DE112022002459T5 - Halbleiterbauteil - Google Patents

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DE112022002459T5 DE112022002459.3T DE112022002459T DE112022002459T5 DE 112022002459 T5 DE112022002459 T5 DE 112022002459T5 DE 112022002459 T DE112022002459 T DE 112022002459T DE 112022002459 T5 DE112022002459 T5 DE 112022002459T5
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Soichiro TAKAHASHI
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Rohm Co Ltd
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Abstract

Ein Halbleiterbauteil weist ein Substrat auf, das eine Vorderfläche aufweist, die einer Seite in einer Dickenrichtung zugewandt ist, eine Vielzahl von Halbleiterelementen, die sich auf der einen Seite in der Dickenrichtung in Bezug auf das Substrat befinden und eine Schaltfunktion haben, eine erste Schicht, die sich zwischen der Vorderfläche und der Vielzahl von Halbleiterelementen in der Dickenrichtung befindet und elektrische Leitfähigkeit hat, eine zweite Schicht, die die Vorderfläche und die erste Schicht leitend miteinander bondet, und eine dritte Schicht, die die erste Schicht und die Vielzahl von Halbleiterelementen leitend miteinander bondet.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Halbleiterbauteil.
  • STAND DER TECHNIK
  • Herkömmlicherweise sind Halbleiterbauteile mit Halbleiterelementen wie MOSFETs oder IGBTs weithin bekannt. In den letzten Jahren hat die Nachfrage nach Halbleiterbauteilen, die einen großen Strom durchlassen können, zugenommen. Als Antwort auf eine solche Nachfrage offenbart das Patentdokument 1 ein Halbleiterbauteil mit einer Vielzahl von Halbleiterelementen wie MOSFETs. In dem Halbleiterbauteil ist auf einem Substrat (Isolierschicht) aus einem elektrisch isolierenden Material eine Metallschicht aus einem dünnen Metallfilm, z. B. einer Kupferfolie, angeordnet. Die Halbleiterelemente sind über eine leitende Bondingschicht, z. B. Lötmittel, leitend mit der Metallschicht verbunden. Ein solches Halbleiterbauteil kann leicht für einen großen Strom angepasst werden, indem z. B. die Anzahl der Halbleiterelemente erhöht wird.
  • Bei der Verwendung des in Patentschrift 1 offenbarten Halbleiterbauteils wird von den Halbleiterelementen Wärme erzeugt. Die Wärmeleitfähigkeit des Substrats (Isolationsschicht) ist geringer als die der Metallschicht, auf der die Halbleiterelemente angebracht bzw. montiert sind. Daher dauert es eine gewisse Zeit, bis die von den Halbleiterelementen erzeugte Wärme auf die der Metallschicht gegenüberliegende Seite des Substrats (Isolationsschicht) abgeleitet wird. Die an den Halbleiterelementen erzeugte Wärme neigt daher dazu, in der Metallschicht zu verbleiben, was zu einem Temperaturanstieg der Metallschicht oder der Halbleiterelemente führt.
  • DOKUMENT ZUM STAND DER TECHNIK
  • Patentschrift
  • Patentdokument 1: JP-A-2018-182330
  • KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Problem, das durch die Erfindung gelöst werden soll
  • Die vorliegende Offenbarung wurde unter den oben beschriebenen Umständen entwickelt und zielt darauf ab, ein Halbleiterbauteil bereitzustellen, das die an den Halbleiterelementen erzeugte Wärme effizient ableitet und das zum Durchlassen eines großen Stroms geeignet ist.
  • Mittel zur Lösung des Problems
  • Ein Halbleiterbauteil, das gemäß der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird, weist ein Substrat auf, das eine Vorderfläche, die einer („one“) Seite in einer Dickenrichtung zugewandt ist, eine Vielzahl von Halbleiterelementen, die sich auf der einen („one“) Seite in der Dickenrichtung in Bezug auf das Substrat befinden und eine Schaltfunktion haben, eine erste Schicht, die sich zwischen der Vorderfläche und der Vielzahl von Halbleiterelementen in der Dickenrichtung befindet und elektrische Leitfähigkeit hat, eine zweite Schicht, die die Vorderfläche und die erste Schicht leitend miteinander bondet, und eine dritte Schicht, die die erste Schicht und die Vielzahl von Halbleiterelementen leitend miteinander bondet.
  • Vorteile der Erfindung
  • Ein Halbleiterbauteil gemäß der vorliegenden Offenbarung ist in der Lage, die an den Halbleiterelementen erzeugte Wärme effizient abzuleiten.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterbauteils gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 2 ist eine Draufsicht auf das in 1 dargestellte Halbleiterbauteil.
    • 3 ist eine perspektivische Ansicht (durch ein Dichtungsharz und Drähte) des in 1 gezeigten Halbleiterbauteils.
    • 4 ist eine Draufsicht (durch das Dichtungsharz) auf das in 1 dargestellte Halbleiterbauteil.
    • 5 ist eine Vorderansicht des in 1 dargestellten Halbleiterbauteils.
    • 6 ist eine rechte Seitenansicht des in 1 dargestellten Halbleiterbauteils.
    • 7 ist eine linke Seitenansicht des in 1 dargestellten Halbleiterbauteils.
    • 8 ist eine Ansicht von unten auf das in 1 dargestellte Halbleiterbauteil.
    • 9 ist eine vergrößerte Ansicht der rechten Seite von 4.
    • 10 ist eine vergrößerte Ansicht der linken Seite von 4.
    • 11 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XI-XI in 4.
    • 12 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XII-XII in 4.
    • 13 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XIII-XIII in 4.
    • 14 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XIV-XIV in 4.
    • 15 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts (um ein erstes Element) von 9.
    • 16 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XVI-XVI in 15.
    • 17 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts (um ein zweites Element) von 9.
    • 18 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XVIII-XVIII in 17.
    • 19 ist eine Draufsicht (durch das Dichtungsharz) auf ein Halbleiterbauteil gemäß einer Variante der ersten Ausführungsform.
    • 20 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts (um ein erstes Element) von 19.
    • 21 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XXI-XXI in 20.
    • 22 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts (um ein zweites Element) aus 19.
    • 23 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XXIII-XXIII in 22.
    • 24 ist eine Draufsicht (durch das Dichtungsharz) auf ein Halbleiterbauteil gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • ist eine vergrößerte Ansicht der rechten Seite von .
    • 26 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XXVI-XXVI in 24.
  • MODUS ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • In der vorliegenden Offenbarung werden Begriffe wie „erster“, „zweiter“ und „dritter“ lediglich als Bezeichnungen verwendet und sollen den Gegenständen, auf die sich diese Begriffe beziehen, keine ordinalen Anforderungen auferlegen.
  • In der Beschreibung der vorliegenden Offenbarung implizieren die Ausdrücke „ein Objekt A ist in einem Objekt B geformt“ und „Ein Objekt A ist auf einem Objekt B geformt“ die Situation, in der, sofern nicht ausdrücklich anders vermerkt, „das Objekt A direkt in oder auf dem Objekt B geformt ist“ und „das Objekt A in oder auf dem Objekt B geformt ist, wobei etwas anderes zwischen dem Objekt A und dem Objekt B eingefügt ist“. Ebenso implizieren die Ausdrücke „Ein Objekt A ist in einem Objekt B angeordnet“ und „Ein Objekt A ist auf einem Objekt B angeordnet“ die Situation, in der, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes vermerkt ist, „das Objekt A direkt in oder auf dem Objekt B angeordnet ist“ und „das Objekt A in oder auf dem Objekt B angeordnet ist, wobei etwas anderes zwischen dem Objekt A und dem Objekt B angeordnet ist“. Ferner impliziert der Ausdruck „Ein Objekt A befindet sich auf einem Objekt B“ die Situation, in der, sofern nicht anders angegeben, „das Objekt A sich auf dem Objekt B befindet und mit dem Objekt B in Kontakt steht“, und „das Objekt A befindet sich auf dem Objekt B, wobei etwas anderes zwischen dem Objekt A und dem Objekt B liegt“. Darüber hinaus impliziert der Ausdruck „Ein Objekt A überlappt mit einem Objekt B, wenn es in einer bestimmten Richtung betrachtet wird“ die Situation, in der, sofern nicht anders angegeben, „das Objekt A mit der Gesamtheit des Objekts B überlappt“, und „das Objekt A mit einem Teil des Objekts B überlappt“.
  • Anhand der 1 bis 18 wird im Folgenden ein Halbleiterbauteil A10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Das Halbleiterbauteil A10 weist ein Substrat 10, eine erste Schicht 20, eine zweite Schicht 21, eine dritte Schicht 22 und eine Vielzahl von Halbleiterelementen 30 auf. In der vorliegenden Ausführungsform weist das Halbleiterbauteil A10 eine Vielzahl von Leistungsversorgungs-Terminals 23, einen Ausgangs-Terminal 24, eine Vielzahl von Gate-Terminals 25, eine Vielzahl von Element-Stromerfassungs-Terminals 26, eine Vielzahl von leitenden Elementen 40, ein Gehäuse 60 und ein Dichtungsharz 70 auf. Zum besseren Verständnis sind das Dichtungsharz 70 und die Drähte, die später beschrieben werden, in 3 transparent. Das Dichtungsharz 70 ist in 4 transparent.
  • Das in 1 gezeigte Halbleiterbauteil A10 ist ein Leistungsmodul („power module“). Das Halbleiterbauteil A10 wird in Wechselrichtern („inverters“) für verschiedene elektrische Produkte und Hybridfahrzeuge verwendet. Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist das Halbleiterbauteil A10 in der Dickenrichtung z des Substrats 10 gesehen rechteckig (oder allgemein rechteckig). Zur Vereinfachung der Beschreibung wird eine Richtung orthogonal zur Dickenrichtung z als erste Richtung x definiert. Die Richtung orthogonal zur Dickenrichtung z und zur ersten Richtung x wird als zweite Richtung y definiert. Das Halbleiterbauteil A10 ist im gezeigten Beispiel entlang der ersten Richtung x langgestreckt, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht auf diese Richtung beschränkt.
  • Wie in 11 gezeigt, weist das Substrat 10 eine erste Metallschicht 11, eine zweite Metallschicht 12 und eine Isolierschicht 13 auf. Die Isolierschicht 13 befindet sich zwischen der ersten Metallschicht 11 und der zweiten Metallschicht 12 in Dickenrichtung z. Die Isolierschicht 13 hat eine elektrisch isolierende Eigenschaft. Das Material, aus dem die Isolationsschicht 13 besteht, weist beispielsweise keramisches Epoxid auf.
  • Die erste Metallschicht 11 ist auf die Isolierschicht 13 laminiert. Die erste Metallschicht 11 weist eine Vorderfläche 11A auf. Die Vorderfläche 11A ist in Dickenrichtung z einer ersten Seite (die Oberseite in 11) zugewandt. Die erste Metallschicht 11 ist aus einem elektrisch leitfähigen Metallmaterial hergestellt und besteht beispielsweise aus einer Metallfolie aus Kupfer (Cu) oder einer Kupferlegierung.
