DE212018000078U1 - Halbleiterbauelement - Google Patents
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Abstract
Halbleiterbauelement, aufweisend:
ein erstes Substrat, das eine erste vorderseitige Fläche und eine erste rückseitige Fläche aufweist, die jeweils in eine Dickenrichtung weisen;
ein zweites Substrat, das in einer senkrecht zu der Dickenrichtung verlaufenden ersten Richtung von dem ersten Substrat beabstandet ist, wobei das zweite Substrat eine zweite vorderseitigen Fläche, die in eine Richtung weist, in der die erste vorderseitige Fläche in die Dickenrichtung weist, und eine zweite rückseitige Fläche, die von der zweiten vorderseitige Fläche weg weist, aufweist;
mehrere erste Montageschichten, die eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen und auf der ersten vorderseitigen Fläche angeordnet sind;
mehrere zweite Montageschichten, die eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen und auf der zweiten vorderseitigen Fläche angeordnet sind;
mehrere Leistungsversorgungsanschlüsse, die mit den mehreren ersten Montageschichten elektrisch verbunden sind;
einen Ausgangsanschluss, der mit einer der mehreren zweiten Montageschichten verbunden ist;
mehrere elektrisch leitende Kopplungsglieder, die getrennt mit den mehreren ersten Montageschichten und mit den mehreren zweiten Montageschichten verbunden sind; und
mehrere Schaltelemente, die auf den mehreren ersten Montageschichten und den mehreren zweiten Montageschichten angebracht sind,
wobei jedes der mehreren elektrisch leitenden Kopplungsglieder mehrere Streifenabschnitte und einen Verbindungabschnitt aufweist,
wobei sich die mehreren Streifenabschnitte in die erste Richtung erstrecken und in einer senkrecht sowohl zur Dickenrichtung als auch zur ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung voneinander beabstandet sind,
wobei sich der Verbindungsabschnitt in die zweite Richtung erstreckt, um die mehreren Streifenabschnitte miteinander zu verbinden, und
wobei die mehreren Streifenabschnitte an einem Ende mit der ersten Montageschicht verbunden sind und am anderen Ende mit der zweiten Montageschicht verbunden sind.
ein erstes Substrat, das eine erste vorderseitige Fläche und eine erste rückseitige Fläche aufweist, die jeweils in eine Dickenrichtung weisen;
ein zweites Substrat, das in einer senkrecht zu der Dickenrichtung verlaufenden ersten Richtung von dem ersten Substrat beabstandet ist, wobei das zweite Substrat eine zweite vorderseitigen Fläche, die in eine Richtung weist, in der die erste vorderseitige Fläche in die Dickenrichtung weist, und eine zweite rückseitige Fläche, die von der zweiten vorderseitige Fläche weg weist, aufweist;
mehrere erste Montageschichten, die eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen und auf der ersten vorderseitigen Fläche angeordnet sind;
mehrere zweite Montageschichten, die eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen und auf der zweiten vorderseitigen Fläche angeordnet sind;
mehrere Leistungsversorgungsanschlüsse, die mit den mehreren ersten Montageschichten elektrisch verbunden sind;
einen Ausgangsanschluss, der mit einer der mehreren zweiten Montageschichten verbunden ist;
mehrere elektrisch leitende Kopplungsglieder, die getrennt mit den mehreren ersten Montageschichten und mit den mehreren zweiten Montageschichten verbunden sind; und
mehrere Schaltelemente, die auf den mehreren ersten Montageschichten und den mehreren zweiten Montageschichten angebracht sind,
wobei jedes der mehreren elektrisch leitenden Kopplungsglieder mehrere Streifenabschnitte und einen Verbindungabschnitt aufweist,
wobei sich die mehreren Streifenabschnitte in die erste Richtung erstrecken und in einer senkrecht sowohl zur Dickenrichtung als auch zur ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung voneinander beabstandet sind,
wobei sich der Verbindungsabschnitt in die zweite Richtung erstreckt, um die mehreren Streifenabschnitte miteinander zu verbinden, und
wobei die mehreren Streifenabschnitte an einem Ende mit der ersten Montageschicht verbunden sind und am anderen Ende mit der zweiten Montageschicht verbunden sind.
Description
- TECHNICAL FIELD
- Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Halbleiterbauelement, auf dem mehrere Schaltelemente angebracht sind.
- STAND DER TECHNIK
- Patentdokument 1 offenbart ein Beispiel für ein Halbleiterbauelement, das IGBTs als mehrere Schaltelemente aufweist. Das Halbleiterbauelement weist zwei isolierende Substrate auf. Die Schaltelemente auf einem der isolierenden Substrate bilden einen Schaltkreis des oberen Zweigs, und die Schaltelemente auf dem anderen isolierenden Substrat bilden einen Schaltkreis des unteren Zweigs. Verdrahtungsschichten (Kupfermuster) sind auf den beiden isolierenden Substraten angeordnet und mit den Schaltelementen elektrisch verbunden. Der Schaltkreis des oberen Zweigs und der Schaltkreis des unteren Zweigs sind über mehrere mit den Verdrahtungsschichten verbundene Drähte elektrisch miteinander verbunden.
- In den letzten Jahren hat es einen zunehmenden Bedarf an Halbleiterbauelementen gegeben, die in der Lage sind, das Durchfließen eines großen elektrischen Stroms zum Antrieb zum Beispiel der Motoren von Elektrofahrzeugen zu gestatten. Die auf den isolierenden Substraten angeordneten Verdrahtungsschichten können durch Drähte verbunden sein. Drähte weisen jedoch eine relativ kleine Querschnittsfläche auf, und solch ein Halbleiterbauelement ist nicht dazu geeignet, das Fließen eines großen elektrischen Stroms zu gestatten.
- Um das Bauelement zum Gestatten des Fließens von großen elektrischem Strom geeignet zu machen, können die Verdrahtungsschichten anstatt durch Drähte durch elektrisch leitende Glieder, wie zum Beispiel Metallplatten, die eine relativ große Querschnittsfläche aufweisen, verbunden werden. Leider weisen die leitenden Glieder eine größere Fläche, die mit den Verdrahtungsschichten verbunden ist, als die Drähte auf. Im Vergleich zu den Verdrahtungsschichten und den leitenden Gliedern weisen die isolierenden Substrate darüber hinaus einen kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten auf. Somit sind die isolierenden Substrate durch Wärme von den Schaltelementen hervorgerufener thermischer Spannung ausgesetzt. Die thermische Spannung konzentriert sich um jede Verbindung zwischen einer Verdrahtungsschicht und einem leitenden Glied herum. Wenn die isolierenden Substrate der Konzentration von thermischer Spannung wiederholt ausgesetzt werden, kann es zu Rissbildung in dem isolierenden Substrat kommen.
- KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
- Angesichts der obigen Umstände zielt die vorliegende Offenbarung darauf ab, ein Halbleiterbauelement bereitzustellen, das in der Lage ist, das Fließen eines großen elektrischen Stroms zu gestatten und ferner eine Konzentration thermischer Spannung auf den Substraten zu reduzieren.
- Die vorliegende Offenbarung stellt ein Halbleiterbauelement bereit, das ein erstes Substrat, ein zweites Substrat, mehrere erste Montageschichten, mehrere zweite Montageschichten, mehrere Leistungsversorgungsanschlüsse, einen Ausgangsanschluss, mehrere elektrisch leitende Kopplungsglieder und mehrere Schaltelemente aufweist. Das erste Substrat weist eine erste vorderseitige Fläche und eine erste rückseitige Fläche auf, die jeweils in eine Dickenrichtung weisen. Das zweite Substrat weist eine zweite vorderseitige Fläche, die in eine Richtung weist, in der die erste vorderseitige Fläche in die Dickenrichtung weist, und eine zweite rückseitige Fläche, die von der zweiten vorderseitigen Fläche weg weist, auf. Das zweite Substrat ist in einer senkrecht zu der Dickenrichtung verlaufenden Richtung von dem ersten Substrat beabstandet. Die mehreren ersten Montageschichten sind elektrisch leitfähig und auf der ersten vorderseitigen Fläche angeordnet. Die mehreren zweiten Montageschichten sind elektrisch leitfähig und auf der zweiten vorderseitigen Fläche angeordnet. Die mehreren Leistungsversorgungsanschlüsse sind mit den mehreren ersten Montageschichten elektrisch verbunden. Der Ausgangsanschluss ist mit einer der mehreren zweiten Montageschichten verbunden. Die mehreren elektrisch leitenden Kopplungsglieder sind mit den mehreren ersten Montageschichten und mit den mehreren zweiten Montageschichten getrennt verbunden. Die mehreren Schaltelemente sind auf den mehreren ersten Montageschichten und den mehreren zweiten Montageschichten angebracht. Jedes der mehreren elektrisch leitenden Kopplungsglieder weist mehrere Streifenabschnitte und einen Verbindungabschnitt auf. Die mehreren Streifenabschnitte erstrecken sich in die erste Richtung und sind in einer senkrecht sowohl zur Dickenrichtung als auch zur ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung voneinander beabstandet. Der Verbindungsabschnitt erstreckt sich in die zweite Richtung, um die mehreren Streifenabschnitte miteinander zu verbinden. Die mehreren Streifenabschnitte sind an einem Ende mit der ersten Montageschicht verbunden und am anderen Ende mit der zweiten Montageschicht verbunden.
- Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung sind anhand der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen angeführt wird, besser ersichtlich.
- Figurenliste
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-
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterbauelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. -
2 ist eine Draufsicht des in1 gezeigten Halbleiterbauelements. -
3 ist eine Draufsicht des in1 gezeigten Halbleiterbauelements (wobei eine obere Platte weggelassen worden ist). -
4 ist eine Vorderansicht des in1 gezeigten Halbleiterbauelements. -
5 ist eine Ansicht des in1 gezeigten Halbleiterbauelements von der rechten Seite. -
6 ist eine Ansicht des in1 gezeigten Halbleiterbauelements von der linken Seite. -
7 ist eine Unteransicht des in1 gezeigten Halbleiterbauelements. -
8 ist eine vergrößerte Ansicht, die den rechten Teil (um ein erstes Substrat herum) von3 zeigt. -
9 ist eine vergrößerte Ansicht, die den linken Teil (um ein zweites Substrat herum) von3 zeigt. -
10 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen mittleren Teil von3 zeigt. -
11 ist eine Schnittansicht entlang Linie XI-XI von3 . -
12 ist eine Schnittansicht entlang Linie XII-XII von3 . -
13 ist eine Schnittansicht entlang Linie XIII-XIII von3 . -
14 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Teil (um ein elektrisch leitendes Kopplungsglied herum) von10 zeigt. -
15 ist Schnittansicht entlang Linie XV-XV von14 . -
16 ist eine Schnittansicht, die einen Prozess des Verbindens des in14 gezeigten elektrisch leitenden Kopplungsglieds darstellt. -
17 ist eine vergrößerte Draufsicht, die ein Schaltelement und eine Diode zeigt, die auf einer ersten Montageschicht des oberen Zweigs von ersten Montageschichten angebracht sind. -
18 ist eine vergrößerte Draufsicht, die ein Schaltelement und eine Diode zeigt, die auf einer zweiten Montageschicht des oberen Zweigs von zweiten Montageschichten angebracht sind. -
19 ist eine vergrößerte Draufsicht, die ein Schaltelement und eine Diode zeigt, die auf einer ersten Montageschicht des unteren Zweigs von den ersten Montageschichten angebracht sind. -
20 ist eine vergrößerte Draufsicht, die ein Schaltelement und eine Diode zeigt, die auf einer zweiten Montageschicht des unteren Zweigs von den zweiten Montageschichten angebracht sind. -
21 ist ein Schaltbild des in1 gezeigten Halbleiterbauelements. -
22 zeigt die Analyseergebnisse von thermischer Spannung an den Komponenten des in1 gezeigten Halbleiterbauelements. -
23 zeigt die Werte parasitärer Gate-Induktivität, gemessen an den Schaltelementen des in1 gezeigten Halbleiterbauelements und an einem Halbleiterbauelement eines Vergleichsbeispiels. -
24 ist eine vergrößerte Draufsicht, die einen Teil (um ein elektrisch leitendes Kopplungsglied herum) eines Halbleiterbauelements gemäß einer Variation des in1 gezeigten Halbleiterbauelements zeigt. - Durchführungsweise der Erfindung
- Nachfolgend werden Durchführungsweisen der vorliegenden Offenbarung (im Folgenden als „Ausführungsformen“ bezeichnet) unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
- Unter Bezugnahme auf die
