bonding-Schicht 24 ist elektrisch leitend. Die erste Bonding-Schicht 24 kann z. B. aus bleifreiem Lot sein. Alternativ kann die erste Bonding-Schicht 24 auch aus Bleilot gebildet sein. Die erste Bonding-Schicht 24 stellt eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten leitenden Element 30A und dem zweiten leitenden Element 30B sowie der zweiten Elektrode 212 eines der beiden Halbleiterelemente 21 her. Dementsprechend ist der erste Verbindungsabschnitt 32 des ersten leitenden Elements 30A über die erste Bonding-Schicht 24 elektrisch mit der zweiten Elektrode 212 des ersten Schaltelements 21A verbunden. Der erste Verbindungsabschnitt 32 des zweiten leitenden Elements 30B ist über die erste Bonding-Schicht 24 elektrisch mit der zweiten Elektrode 212 des zweiten Schaltelements 21B verbunden.
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Wie in 15 dargestellt, ist die erste Bonding-Schicht 24 in Kontakt mit der ersten Verbindungsoberfläche 321 des ersten Verbindungsabschnitts 32 des ersten leitenden Elements 30A und des zweiten leitenden Elements 30B. Die erste Bonding-Schicht 24 steht auch in Kontakt mit der inneren umlaufenden Oberfläche des ersten Verbindungsabschnitts 32 und definiert die erste Öffnung 322 des ersten Verbindungsabschnitts 32. Dementsprechend weist die erste Bonding-Schicht 24 den Abschnitt auf, der in die erste Öffnung 322 eindringt. Die Dicke t des ersten Verbindungsabschnitts 32 ist gleich oder dicker als 0,1 mm und gleich oder dünner als das Doppelte der maximalen Dicke Tmax der ersten Bonding-Schicht 24. Dabei weist die maximale Dicke Tmax der ersten Bonding-Schicht 24 nicht den Abschnitt der ersten Bonding-Schicht 24 auf, der in die erste Öffnung 322 eindringt. Die maximale Dicke Tmax der ersten Bonding-Schicht 24 ist dicker als die Dicke jedes der beiden Halbleiterelemente 21.
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Wie in 15 dargestellt, weist die erste Bonding-Schicht 24 in der Ebenenrichtung (erste Richtung x) gesehen eine Kehlung 241 auf, die an der zweiten Elektrode 212 des ersten Schaltelements 21A so ausgebildet ist, dass sie das erste leitende Element 30A erreicht, und die in Bezug auf die zweite Elektrode 212 geneigt ist. Obwohl nicht dargestellt, ist die Kehlung 241 auch in dem Abschnitt der ersten Bonding-Schicht 24 ausgebildet, der sich zwischen der zweiten Elektrode 212 des zweiten Schaltelements 21B und dem ersten Verbindungsabschnitt 32 des zweiten leitenden Elements 30B befindet. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf die Kehlung 241 in dem Abschnitt der ersten Bonding-Schicht 24, der sich zwischen der zweiten Elektrode 212 des ersten Schaltelements 21A und dem ersten Verbindungsabschnitt 32 des ersten leitenden Elements 30A befindet. Wie in 15 dargestellt, weist die Kehlung 241 eine erste Kante 241A auf, die in Kontakt mit der zweiten Elektrode 212 des ersten Schaltelements 21A steht, und eine zweite Kante 241B, die in Kontakt mit dem ersten leitenden Element 30A steht. Wie in 14 dargestellt, befindet sich die erste Kante 241A, in Dickenrichtung z gesehen, auf der äußeren Seite von der zweiten Kante 241B. Mit anderen Worten: In Dickenrichtung betrachtet, liegt die erste Kante 241A näher an der Außenkante des ersten Schaltelements 21A (rechte Kante in 14) als die zweite Kante 241B. Bei dem Halbleiterbauelement A10 ist die zweite Kante 241B in Kontakt mit der gebogenen Oberfläche 341 des distalen Endabschnitts 34. In einer Ansicht entlang der Ebenenrichtung (erste Richtung x) ist ein Neigungswinkel β1, der durch die Kehlung 241 in Bezug auf die zweite Elektrode 212 des ersten Schaltelements 21A definiert ist, kleiner als der Neigungswinkel α2, der durch die gebogene Oberfläche 341 in Bezug auf die erste Verbindungsoberfläche 321 des ersten Verbindungsabschnitts 32 definiert ist.
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Die zweite Bonding-Schicht 25 weist, wie in 8 und 16 dargestellt, einen Abschnitt auf, der sich zwischen der zweiten Vorderseitenfläche 121 des zweiten Die-Pads 12 und dem zweiten Verbindungsabschnitt 35 des ersten leitenden Elements 30A befindet und in Kontakt mit der zweiten Verbindungsoberfläche 351 des zweiten Verbindungsabschnitts 35 steht. Die zweite Bonding-Schicht 25 ist elektrisch leitend. Die zweite Bonding-Schicht 25 kann z. B. aus bleifreiem Lot sein. Alternativ kann die zweite Bonding-Schicht 25 auch aus Bleilot gebildet sein. Die zweite Bonding-Schicht 25 stellt eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten leitenden Element 30A und der zweiten Vorderseitenfläche 121 her. Dementsprechend ist der zweite Verbindungsabschnitt 35 des ersten leitenden Elements 30A mit der zweiten Vorderseitenfläche 121 über die zweite Bonding-Schicht 25 elektrisch verbunden.