  • Die zweite Metallschicht 12 befindet sich gegenüber der ersten Metallschicht 11 (auf einer zweiten Seite in Dickenrichtung z) in Bezug auf die Isolierschicht 13. Die Isolierschicht 13 ist auf die zweite Metallschicht 12 laminiert. Die zweite Metallschicht 12 besteht aus einem Metall mit der gleichen elektrischen Leitfähigkeit wie die erste Metallschicht 11 und wird beispielsweise aus einer Metallplatte aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet.
  • Als Beispiel für die Dicken der ersten Metallschicht 11, der zweiten Metallschicht 12 und der Isolationsschicht 13 kann die Dicke der ersten Metallschicht 11 0,1 mm bis 2,0 mm betragen, die Dicke der zweiten Metallschicht 12 kann 0,3 mm bis 2,0 mm betragen und die Dicke der Isolationsschicht 13 kann 0,12 mm bis 0,18 mm betragen. Ein isoliertes Metallsubstrat kann als Substrat 10 der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden. Das von einem isolierten Metallsubstrat bereitgestellte Substrat 10 besteht aus einer Metallplatte (der zweiten Metallschicht 12) sowie der Isolierschicht 13 und der ersten Metallschicht 11, die auf die Metallplatte laminiert sind. Anstelle eines isolierten Metallsubstrats kann auch ein DBC-Substrat (Direct Bonded Copper) verwendet werden. Das DBC-Substrat besteht aus einer Keramikplatte (der Isolierschicht 13) und einem Paar Kupferfolien (der ersten Metallschicht 11 und der zweiten Metallschicht 12), die auf gegenüberliegende Seiten der Keramikplatte in Dickenrichtung z laminiert sind.
  • In der vorliegenden Ausführungsform weist die erste Metallschicht 11 einen ersten Elementmontageabschnitt 111, einen zweiten Elementmontageabschnitt 112, einen ersten leitenden Abschnitt 113, einen ersten Gate-Abschnitt 114, einen ersten Erfassungsabschnitt 115, ein Paar Thermistor-Montagabschnitte 116, einen zweiten Gate-Abschnitt 117 und einen zweiten Erfassungsabschnitt 118 auf. Diese Abschnitte, die die erste Metallschicht 11 bilden, werden z. B. durch teilweises Entfernen der auf die Isolierschicht 13 auflaminierten Kupferfolie durch Nassätzung gebildet. Die Oberflächen dieser Abschnitte der ersten Metallschicht 11 können mit Silber (Ag) beschichtet sein bzw. werden.
  • Wie in den 4 und 9 bis 12 gezeigt, sind einige der Halbleiterelemente 30 auf dem ersten Elementmontageabschnitt 111 montiert. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden die Halbleiterelemente 30, die auf dem ersten Elementmontageabschnitt 111 montiert sind, als „erste Elemente 31“ bezeichnet. Wie in 4 usw. gezeigt, ist der erste Elementmontageabschnitt 111 zu einer Seite in der zweiten Richtung y (die obere Seite in 4) des Substrats 10 versetzt. Der erste Elementmontageabschnitt 111 hat eine Bandform, die sich in der ersten Richtung x erstreckt. In dem Halbleiterbauteil A10 sind zehn erste Elemente 31 (Halbleiterelemente 30) auf dem ersten Elementmontageabschnitt 111 montiert, aber die Anzahl der ersten Elemente 31 ist nicht darauf beschränkt. Ein erstes Leistungsversorgungs-Pad 111a mit einer sich in der zweiten Richtung y erstreckenden Bandform ist an einem Ende des ersten Elementmontageabschnitts 111 in der ersten Richtung x (die rechte Seite in 4) ausgebildet.
  • Wie in den 4, 9, 10 und 12 gezeigt, sind einige der Halbleiterelemente 30 auf dem zweiten Elementmontageabschnitt 112 montiert. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden die Halbleiterelemente 30, die auf dem zweiten Elementmontageabschnitt 112 montiert sind, als „zweite Elemente 31“ bezeichnet. Wie in 4 usw. gezeigt, befindet sich der zweite Elementmontageabschnitt 112 zwischen dem ersten Elementmontageabschnitt 111 und dem ersten leitenden Abschnitt 113 in der zweiten Richtung y. Der zweite Elementmontageabschnitt 112 hat eine Bandform, die sich in der ersten Richtung x erstreckt. In dem Halbleiterbauteil A10 sind zehn zweite Elemente 31 (Halbleiterelemente 30) auf dem zweiten Elementmontageabschnitt 112 montiert, aber die Anzahl der zweiten Elemente 32 ist nicht darauf beschränkt. Ein Ausgangs-Pad („output pad“) 112a mit einer Bandform, die sich in der zweiten Richtung y erstreckt, ist an einem Ende des zweiten Elementmontageabschnitts 112 in der ersten Richtung x ausgebildet (das linke Ende in 4). Ein Teil des Ausgangs-Pads 112a, der von dem zweiten Elementmontageabschnitt 112 zu einer Seite in der zweiten Richtung y versetzt ist (die obere Seite in 4), befindet sich neben dem ersten Elementmontageabschnitt 111 in der ersten Richtung x. Ein Teil des Ausgangs-Pads 112a, der von dem zweiten Elementmontageabschnitt 112 zu der anderen Seite in der zweiten Richtung y versetzt ist (die untere Seite in 4), befindet sich neben dem ersten leitenden Abschnitt 113 in der ersten Richtung x.
  • Wie in den 4, 9 und 10 gezeigt, ist der erste leitende Abschnitt 113 sowohl mit den ersten Elementen 31 als auch mit den zweiten Elementen 32 elektrisch verbunden. Der erste leitende Abschnitt 113 befindet sich gegenüber dem ersten Elementmontageabschnitt 111 in Bezug auf den zweiten Elementmontageabschnitt 112 in der zweiten Richtung y. Der erste leitende Abschnitt 113 hat eine Bandform, die sich in der ersten Richtung x erstreckt. Ein zweites Leistungsversorgungs-Pad 113a mit einer Bandform, die sich in der zweiten Richtung y erstreckt, ist an einem Ende des ersten leitenden Abschnitts 113 in der ersten Richtung x (das rechte Ende in 4) ausgebildet. Wie in 4 gezeigt, ist der erste leitende Abschnitt 113 mit einem Schlitz 113b ausgebildet, der sich in der ersten Richtung x erstreckt. Der Schlitz 113b befindet sich in der Mitte des ersten leitenden Abschnitts 113 in der zweiten Richtung y und erstreckt sich von einem Ende in der ersten Richtung x (dem rechten Ende in 4) zur Mitte in der ersten Richtung x.
  • Wie in den 4, 9 und 10 gezeigt, ist der erste Gate-Abschnitt 114 elektrisch mit den ersten Elementen 31 verbunden. Der erste Gate-Abschnitt 114 hat eine Bandform, die sich in der ersten Richtung x erstreckt. Der erste Gate-Abschnitt 114 befindet sich zwischen dem ersten Elementmontageabschnitt 111 und dem Gehäuse 60 in der zweiten Richtung y. In dem Halbleiterbauteil A10 ist der erste Gate-Abschnitt 114 an einem Ende in der ersten Richtung x zurückgeführt bzw. zurückgebogen (das rechte Ende in 4) und in zwei Reihen in der zweiten Richtung y ausgebildet. Die Breite (die Abmessung in der zweiten Richtung y) des ersten Gate-Abschnitts 114 ist kleiner als die jeweiligen Breiten des ersten Elementmontageabschnitts 111, des zweiten Elementmontageabschnitts 112 und des ersten leitenden Abschnitts 113.
  • Wie in den 4, 9 und 10 gezeigt, ist der erste Erfassungsabschnitt 115 elektrisch mit den ersten Elementen 31 verbunden. Der erste Erfassungsabschnitt 115 hat eine Bandform, die sich in der ersten Richtung x erstreckt. Der erste Erfassungsabschnitt 115 befindet sich zwischen dem ersten Elementmontageabschnitt 111 und dem Gehäuse 60 in der zweiten Richtung y. In dem Halbleiterbauteil A10 ist der erste Erfassungsabschnitt 115 an einem Ende in der ersten Richtung x zurückführt bzw. zurückgebogen (das linke Ende in 4) und in zwei Reihen in der zweiten Richtung y ausgebildet. Die Breite (die Abmessung in der zweiten Richtung y) des ersten Erfassungsabschnitts 115 ist die gleiche wie die Breite des ersten Gate-Abschnitts 114.
  • Wie in den 4 und 9 gezeigt, ist das Paar von Thermistor-Montageabschnitten 116 in der zweiten Richtung y voneinander beabstandet und trägt einen Thermistor 33. Die Thermistor-Montageabschnitte 116 befinden sich in der Nähe einer Ecke des Substrats 10. Der erste Elementmontageabschnitt 111, der erste Gate-Abschnitt 114 und der erste Erfassungsabschnitt 115 sind um das Paar von Thermistor-Montageabschnitten 116 herum angeordnet.
  • Wie in den 4, 9 und 10 gezeigt, ist der zweite Gate-Abschnitt 117 elektrisch mit den zweiten Elementen 32 verbunden. Der zweite Gate-Abschnitt 117 hat eine Bandform, die sich in der ersten Richtung x erstreckt. Der zweite Gate-Abschnitt 117 befindet sich zwischen dem ersten leitenden Abschnitt 113 und dem Gehäuse 60 in der zweiten Richtung y. In dem Halbleiterbauteil A10 ist der zweite Gate-Abschnitt 117 an einem Ende in der ersten Richtung x zurückgeführt bzw. zurückgebogen (das linke Ende in 4) und in zwei Reihen in der zweiten Richtung y ausgebildet. Die Breite (die Abmessung in der zweiten Richtung y) des zweiten Gate-Abschnitts 117 ist kleiner als die jeweiligen Breiten des ersten Elementmontageabschnitts 111, des zweiten Elementmontageabschnitts 112 und des ersten leitenden Abschnitts 113.
  • Wie in den 4, 9 und 10 gezeigt, ist der zweite Erfassungsabschnitt 118 elektrisch mit den zweiten Elementen 32 verbunden. Der zweite Erfassungsabschnitt 118 hat eine Bandform, die sich in der ersten Richtung x erstreckt. Der zweite Erfassungsabschnitt 118 befindet sich zwischen dem ersten leitenden Abschnitt 113 und dem Gehäuse 60 in der zweiten Richtung y. In dem Halbleiterbauteil A10 ist der zweite Erfassungsabschnitt 118 an einem Ende in der ersten Richtung x zurückgeführt bzw. zurückgebogen (das rechte Ende in 4) und in zwei Reihen in der zweiten Richtung y ausgebildet. Die Breite (die Abmessung in der zweiten Richtung y) des zweiten Erfassungsabschnitts 118 ist die gleiche wie die Breite des zweiten Gate-Abschnitts 117.