1 bis20 wird ein HalbleiterbauelementA10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Das HalbleiterbauelementA10 weist Substrate10 , erste Montageschichten211 , zweite Montageschichten221 , Leistungsversorgungsanschlüsse23 , einen Ausgangsanschluss24 , elektrisch leitende Kopplungsglieder25 und Schaltelemente31 auf. Das HalbleiterbauelementA10 weist ferner eine erste elektrisch leitende Schicht212 , erste Gate-Schichten213 , erste Detektionsschichten214 , eine zweite elektrisch leitende Schicht222 , zweite Gate-Schichten223 , zweite Detektionsschichten224 , erste elektrisch leitende Glieder261 , zweite elektrisch leitende Glieder262 , Gate-Anschlüsse27 , Elementstromdetektionsanschlüsse281 , Dioden32 , einen Kühlkörper51 und ein Gehäuse60 auf. In den3 und8 bis11 ist zum besseren Verständnis eine obere Platte69 weggelassen worden.3 zeigt die Linie XI-XI durch eine strichpunktierte Linie. - Das in
1 gezeigte HalbleiterbauelementA10 ist ein Leistungsmodul. Das HalbleiterbauelementA10 kann für Wechselrichter von verschiedenen elektrischen Produkten und Hybridfahrzeugen verwendet werden. Wie in den1 und2 gezeigt wird, ist das HalbleiterbauelementA10 mit Blickrichtung in einer Dickenrichtung z der Substrate10 (im Folgenden einfach „Dickenrichtung z“) im Wesentlichen rechteckig. Für eine leichtere Beschreibung ist die senkrecht zur Dickenrichtung z verlaufende Richtung als eine erste Richtung x definiert. Die senkrecht sowohl zur Dickenrichtung z als auch zur ersten Richtung x verlaufende Richtung ist als eine zweite Richtung y definiert. Die erste Richtung x ist die Längsrichtung des HalbleiterbauelementsA10 . - Wie in
11 gezeigt wird, sind die Substrate10 elektrisch isolierende Glieder, die auf dem Kühlkörper51 gestützt werden. Die Substrate10 des HalbleiterbauelementsA10 weisen zwei Substrate, nämlich ein erstes Substrat11 und ein zweites Substrat12 , auf. Die Anzahl von Substraten10 ist nicht auf eine solche beschränkt, und es können zum Beispiel drei Substrate vorhanden sein. Das erste Substrat11 weist eine erste vorderseitige Fläche111 und eine erste rückseitige Fläche112 auf, die jeweils in die Dickenrichtung z weisen. Das zweite Substrat12 weist eine zweite rückseitige Fläche121 , die in die Richtung weist, in der die erste vorderseitige Fläche111 in die Dickenrichtung z weist, und weist auch eine zweite vorderseitige Fläche122 , die von der zweiten vorderseitigen Fläche121 weg weist, auf. Das zweite Substrat12 ist in der ersten Richtung x von dem ersten Substrat11 beabstandet. Das heißt, zwischen dem ersten Substrat11 und dem zweiten Substrat12 ist in der ersten Richtung x ein Spalt C vorgesehen, wie in10 gezeigt wird. - Die Materialien für das erste Substrat
11 und das zweite Substrat12 weisen ein keramisches Material mit einer hervorragenden Wärmeleitfähigkeit auf. Ein Beispiel für solch ein keramisches Material ist Aluminiumnitrid (AIN). Sowohl das erste Substrat11 als auch das zweite Substrat12 können DBC-Substrate (DBC - direct bonding copper) sein. Ein DBC-Substrat ist ein Substrat, das Aluminiumnitrid enthält und eine Kupfer(Cu-)Folie aufweist, die mit den in der Dickenrichtung z gegenüberliegenden Flächen des Substrats direkt verbunden ist. - Wie in den
3 und8 gezeigt wird, sind die ersten Montageschichten211 , die erste elektrisch leitende Schicht212 , die ersten Gate-Schichten213 , die ersten Detektionsschichten214 und ein Paar Thermistormontageschichten215 elektrisch leitende Komponenten, die auf der vorderseitigen Fläche111 des ersten Substrats11 angeordnet sind. Die Materialien für diese elektrisch leitenden Komponenten weisen Kupfer auf. Wenn ein DBC-Substrat als das erste Substrat11 verwendet wird, können diese elektrisch leitenden Komponenten durch Strukturieren der mit der ersten vorderseitigen Fläche111 verbundenen Kupferfolie leicht gebildet werden. Diese elektrisch leitenden Komponenten können mit Silber (Ag) plattiert werden. - Wie in
8 gezeigt wird, sind mehrere Schaltelemente31 und mehrere Dioden32 auf den ersten Montageschichten211 angebracht. Für eine leichtere Beschreibung werden die auf den ersten Montageschichten211 angebrachten Schaltelemente31 als „erste Elemente 31a“ bezeichnet. Die ersten Montageschichten211 des HalbleiterbauelementsA10 weisen eine erste Montageschicht211a des oberen Zweigs und eine erste Montageschicht211b des unteren Zweigs auf. - Wie in
8 gezeigt wird, befindet sich die erste Montageschicht211a des oberen Zweigs zu einem Rand des ersten Substrats11 in der zweiten Richtung y hin. Die erste Montageschicht211a des oberen Zweigs weist eine sich in die erste Richtung x erstreckende Streifenform auf. Bei dem HalbleiterbauelementA10 sind fünf erste Elemente31a und fünf Dioden32 auf der ersten Montageschicht211a des oberen Zweigs angebracht. Die Anzahlen von anzubringenden Komponenten sind jedoch nicht auf solche beschränkt. Die erste Montageschicht211a des oberen Zweigs weist ein erstes Leistungsversorgungspad211c an einem Ende, das in der ersten Richtung x näher am Gehäuse60 liegt, auf. Das erste Leistungsversorgungspad weist eine sich in die zweite Richtung y erstreckende Streifenform auf. - Wie in
8 gezeigt wird, befindet sich die erste Montageschicht211b des unteren Zweigs zwischen der ersten Montageschicht211a des oberen Zweigs und der ersten elektrisch leitenden Schicht212 in der zweiten Richtung y. Die erste Montageschicht211b des unteren Zweigs weist eine sich in die erste Richtung x erstreckende Streifenform auf. Bei dem HalbleiterbauelementA10 sind fünf erste Elemente31a und fünf Dioden32 auf der ersten Montageschicht211b des unteren Zweigs angebracht. Die Anzahlen der anzubringenden Komponenten sind jedoch nicht auf solche beschränkt. - Wie in