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Ferner weist die zweite Bonding-Schicht 25, wie in 10 und 11 gezeigt, einen Abschnitt auf, der sich zwischen dem abgedeckten Abschnitt 15A des zweiten Eingangsanschlusses 15 und dem zweiten Verbindungsabschnitt 35 des zweiten leitenden Elements 30B befindet und in Kontakt mit dem zweiten Verbindungsabschnitt 35 steht. Die zweite Bonding-Schicht 25 stellt eine elektrische Verbindung zwischen dem zweiten leitenden Element 30B und dem abgedeckten Abschnitt 15A her. Dementsprechend ist der zweite Verbindungsabschnitt 35 des zweiten leitenden Elements 30B über die zweite Bonding-Schicht 25 elektrisch mit dem abgedeckten Abschnitt 15A verbunden. Wie in 16 dargestellt, ist die zweite Bonding-Schicht 25 auch in Kontakt mit der inneren umlaufenden Oberfläche des zweiten Abschnitts 35, die die zweite Öffnung 352 des zweiten Abschnitts 35 definiert. Dementsprechend weist die zweite Bonding-Schicht 25 den Abschnitt auf, der in die zweite Öffnung 352 eindringt.
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Die dritte Bonding-Schicht 26 weist, wie in 8 und 18 dargestellt, einen Abschnitt auf, der sich zwischen der oberen Elektrode 221 jedes der beiden Schutzelemente 22 und dem dritten Verbindungsabschnitt 37 des ersten leitenden Elements 30A oder des zweiten leitenden Elements 30B befindet. Die dritte Bonding-Schicht 26 ist elektrisch leitend. Die dritte Bonding-Schicht 26 kann z. B. aus bleifreiem Lot sein. Alternativ kann die dritte Bonding-Schicht 26 auch aus Bleilot sein. Die dritte Bonding-Schicht 26 stellt eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten leitenden Element 30A und dem zweiten leitenden Element 30B sowie der oberen Elektrode 221 eines der beiden Schutzelemente 22 her. Dementsprechend ist der dritte Verbindungsabschnitt 37 des ersten leitenden Elements 30A über die dritte Bonding-Schicht 26 elektrisch mit der oberen Elektrode 221 der ersten Diode 22A verbunden. Der dritte Verbindungsabschnitt 37 des zweiten leitenden Elements 30B ist über die dritte Bonding-Schicht 26 elektrisch mit der oberen Elektrode 221 der zweiten Diode 22B verbunden.
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Wie in 18 dargestellt, ist die dritte Bonding-Schicht 26 in Kontakt mit der dritten Verbindungsoberfläche 371 des dritten Verbindungsabschnitts 37 des ersten leitenden Elements 30A und des zweiten leitenden Elements 30B. Die dritte Bonding-Schicht 26 steht auch in Kontakt mit der inneren Oberfläche des dritten Verbindungsabschnitts 37, wodurch die dritte Öffnung 372 des dritten Verbindungsabschnitts 37 definiert wird. Dementsprechend weist die dritte Bonding-Schicht 26 den Abschnitt auf, der in die dritte Öffnung 372 eindringt.
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Wie in 18 dargestellt, weist die dritte Bonding-Schicht 26 in der Ebenenrichtung (erste Richtung x) gesehen eine Kehlung 261 auf, die an der oberen Elektrode 221 der ersten Diode 22A so ausgebildet ist, dass sie das erste leitende Element 30A erreicht, und die in Bezug auf die obere Elektrode 221 geneigt ist. Obwohl nicht dargestellt, ist die Kehlung 261 auch in dem Abschnitt der dritten Bonding-Schicht 26 ausgebildet, der sich zwischen der oberen Elektrode 221 der zweiten Diode 22B und dem dritten Verbindungsabschnitt 37 des zweiten leitenden Elements 30B befindet. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf die Kehlung 261, die in dem Abschnitt der dritten Bonding-Schicht 26 gebildet wird, der sich zwischen der oberen Elektrode 221 der ersten Diode 22A und dem dritten Verbindungsabschnitt 37 des ersten leitenden Elements 30A befindet. Wie in 18 dargestellt, weist die Kehlung 261 eine erste Kante 261A auf, die in Kontakt mit der oberen Elektrode 221 der ersten Diode 22A steht, und eine zweite Kante 261B, die in Kontakt mit dem ersten leitenden Element 30A steht. Wie in 17 dargestellt, befindet sich die erste Kante 261A, in Dickenrichtung z gesehen, auf der äußeren Seite von der zweiten Kante 261B. In dem Halbleiterbauelement A10 ist die zweite Kante 261B in Kontakt mit der gebogenen Oberfläche 381 des distalen Endabschnitts 38. In einer Ansicht entlang der Ebenenrichtung (erste Richtung x) ist ein Neigungswinkel β2, der durch die Kehlung 261 in Bezug auf die obere Elektrode 221 der ersten Diode 22A definiert ist, kleiner als der Neigungswinkel α3, der durch die gebogene Oberfläche 381 in Bezug auf die dritte Verbindungsoberfläche 371 des dritten Abschnitts 37 definiert ist.