  • Wie in den 2 bis 4 usw. gezeigt, sind die Leistungsversorgungs-Terminals 23 Teil von externen Verbindungs-Terminals, die in dem Halbleiterbauteil A10 vorgesehen sind. Die Leistungsversorgungs-Terminals 23 sind mit einer Gleichstromversorgung verbunden, die außerhalb des Halbleiterbauteils A10 angeordnet ist. Die Leistungsversorgungs-Terminals 23 werden von dem Gehäuse 60 getragen. Die Leistungsversorgungs-Terminals 23 sind aus einer Metallplatte gebildet. Das Material, aus dem die Metallplatte besteht, ist beispielsweise Kupfer. Die Leistungsversorgungs-Terminals 23 sind z. B. etwa 1,0 mm dick.
  • Die Vielzahl der Leistungsversorgungs-Terminals 23 weist einen ersten Leistungsversorgungs-Terminal 23a und einen zweiten Leistungsversorgungs-Terminal 23b auf. Der erste Leistungsversorgungs-Terminal 23a ist eine positive Elektrode (P-Terminal). Der erste Leistungsversorgungs-Terminal 23a ist mit dem ersten Leistungsversorgungs-Pad 111a des ersten Elementmontageabschnitts 111 verbunden. Der zweite Leistungsversorgungs-Terminal 23b ist eine negative Elektrode (N-Klemme). Der zweite Leistungsversorgungs-Terminal 23b ist mit dem zweiten Leistungsversorgungs-Pad 113a des ersten leitenden Abschnitts 113 verbunden. Der erste Leistungsversorgungs-Terminal 23a und der zweite Leistungsversorgungs-Terminal 23b sind in der zweiten Richtung y voneinander beabstandet.
  • Wie in den 9 und 13 gezeigt, weist jeder des ersten Leistungsversorgungs-Terminals 23a und des zweiten Leistungsversorgungs-Terminals 23b einen externen Verbindungsabschnitt 231, einen internen Verbindungsabschnitt 232 und einen Zwischenabschnitt 233 auf.
  • Der externe Verbindungsabschnitt 231 ist eine flache Platte, die aus dem Halbleiterbauteil A10 freigelegt ist bzw. herausragt und orthogonal zur Dickenrichtung z verläuft. Ein Gleichstromversorgungskabel usw. ist mit dem externen Verbindungsabschnitt 231 verbunden. Der externe Verbindungsabschnitt 231 wird von dem Gehäuse 60 getragen. Der externe Verbindungsabschnitt 231 weist ein Verbindungsloch 231a auf, das in der Dickenrichtung z durchdringt. In das Verbindungsloch 231a wird ein Befestigungselement, z. B. ein Bolzen, eingeführt. Die Oberfläche des externen Verbindungsabschnitts 231 kann mit Nickel (Ni) beschichtet sein.
  • Der interne Verbindungsabschnitt 232, der eine Kammform aufweist, ist mit dem ersten Leistungsversorgungs-Pad 111a des ersten Elementmontageabschnitts 111 im ersten Leistungsversorgungs-Terminal 23a verbunden und mit dem zweiten Leistungsversorgungs-Pad 113a des ersten leitenden Abschnitts 113 im zweiten Leistungsversorgungs-Terminal 23b verbunden. In dem Halbleiterbauteil A10 hat der interne Verbindungsabschnitt 232 drei Zähne, die entlang der zweiten Richtung y angeordnet sind. Die Zähne sind in der Dickenrichtung z gebogen. Somit hat jeder der Zähne die Form eines Hakens, wenn man ihn in der zweiten Richtung y betrachtet. Die Zähne sind mit dem ersten Leistungsversorgungs-Pad 111a oder dem zweiten Leistungsversorgungs-Pad 113a durch Ultraschallbonden verbunden.
  • Der Zwischenabschnitt 233 verbindet den externen Verbindungsabschnitt 231 und den internen Verbindungsabschnitt 232 miteinander. Der Zwischenabschnitt 233 ist im Querschnitt L-förmig in Bezug auf die erste Richtung x. Der Zwischenabschnitt 233 hat einen Basisabschnitt 233a und einen Standabschnitt 233b. Der Basisabschnitt 233a liegt entlang der ersten Richtung x und der zweiten Richtung y. Ein Ende des Basisabschnitts 233a in der ersten Richtung x ist mit dem internen Verbindungsabschnitt 232 verbunden. Der Standabschnitt 233b steht vom Basisabschnitt 233a in der Dickenrichtung z. Ein Ende des Standabschnitts 233b in der Dickenrichtung z ist mit dem externen Verbindungsabschnitt 231 verbunden.
  • Wie in den 2 bis 4 usw. gezeigt, ist der Ausgangs-Terminal 24 einer der in dem Halbleiterbauteil A10 vorgesehenen externen Verbindungs-Terminals. Der Ausgangs-Terminal 24 ist mit einem außerhalb des Halbleiterbauteils A10 angeordneten Leistungsversorgungs-Ziel (z.B. einem Motor) verbunden. Der Ausgangs-Terminal 24 wird von dem Gehäuse 60 getragen und befindet sich gegenüber den Leistungsversorgungs-Terminals 23 in Bezug auf das Substrat 10 in der ersten Richtung x. Der Ausgangs-Terminal 24 ist aus einer Metallplatte gebildet. Das Material, aus dem die Metallplatte besteht, ist beispielsweise Kupfer. Der Ausgangs-Terminal 24 hat eine Dicke von 1,0 mm.
  • In dem Halbleiterbauteil A10 ist der Ausgangs-Terminal 24 in zwei Abschnitte unterteilt, d.h. in einen ersten Terminalabschnitt 24a und einen zweiten Terminalabschnitt 24b. Alternativ kann der Ausgangs-Terminal 24 auch ein einziges Element sein, das nicht wie im Halbleiterbauteil A10 getrennt ist. Der erste Terminalabschnitt 24a und der zweite Terminalabschnitt 24b sind parallel mit dem Ausgangs-Pad 112a des zweiten Elementmontageabschnitts 112 verbunden. Somit ist der Ausgangs-Terminal 24 mit dem zweiten Elementmontageabschnitt 112 verbunden. Der erste Terminalabschnitt 24a und der zweite Terminalabschnitt 24b sind in der zweiten Richtung y voneinander beabstandet.
  • Wie in den 10 und 14 gezeigt, weisen der erste Terminalabschnitt 24a und der zweite Terminalabschnitt 24b jeweils einen externen Verbindungsabschnitt 241, einen internen Verbindungsabschnitt 242 und einen Zwischenabschnitt 243 auf.
  • Der externe Verbindungsabschnitt 241 ist eine flache Platte, die aus dem Halbleiterbauteil A10 freigelegt ist bzw. herausragt und orthogonal zur Dickenrichtung z verläuft. Ein Kabel usw., das elektrisch mit dem Leistungsversorgungs-Ziel verbunden ist, ist mit dem externen Verbindungsabschnitt 241 verbunden. Der externe Verbindungsabschnitt 241 wird von dem Gehäuse 60 getragen. Der externe Verbindungsabschnitt 241 weist ein Verbindungsloch 241a auf, das in der Dickenrichtung z durchdringt. In das Verbindungsloch 241a wird ein Befestigungselement, z. B. ein Bolzen, eingeführt. Die Oberfläche des externen Verbindungsabschnitts 241 kann mit Nickel beschichtet sein.
  • Der interne Verbindungsabschnitt 242, der eine Kammform aufweist, ist mit dem Ausgangs-Pad 112a des zweiten Elementmontageabschnitts 112 verbunden. In dem Halbleiterbauteil A10 hat der interne Verbindungsabschnitt 242 drei Zähne, die entlang der zweiten Richtung y angeordnet sind. Die Zähne sind in der Dickenrichtung z gebogen. Somit hat jeder der Zähne die Form eines Hakens, gesehen in der zweiten Richtung y. Die Zähne sind mit dem Ausgangs-Pad 112a durch Ultraschallbonden verbunden.
  • Der Zwischenabschnitt 243 verbindet den externen Verbindungsabschnitt 241 und den internen Verbindungsabschnitt 242 miteinander. Der Zwischenabschnitt 243 ist im Querschnitt L-förmig in Bezug auf die erste Richtung x. Der Zwischenabschnitt 243 hat einen Basisabschnitt 243a und einen Standabschnitt 243b. Der Basisabschnitt 243a liegt entlang der ersten Richtung x und der zweiten Richtung y. Ein Ende des Basisabschnitts 243a in der ersten Richtung x ist mit dem internen Verbindungsabschnitt 242 verbunden. Der Standabschnitt 243b steht vom Basisabschnitt 243a in der Dickenrichtung z. Ein Ende des Standabschnitts 243b in der Dickenrichtung z ist mit dem externen Verbindungsabschnitt 241 verbunden.
  • Wie in den 2 bis 5 usw. gezeigt, sind die Gate-Terminals 25 Teil der in dem Halbleiterbauteil A10 vorgesehenen externen Verbindungs-Terminals. Jeder der Gate-Terminals 25 ist elektrisch mit dem ersten Gate-Abschnitt 114 oder dem zweiten Gate-Abschnitt 117 verbunden. Die Gate-Terminals 25 sind mit einer Treiberschaltung (z. B. einem Gate-Treiber) des Halbleiterbauteils A10 verbunden, die sich außerhalb befindet. Die Gate-Terminals 25 werden von dem Gehäuse 60 getragen. Die Gate-Terminals 25 sind aus Metallstäben gebildet. Das Material, aus dem die Metallstäbe bestehen, ist z. B. Kupfer. Die Oberflächen der Gate-Terminals 25 können mit Zinn (Sn) oder mit Nickel und Zinn beschichtet sein. Wie in 12 gezeigt, sind die Gate-Terminals 25 im Querschnitt L-förmig in Bezug auf die erste Richtung x. Jeder der Gate-Terminals 25 ragt teilweise aus dem Gehäuse 60 in Richtung der Seite heraus, der die Vorderfläche 11A der ersten Metallschicht 11 (das Substrat 10) in Dickenrichtung z zugewandt ist.
  • Die Vielzahl der Gate-Terminals 25 weist einen ersten Gate-Terminal 25a und einen zweiten Gate-Terminal 25b auf. Wie in 10 gezeigt, befindet sich der erste Gate-Terminal 25a in der Nähe des ersten Gate-Abschnitts 114 in der zweiten Richtung y. Wie in 9 dargestellt, befindet sich das zweite Gate-Terminal 25b gegenüber dem ersten Gate-Terminal 25a in Bezug auf die erste Metallschicht 11 (das Substrat 10) in der zweiten Richtung y. Der zweite Gate-Terminal 25b befindet sich in der Nähe des zweiten Gate-Abschnitts 117.