8 gezeigt wird, ist die erste elektrisch leitende Schicht212 mit den ersten Elementen31a und den Dioden32 , die auf den ersten Montageschichten211 angebracht sind, elektrisch verbunden. Die erste elektrisch leitende Schicht212 befindet sich in der zweiten Richtung y über die erste Montageschicht211b des unteren Zweigs hinweg gegenüber der ersten Montageschicht211a des oberen Zweigs. Die erste elektrisch leitende Schicht212 weist eine sich in die erste Richtung x erstreckende Streifenform auf. Die erste elektrisch leitende Schicht212 weist ein zweites Leistungsversorgungspad212a an einem Ende, das in der ersten Richtung x näher am Gehäuse60 liegt, auf. Das zweite Leistungsversorgungspad weist eine sich in die zweite Richtung y erstreckende Streifenform auf. - Wie in
8 gezeigt wird, sind die ersten Gate-Schichten213 mit den ersten Elementen31a elektrisch verbunden. Die ersten Gate-Schichten213 weisen eine sich in die erste Richtung x erstreckende Streifenform auf. Die ersten Gate-Schichten213 weisen eine Breite (das Maß in der zweiten Richtung y) auf, die kleiner als die Breite der ersten Montageschichten211 und der ersten elektrisch leitenden Schicht212 ist. Die ersten Gate-Schichten213 des HalbleiterbauelementsA10 weisen eine erste Gate-Schicht213a des oberen Zweigs und eine erste Gate-Schicht213b des unteren Zweigs auf. - Wie in
8 gezeigt wird, befindet sich die erste Gate-Schicht213a des oberen Zweigs in der zweiten Richtung y zwischen der ersten Montageschicht211a des oberen Zweigs und dem Gehäuse60 . Wie ferner in8 gezeigt wird, befindet sich die erste Gate-Schicht213b des unteren Zweigs in der zweiten Richtung y zwischen der ersten elektrisch leitenden Schicht212 und dem Gehäuse60 . - Wie in
8 gezeigt wird, sind die ersten Detektionsschichten214 mit den ersten Elementen31a elektrisch verbunden. Die ersten Detektionsschichten214 weisen eine sich in die erste Richtung x erstreckende Streifenform auf. Die ersten Detektionsschichten214 weisen eine Breite (das Maß in der zweiten Richtung y) auf, die gleich der Breite der ersten Gate-Schichten213 ist. Die ersten Detektionsschichten214 des HalbleiterbauelementsA10 weisen eine erste Detektionsschicht214a des oberen Zweigs und eine erste Detektionsschicht214b des unteren Zweigs auf. - Wie in
8 gezeigt wird, befindet sich die erste Detektionsschicht214a des oberen Zweigs zwischen der ersten Montageschicht211a des oberen Zweigs und der ersten Gate-Schicht213a des oberen Zweigs in der zweiten Richtung y. Wie ferner in8 gezeigt wird, befindet sich die erste Detektionsschicht214b des unteren Zweigs zwischen der ersten elektrisch leitenden Schicht212 und der ersten Gate-Schicht213b des unteren Zweigs in der zweiten Richtung y. - Wie in
8 gezeigt wird, ist das Paar Thermistormontageschichten215 in der ersten Richtung x voneinander beabstandet, um einen Thermistor33 darauf zu stützen. Das Paar Thermistormontageschichten215 befindet sich an einer Ecke des ersten Substrats11 . Die erste Montageschicht211a des oberen Zweigs, die erste Gate-Schicht213a des oberen Zweigs und die erste Detektionsschicht214a des oberen Zweigs befinden sich um ein Paar Thermistormontageschichten215 herum. - Wie in den
3 und9 gezeigt wird, sind die zweiten Montageschichten221 , die zweite elektrisch leitende Schicht222 , die zweiten Gate-Schichten223 und die zweiten Detektionsschichten224 elektrisch leitende Komponenten, die auf der zweiten vorderseitigen Fläche121 des zweiten Substrats12 angebracht sind. Die Materialien für diese elektrisch leitenden Komponenten weisen Kupfer auf. Wenn ein DBC-Substrat als das zweite Substrat12 verwendet wird, können diese elektrisch leitenden Komponenten durch Strukturieren einer mit der zweiten vorderseitigen Fläche121 verbundenen Kupferfolie leicht gebildet werden. Diese elektrisch leitenden Komponenten können mit Silber plattiert werden. - Wie in
9 gezeigt wird, sind mehrere Schaltelemente31 und mehrere Dioden32 auf den zweiten Montageschichten221 angebracht. Für eine leichtere Beschreibung werden die auf den zweiten Montageschichten221 angebrachten Schaltelemente31 als „zweite Elemente 31b“ bezeichnet. Die zweiten Montageschichten221 des HalbleiterbauelementsA10 weisen eine erste Montageschicht221a des oberen Zweigs und eine zweite Montageschicht221b des unteren Zweigs auf. - Wie in
9 gezeigt wird, befindet sich die zweite Montageschicht221a des oberen Zweigs zu einem Rand des zweiten Substrats12 in der zweiten Richtung y hin. Die zweite Montageschicht221a des oberen Zweigs weist eine sich in die erste Richtung x erstreckende Streifenform auf. Bei dem HalbleiterbauelementA10 sind fünf zweite Elemente31b und fünf Dioden32 auf der zweiten Montageschicht221a des oberen Zweigs angebracht. Die Anzahlen von anzubringenden Komponenten sind jedoch nicht auf solche beschränkt. - Wie in
9 gezeigt wird, weist die zweite Montageschicht221b des unteren Zweigs einen sich in der zweiten Richtung y zwischen der zweiten Montageschicht221a des oberen Zweigs und der zweiten elektrisch leitenden Schicht222 befindenden Teil auf. Die zweite Montageschicht221b des unteren Zweigs weist eine sich in die erste Richtung x erstreckende Streifenform auf. Bei dem HalbleiterbauelementA10 sind fünf zweite Elemente31b und fünf Dioden32 auf der zweiten Montageschicht221b des unteren Zweigs angebracht. Die Anzahlen von anzubringenden Komponenten sind jedoch nicht auf solche beschränkt. Die zweite Montageschicht221b des unteren Zweigs weist ein Ausgangspad221c an einem Ende, das in der ersten Richtung x näher am Gehäuse60 liegt, auf. Das Ausgangspad weist eine sich in die zweite Richtung y erstreckende Streifenform auf. Auf einer Seite der zweiten Montageschicht221b des unteren Zweigs in der zweiten Richtung y weist das Ausgangspad221c einen Teil auf, der sich neben der zweiten Montageschicht221a des oberen Zweigs in der ersten Richtung x befindet. Auf der anderen Seite der zweiten Montageschicht221b des unteren Zweigs in der zweiten Richtung y weist das Ausgangspad221c einen Teil auf, der sich in der ersten Richtung x neben der zweiten elektrisch leitenden Schicht222 befindet. - Wie in