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Wie in 3 dargestellt, weisen die beiden Gate-Drähte 41 einen ersten Gate-Draht 41 (z. B. Gate-Draht 41 rechts) und einen zweiten Gate-Draht 41 (z. B. Gate-Draht 41 links) auf. Der erste Gate-Draht 41 ist elektrisch zwischen der dritten Elektrode 213 (siehe 14) eines der beiden Halbleiterelemente 21 und dem abgedeckten Abschnitt 161A des ersten Gate-Anschlusses 161 angeschlossen. Der zweite Gate-Draht 41 ist elektrisch zwischen der dritten Elektrode 213 des anderen der beiden Halbleiterelemente 21 und dem abgedeckten Abschnitt 162A des zweiten Gate-Anschlusses 162 angeschlossen. Dementsprechend ist der erste Gate-Anschluss 161 elektrisch mit der dritten Elektrode 213 des ersten Schaltelements 21A verbunden, und der zweite Gate-Anschluss 162 ist elektrisch mit der dritten Elektrode 213 des zweiten Schaltelements 21B verbunden. Die Zusammensetzung jeder Gate-Drähte 41 enthält Gold, ohne darauf beschränkt zu sein. Die Zusammensetzung der Gate-Drähte 41 kann zum Beispiel Kupfer oder Aluminium (Al) enthalten.
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Wie in 3 dargestellt, weisen die beiden Detektionsdrähte 42 einen ersten Detektionsdraht 42 (z.B. Detektionsdraht 42 auf der rechten Seite) und einen zweiten Detektionsdraht 42 (z.B. Detektionsdraht 42 auf der linken Seite) auf. Der erste Detektionsdraht 42 ist elektrisch zwischen der zweiten Elektrode 212 (siehe 14) eines der beiden Halbleiterelemente 21 und dem abgedeckten Abschnitt 171A des ersten Detektionsanschlusses 171 angeschlossen. Der zweite Detektionsdraht 42 ist elektrisch zwischen der zweiten Elektrode 212 des anderen der beiden Halbleiterelemente 21 und dem abgedeckten Abschnitt 172A des zweiten Detektionsanschlusses 172 angeschlossen. Dementsprechend ist der erste Detektionsanschluss 171 elektrisch mit der zweiten Elektrode 212 des ersten Schaltelements 21A verbunden, und der zweite Detektionsanschluss 172 ist elektrisch mit der zweiten Elektrode 212 des zweiten Schaltelements 21B verbunden. Die Zusammensetzung jedes der Detektionsdrähte 42 enthält Gold, ohne darauf beschränkt zu sein. Die Zusammensetzung der einzelnen Erkennungsdrähte 42 kann zum Beispiel Kupfer oder Aluminium (Al) enthalten.
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Das Versiegelungsharz 50 bedeckt, wie in 3 und 7 bis 10 dargestellt, die Halbleiterelemente 21, die Schutzelemente 22, das erste leitende Element 30A und das zweite leitende Element 30B. Das Versiegelungsharz 50 bedeckt auch einen Teil des ersten Die-Pads 11 und einen Teil des zweiten Die-Pads 12. Das Versiegelungsharz 50 ist elektrisch isolierend. Das Versiegelungsharz 50 kann zum Beispiel aus einem Material sein, das ein schwarzes Epoxidharz enthält. Das Versiegelungsharz 50 weist eine Oberseite 51, eine Unterseite 52, zwei erste Seitenflächen 53, zwei zweite Seitenflächen 54, eine Vielzahl von Aussparungen 55 und eine Nut 56 auf.
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Wie in 7 bis 10 dargestellt, ist die Oberseite 51 in der gleichen Richtung wie die erste Vorderseitenfläche 111 des ersten Die-Pads 11 in Dickenrichtung z orientiert. Wie in 7 bis 10 dargestellt, ist die Unterseite 52 in Dickenrichtung z zur gegenüberliegenden Seite der Oberseite 51 orientiert. Wie in 4 dargestellt, sind die erste Rückseitenfläche 112 des ersten Die-Pads 11 und die zweite Rückseitenfläche 122 des zweiten Die-Pads 12 von der Unterseite 52 nach außen freigelegt.
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Wie in 2, 4 und 6 dargestellt, sind die beiden ersten Seitenflächen 53 in der ersten Richtung x voneinander beabstandet. Die ersten Seitenflächen 53 sind jeweils mit der Oberseite 51 und der Unterseite 52 verbunden. Wie in 5 gezeigt, sind der freiliegende Abschnitt 13B des ersten Eingangsanschlusses 13, der freiliegende Abschnitt 14B des Ausgangsanschlusses 14 und der freiliegende Abschnitt 15B des zweiten Eingangsanschlusses 15 von einer der ersten Seitenflächen 53 aus freigelegt. Darüber hinaus werden der freiliegende Abschnitt 161B des ersten Gate-Anschlusses 161, der freiliegende Abschnitt 162B des zweiten Gate-Anschlusses 162, der freiliegende Abschnitt 171B des ersten Detektionsanschlusses 171 und der freiliegende Abschnitt 172B des zweiten Detektionsanschlusses 172 von derselben ersten Seitenfläche 53 aus freigelegt.