  • Wie in den 2 bis 5 usw. gezeigt, sind die Element-Stromerfassungs-Terminals 26 Teil von externen Verbindungs-Terminals, die in dem Halbleiterbauteil A10 vorgesehen sind. Jeder der Element-Stromerfassungs-Terminals 26 ist elektrisch mit dem ersten Erfassungsabschnitt 115 oder dem zweiten Erfassungsabschnitt 118 verbunden. Die Element-Stromerfassungs-Terminals 26 sind mit einer außerhalb angeordneten Steuerschaltung des Halbleiterbauteils A10 verbunden. Die Element-Stromerfassungs-Terminals 26 sind auf dem Gehäuse 60 gelagert bzw. getragen. Die Element-Stromerfassungs-Terminals 26 sind aus Metallstäben gebildet. Das Material, aus dem die Metallstäbe bestehen, ist zum Beispiel Kupfer. Die Oberflächen der Element-Stromerfassungs-Terminals 26 können mit Zinn oder mit Nickel und Zinn beschichtet sein. Wie in 12 gezeigt, sind die Element-Stromerfassungs-Terminals 26 im Querschnitt L-förmig in Bezug auf die erste Richtung x. Jeder der Element-Stromerfassungs-Terminals 26 ragt teilweise aus dem Gehäuse 60 in Richtung der Seite heraus, der die Vorderfläche 11A der ersten Metallschicht 11 (das Substrat 10) in der Dickenrichtung z zugewandt ist.
  • Die Vielzahl von Element-Stromerfassungs-Terminals 26 weist einen ersten Erfassungs-Terminal 26a und einen zweiten Erfassungs-Terminal 26b auf. Wie in 10 gezeigt, befindet sich der erste Erfassungs-Terminal 26a neben dem ersten Gate-Terminal 25a in der ersten Richtung x. Wie in 9 gezeigt, befindet sich der zweite Erfassungs-Terminal 26b neben dem zweiten Gate-Terminal 25b in der ersten Richtung x.
  • Wie in den 2 bis 5 und 10 gezeigt, weist das Halbleiterbauteil A10 einen Leistungsversorgungs-Stromerfassungs-Terminal 27 auf. Der Leistungsversorgungs-Stromerfassungs-Terminal 27 ist eine der externen Verbindungs-Terminals, die in dem Halbleiterbauteil A10 vorgesehen sind. Der Leistungsversorgungs-Stromerfassungs-Terminal 27 ist mit einer außerhalb angeordneten Steuerschaltung des Halbleiterbauteils A10 verbunden. Der Leistungsversorgungs-Stromerfassungs-Terminal 27 ist an dem Gehäuse 60 befestigt bzw. auf diesem getragen. Der Leistungsversorgungs-Stromerfassungs-Terminal 27 ist aus einem Metallstab gebildet. Das Material des Metallstabs ist z. B. Kupfer. Die Oberfläche des Leistungsversorgungs-Stromerfassungs-Terminal 27 kann mit Zinn oder mit Nickel und Zinn beschichtet sein. Die Form des Leistungsversorgungs-Stromerfassungs-Terminals 27 ist die gleiche wie die der Gate-Terminals 25 in 12. Wie bei den in 12 gezeigten Gate-Terminals 25 ragt der Leistungsversorgungs-Stromerfassungs-Terminal 27 teilweise aus dem Gehäuse 60 in Richtung der Seite heraus, der die Vorderfläche 11A der ersten Metallschicht 11 (das Substrat 10) in der Dickenrichtung z zugewandt ist. In der zweiten Richtung y ist die Position des Leistungsversorgungs-Stromerfassungs-Terminals 27 die gleiche wie die Position des ersten Gate-Terminals 25a. Der Leistungsversorgungs-Stromerfassungs-Terminal 27 ist von dem ersten Gate-Terminal 25a in Richtung des ersten Terminalabschnitts 24a (dem Ausgangs-Terminal 24) in der ersten Richtung x beabstandet.
  • Wie in 10 gezeigt, weist das Halbleiterbauteil A10 einen Leistungsversorgungs-Stromerfassungsdraht 45 auf. Der Leistungsversorgungs-Stromerfassungsdraht 45 ist ein leitendes Element und mit dem Leistungsversorgungs-Stromerfassungs-Terminal 27 und dem ersten Elementmontageabschnitt 111 verbunden. Somit ist der Leistungsversorgungs-Stromerfassungs-Terminal 27 elektrisch mit dem ersten Elementmontageabschnitt 111 verbunden. Das Material, aus dem der Leistungsversorgungs-Stromerfassungsdraht 45 besteht, ist zum Beispiel Aluminium.
  • Wie in den 2 bis 5 und 9 gezeigt, weist das Halbleiterbauteil A10 ein Paar von Thermistor-Terminals 28 auf. Die Thermistor-Terminals 28 sind Teil der externen Verbindungs-Terminals, die in dem Halbleiterbauteil A10 vorgesehen sind. Die Thermistor-Terminals 28 sind mit einer außerhalb angeordneten Steuerschaltung des Halbleiterbauteils A10 verbunden. Die Thermistor-Terminals 28 sind auf dem Gehäuse 60 gelagert bzw. getragen. Die Thermistor-Terminals 28 sind aus Metallstäben gebildet. Das Material, aus dem die Metallstäbe bestehen, ist z. B. Kupfer. Die Oberflächen der Thermistor-Terminals 28 können mit Zinn oder mit Nickel und Zinn beschichtet sein. Die Form der Thermistor-Terminals 28 ist die gleiche wie die der Gate-Terminals 25 in . Wie bei den in 12 gezeigten Gate-Terminals 25 ragt jeder der Thermistor-Terminals 28 teilweise aus dem Gehäuse 60 in Richtung der Seite heraus, der die Vorderfläche 11A der ersten Metallschicht 11 (das Substrat 10) in der Dickenrichtung z zugewandt ist. In der zweiten Richtung y ist die Position der Thermistor-Terminals 28 die gleiche wie die Position des ersten Gate-Terminals 25a. Die Thermistor-Terminals 28 sind von dem ersten Gate-Terminal 25a in Richtung des ersten Leistungsversorgungs-Terminals 23a in der ersten Richtung x beabstandet.
  • Wie in 9 gezeigt, weist das Halbleiterbauteil A10 ein Paar von Thermistor-Drähten 46 auf. Die Thermistor-Drähte 46 sind leitende Elemente und einzeln mit den Thermistor-Terminals 28 und den Thermistor-Montageabschnitten 116 verbunden. Somit sind die Thermistor-Terminals 28 elektrisch mit den Thermistor-Montageabschnitten 116 verbunden. Das Material, aus dem die Thermistor-Drähte 46 bestehen, ist z. B. Aluminium.
  • Jedes der Halbleiterelemente 30 (die ersten Elemente 31 und die zweiten Elemente 32) hat eine Halbleiterschicht, die beispielsweise Siliziumkarbid (SiC) enthält, und hat eine Schaltfunktion. Die Halbleiterelemente 30 sind MOSFETs (MetallOxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren), die unter Verwendung eines Halbleitermaterials hergestellt werden, das hauptsächlich aus Siliziumkarbid besteht. Die Halbleiterelemente 30 sind nicht auf MOSFETs beschränkt und können auch IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) sein. Für das Halbleiterbauteil A10 wird ein Beispiel beschrieben, in dem die Halbleiterelemente 30 MOSFETs sind. Wie in den 15 und 17 gezeigt, ist jedes der Halbleiterelemente 30 in Dickenrichtung z gesehen rechteckig (im Halbleiterbauteil A10 quadratisch). Im Halbleiterbauteil A10 beträgt die Dicke jedes Halbleiterelements 30 beispielsweise 400 um oder weniger, und noch bevorzugter 150 um oder weniger.
  • Wie in den 15 bis 18 gezeigt, weist jedes der Halbleiterelemente 30 eine Source-Elektrode 301, eine Drain-Elektrode 302 und eine Gate-Elektrode 303 auf. Die Source-Elektrode 301 ist am oberen Ende des Halbleiterelements 30 vorgesehen, das in der gleichen Richtung („same sense“) der Dickenrichtung z wie die Vorderfläche 11A der ersten Metallschicht 11 (das Substrat 10) weist. Der Source-Strom fließt vom Inneren des Halbleiterelements 30 zur Source-Elektrode 301.
  • Die Drain-Elektrode 302 ist am unteren Ende des Halbleiterelements 30 vorgesehen, das in der entgegengesetzten Richtung der Dickenrichtung z von der Vorderfläche 11A der ersten Metallschicht 11 (des Substrats 10) weist. Der Drain-Strom fließt vom Inneren des Halbleiterelements 30 zur Drain-Elektrode 302.
  • Die Gate-Elektrode 303 ist am oberen Ende des Halbleiterelements 30 vorgesehen, das in die gleiche Richtung der Dickenrichtung z wie die Vorderfläche 11A der ersten Metallschicht 11 (des Substrats 10) weist. An die Gate-Elektrode 303 wird eine Gate-Spannung zur Ansteuerung der Halbleiterelemente 30 angelegt. In der Dickenrichtung z gesehen ist die Fläche der Gate-Elektrode 303 kleiner als die Fläche der Source-Elektrode 301.
  • Die Vielzahl von Halbleiterelementen 30 weist eine Vielzahl von ersten Elementen 31 und eine Vielzahl von zweiten Elementen 32 auf. Die ersten Elemente 31 sind auf dem ersten Elementmontageabschnitt 111 montiert. Die ersten Elemente 31 sind in vorgegebenen Abständen in der ersten Richtung x angeordnet. Die zweiten Elemente 32 sind auf dem zweiten Elementmontageabschnitt 112 montiert. Die zweiten Elemente 32 sind in vorbestimmten Abständen in der ersten Richtung x angeordnet.
  • Wie in den 11, 12 und 15 bis 18 gezeigt, befindet sich die erste Schicht 20 zwischen der Vorderfläche 11A der ersten Metallschicht 11 (dem ersten Elementmontageabschnitt 111 und dem zweiten Elementmontageabschnitt 112) und den Halbleiterelementen 30 in der Dickenrichtung z. Die erste Schicht 20 besteht aus einem Metallmaterial mit elektrischer Leitfähigkeit. Die erste Schicht 20 besteht aus einem Material mit der gleichen Wärmeleitfähigkeit wie die zweite Metallschicht 12 oder einem Material mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als die zweite Metallschicht 12. Die erste Schicht 20 besteht z. B. aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Wenn das Material, aus dem die erste Schicht 20 besteht, Kupfer ist, beträgt die Wärmeleitfähigkeit der ersten Schicht 20 398 W/mk. Beispiele für das Material der ersten Schicht 20 schließen neben Kupfer und einer Kupferlegierung auch Aluminium, Eisen und Kohlenstoff mit ein. Die Dicke der ersten Schicht 20 ist größer als die der zweiten Metallschicht 12. Vorzugsweise ist die Dicke der ersten Schicht 20 ein- bis zehnmal so groß wie die Dicke der zweiten Metallschicht 12. Die Dicke der ersten Schicht 20 beträgt z. B. 1 mm bis 4 mm, vorzugsweise 2 mm bis 3 mm.