9 gezeigt wird, ist die zweite elektrisch leitende Schicht222 mit den zweiten Elementen31b und den Dioden32 , die auf den zweiten Montageschichten221 angebracht sind, elektrisch verbunden. Die zweite elektrisch leitende Schicht222 befindet sich in der zweiten Richtung y über die zweite Montageschicht221b des unteren Zweigs hinweg gegenüber der zweiten Montageschicht221a des oberen Zweigs. Die zweite elektrisch leitende Schicht222 weist eine sich in die erste Richtung x erstreckende Streifenform auf. - Wie in
9 gezeigt wird, sind die zweiten Gate-Schichten223 mit den zweiten Elementen31b elektrisch verbunden. Die zweiten Gate-Schichten223 weisen eine sich in die erste Richtung x erstreckende Streifenform auf. Die zweiten Gate-Schichten223 weisen eine Breite (das Maß in der zweiten Richtung y) auf, die kleiner als die Breite der zweiten Montageschichten221 und der zweiten elektrisch leitenden Schicht222 ist. Die zweiten Gate-Schichten223 des HalbleiterbauelementsA10 weisen eine erste Gate-Schicht223a des oberen Zweigs und eine zweite Gate-Schicht223b des unteren Zweigs auf. - Wie in
9 gezeigt wird, befindet sich die zweite Gate-Schicht223a des oberen Zweigs in der zweiten Richtung y zwischen der zweiten Montageschicht221a des oberen Zweigs und dem Gehäuse60 . Wie ferner in9 gezeigt wird, befindet sich die zweite Gate-Schicht223b des unteren Zweigs in der zweiten Richtung y zwischen der zweiten elektrisch leitenden Schicht222 und dem Gehäuse60 . - Wie in
9 gezeigt wird, sind die zweiten Detektionsschichten224 mit den zweiten Elementen31b elektrisch verbunden. Die zweiten Detektionsschichten224 weisen eine sich in die erste Richtung x erstreckende Streifenform auf. Die zweiten Detektionsschichten224 weisen eine Breite (das Maß in der zweiten Richtung y) auf, die gleich der Breite der zweiten Gate-Schichten223 ist. Die zweiten Detektionsschichten224 des HalbleiterbauelementsA10 weisen eine zweite Detektionsschicht224a des oberen Zweigs und eine zweite Detektionsschicht224b des unteren Zweigs auf. - Wie in
9 gezeigt wird, befindet sich die zweite Detektionsschicht224a des oberen Zweigs in der zweiten Richtung y zwischen der zweiten Montageschicht221a des oberen Zweigs und der zweiten Gate-Schicht223a des oberen Zweigs. Wie ferner in9 gezeigt wird, befindet sich die zweite Detektionsschicht224b des unteren Zweigs in der zweiten Richtung y zwischen der zweiten elektrisch leitenden Schicht222 und der zweiten Gate-Schicht223b des unteren Zweigs. - Wie in den
2 und3 gezeigt wird, sind die Leistungsversorgungsanschlüsse23 eine Teilmenge externer Verbindungsanschlüsse, die in dem HalbleiterbauelementA10 vorgesehen sind. Die Leistungsversorgungsanschlüsse23 können mit einer DC-Leistungsversorgung, die sich außerhalb des HalbleiterbauelementsA10 befindet, verbunden sein. Die Leistungsversorgungsanschlüsse23 werden am Gehäuse60 gestützt. Die Leistungsversorgungsanschlüsse23 bestehen aus Metallplatten, die aus Kupfer hergestellt sein können. Die Leistungsversorgungsanschlüsse23 weisen eine Dicke von 1,0 mm auf - Die Leistungsversorgungsanschlüsse
23 weisen einen ersten Leistungsversorgungsanschluss23a und einen zweiten Leistungsversorgungsanschluss23b auf. Der erste Leistungsversorgungsanschluss23a ist die positive Elektrode (P-Anschluss). Der erste Leistungsversorgungsanschluss23a ist mit dem ersten Leistungsversorgungspad211c der ersten Montageschicht211a (einer der ersten Montageschichten211 ) des oberen Zweigs verbunden. Der zweite Leistungsversorgungsanschluss23b ist die negative Elektrode (N-Anschluss). Der zweite Leistungsversorgungsanschluss23b ist mit dem zweiten Leistungsversorgungspad212a der ersten elektrisch leitenden Schicht212 verbunden. Der erste Leistungsversorgungsanschluss23a und der zweite Leistungsversorgungsanschluss23b sind in der zweiten Richtung y voneinander beabstandet. - Wie in den
8 und12 gezeigt wird, weisen sowohl der erste Leistungsversorgungsanschluss23a als auch der zweite Leistungsversorgungsanschuss23b einen äußeren Verbindungsteil231 , einen inneren Verbindungsteil232 und einen Zwischenteil233 auf. - Jeder der äußeren Verbindungsteile
231 ist von dem HalbleiterbauelementA10 freigelegt und weist senkrecht zur Dickenrichtung z die Form einer flachen Platte auf. Der äußere Verbindungsteil231 kann zum Beispiel mit einen Kabel einer DC-Leistungsversorgung verbunden sein. Der äußere Verbindungsteil231 wird am Gehäuse60 gestützt. Der äußere Verbindungsteil231 weist ein Verbindungsloch231a auf, bei dem es sich um ein in die Dickenrichtung z verlaufendes Durchgangsloch handelt. Ein Befestigungsglied, wie zum Beispiel eine Schraube, ist in dem Verbindungsloch231a eingeführt. Der äußere Verbindungsteil231 kann mit Nickel (Ni) plattiert sein. - Jeder der inneren Verbindungsteile
232 weist die Form eines Kamms mit Zähnen auf. Der innere Verbindungsteil des ersten Leistungsversorgungsanschlusses23a ist mit dem ersten Leistungsversorgungspad211c der ersten Montageschicht211a des oberen Zweigs verbunden. Der innere Verbindungsteil des zweiten Leistungsversorgungsanschlusses23b ist mit dem zweiten Leistungsversorgungspad212a der ersten elektrisch leitenden Schicht212 verbunden. Bei dem HalbleiterbauelementA10 weist jedes innere Verbindungsteil232 drei Zähne auf, die entlang der zweiten Richtung y angeordnet sind. Die Zähne sind in die Dickenrichtung z so gebogen worden, dass sie mit Blickrichtung in der zweiten Richtung y eine Hakenform aufweisen. Die Zähne sind durch Ultraschallbonden mit dem ersten Leistungsversorgungspad211c und dem zweiten Leistungsversorgungspad212a verbunden. - Jeder der Zwischenteile