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Wie in 2, 4 und 5 dargestellt, sind die beiden zweiten Seitenflächen 54 in der zweiten Richtung y voneinander beabstandet. Die zweiten Seitenflächen 54 sind jeweils mit der Oberseite 51 und der Unterseite 52 verbunden.
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Wie in 2, 4 und 5 dargestellt, ist die Vielzahl von Aussparungen 55 jeweils in der ersten Richtung x von der ersten Seitenfläche 53 (aus der die Vielzahl von Anschlüssen, einschließlich des ersten Eingangsanschlusses 13, herausragt) ausgespart und erstreckt sich von der Oberseite 51 zur Unterseite 52 in der Dickenrichtung z. Obwohl in dem gezeigten Beispiel vier Aussparungen 55 vorgesehen sind, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Eine erste Aussparung 55 der vier (z. B. die Aussparung 55 am rechten Ende in 2) befindet sich zwischen dem ersten Eingangsanschluss 13 und dem ersten Detektionsanschluss 171 in der zweiten Richtung y. Eine zweite Aussparung 55 befindet sich zwischen dem ersten Eingangsanschluss 13 und dem zweiten Eingangsanschluss 15, eine dritte Aussparung 55 befindet sich zwischen dem Ausgangsanschluss 14 und dem zweiten Eingangsanschluss 15, und eine vierte Aussparung 55 (Aussparung 55 am linken Ende in 2) befindet sich zwischen dem Ausgangsanschluss 14 und dem zweiten Detektionsanschluss 172. Durch die Anordnung der Vielzahl von Aussparungen 55 kann eine Kriechstrecke zwischen zwei bestimmten Anschlüssen entlang des Versiegelungsharzes 50 (i.e. die gemessene Strecke entlang der Oberfläche des Versiegelungsharzes 50) vergrößert werden. Zum Beispiel kann die Kriechstrecke entlang des Versiegelungsharzes 50 zwischen zwei gegebenen Anschlüssen (dem ersten Eingangsanschluss 13, dem Ausgangsanschluss 14, dem zweiten Eingangsanschluss 15, dem ersten Detektionsanschluss 171 und dem zweiten Detektionsanschluss172) im Vergleich zu dem Fall, in dem die mehreren Aussparungen 55 nicht vorgesehen sind, erhöht werden. Ebenso kann die Kriechstrecke entlang des Versiegelungsharzes 50 zwischen dem ersten Gate-Anschluss 161 und/oder dem zweiten Gate-Anschluss 162 und dem ersten Eingangsanschluss 13, dem Ausgangsanschluss 14 und/oder dem zweiten Eingangsanschluss 15 relativ erhöht werden. Eine solche Konfiguration ist vorteilhaft für die Verbesserung der Isolationswiderstandsspannung des Halbleiterbauelements A10.
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Wie in 4, 6 und 9 bis 11 gezeigt, ist die Nut 56 von der Bodenfläche 52 in der Dickenrichtung z zurückgesetzt und in der zweiten Richtung y länglich geformt. Die Nut 56 weist zwei in der zweiten Richtung y voneinander beabstandete Endabschnitte auf, die jeweils mit einer der beiden zweiten Seitenflächen 54 verbunden sind. Die Nut 56 vergrößert die Kriechstrecke entlang des Versiegelungsharzes 50 zwischen dem ersten Die-Pad 11 und einem der sieben oben genannten Anschlüsse (erster Eingangsanschluss 13, Ausgangsanschluss 14, zweiter Eingangsanschluss 15, erster Gate-Anschluss 161, zweiter Gate-Anschluss 162, erster Detektionsanschluss 171 und zweiter Detektionsanschluss 172). Ebenso vergrößert die Nut 56 die Kriechstrecke entlang des Versiegelungsharzes 50 zwischen dem zweiten Die-Pad 12 und einem der sieben oben erwähnten Anschlüsse. Eine solche Konfiguration ist vorteilhaft für die Verbesserung der Isolationswiderstandsspannung des Halbleiterbauelements A10.
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Das Halbleiterbauelement A10 bietet die folgenden vorteilhaften Effekte.
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Das Halbleiterbauelement A10 weist das leitende Element (erstes leitendes Element 30A) mit dem Hauptabschnitt 31, dem ersten Verbindungsabschnitt 32, dem ersten Gelenkabschnitt 33 und dem distalen Endabschnitt 34 sowie die erste Bonding-Schicht 24 auf, die eine elektrische Verbindung zwischen dem leitenden Element und der Elektrode (zweite Elektrode 212) des Halbleiterelements 21 (erstes Schaltelement 21A) herstellt. Entlang der Ebenenrichtung (erste Richtung x bei dem Halbleiterbauelement A10) betrachtet, ist der distale Endabschnitt 34 in Richtung weg von dem ersten Verbindungsabschnitt 32 so geneigt, dass er weiter von der Elektrode des Halbleiterelements 21 entfernt ist. Ferner weist die Elektrode des Halbleiterelements 21 entlang der Dickenrichtung z gesehen den erweiterten Bereich 212A auf, der vom distalen Endabschnitt 34 zur gegenüberliegenden Seite des ersten Verbindungsabschnitts 32 in Bezug auf den distalen Endabschnitt 34 in der Ebenenrichtung (zweite Richtung y im Halbleiterbauelement A10) vorsteht. Aufgrund der erwähnten Konfiguration steigt die erste Bonding-Schicht 24 entlang der gebogenen Oberfläche 341 des distalen Endabschnitts 34 nach oben, um die Kehlung 241 zu bilden, die ein relativ großes Volumen hat, wie in 15 gezeigt. In einer Ansicht entlang der Ebenenrichtung (erste Richtung x im Halbleiterbauelement A10) ist der Neigungswinkel β1, der durch die Kehlung 241 in Bezug auf die Elektrode des Halbleiterelements 21 definiert wird, relativ klein. Das Vorhandensein der so gebildeten Kehlung 241 ermöglicht es, die thermische Belastung, die sich an der Schnittstelle zwischen der Elektrode des Halbleiterelements 21 und der ersten Bonding-Schicht 24 konzentriert, abzuschwächen. Folglich kann das Halbleiterbauelement A10 einem größeren Strom standhalten und dennoch die thermische Belastung des Halbleiterelements 21 abmildern.