  • In dem Halbleiterbauteil A10 weist die erste Schicht 20 eine Vielzahl von einzelnen oder individuellen Abschnitten 201 auf, die voneinander getrennt sind. In dem Halbleiterbauteil A10 ist die Vielzahl von einzelnen Abschnitten 201 individuell für die Vielzahl von Halbleiterelementen 30 angeordnet. Jedes der Halbleiterelemente 30 wird auf einem der einzelnen Abschnitte 201 getragen. In dem Halbleiterbauteil A10 werden die einzelnen Abschnitte 201, die den ersten Elementen 31 entsprechen, auf dem ersten Elementmontageabschnitt 111 getragen und in vorbestimmten Abständen in der ersten Richtung x angeordnet. Die einzelnen Abschnitte 201, die den zweiten Elementen 32 entsprechen, werden auf dem zweiten Elementmontageabschnitt 112 getragen und in vorbestimmten Abständen in der ersten Richtung x angeordnet. Die einzelnen Abschnitte 201 sind in der Dickenrichtung z gesehen größer als die Halbleiterelemente 30. Die einzelnen Abschnitte 201 sind in der Dickenrichtung z gesehen rechteckig (im Halbleiterbauteil A10 quadratisch).
  • Die zweite Schicht 21 befindet sich zwischen der ersten Metallschicht 11 (dem ersten Elementmontageabschnitt 111 und dem zweiten Elementmontageabschnitt 112) und der ersten Schicht 20 (den einzelnen Abschnitten 201) in Dickenrichtung z. Die zweite Schicht 21 ist elektrisch leitfähig und bondet die jeweiligen Vorderflächen 11A des ersten Elementmontageabschnitts 111 und des zweiten Elementmontageabschnitts 112 leitend mit den einzelnen Abschnitten 201. Das Material, aus dem die zweite Schicht 21 besteht, ist beispielsweise bleifreies Lötmittel mit Zinn als Hauptbestandteil. Die Dicke der zweiten Schicht 21 beträgt z.B. 0,02 mm bis 0,20 mm.
  • In dem Halbleiterbauteil A10 weist die zweite Schicht 21 eine Vielzahl von voneinander getrennten Bereichen auf. Die Vielzahl von Bereichen der zweiten Schicht 21 entspricht individuell der Vielzahl von einzelnen Abschnitten 201. Die zweite Schicht 21 kann einen Bereich aufweisen, der einigen der einzelnen Abschnitte 201 gemeinsam ist. Beispielsweise kann die zweite Schicht 21 so konfiguriert sein, dass sie einen Bereich aufweist, der den einzelnen Abschnitten 201 gemeinsam ist, die auf dem ersten Elementmontageabschnitt 111 getragen werden, und einen Bereich, der den einzelnen Abschnitten 201 gemeinsam ist, die auf dem zweiten Elementmontageabschnitt 112 getragen werden.
  • Die dritte Schicht 22 befindet sich zwischen der ersten Schicht 20 (den einzelnen Abschnitten 201) und den Halbleiterelementen 30 in der Dickenrichtung z. Die dritte Schicht 22 ist elektrisch leitfähig und bondet die einzelnen Abschnitte 201 und die Halbleiterelemente 30 leitend miteinander. Insbesondere sind die Drain-Elektrode 302 jedes Halbleiterelements 30 und die erste Schicht 20 (einzelner Abschnitt 201) durch die dritte Schicht 22 leitend miteinander verbunden. Die dritte Schicht 22 besteht aus einem Bondingmaterial, das ein Metallmaterial enthält. In dem Halbleiterbauteil A10 weist das Material der dritten Schicht 22 Silber auf. In dem Halbleiterbauteil A10 besteht die dritte Schicht 22 aus gesintertem Silber. Alternativ kann die dritte Schicht 22 aus gesintertem Metall, das andere Metalle als Silber enthält (z. B. gesintertes Kupfer), aus Aluminium, das einem Festphasendiffusionsbonding unterzogen wurde, aus Lötmittel oder aus Metallpastenmaterial bestehen. Die Dicke der dritten Schicht 22 beträgt z. B. 0,02 mm bis 0,20 mm.
  • Wie in den 12 und 15 bis 18 usw. gezeigt, sind die leitenden Elemente 40 mit den Source-Elektroden 301 der Halbleiterelemente 30 und dem zweiten Elementmontageabschnitt 112 oder dem ersten leitenden Abschnitt 113 gebondet. Die leitenden Elemente werden aus Metallplatten gebildet. Bei dem Metall kann es sich um Kupfer oder eine Kupferlegierung handeln. Die leitenden Elemente 40 werden durch Biegen der Metallplatten geformt.
  • Die Vielzahl von leitenden Elementen 40 weist eine Vielzahl von ersten leitenden Elementen 41 und eine Vielzahl von zweiten leitenden Elementen 42 auf. Jedes der ersten leitenden Elemente 41 ist mit der Source-Elektrode 301 eines der ersten Elemente 31 und dem zweiten Elementmontageabschnitt 112 verbunden. Die ersten leitenden Elemente 41 und der zweite Elementmontageabschnitt 112 sind über leitende Elementverbindungsschichten 48 miteinander gebondet. Die ersten leitenden Elemente 41 und die Source-Elektroden 301 der ersten Elemente 31 sind über die leitendes-Element-Bondingschichten 49 miteinander verbunden. Die leitendes-Element-Bondingschichten 48 und die leitendes-Element-Bondingschichten 49, die mit den ersten leitenden Elementen 41 gebondet sind, bestehen zum Beispiel aus Lötmittel, Metallpaste oder Sintermetall.
  • Jedes der zweiten leitenden Elemente 42 ist mit der Source-Elektrode 301 eines der zweiten Elemente 32 und dem ersten leitenden Abschnitt 113 gebondet. Die zweiten leitenden Elemente 42 und der erste leitende Abschnitt 113 sind über leitendes-Element-Bondingschichten 48 miteinander gebondet. Die zweiten leitenden Elemente 42 und die Source-Elektroden 301 der zweiten Elemente 32 sind über leitendes-Element-Bondingschichten 49 miteinander verbunden. Die leitendes-Element-Bondingschichten 48 leitendes-Element-Bondingschichten und die leitendes-Element-Bondingschichten 49, die mit dem zweiten leitenden Element 42 gebondet sind, bestehen zum Beispiel aus Lötmittel, Metallpaste oder Sintermetall.
  • Wie in den 4 und 9 gezeigt, weist das Halbleiterbauteil A10 den Thermistor 33 auf. Der Thermistor 33 ist elektrisch mit dem Paar von Thermistor-Montageabschnitten 116 verbunden. In dem Halbleiterbauteil A10 ist der Thermistor 33 ein NTC-Thermistor (negativer Temperaturkoeffizient). NTC-Thermistoren haben die Eigenschaft, dass ihr Widerstand bei steigender Temperatur allmählich abnimmt. Der Thermistor 33 wird als Temperaturerfassungssensor des Halbleiterbauteils A10 verwendet. Der Thermistor 33 ist über das Paar von Thermistor-Montageabschnitten 116 und das Paar von Thermistor-Drähten 46 elektrisch mit dem Paar von Thermistor-Terminals 28 verbunden.
  • Wie in den 9, 10, 15 und 17 gezeigt, weist das Halbleiterbauteil A10 eine Vielzahl von ersten Gate-Drähten 431, eine Vielzahl von zweiten Gate-Drähten 432, einen dritten Gate-Draht 433 und einen vierten Gate-Draht 434 auf. Jeder der ersten Gate-Drähte 431 ist ein leitendes Element, dessen eines Ende mit der Gate-Elektrode 303 eines der ersten Elemente 31 verbunden ist und dessen anderes Ende mit dem ersten Gate-Abschnitt 114 verbunden ist. Jeder der zweiten Gate-Drähte 432 ist ein leitendes Element, dessen eines Ende mit der Gate-Elektrode 303 eines der zweiten Elemente 32 verbunden ist und dessen anderes Ende mit dem zweiten Gate-Abschnitt 117 verbunden ist. Das Material, aus dem die ersten Gate-Drähte 431 und die zweiten Gate-Drähte 432 bestehen, ist zum Beispiel Aluminium.
  • Der dritte Gate-Draht 433 ist ein leitendes Element und mit dem ersten Gate-Terminal 25a und dem ersten Gate-Abschnitt 114 verbunden. Somit ist der erste Gate-Terminal 25a elektrisch mit den Gate-Elektroden 303 der ersten Elemente 31 verbunden, die auf dem ersten Elementmontageabschnitt 111 montiert sind. Der vierte Gate-Draht 434 ist ein leitendes Element und mit dem zweiten Gate-Terminal 25b und dem zweiten Gate-Abschnitt 117 verbunden. Somit ist der zweite Gate-Terminal 25b elektrisch mit den Gate-Elektroden 303 der zweiten Elemente 32 verbunden, die auf dem zweiten Elementmontageabschnitt 112 montiert sind. Das Material, aus dem der dritte Gate-Draht 433 und der vierte Gate-Draht 434 bestehen, ist z. B. Aluminium.
  • Wie in den 9, 10, 15 und 17 dargestellt, weist das Halbleiterbauteil A10 eine Vielzahl von ersten Erfassungsdrähten 441, eine Vielzahl von zweiten Erfassungsdrähten 442, einen dritten Erfassungsdraht 443 und einen vierten Erfassungsdraht 444 auf. Jeder der ersten Erfassungsdrähte 441 ist ein leitendes Element, dessen eines Ende mit der Source-Elektrode 301 eines der ersten Elemente 31 verbunden ist und dessen anderes Ende mit dem ersten Erfassungsabschnitt 115 verbunden ist. Jeder der zweiten Erfassungsdrähte 442 ist ein leitendes Element, dessen eines Ende mit der Source-Elektrode 301 eines der zweiten Elemente 32 verbunden ist und dessen anderes Ende mit dem zweiten Erfassungsabschnitt 118 verbunden ist. Das Material, aus dem die ersten Erfassungsdrähte 441 und die zweiten Erfassungsdrähte 442 bestehen, ist zum Beispiel Aluminium.
  • Der dritte Erfassungsdraht 443 ist ein leitendes Element und mit dem ersten Erfassungs-Terminal 26a und dem ersten Erfassungsabschnitt 115 verbunden. Somit ist der erste Erfassungs-Terminal 26a elektrisch mit den Source-Elektroden 301 der ersten Elemente 31 verbunden, die auf dem ersten Elementmontageabschnitt 111 montiert sind. Der vierte Erfassungsdraht 444 ist ein leitendes Element und mit dem zweiten Erfassungs-Terminal 26b und dem zweiten Erfassungsabschnitt 118 verbunden. Somit ist der zweite Erfassungs-Terminal 26b elektrisch mit den Source-Elektroden 301 der zweiten Elemente 32 verbunden, die auf dem zweiten Elementmontageabschnitt 112 montiert sind. Das Material, aus dem der dritte Erfassungsdraht 443 und der vierte Erfassungsdraht 444 bestehen, ist z.B. Aluminium.