233 verbindet den äußeren Verbindungsteil231 und den inneren Verbindungsteil232 miteinander. Der Zwischenteil233 weist in einem senkrecht zur ersten Richtung x verlaufenden Querschnitt eine L-Form auf. Der Zwischenteil233 weist einen Basisteil233a und einen stehenden Teil233b auf. Der Basisteil233a ist entlang der ersten Richtung x und der zweiten Richtung y ausgerichtet. Ein Ende des Basisteils233a in der ersten Richtung x ist mit dem inneren Verbindungsteil232 verbunden. Der stehende Teil233b ist von dem Basisteil233a in der Dickenrichtung z erhaben. Ein Ende des stehenden Teils233b in der Dickenrichtung z ist mit dem äußeren Verbindungsteil231 verbunden. - Wie in den
2 und3 gezeigt wird, ist der Ausgangsanschluss24 einer der in dem HalbleiterbauelementA10 vorgesehenen äußeren Verbindungsanschlüsse. Der Ausgangsanschluss24 kann mit einem Leistungsversorgungsziel (wie zum Beispiel einem Motor) verbunden sein, der sich außerhalb des HalbleiterbauelementsA10 befindet. Der Ausgangsanschluss24 wird an dem Gehäuse60 gestützt und befindet sich in der ersten Richtung x über das erste Substrat11 und das zweite Substrat12 hinweg gegenüber den Leistungsversorgungsanschlüssen23 . Der Ausgangsanschluss24 wird durch Metallplatten gebildet, die aus Kupfer hergestellt sein können. Der Ausgangsanschluss24 weist eine Dicke von 1,0 mm auf. - Der Ausgangsanschluss
24 des HalbleiterbauelementsA10 ist in zwei Teile, nämlich einen ersten Anschlussteil24a und einen zweiten Anschlussteil24b , unterteilt. Im Gegensatz zu dem HalbleiterbauelementA10 kann der Ausgangsanschluss24 jedoch ein einziges ungeteiltes Teil sein. Der erste Anschlussteil24a und der zweite Anschlussteil24b sind mit dem Ausgangspad221c der zweiten Montageschicht221b (einer der zweiten Montageschichten221 ) des unteren Zweigs parallelgeschaltet. Somit ist der Ausgangsanschluss24 mit einer der zweiten Montageschichten221 verbunden. Der erste Anschlussteil24a und der zweite Anschlussteil24b sind in der zweiten Richtung y voneinander beabstandet. - Wie in den
9 und13 gezeigt wird, weisen sowohl der erste Anschlussteil24a als auch der zweite Anschlussteil24b einen äußeren Verbindungsteil241 , einen inneren Verbindungsteil242 und einen Zwischenteil243 auf. - Jeder der äußeren Verbindungsteile
241 ist von dem HalbleiterbauelementA10 freigelegt und weist senkrecht zur Dickenrichtung z die Form einer flachen Platte auf. Der äußere Verbindungsteil241 kann mit einem elektrisch mit einem Leistungsversorgungsziel verbundenen Kabel verbunden sein. Der äußere Verbindungsteil241 wird am Gehäuse60 gestützt. Der äußere Verbindungsteil241 weist ein Verbindungsloch241a auf, bei dem es sich um ein in die Dickenrichtung z verlaufendes Durchgangsloch handelt. Ein Befestigungsglied, wie zum Beispiel eine Schraube, ist in dem Verbindungsloch241a eingeführt. Der äußere Verbindungsteil231 kann mit Nickel plattiert sein. - Jeder innere Verbindungsteil
242 liegt in Form eines Kamms mit Zähnen auf, die mit dem Ausgangspad221c der ersten Montageschicht211b des unteren Zweigs verbunden sind. Bei dem HalbleiterbauelementA10 weist jedes innere Verbindungsteil232 drei Zähne auf, die in der Dickenrichtung z so angeordnet sind, dass sie mit Blickrichtung in der zweiten Richtung y einer Hakenform aufweisen. Die Zähne sind durch Ultraschallbonden mit dem ersten Ausgangspad221c verbunden. - Jedes der Zwischenteile
243 verbindet den äußeren Verbindungsteil241 und den inneren Verbindungsteil242 miteinander. Der Zwischenteil243 weist in einem senkrecht zur ersten Richtung x verlaufenden Querschnitt eine L-Form auf. Der Zwischenteil243 weist einen Basisteil243a und einen stehenden Teil243b auf. Der Basisteil243a ist entlang der ersten Richtung x und der zweiten Richtung y ausgerichtet. Ein Ende des Basisteils243a in der ersten Richtung x ist mit dem inneren Verbindungsteil242 verbunden. Der stehende Teil243b ist von dem Basisteil243a in der Dickenrichtung z erhaben. Ein Ende des stehenden Teils243b in der Dickenrichtung z ist mit dem äußeren Verbindungsteil241 verbunden. - Wie in den
3 und10 gezeigt wird, sind die elektrisch leitenden Kopplungsglieder25 elektrisch leitende Glieder, die jeweils mit der ersten Montageschicht211 und der zweiten Montageschicht221 verbunden sind oder mit der ersten elektrisch leitenden Schicht212 und der zweiten elektrisch leitenden Schicht222 verbunden sind. Die elektrisch leitenden Kopplungsglieder25 weisen senkrecht zur Dickenrichtung z die Form einer flachen Platte auf. Die elektrisch leitenden Kopplungsglieder25 sind durch Metallplatten gebildet, die aus Kupfer hergestellt sein können. Die elektrisch leitenden Kopplungsglieder25 weisen eine Dicke von 0,3 bis 0,5 mm auf. Das heißt, die Dicke der elektrisch leitenden Kopplungsglieder25 ist kleiner als die Dicke der Leistungsversorgungsanschlüsse23 bzw. des Ausgangsanschlusses24 . - Wie in
10 gezeigt wird, weisen die elektrisch leitenden Kopplungsglieder25 ein erstes Glied25a , ein zweites Glied25b und ein drittes Glied25c auf. Das erste Glied25a verbindet die erste Montageschicht211a (eine der ersten Montageschichten211 ) des oberen Zweigs und die zweite Montageschicht221a (eine der zweiten Montageschichten221 ) des oberen Zweigs über den Spalt C hinweg, wodurch die elektrische Kontinuität zwischen der ersten Montageschicht211a des oberen Zweigs und der zweiten Montageschicht221a des oberen Zweigs gewährleistet wird. Das zweite Glied25b verbindet die erste Montageschicht211b (eine der ersten Montageschichten211 ) des unteren Zweigs und die zweite Montageschicht221b (eine der zweiten Montageschichten221 ) des unteren Zweigs über den Spalt C hinweg, wodurch elektrische Kontinuität zwischen der ersten Montageschicht211b des unteren Zweigs und der zweiten Montageschicht221b des unteren Zweigs gewährleistet wird. Das dritte Glied25c verbindet die erste elektrisch leitende Schicht212 und die zweite elektrisch leitende Schicht222 über den Spalt C hinweg, wodurch elektrische Kontinuität zwischen der ersten elektrisch leitenden Schicht212 und der zweiten elektrisch leitenden Schicht222 gewährleistet wird. Das erste Glied25a , das zweite Glied25b und das dritte Glied25c sind entlang der zweiten Richtung Y angeordnet. - Wie in