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In einer Ansicht entlang der Ebenenrichtung (erste Richtung x bei dem Halbleiterbauelement A10) ist der Neigungswinkel β1, der durch die Kehlung 241 definiert wird, in Bezug auf die Elektrode des Halbleiterelements 21 kleiner als der Neigungswinkel α2, der durch die geneigte Oberfläche 341 des distalen Endabschnitts 34 definiert wird, in Bezug auf die erste Verbindungsoberfläche 321 des ersten Verbindungsabschnitts 32. Durch ein solches Verhältnis zwischen den Neigungswinkeln kann die Kehlung 241 eine Form haben, die vorteilhaft ist, um die thermische Belastung, die sich an der Grenzfläche zwischen der Elektrode des Halbleiterelements 21 und der ersten Bonding-Schicht 24 konzentriert, zu mindern.
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Entlang der Ebenenrichtung (erste Richtung x bei dem Halbleiterbauelement A10) betrachtet, ist der erste Gelenkabschnitt 33 in Richtung des ersten Verbindungsabschnitts 32 zum Hauptabschnitt 31 hin so geneigt, dass er von der ersten Vorderseitenfläche 111 des ersten Die-Pads 11 weiter entfernt ist. In Dickenrichtung z gesehen befindet sich die Grenze 332 zwischen der ersten Verbindungsoberfläche 321 des ersten Verbindungsabschnitts 32 und der ersten geneigten Oberfläche 331 des ersten Gelenkabschnitts 33 auf der Innenseite des Umfangsrands des Halbleiterelements 21. Dementsprechend wird in der ersten Bonding-Schicht 24 die Kehlung 241 auf beiden Endabschnitten der Elektrode des Halbleiterelements 21 in der Ebenenrichtung (zweite Richtung y bei dem Halbleiterbauelement A10) gebildet. Daher kann die thermische Belastung, die sich an der Schnittstelle zwischen der Elektrode des Halbleiterelements 21 und der ersten Bonding-Schicht 24 konzentriert, noch wirksamer gemildert werden. Insbesondere, wenn der Neigungswinkel α1, der durch die erste geneigte Oberfläche 331 in Bezug auf die erste Verbindungsoberfläche 321 definiert ist, zwischen einschließlich 30° und einschließlich 60°, in einer Ansicht entlang der Ebenenrichtung (erste Richtung x bei dem Halbleiterbauelement A10) liegt, wird die Kehlung 241 in der Form gebildet, die vorteilhaft ist, um die Konzentration der thermischen Belastung zu mildern.
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Die Dicke t des ersten Verbindungsabschnitts 32 ist gleich oder dünner als das Doppelte der maximalen Dicke Tmax der ersten Bonding-Schicht 24. Eine solche Konfiguration mildert die thermische Belastung, die sich an der Schnittstelle zwischen der ersten Bonding-Schicht 24 und dem ersten Verbindungsabschnitt 32 konzentriert, und sichert gleichzeitig die thermische Beständigkeit der ersten Bonding-Schicht 24.
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Der erste Verbindungsabschnitt 32 weist die erste Öffnung 322 auf, die ihn in der Dickenrichtung z durchdringt. Durch die Bildung der ersten Öffnung 322 können Luftblasen in der ersten Bonding-Schicht 24 im geschmolzenen Zustand nach außen entweichen, wenn der erste Verbindungsabschnitt 32 über die erste Bonding-Schicht 24 elektrisch mit der Elektrode des Halbleiterelements 21 verbunden wird. Außerdem ist die erste Bonding-Schicht 24 in Kontakt mit der inneren umlaufenden Oberfläche des ersten Verbindungsabschnitts 32, der die erste Öffnung 322 definiert. Daher erreicht die erste Bonding-Schicht 24 im geschmolzenen Zustand einen Selbstausrichtungseffekt, um den ersten Verbindungsabschnitt 32 in einer vorbestimmten Position in Bezug auf die Elektrode des Halbleiterelements 21 zu positionieren.
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Die Zusammensetzung des leitenden Elements enthält Kupfer. Daher kann der elektrische Widerstand des leitenden Elements im Vergleich zu einem Draht, dessen Zusammensetzung Aluminium enthält, verringert werden. Dies hat den Vorteil, dass dem Halbleiterelement 21 ein größerer Strom zugeführt werden kann.