  • Wie in den 3 bis 7 gezeigt, ist das Gehäuse 60 ein elektrisch isolierendes Element, das die erste Metallschicht 11 (das Substrat 10) in der Dickenrichtung z gesehen umgibt. Das Material, aus dem das Gehäuse 60 besteht, ist ein Kunstharz mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit- bzw. widerstand, wie z. B. PPS (Polyphenylensulfid) . Das Gehäuse 60 weist ein Paar erste Seitenwände 611, ein Paar zweite Seitenwände 612, eine Vielzahl von Montageabschnitten 62, eine Leistungsversorgungs-Terminalbasis 63 und eine Ausgangs-Terminalbasis 64 auf.
  • Wie in den 2 und 4 gezeigt, ist das Paar erster Seitenwände 611 in der ersten Richtung x voneinander beabstandet. Das Paar erster Seitenwände 611 ist entlang der zweiten Richtung y und der Dickenrichtung z angeordnet.
  • Wie in den 2 und 4 gezeigt, ist das Paar der zweiten Seitenwände 612 in der zweiten Richtung y voneinander beabstandet. Die zweiten Seitenwände 612 sind entlang der ersten Richtung x und der Dickenrichtung z angeordnet. Die gegenüberliegenden Enden jeder der zweiten Seitenwände 612 in der ersten Richtung x sind mit den ersten Seitenwänden 611 verbunden. Der erste Gate-Terminal 25a, der erste Erfassungs-Terminal 26a, das Leistungsversorgungs-Stromerfassungs-Terminal 27 und das Paar Thermistor-Terminals 28 sind an der Innenseite einer der zweiten Seitenwände 612 angeordnet. Der zweite Gate-Terminal 25b und der zweite Erfassungs-Terminal 26b sind an der Innenseite der anderen zweiten Seitenwand 612 angeordnet. Wie in den 9, 10 und 12 gezeigt, werden die Enden dieser Terminals, die in der Dickenrichtung z näher an der ersten Metallschicht 11 (dem Substrat 10) liegen, auf dem Paar zweiter Seitenwände 612 abgestützt bzw. getragen.
  • Wie in den 2, 9 und 10 gezeigt, sind die Montageabschnitte 62 an vier Ecken des Gehäuses 60, in Dickenrichtung z gesehen, vorgesehen. Jeder der Montageabschnitte 62 ist mit einem Durchgangsloch versehen, das die Dickenrichtung z durchdringt, und in jedes der Durchgangslöcher ist ein Montageelement 621 eingesetzt. Jedes der Montageelemente 621 hat ein Montageloch 621a, das in die Dickenrichtung z durchdringt. Das Einsetzen eines nicht dargestellten Befestigungselements in jedes Montageloch 621a ermöglicht die Befestigung eines nicht dargestellten Wärmeableitungselements (z.B. eines Kühlkörpers) an dem Halbleiterbauteil A10.
  • Wie in den 2, 6 und 9 gezeigt, ragt die Leistungsversorgungs-Terminalbasis 63 in der ersten Richtung x von einer der ersten Seitenwände 611 nach außen. Die Leistungsversorgungs-Terminalbasis 63 trägt die Leistungsversorgungs-Terminals 23. Die Leistungsversorgungs-Terminalbasis 63 weist eine erste Terminalbasis 631 und eine zweite Terminalbasis 632 auf. Die erste Terminalbasis 631 und die zweite Terminalbasis 632 sind in der zweiten Richtung y voneinander beabstandet. Die erste Terminalbasis 631 trägt den ersten Leistungsversorgungs-Terminal 23a. Der externe Verbindungsabschnitt 231 des ersten Leistungsversorgungs-Terminals 23a ist von der ersten Terminalbasis 631 freigelegt. Die zweite Terminalbasis 632 trägt den zweiten Leistungsversorgungs-Terminal 23b. Der externe Verbindungsabschnitt 231 des zweiten Leistungsversorgungs-Terminals 23b liegt von der zweiten Terminalbasis 632 aus frei. Eine Vielzahl von Nuten 633, die sich in der ersten Richtung x erstrecken, sind zwischen der ersten Terminalbasis 631 und der zweiten Terminalbasis 632 ausgebildet. Wie in den 9 und 13 gezeigt, sind ein Paar Muttern 634 und ein Paar Zwischenelemente 635 innerhalb der ersten Terminalbasis 631 und der zweiten Terminalbasis 632 angeordnet. Jedes Zwischenelement 635 befindet sich auf der zweiten Seite in Dickenrichtung z (die untere Seite in 13) in Bezug auf eine Mutter 634 und wird in Kontakt mit der Mutter 634 gehalten. Eine der Muttern 634 und das betreffende Zwischenelement 635 werden in Eingriff mit dem externen Verbindungsabschnitt 231 und dem Zwischenabschnitt 233 des ersten Leistungsversorgungs-Terminals 23a gehalten. Die andere Mutter 634 und das entsprechende Zwischenelement 635 werden in Eingriff mit dem externen Verbindungsabschnitt 231 und dem Zwischenabschnitt 233 des zweiten Leistungsversorgungs-Terminals 23b gehalten. Jedes der Zwischenelemente 635 steht teilweise von der Leistungsversorgungs-Terminalbasis 63 ab bzw. liegt davon frei. Das Paar von Muttern 634 entspricht dem Paar von Verbindungslöchern 231a, die in dem ersten Leistungsversorgungs-Terminal 23a und dem zweiten Leistungsversorgungs-Terminal 23b vorgesehen sind. In die Verbindungslöcher 231a eingesetzte Befestigungselemente wie Schrauben greifen in die Muttern 634 ein.
  • Wie in den 2, 7 und 10 gezeigt, ragt die Ausgangs-Terminalbasis 64 in der ersten Richtung x von der anderen ersten Seitenwand 611 nach außen. Die Ausgangs-Terminalbasis 64 stützt den Ausgangs-Terminal 24. Die Ausgangs-Terminalbasis 64 weist eine erste Terminalbasis 641 und eine zweite Terminalbasis 642 auf. Die erste Terminalbasis 641 und die zweite Terminalbasis 642 sind in der zweiten Richtung y voneinander beabstandet. Die erste Terminalbasis 641 trägt den ersten Terminalabschnitt 24a des Ausgangs-Terminals 24. Der externe Verbindungsabschnitt 241 des ersten Terminalabschnitts 24a ist von der ersten Terminalbasis 641 freigelegt. Die zweite Terminalbasis 642 trägt den zweiten Terminalabschnitt 24b des Ausgangs-Terminals 24. Der externe Verbindungsabschnitt 241 des zweiten Terminalabschnitts 24b liegt von der zweiten Terminalbasis 642 frei. Eine Vielzahl von Nuten 643, die sich in der ersten Richtung x erstrecken, sind zwischen der ersten Terminalbasis 641 und der zweiten Terminalbasis 642 ausgebildet. Wie in den 10 und 14 gezeigt, sind ein Paar Muttern 644 und ein Paar Zwischenelemente 645 innerhalb der ersten Terminalbasis 641 und der zweiten Terminalbasis 642 angeordnet. Jedes Zwischenelement 645 befindet sich auf der zweiten Seite in Dickenrichtung z (die untere Seite in 14) in Bezug auf eine Mutter 644 und wird in Kontakt mit der Mutter 644 gehalten. Eine der Muttern 644 und das entsprechende Zwischenelement 645 werden mit dem externen Verbindungsabschnitt 241 und dem Zwischenabschnitt 243 des ersten Terminalabschnitts 24a in Eingriff gehalten. Die andere Mutter 644 und das entsprechende Zwischenelement 645 werden in Eingriff mit dem externen Verbindungsabschnitt 241 und dem Zwischenabschnitt 243 des zweiten Terminalabschnitts 24b gehalten. Jedes der Zwischenelemente 645 ist teilweise von der Ausgangs-Terminalbasis 64 freigelegt. Das Paar von Muttern 644 entspricht dem Paar von Verbindungslöchern 241a, die in dem ersten Terminalabschnitt 24a und dem zweiten Terminalabschnitt 24b vorgesehen sind. In die Verbindungslöcher 241a eingesetzte Befestigungselemente wie z.B. Schrauben greifen in die Muttern 644 ein.
  • Wie in den 11 und 12 gezeigt, befindet sich das Dichtungsharz 70 in dem Bereich, der von dem Gehäuse 60 und dem Substrat 10 umschlossen wird. Das Dichtungsharz 70 bedeckt die Halbleiterelemente 30. Das Dichtungsharz 70 besteht z. B. aus schwarzem Epoxidharz. Andere Materialien, wie z. B. Silikongel, können als Bestandteil des Dichtungsharzes 70 gewählt werden.
  • In dem Halbleiterbauteil A10 sind zwei Schaltkreise, d.h. eine obere Armschaltung und eine untere Armschaltung, ausgebildet. Die obere Armschaltung besteht aus dem ersten Elementmontageabschnitt 111 und den ersten Elementen 31, die auf dem ersten Elementmontageabschnitt 111 montiert sind. Die ersten Elemente 31, die auf dem ersten Elementmontageabschnitt 111 montiert sind, sind parallel zwischen dem ersten Leistungsversorgungs-Terminal 23a und dem Ausgangs-Terminal 24 angeschlossen. Die Gate-Elektroden 303 der ersten Elemente 31 in der oberen Armschaltung sind alle parallel mit dem ersten Gate-Terminal 25a verbunden. Wenn eine Gate-Spannung an den ersten Gate-Terminal 25a durch eine Ansteuerschaltung, wie z. B. einen außerhalb des Halbleiterbauteils A10 angeordneten Gate-Treiber, angelegt wird, werden die ersten Elemente 31 in der oberen Armschaltung gleichzeitig angesteuert. Die Source-Elektroden 301 der ersten Elemente 31 in der oberen Armschaltung sind alle parallel mit dem ersten Erfassungs-Terminal 26a verbunden. Der in den ersten Elementen 31 in der oberen Armschaltung fließende Source-Strom wird in die Steuerschaltung des Halbleiterbauteils A10 eingegeben, die außerhalb des Halbleiterbauteils A10 angeordnet ist.
  • Die untere Armschaltung besteht aus dem zweiten Elementmontageabschnitt 112 und dem zweiten Element 32, das auf dem zweiten Elementmontageabschnitt 112 montiert ist. Die zweiten Elemente 32, die auf dem zweiten Elementmontageabschnitt 112 montiert sind, sind parallel zwischen dem Ausgangs-Terminal 24 und dem zweiten Leistungsversorgungs-Terminal 23b angeschlossen. Die Gate-Elektroden 303 der zweiten Elemente 32 in der unteren Armschaltung sind alle parallel mit dem zweiten Gate-Terminal 25b verbunden. Wenn eine Gate-Spannung an den zweiten Gate-Terminal 25b durch eine Ansteuerschaltung, wie z. B. einen außerhalb des Halbleiterbauteils A10 angeordneten Gate-Treiber, angelegt wird, werden die zweiten Elemente 32 in der unteren Armschaltung gleichzeitig angesteuert. Die Source-Elektroden 301 der zweiten Elemente 32 in der unteren Armschaltung sind alle parallel mit dem zweiten Erfassungs-Terminal 26b verbunden. Der Source-Strom, der in den zweiten Elementen 32 in der unteren Armschaltung fließt, wird in die Steuerschaltung des Halbleiterbauteils A10 eingegeben, die außerhalb des Halbleiterbauteils A10 angeordnet ist.