14 gezeigt wird, weisen sowohl das erste Glied25a , das zweite Glied25b als auch das dritte Glied25c Streifenabschnitte251 und einen Verbindungabschnitt252 auf. Die Streifenabschnitte251 erstrecken sich in die erste Richtung x, und die Streifenabschnitte251 sind in der zweiten Richtung y voneinander beabstandet. Obgleich die Anzahl von in dem HalbleiterbauelementA10 vorgesehenen Streifenabschnitten251 zwei beträgt, ist die Anzahl der Streifenabschnitte251 nicht auf eine solche beschränkt. Der Verbindungabschnitt252 erstreckt sich in die zweite Richtung y, und der Verbindungabschnitt252 verbindet die Streifenabschnitte251 miteinander. - Wie in
14 gezeigt wird, sind bei dem ersten Glied25a und dem zweiten Glied25b die Streifenabschnitte251 an einem Ende mit der ersten Montageschicht211 verbunden, und die Streifenabschnitte251 sind am anderen Ende mit der zweiten Montageschicht221 verbunden. Bei dem dritten Glied25c sind die Streifenabschnitte251 an einem Ende mit der ersten elektrisch leitenden Schicht212 verbunden, und die Streifenabschnitte251 sind am anderen Ende mit der zweiten elektrisch leitenden Schicht222 verbunden. - Bei dem ersten Glied
25a und dem zweiten Glied25b des HalbleiterbauelementsA10 wird Ultraschallbonden zum Verbinden der Streifenabschnitte251 mit den ersten Montageschichten211 und den zweiten Montageschichten221 verwendet. Bei dem dritten Glied25c des HalbleiterbauelementsA10 wird Ultraschallbonden zum Verbinden der Streifenabschnitte251 mit der ersten elektrisch leitenden Schicht212 und der zweiten elektrisch leitenden Schicht222 verwendet. Wie in14 gezeigt wird, weist jeder Streifenabschnitte251 ein Paar Verbindungsbereiche251a auf. Das Paar Verbindungsbereiche251a befindet sich in der ersten Richtung x an gegenüberliegenden Enden des Streifenabschnitts251 . Eines der Verbindungsbereiche251a des Streifenabschnitts251 ist der Teil, der mit einer von den ersten Montageschichten211 und der ersten elektrisch leitenden Schicht212 verbunden ist. Der andere Verbindungsbereich251a des Streifenabschnitts251 ist der Teil, der mit einer von der zweiten Montageschicht221 und der zweiten elektrisch leitenden Schicht222 verbunden ist. - Wie in
14 gezeigt wird weist jeder der Verbindungsbereiche251a mit Blickrichtung in der Dickenrichtung z ein Paar erster Ränder251c und einen zweiten Rand251d auf. Das Paar erster Ränder251c ist in der zweiten Richtung y voneinander beabstandet. Der zweite Rand251d trifft in der ersten Richtung x auf ein Ende jedes ersten Rands251c . In14 werden die ersten Ränder251c und die zweiten Ränder251d vor dem Ultraschallbonden durch Phantomlinien (doppelt gestrichelten Strichpunktlinien) dargestellt. Jeder erste Rand251c wölbt sich nach dem Ultraschallbonden um eine maximale StreckeΔe2 bezüglich des anfänglichen ersten Rands251c in die zweite Richtung y vor. Der zweite Rand215d wölbt sich nach dem Ultraschallbonden um eine maximale StreckeΔe1 bezüglich des anfänglichen zweiten Rands215d in die erste Richtung x vor. Die maximale StreckeΔe1 ist größer als die maximale StreckeΔe2 . Die ersten Ränder251c und der zweite Rand251d , die sich, wie oben beschrieben wurde, vorwölben, werden durch Ultraschallbonden unter Verwendung von Ultraschallschwingungen in die zweite Richtung y erreicht. -
15 zeigt einen Verbindungsbereich251a , der mit einer von den zweiten Montageschichten221 und der zweiten elektrisch leitenden Schicht222 verbunden ist. Im Verbindungsbereich ist die Oberseite, die das Paar Ränder251c hat, in der zweiten Richtung y größer die Unterseite, die mit der zweiten Montageschicht221 oder der zweiten elektrisch leitenden Schicht222 in Kontakt ist. Das heißt, die einander gegenüberliegenden Enden des Verbindungsbereichs251a verjüngen sich in der zweiten Richtung y in dem Bereich zwischen der unteren Fläche und der oberen Fläche. Ebenso verjüngt sich der Verbindungsbereich251a in der ersten Richtung x zwischen den Enden. - Wie in
14 gezeigt wird, weist jeder Streifenabschnitt251 ein Paar erster BereicheΔx1 und ein Paar zweiter BereicheΔx2 auf. Mit Blickrichtung in der Dickenrichtung z überlappt sich jeder erste BereichΔx1 mit einem von dem ersten Substrat11 oder zweiten Substrat12 . Mit Blickrichtung in der Dickenrichtung z befindet sich jeder erste BereichΔx1 zwischen einem Rand des Verbindungabschnitts252 und einem Rand einer der ersten Montageschichten211 , der zweiten Montageschichten221 , der erst elektrisch leitenden Schicht212 und der zweiten elektrisch leitenden Schicht222 . Mit Blickrichtung in der Dickenrichtung überlappt sich jeder zweite BereichΔx2 mit einer von den ersten Montageschichten211 , den zweiten Montageschichten221 , der ersten elektrisch leitenden Schicht212 und der zweiten elektrisch leitenden Schicht222 . Jeder zweite BereichΔx2 befindet sich zwischen dem ersten BereichΔx1 und dem Verbindungsbereich251a . Das Maß jedes ersten BereichsΔx1 in der ersten Richtung x ist größer als das Maß jedes zweiten BereichsΔx2 in der ersten Richtung x. Die zweiten BereicheΔx2 sind als Toleranzen vorgesehen, um die Bildung der Verbindungsbereiche251a in den Streifenabschnitten251 durch Ultraschallbonden zu erleichtern. Das Maß der zweiten BereicheΔx2 in der ersten Richtung x beträgt zum Beispiel 0,5 mm. - Wie in den