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Die Zusammensetzung des ersten Die-Pads 11 enthält Kupfer. Darüber hinaus ist die Dicke T1 des ersten Die-Pads 11 dicker als die maximale Dicke tmax des leitenden Elements. Eine solche Konfiguration kann sowohl die Wärmeleitfähigkeit des ersten Die-Pads 11 als auch die Effizienz der Wärmeleitung in Ebenenrichtung verbessern. Folglich kann die Wärmeabgabeleistung des Halbleiterbauelements A10 verbessert werden.
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Bezugnehmend auf 19 bis 21 wird im Folgenden ein Halbleiterbauelement A20 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. In den erwähnten Zeichnungen sind die Bestandteile, die gleich oder ähnlich denen des Halbleiterbauelements A10 sind, mit den gleichen Bezugsziffern versehen und eine Beschreibung dieser Bestandteile wird nicht wiederholt. In 19 ist das Versiegelungsharz 50 der Übersichtlichkeit halber durchsichtig dargestellt. In 19 ist das durchsichtige Versiegelungsharz 50 durch imaginäre Linien angedeutet.
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Das Halbleiterbauelement A20 unterscheidet sich von dem Halbleiterbauelement A10 durch die Konfiguration der zweiten Elektrode 212 jedes der beiden Halbleiterelemente 21 und des ersten Verbindungsabschnitts 32 des ersten leitenden Elements 30A und des zweiten leitenden Elements 30B.
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Wie in 19 dargestellt, weist die zweite Elektrode 212 jedes Halbleiterelements 21 zwei (ein Paar) Bereiche auf, die in der ersten Richtung x voneinander beabstandet sind. Der erste Verbindungsabschnitt 32 des ersten leitenden Elements 30A und des zweiten leitenden Elements 30B weist jeweils zwei Bereiche auf, die in der ersten Richtung x voneinander beabstandet sind. Wie in 20 und 21 dargestellt, sind die zwei Bereiche des ersten Verbindungsabschnitts 32 des ersten leitenden Elements 30A jeweils über die erste Bonding-Schicht 24 elektrisch mit den zwei Bereichen der zweiten Elektrode 212 des ersten Schaltelements 21A verbunden. Ebenso sind die zwei Bereiche des ersten Verbindungsabschnitts 32 des zweiten leitenden Elements 30B über die erste Bonding-Schicht 24 mit den beiden Bereichen der zweiten Elektrode 212 des zweiten Schaltelements 21B elektrisch verbunden.
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Das Halbleiterbauelement A20 bietet die folgenden vorteilhaften Effekte.
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Das Halbleiterbauelement A20 weist das leitende Element (erstes leitendes Element 30A) mit dem Hauptabschnitt 31, dem ersten Verbindungsabschnitt 32, dem ersten Gelenkabschnitt 33 und dem distalen Endabschnitt 34 sowie die erste Bonding-Schicht 24 auf, die eine elektrische Verbindung zwischen dem leitenden Element und der Elektrode (zweite Elektrode 212) des Halbleiterelements 21 (erstes Schaltelement 21A) herstellt. Entlang der Ebenenrichtung (erste Richtung x bei dem Halbleiterbauelement A20) betrachtet, ist der distale Endabschnitt 34 in Richtung weg von dem ersten Verbindungsabschnitt 32 so geneigt, dass er weiter von der Elektrode des Halbleiterelements 21 entfernt ist. Ferner weist die Elektrode des Halbleiterelements 21 entlang der Dickenrichtung z gesehen den erweiterten Bereich 212A auf, der vom distalen Endabschnitt 34 zur gegenüberliegenden Seite des ersten Verbindungsabschnitts 32 in Bezug auf den distalen Endabschnitt 34 in der Ebenenrichtung (zweite Richtung y bei dem Halbleiterbauelement A20) vorsteht. Daher kann das Halbleiterbauelement A20 auch einem größeren Strom standhalten und dennoch die thermische Belastung des Halbleiterelements 21 abmildern. Darüber hinaus bietet das Halbleiterbauelement A20 auch die verschiedenen anderen vorteilhaften Effekte, die das Halbleiterbauelement A10 bietet.
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Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorgenannten Ausführungsformen beschränkt. Die spezifische Konfiguration der einzelnen Elemente der vorliegenden Offenbarung kann auf verschiedene Weise variiert werden.
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Das Halbleiterbauelement und sein Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung kann durch die folgenden Klauseln definiert werden.
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Klausel 1
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Halbleiterbauelement, aufweisend:
- ein erstes Die-Pad mit einer ersten Vorderseitenfläche, die in eine Dickenrichtung weist;
- ein Halbleiterelement mit einer Elektrode, die sich auf einer Seite befindet, zu der die erste Vorderseitenfläche in der Dickenrichtung ausgerichtet ist, wobei das Halbleiterelement mit der ersten Vorderseitenfläche verbunden ist;
- ein leitendes Element, das elektrisch mit der Elektrode verbunden ist; und
- eine erste Bonding-Schicht, die das leitende Element und die Elektrode elektrisch verbindet,
- wobei das leitende Element einen Hauptabschnitt, einen ersten Verbindungsabschnitt, der über die erste Bonding-Schicht elektrisch mit der Elektrode verbunden ist, einen ersten Gelenkabschnitt, der den Hauptabschnitt und den ersten Verbindungsabschnitt verbindet, und einen distalen Endabschnitt aufweist, der von dem ersten Gelenkabschnitt beabstandet und mit dem ersten Verbindungsabschnitt verbunden ist,
- wobei, entlang einer Ebenenrichtung der ersten Vorderseitenfläche betrachtet, der distale Endabschnitt in einer Richtung weg von dem ersten Verbindungsabschnitt so geneigt ist, dass er weiter von der Elektrode entfernt ist, und
- wobei, entlang der Dickenrichtung betrachtet, die Elektrode einen erweiterten Bereich aufweist, der von dem leitenden Element zu einer gegenüberliegenden Seite des ersten Verbindungsabschnitts in Ebenenrichtung in Bezug auf den distalen Endabschnitt vorsteht.