  • Wenn eine Gleichstromversorgung an den ersten Leistungsversorgungs-Terminal 23a und den zweiten Leistungsversorgungs-Terminal 23b angeschlossen ist und die Halbleiterelemente 30 (die ersten Elemente 31 und die zweiten Elemente 32) in der oberen Armschaltung und der unteren Armschaltung angesteuert werden, werden Wechselspannungen mit verschiedenen Frequenzen von dem Ausgangs-Terminal 24 ausgegeben. Die von dem Ausgangs-Terminal 24 ausgegebenen Wechselspannungen werden einem Leistungsversorgungsziel, wie z.B. einem Motor, zugeführt.
  • Die Vorteile des Halbleiterbauteils A10 werden im Folgenden beschrieben.
  • Das Halbleiterbauteil A10 weist die erste Schicht 20, die zweite Schicht 21 und die dritte Schicht 22 auf. Die erste Schicht 20 befindet sich zwischen der Vorderfläche 11A der ersten Metallschicht 11 (dem ersten Elementmontageabschnitt 111 und dem zweiten Elementmontageabschnitt 112) und den Halbleiterelementen 30 und ist elektrisch leitfähig. Die zweite Schicht 21 bondet die Vorderfläche 11A der ersten Metallschicht 11 (den ersten Elementmontageabschnitt 111 und den zweiten Elementmontageabschnitt 112) und die Halbleiterelemente 30 leitend miteinander. Die dritte Schicht 22 bondet die erste Schicht 20 und die Halbleiterelemente 30 leitend miteinander. Eine solche Konfiguration, die die erste Schicht 20 aufweist, kann die Wärmekapazität des Abschnitts zwischen den Halbleiterelementen 30 und dem Substrat 10 erhöhen und eine Wärmesättigung des Abschnitts verhindern. Die an jedem Halbleiterelement 30 erzeugte Wärme diffundiert in die erste Schicht 20 und wird schnell in Richtung der ersten Metallschicht 11 (dem Substrat 10) abgeleitet. Somit ist das Halbleiterbauteil A10 in der Lage, die an den Halbleiterelementen 30 erzeugte Wärme effizient abzuleiten. Das Halbleiterbauteil A10 ist somit in der Lage, den Temperaturanstieg um die Halbleiterelemente 30 herum zu unterdrücken und eignet sich zum Durchleiten eines großen Stroms.
  • Das Substrat 10, auf dem die Halbleiterelemente 30 montiert sind, weist die erste Metallschicht 11, die zweite Metallschicht 12 und die Isolierschicht 13 auf. Die erste Metallschicht 11 weist die Vorderfläche 11A auf, die der ersten Seite in der Dickenrichtung z zugewandt ist. Die zweite Metallschicht 12 befindet sich auf der zweiten Seite in der Dickenrichtung z in Bezug auf die erste Metallschicht 11. Die Isolierschicht 13 befindet sich zwischen der ersten Metallschicht 11 und der zweiten Metallschicht 12. Das Substrat 10 besteht aus der zweiten Metallschicht 12, der Isolierschicht 13 und der ersten Metallschicht 11, die in dieser Reihenfolge aufgebracht werden. Die erste Metallschicht 11 (der erste Elementmontageabschnitt 111 und der zweite Elementmontageabschnitt 112) fungiert als Schaltungsschicht, auf der die Halbleiterelemente 30 montiert sind, und hat eine relativ geringe Dicke. In dem Halbleiterbauteil A10 kann die an den Halbleiterelementen 30 erzeugte Wärme in der ersten Schicht 20, die sich zwischen den Halbleiterelementen 30 und der ersten Metallschicht 11 befindet, schnell abgeleitet werden. So wird verhindert, dass die Wärme der Halbleiterelemente 30 in der ersten Metallschicht 11, die auf der Isolationsschicht 13 aufgebracht ist, zurückgehalten wird.
  • Die erste Schicht 20 weist eine Vielzahl von einzelnen Abschnitten 201 auf, die voneinander getrennt sind. Jedes der Halbleiterelemente 30 ist auf einem der einzelnen Abschnitte 201 gelagert. Bei einer solchen Konfiguration stört sich die an den Halbleiterelementen 30 erzeugte Wärme nicht gegenseitig.
  • Das konstituierende Material der ersten Schicht 20 weist Kupfer auf. Die Dicke der ersten Schicht 20 ist größer als die der zweiten Metallschicht 12. Eine solche Konfiguration kann die Wärmeleitfähigkeit und die Wärmeableitung in der ersten Schicht 20 verbessern. In einem bevorzugten Beispiel beträgt die Dicke der ersten Schicht 20 2 mm bis 3 mm und ist ein- bis zehnmal so dick wie die zweite Metallschicht 12. Durch eine solche Konfiguration wird die Wärmeableitung in der ersten Schicht 20 weiter verbessert.
  • Das konstituierende Material der dritten Schicht 22 weist Silber auf. Die dritte Schicht 22 ist gesintertes Silber (Sintermetall). Daher hat die dritte Schicht 22 eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit. Daher wird die an den Halbleiterelementen 30 erzeugte Wärme über die dritte Schicht 22 schnell an die zweite Schicht 21 weitergeleitet. Dies ist vorteilhaft für eine effiziente Ableitung der an den Halbleiterelementen 30 erzeugten Wärme.
  • Die 19 bis 23 zeigen ein Halbleiterbauteil gemäß einer Variante der ersten Ausführungsform. In 19 und den folgenden Figuren sind die Elemente, die mit denen des Halbleiterbauteils A10 der vorangehenden Ausführungsform identisch oder ähnlich sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wie sie für die vorangehende Ausführungsform verwendet werden, und die Beschreibung derselben entfällt.
  • Das Halbleiterbauteil A11 der vorliegenden Variante unterscheidet sich von dem Halbleiterbauteil A10 der vorangehenden Ausführungsform hauptsächlich durch die Konfiguration der ersten Schicht 20. In der vorliegenden Variante ist jeder der einzelnen Abschnitte 201, die die erste Schicht 20 bilden, in der zweiten Richtung y in den Abmessungen größer dimensioniert als in der vorangehenden Ausführungsform und hat in Dickenrichtung gesehen eine längliche rechteckige Form. Wie in den 20 und 22 gezeigt, ist in jedem der einzelnen Abschnitte 201 die Abmessung L2 in der zweiten Richtung y größer als die Abmessung L1 in der ersten Richtung x. Im dargestellten Beispiel ist die Abmessung L2 in der zweiten Richtung y jedes einzelnen Abschnitts 201 größer als die Abmessung L1 in der ersten Richtung x. Die Abmessung L2 ist jedoch nicht unbedingt größer als die Abmessung L1. Die Abmessung L1 und die Abmessung L2 sind durch die Gehäusegröße des Halbleiterbauteils A11 begrenzt. Um die Wärme von den Halbleiterelementen 30 in der ersten Schicht 20 effizient zu verteilen, ist es wünschenswert, dass sowohl die Abmessung L1 in der ersten Richtung x als auch die Abmessung L2 in der zweiten Richtung y relativ zur Größe in Draufsicht jedes Halbleiterelements 30 innerhalb des durch die Gehäusegröße begrenzten Bereichs groß sind. So beträgt beispielsweise die Abmessung L2 in der zweiten Richtung y jedes einzelnen Abschnitts 201 das 0,5- bis 2,0-fache der Abmessung L1 in der ersten Richtung x des einzelnen Abschnitts 201. Die Abmessung L2 in der zweiten Richtung y jedes einzelnen Abschnitts 201 beträgt das 1,2- bis 4,0-fache der Abmessung in der zweiten Richtung y jedes Halbleiterelements 30.
  • Das Halbleiterbauteil A11 der vorliegenden Variante hat den gleichen Effekt wie das Halbleiterbauteil A10 der vorangehenden Ausführungsform. In der vorliegenden Variante ist in jedem der einzelnen Abschnitte 201 die Abmessung L2 in der zweiten Richtung y größer als die Abmessung L1 in der ersten Richtung x, die die Anordnungsrichtung der Halbleiterelemente 30 ist. Durch eine solche Konfiguration kann das Volumen der ersten Schicht 20 (die Vielzahl von einzelnen Abschnitten 201) vergrößert und damit die Wärmekapazität der ersten Schicht 20 erhöht werden. So kann die an den Halbleiterelementen 30 erzeugte Wärme in den einzelnen Abschnitten 201 in der zweiten Richtung y diffundieren und effizient abgeführt werden.
  • Die 24 bis 26 zeigen ein Halbleiterbauteil gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das Halbleiterbauteil A20 der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem Halbleiterbauteil A10 der ersten Ausführungsform hauptsächlich durch die Konfiguration der ersten Schicht 20.
  • In dem Halbleiterbauteil A20 weist die erste Schicht 20 eine Vielzahl von einzelnen Abschnitten 201 auf, die voneinander getrennt sind, wie bei der ersten Ausführungsform. In dem Halbleiterbauteil A20 ist jedoch jeder der einzelnen Abschnitte 201 in der ersten Richtung x größer dimensioniert als in der ersten Ausführungsform. Jeder der einzelnen Abschnitte 201 trägt eine Vielzahl von Halbleiterelementen 30. Im gezeigten Beispiel trägt jeder einzelne Abschnitt 201 zwei benachbarte Halbleiterelemente 30 in der ersten Richtung x. Alternativ kann jeder einzelne Abschnitt 201 auch drei oder mehr Halbleiterelemente 30 tragen.
  • Das Halbleiterbauteil A20 der vorliegenden Ausführungsform hat den gleichen Effekt wie das Halbleiterbauteil A10 der ersten Ausführungsform. Darüber hinaus wird in dem Halbleiterbauteil A20 das Volumen der ersten Schicht 20 um den Betrag vergrößert, der den Lücken zwischen benachbarten einzelnen Abschnitten 201 in der ersten Richtung x in dem Halbleiterbauteil A10 entspricht. Dadurch kann die Wärmekapazität der ersten Schicht 20 weiter erhöht werden. So kann die an den Halbleiterelementen 30 erzeugte Wärme in der ersten Schicht 20 in der ersten Richtung x diffundieren und effizient abgeführt werden.
  • Das Halbleiterbauteil gemäß der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf die vorgenannten Ausführungsformen beschränkt. Die spezifische Konfiguration der einzelnen Teile des Halbleiterbauteils gemäß der vorliegenden Offenbarung kann in vielerlei Hinsicht variiert werden.
  • Die vorliegende Offenbarung schließt die in den folgenden Klauseln beschriebenen Ausführungsformen mit ein.
    • Klausel 1. Ein Halbleiterbauteil, das aufweist:
      • ein Substrat, das eine Vorderfläche aufweist, die einer Seite in einer Dickenrichtung zugewandt ist;
      • eine Vielzahl von Halbleiterelementen, die auf der einen Seite in der Dickenrichtung in Bezug auf das Substrat angeordnet sind und eine Schaltfunktion haben;
      • eine erste Schicht, die zwischen der Vorderfläche und der Vielzahl von Halbleiterelementen in der Dickenrichtung angeordnet ist und elektrische Leitfähigkeit aufweist;
      • eine zweite Schicht, die die Vorderfläche und die erste Schicht leitend miteinander bondet; und
      • eine dritte Schicht, die die erste Schicht und die Vielzahl der Halbleiterelemente leitend miteinander bondet.
    • Klausel 2. Das Halbleiterbauteil nach Klausel 1, wobei das Substrat eine erste Metallschicht aufweist, die die Vorderfläche aufweist, eine zweite Metallschicht, die sich auf einer gegenüberliegenden Seite in der Dickenrichtung in Bezug auf die erste Metallschicht befindet, und eine Isolierschicht, die zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht angeordnet ist.
    • Klausel 3. Das Halbleiterbauteil nach Klausel 2, wobei die erste Schicht eine Vielzahl von einzelnen Abschnitten aufweist, die voneinander getrennt sind.
    • Klausel 4. Das Halbleiterbauteil nach Klausel 3, wobei jedes der Vielzahl von Halbleiterelementen auf einem der Vielzahl von einzelnen Abschnitten getragen wird.
    • Klausel 5. Das Halbleiterbauteil nach Klausel 4, wobei die Vielzahl von Halbleiterelementen in vorbestimmten Abständen in einer ersten Richtung orthogonal zur Dickenrichtung angeordnet ist, und jeder der Vielzahl von einzelnen Abschnitten in einer zweiten Richtung orthogonal zu der Dickenrichtung und der ersten Richtung eine größere Abmessung aufweist als in einer Abmessung in der ersten Richtung.
    • Klausel 6. Das Halbleiterbauteil nach einer der Klauseln 2 bis 5, wobei die erste Schicht Kupfer enthält.
    • Klausel 7. Das Halbleiterbauteil nach einer der Klauseln 2 bis 6, wobei eine Dicke der ersten Schicht größer ist als eine Dicke der zweiten Metallschicht.
    • Klausel 8. Das Halbleiterbauteil nach Klausel 7, wobei die Dicke der ersten Schicht zehnmal oder weniger als die Dicke der zweiten Metallschicht ist.
    • Klausel 9. Das Halbleiterbauteil nach Klausel 7 oder 8, wobei die Dicke der ersten Schicht 2 mm bis 3 mm beträgt.
    • Klausel 10. Das Halbleiterbauteil nach Klausel 9, wobei die Dicke der zweiten Metallschicht 0,3 mm bis 2,0 mm beträgt.
    • Klausel 11. Das Halbleiterbauteil nach einer der Klauseln 2 bis 10, wobei die Dicke der ersten Metallschicht 0,1 mm bis 2,0 mm beträgt.
    • Klausel 12. Das Halbleiterbauteil nach einer der Klauseln 2 bis 11, wobei die erste Schicht aus einem Material mit der gleichen Wärmeleitfähigkeit wie die zweite Metallschicht oder einem Material mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als die zweite Metallschicht besteht.
    • Klausel 13. Das Halbleiterbauteil nach einer der Klauseln 1 bis 12, wobei die dritte Schicht Silber enthält.
    • Klausel 14. Das Halbleiterbauteil nach einer der Klauseln 1 bis 13, wobei die dritte Schicht gesintertes Metall enthält.
    • Klausel 15. Das Halbleiterbauteil nach einer der Klauseln 1 bis 14, wobei jedes von der Vielzahl von Halbleiterelementen eine SiC-haltige Halbleiterschicht aufweist.
    • Klausel 16. Halbleiterbauteil nach einer der Klauseln 1 bis 15, wobei jedes der Vielzahl von Halbleiterelementen eine Gate-Elektrode, eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode aufweist, und die Drain-Elektrode und die erste Schicht durch die dritte Schicht leitend miteinander gebondet sind.
  • BEZUGSZEICHEN
    • A10, A11, A20
    Halbleiterbauteil
    10
    Substrat
    11
    erste Metallschicht
    11A
    Vorderfläche
    111
    erster Elementmontageabschnitt
    111a
    erstes Leistungsversorgungs-Pad
    112
    zweiter Elementmontageabschnitt
    112a
    Ausgangs-Pad
    113
    erster leitender Abschnitt
    113a
    zweites Leistungsversorgungs-Pad
    113b
    Schlitz
    114
    erster Gate-Abschnitt
    115
    erster Erfassungsabschnitt
    116
    Thermistor-Montageabschnitt
    117
    zweiter Gate-Abschnitt
    118
    zweiter Erfassungsabschnitt
    12
    zweite Metallschicht
    13
    Isolierschicht
    20
    erste Schicht
    201
    einzelner Abschnitt
    21
    zweite Schicht
    22
    dritte Schicht
    23
    Leistungsversorgungs-Terminal
    23a
    erster Leistungsversorgungs-Terminal
    23b
    zweiter Leistungsversorgungs-Terminal
    231
    externer Verbindungsabschnitt
    231a
    Verbindungsloch
    232
    interner Verbindungsabschnitt
    233
    Zwischenabschnitt
    233a
    Basisabschnitt
    233b
    Standabschnitt
    24
    Ausgangs-Terminal
    24a
    erster Terminalabschnitt
    24b
    zweiter Terminalabschnitt
    241
    externer Verbindungsabschnitt
    241a
    Verbindungsloch
    242
    interner Verbindungsabschnitt
    243
    Zwischenabschnitt
    243a
    Basisabschnitt
    243b
    Standabschnitt
    25
    Gate-Terminal
    25a
    erster Gate-Terminal
    25b
    zweiter Gate-Terminal
    26
    Element-Stromerfassungs-Terminal
    26a
    erster Erfassungs-Terminal
    26b
    zweiter Erfassungs-Terminal
    27
    Leistungsversorgungs-Stromerfassungs-Terminal
    28
    Thermistor-Terminal
    30
    Halbleiterelement
    301
    Source-Elektrode
    302
    Drain-Elektrode
    303
    Gate-Elektrode
    31
    erstes Element
    32
    zweites Element
    40
    leitendes Element
    41
    erstes leitendes Element
    42
    zweites leitendes Element
    431
    erster Gate-Draht
    432
    zweiter Gate-Draht
    433
    dritter Gate-Draht
    434
    vierter Gate-Draht
    441
    erster Erfassungsdraht
    442
    zweiter Erfassungsdraht
    443
    dritter Erfassungsdraht
    444
    vierter Erfassungsdraht
    45
    Leistungsversorgungs-Stromerfassungsdraht
    46
    Thermistor-Draht
    48, 49
    leitendes-Element-Bondingschicht
    60
    Gehäuse
    611
    erste Seitenwand
    612
    zweite Seitenwand
    62
    Montageabschnitt
    621
    Montageelement
    621a
    Montageloch
    63
    Leistungsversorgungs-Terminalbasis
    631
    erste Terminalbasis
    632
    zweite Terminalbasis
    633
    Nut
    634
    Mutter
    635
    Zwischenelement
    64
    Leistungsversorgungs-Terminalbasis
    641
    erste Terminalbasis
    642
    zweite Terminalbasis
    643
    Nut
    644
    Mutter
    645
    Zwischenelement
    70
    Dichtungsharz
    L1
    Abmessung (in der ersten Richtung der einzelnen Abschnitte)
    L2
    Abmessung (in der zweiten Richtung der einzelnen Abschnitte)
    x
    erste Richtung
    y
    zweite Richtung
    z
    Dickenrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2018182330 A [0004]

Claims (16)

  1. Halbleiterbauteil, das aufweist: ein Substrat, das eine Vorderfläche aufweist, die einer Seite in einer Dickenrichtung zugewandt ist; eine Vielzahl von Halbleiterelementen, die auf der einen Seite in der Dickenrichtung in Bezug auf das Substrat angeordnet sind und eine Schaltfunktion haben; eine erste Schicht, die zwischen der Vorderfläche und der Vielzahl von Halbleiterelementen in der Dickenrichtung angeordnet ist und elektrische Leitfähigkeit aufweist; eine zweite Schicht, die die Vorderfläche und die erste Schicht leitend miteinander bondet; und eine dritte Schicht, die die erste Schicht und die Vielzahl von Halbleiterelementen leitend miteinander bondet.
  2. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, wobei das Substrat eine erste Metallschicht aufweist, die die Vorderfläche aufweist, eine zweite Metallschicht, die sich auf einer gegenüberliegenden Seite in der Dickenrichtung in Bezug auf die erste Metallschicht befindet, und eine Isolierschicht, die zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht angeordnet ist.
  3. Halbleiterbauteil nach Anspruch 2, wobei die erste Schicht eine Vielzahl von einzelnen Abschnitten aufweist, die voneinander getrennt sind.
  4. Halbleiterbauteil nach Anspruch 3, wobei jedes der Vielzahl von Halbleiterelementen auf einem der Vielzahl von einzelnen Abschnitten getragen wird.
  5. Halbleiterbauteil nach Anspruch 4, wobei die Vielzahl von Halbleiterelementen in vorbestimmten Abständen in einer ersten Richtung orthogonal zur Dickenrichtung angeordnet ist, und jeder der Vielzahl von einzelnen Abschnitten in einer zweiten Richtung orthogonal zu der Dickenrichtung und der ersten Richtung größer in seinen Abmessungen ist als in einer Abmessung in der ersten Richtung.
  6. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die erste Schicht Kupfer enthält.
  7. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei eine Dicke der ersten Schicht größer ist als eine Dicke der zweiten Metallschicht.
  8. Halbleiterbauteil nach Anspruch 7, wobei die Dicke der ersten Schicht zehnmal oder weniger als die Dicke der zweiten Metallschicht beträgt.
  9. Halbleiterbauteil nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Dicke der ersten Schicht 2 mm bis 3 mm beträgt.
  10. Halbleiterbauteil nach Anspruch 9, wobei die Dicke der zweiten Metallschicht 0,3 mm bis 2,0 mm beträgt.
  11. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei die Dicke der ersten Metallschicht 0,1 mm bis 2,0 mm beträgt.
  12. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 2 bis 11, wobei die erste Schicht aus einem Material mit der gleichen Wärmeleitfähigkeit wie die zweite Metallschicht oder aus einem Material mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als die zweite Metallschicht besteht.
  13. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die dritte Schicht Silber enthält.
  14. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die dritte Schicht gesintertes Metall enthält.
  15. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei jedes aus der Vielzahl der Halbleiterelemente eine SiC-haltige Halbleiterschicht aufweist.
  16. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei jedes aus der Vielzahl der Halbleiterelemente eine Gate-Elektrode, eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode aufweist, und die Drain-Elektrode und die erste Schicht durch die dritte Schicht leitend miteinander gebondet sind.
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