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Klausel 2
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Halbleiterbauelement gemäß Klausel 1, bei dem das erste Die-Pad und das leitende Element jeweils Kupfer enthalten.
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Klausel 3
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Halbleiterbauelement gemäß Klausel 1 oder 2, bei dem die erste Bonding-Schicht Zinn enthält.
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Klausel 4
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Halbleiterbauelement gemäß Klausel 3, wobei die erste Bonding-Schicht, in der Ebenenrichtung gesehen, eine Kehlung aufweist, die auf der Elektrode so ausgebildet ist, dass sie das leitende Element erreicht, und die in Bezug auf die Elektrode geneigt ist,
die Kehlung eine erste Kante aufweist, die in Kontakt mit der Elektrode steht, und eine zweite Kante, die in Kontakt mit dem leitenden Element steht, und
die erste Kante sich in Dickenrichtung gesehen an einer äußeren Seite von der zweiten Kante befindet.
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Klausel 5
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Halbleiterbauelement gemäß Klausel 4, bei dem der erste Verbindungsabschnitt eine Verbindungsoberfläche aufweist, die der Elektrode gegenüberliegt und in Kontakt mit der ersten Bonding-Schicht steht,
der distale Endabschnitt eine gebogene Oberfläche aufweist, die mit der Verbindungsoberfläche verbunden und in Bezug auf die Verbindungsoberfläche geneigt ist, und
in Richtung der Ebene gesehen, ein Neigungswinkel, der durch die Kehlung in Bezug auf die Elektrode definiert wird, kleiner ist als ein Neigungswinkel, der durch die gebogene Oberfläche in Bezug auf die Verbindungsoberfläche definiert wird.
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Klausel 6
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Halbleiterbauelement gemäß Klausel 5, bei dem die zweite Kante mit der gebogenen Oberfläche in Kontakt ist.
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Klausel 7
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Halbleiterbauelement gemäß Klauseln 5 oder 6, wobei der erste Gelenkabschnitt entlang der Ebenenrichtung gesehen so in einer Richtung vom ersten Verbindungsabschnitt zum Hauptabschnitt geneigt ist, dass er von der ersten Vorderseitenfläche weiter entfernt ist.
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Klausel 8
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Halbleiterbauelement gemäß Klausel 7, bei dem der erste Gelenkabschnitt eine geneigte Oberfläche aufweist, die mit der Verbindungsoberfläche verbunden und in Bezug auf die Verbindungsoberfläche geneigt ist, und
in Dickenrichtung gesehen sich eine Grenze zwischen der Verbindungsoberfläche und der geneigten Oberfläche auf einer Innenseite eines Umfangsrandes des Halbleiterelements befindet.
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Klausel 9
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Halbleiterbauelement gemäß Klausel 8, wobei bei entlang der Ebenenrichtung betrachtet ein Neigungswinkel, der durch die geneigte Oberfläche in Bezug auf die Verbindungsoberfläche definiert ist, zwischen einschließlich 30° und einschließlich 60° beträgt.
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Klausel 10
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Halbleiterbauelement gemäß einem der Klauseln 3 bis 9, wobei die Dicke des ersten Verbindungsabschnitts gleich oder dünner als das Doppelte der maximalen Dicke der ersten Bonding-Schicht ist.
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Klausel 11
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Halbleiterbauelement gemäß einem der Abschnitte 3 bis 10, bei dem der erste Verbindungsabschnitt eine in Dickenrichtung durchgehende Öffnung aufweist, und
die erste Bonding-Schicht in Kontakt mit einer inneren umlaufenden Oberfläche des ersten Verbindungsabschnitts ist, der die Öffnung definiert.
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Klausel 12
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Halbleiterbauelement gemäß einem der Klauseln 1 bis 11,
bei dem die Dicke des ersten Die-Pads dicker ist als die maximale Dicke des leitenden Elements.
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Klausel 13
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Halbleiterbauelement gemäß einem der Klauseln 1 bis 12, ferner aufweisend:
- ein zweites Die-Pad, das eine zweite Vorderseitenfläche aufweist, die in der gleichen Richtung wie die erste Vorderseitenfläche in Dickenrichtung orientiert ist und in der Ebenenrichtung von dem ersten Die-Pad beabstandet ist; und
- eine zweite Bonding-Schicht, die das leitende Element und die zweite Vorderseitenfläche elektrisch verbindet,
- wobei das leitende Element einen zweiten Verbindungsabschnitt aufweist, der über die zweite Bonding-Schicht elektrisch mit der zweiten Vorderseitenfläche verbunden ist, und einen zweiten Gelenkabschnitt, der den Hauptabschnitt und den zweiten Verbindungsabschnitt verbindet,
- das zweite Die-Pad Kupfer enthält, und
- die zweite Bonding-Schicht Zinn enthält.
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Klausel 14
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Halbleiterbauelement gemäß Klausel 13, wobei der zweite Gelenkabschnitt entlang der Ebenenrichtung betrachtet in einer Richtung vom zweiten Verbindungsabschnitt zum Hauptabschnitt so geneigt ist, dass er von der zweiten Vorderseitenfläche weiter entfernt ist.
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Klausel 15
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Halbleiterbauelement gemäß Klausel 13 oder 14, bei dem die Dicke des zweiten Die-Pads größer ist als die maximale Dicke des leitenden Elements.
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Klausel 16
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Halbleiterbauelement gemäß einem der Klauseln 13 bis 15, ferner aufweisend ein Versiegelungsharz, das jeweils einen Teil des ersten und des zweiten Die-Pads, des Halbleiterelements und des leitenden Elements bedeckt,
wobei das erste Die-Pad eine erste Rückseitenfläche aufweist, die in Dickenrichtung zu einer gegenüberliegenden Seite der ersten Vorderseitenflächenfläche orientiert ist,
das zweite Die-Pad eine zweite Rückseitenfläche aufweist, die in Dickenrichtung zu einer gegenüberliegenden Seite der zweiten Vorderseitenfläche orientiert ist, und
die erste und die zweite Rückseitenfläche von dem Versiegelungsharz freigelegt sind.
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Klausel 17
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Halbleiterbauelement gemäß einem der Klauseln 1 bis 16, wobei das Halbleiterelement ein Halbleitersubstrat mit einer chemischen Verbindung aufweist.
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Klausel 18
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Halbleiterbauelement gemäß Klausel 17, bei dem das Halbleitersubstrat aus der chemischen Verbindung Siliziumkarbid enthält.
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Bezugszeichenliste
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- A10, A20
- Halbleiterbauelement
- 11
- erstes Die-Pad
- 111
- erste Vorderseitenfläche
- 112
- erste Rückseitenflächezweites
- 12
- zweite Die-Pad
- 121
- zweite Vorderseitenfläche
- 122
- zweite Rückseitenfläche
- 13
- erster Eingangsanschluss
- 13A
- abgedeckter Abschnitt
- 13B
- freiliegender Abschnitt
- 14
- Ausgangsanschluss
- 14A
- abgedeckter Abschnitt
- 14B
- freiliegender Abschnitt
- 15
- zweiter Eingangsanschluss
- 15A
- abgedeckter Abschnitt
- 15B
- freiliegender Abschnitt
- 161
- erster Gate-Anschluss
- 161A
- abgedeckter Abschnitt
- 161B
- freiliegender Abschnitt
- 162
- zweiter Gate-Anschluss
- 162A
- abgedeckter Abschnitt
- 162B
- freiliegender Abschnitt
- 171
- erster Detektionsanschluss
- 171A
- abgedeckter Abschnitt
- 171B
- freiliegender Abschnitt
- 172
- zweiter Detektionsanschluss
- 172A
- abgedeckter Abschnitt
- 172B
- freiliegender Abschnitt
- 21
- Halbleiterelement
- 21A
- erstes Schaltelement
- 21B
- zweites Schaltelement
- 211
- erste Elektrode
- 212
- zweite Elektrode
- 212A
- erweiterter Bereich
- 213
- dritte Elektrode
- 22
- Schutzelement
- 22A
- erste Diode
- 22B
- zweite Diode
- 221
- obere Elektrode
- 221A
- erweiterter Bereich
- 222
- untere Elektrode
- 23
- Die-Bonding-Schicht
- 24
- erste Bonding-Schicht
- 241
- Kehlung
- 241A
- erste Kante
- 241B
- zweite Kante
- 25
- zweite Bonding-Schicht
- 26
- dritte Bonding-Schicht
- 261
- Kehlung
- 261A
- erste Kante
- 261B
- zweite Kante
- 30A
- erstes leitendes Element
- 30B
- zweites leitendes Element
- 31
- Hauptabschnitt
- 32
- erster Verbindungsabschnitt
- 321
- erste Verbindungsoberfläche
- 322
- erste Öffnung
- 33
- erster Gelenkabschnitt
- 331
- erste geneigte Oberfläche
- 332
- Grenze
- 34
- distaler Endabschnitt
- 341
- gebogene Oberfläche
- 35
- zweiter Verbindungsabschnitt
- 351
- zweite Verbindungsoberfläche
- 352
- zweite Öffnung
- 36
- zweiter Gelenkabschnitt
- 361
- zweite geneigte Oberfläche
- 37
- dritter Verbindungsabschnitt
- 371
- dritte Verbindungsoberfläche
- 372
- dritte Öffnung
- 38
- distaler Endabschnitt
- 381
- gebogene Oberfläche
- 41
- Gate-Draht
- 42
- Detektionsdraht
- 50
- Versiegelungsharz
- 51
- Oberseite
- 52
- Unterseite
- 53
- erste Seitenfläche
- 54
- zweite Seitenfläche
- 55
- Aussparung
- 56
- Nut
- z
- Dickenrichtung
- x
- erste Richtung
- y
- zweite Richtung