14 und15 gezeigt wird, weist jeder Verbindungsbereich251a mehrere Vorsprünge251b auf der Oberfläche auf. Mit Blickrichtung in der Dickenrichtung z sind die Vorsprünge251b in einem Gittermuster angeordnet. Die Vorsprünge251b erstrecken sich in der Dickenrichtung z von dem Verbindungsbereichs251a . Der Streifenabschnitt251 weist eine Dicke t von 0,3 mm an einem Ende auf, an dem die Dicke die des Verbindungsbereichs251a mit den Vorsprüngen251b ist. - Unter Bezugnahme auf
16 wird im Folgenden ein Prozess des Verbindens der elektrisch leitenden Kopplungsglieder25 durch Ultraschallbonden beschrieben.16 zeigt Enden der Streifenabschnitte251 in der ersten Richtung x, die mit einer von den ersten Montageschichten211 , den zweiten Montageschichten221 , der ersten elektrisch leitenden Schicht212 und der zweiten elektrisch leitenden Schicht222 in Kontakt sind. In diesem Zustand werden die Enden durch Verwendung einer Kapillare80 einer Drucklast ausgesetzt. Dann wird bewirkt, dass die Kapillare80 Ultraschallschwingungen in der zweiten Richtung y und mit Frequenzen von 20 bis 60 kHz erzeugt. Durch diesen Prozess werden die Vorsprünge251 aufweisenden Verbindungsbereiche251a an den Enden gebildet. Da die Drucklast durch die Kapillare80 in der Dickenrichtung z angelegt wird, weisen darüber hinaus die bearbeiteten Enden eine Dicke t (die Dicke t des Verbindungsbereichs251a mit den Vorsprüngen251b , wie in15 gezeigt wird,) auf, die kleiner als die Dicke des Rests des Streifenabschnitts251 ist. Die Form der Vorsprünge251b , die von der Form der Kapillare80 an dem den Verbindungsbereich251a berührenden Teil abhängig ist, ist nicht besonders eingeschränkt. In dem Beispiel der14 und15 sind die Vorsprünge251b in einem Gittermuster ausgebildet, das durch Linien gebildet wird, die sowohl bezüglich der ersten Richtung x als auch der zweiten Richtung y geneigt sind. Durch das Paar Verbindungsbereiche251a und der so gebildeten Vorsprünge251b werden die Enden mit der einen von den ersten Montageschichten211 , den zweiten Montageschichten221 , der ersten elektrisch leitenden Schicht212 und der zweiten elektrisch leitenden Schicht222 verbunden. Ebenso können die inneren Verbindungsteile232 der Leistungsversorgungsanschlüsse23 und die inneren Verbindungsteile242 des Ausgangsanschlusses24 , die vorstehend beschrieben wurden, durch Anlegen von Ultraschallschwingungen in die zweite Richtung y an die jeweiligen Zähne mit ihren Zielen verbunden werden, wie in16 gezeigt wird. - Wie in
10 gezeigt wird, sind die ersten elektrisch leitenden Glieder261 elektrisch leitende Komponenten, die sich über den Spalt C erstrecken, um getrennt mit den ersten Gate-Schichten213 und den zweiten Gate-Schichten223 verbunden zu werden. Somit sind die erste Gate-Schicht213a des oberen Zweigs und die zweite Gate-Schicht223a des oberen Zweigs elektrisch miteinander verbunden, und die erste Gate-Schicht213b des unteren Zweigs und die zweite Gate-Schicht223b des unteren Zweigs sind elektrisch miteinander verbunden. Bei dem HalbleiterbauelementA10 wird jede erste elektrisch leitende Komponente261 durch mehrere Metalldrähte gebildet, und das Metall kann Aluminium (AI) sein. Jegliche der ersten elektrisch leitenden Glieder261 erstrecken sich in die erste Richtung x. - Wie in
10 gezeigt wird, sind die zweiten elektrisch leitenden Glieder262 elektrisch leitende Komponenten, die sich über den Spalt C erstrecken, um getrennt mit den ersten Detektionsschichten214 und den zweiten Detektionsschichten224 verbunden zu werden. Somit sind die erste Detektionsschicht214a des oberen Zweigs214a und die zweite Detektionsschicht224a des oberen Zweigs elektrisch miteinander verbunden, und die erste Detektionsschicht214b des unteren Zweigs und die zweite Detektionsschicht224b des unteren Zweigs sind elektrisch miteinander verbunden. Bei dem HalbleiterbauelementA10 wird jede zweite elektrisch leitende Komponente262 durch mehrere Metalldrähte gebildet, und das Metall kann Aluminium (AI) sein. Jegliche der zweiten elektrisch leitenden Glieder262 erstrecken sich in die erste Richtung x. - Wie in den
2 bis4 gezeigt wird, sind die Gate-Anschlüsse27 eine Teilmenge der in dem HalbleiterbauelementA10 vorgesehenen äußeren Verbindungsanschlüsse. Die Gate-Anschlüsse27 sind jeweils mit einer von den ersten Gate-Schichten213 und den zweiten Gate-Schichten223 elektrisch verbunden. Die Gate-Anschlüsse27 sind mit einer Treiberschaltung (wie zum Beispiel einem Gate-Treiber), die sich außerhalb des HalbleiterbauelementsA10 befindet, verbunden. Die Gate-Anschlüsse27 werden am Gehäuse60 gestützt. Die Gate-Anschlüsse27 werden durch Metallstangen gebildet, und die Metallstangen können aus Kupfer hergestellt sein. Die Gate-Anschlüsse27 können mit Zinn (Sn) oder mit Nickel und Zinn plattiert sein. Wie in11 gezeigt wird, weisen die Gate-Anschlüsse27 in einem senkrecht zur ersten Richtung x verlaufenden Querschnitt einer L-Form auf. Jeder Gate-Anschlüsse27 weist einen Teil auf, der in die Richtung, in der die erste vorderseitige Fläche111 des ersten Substrats11 in die Dickenrichtung z weist, aus dem Gehäuse60 ragt. - Die Gate-Anschlüsse
27 weisen einen ersten Gate-Anschluss27a und einen zweiten Gate-Anschluss27b auf. Wie in10 gezeigt wird, befindet sich der erste Gate-Anschluss27a in der zweiten Richtung y in der Nähe der zweiten Gate-Schicht223a des oberen Zweigs. Wie in10 gezeigt wird, befindet sich der zweite Gate-Anschluss27b auf der dem ersten Gate-Anschluss27a in der zweiten Richtung y über das erste Substrat11 und das zweite Substrat12 hinweg gegenüberliegenden Seite. Der zweite Gate-Anschluss27b befindet sich in der Nähe der ersten Gate-Schicht213b des unteren Zweigs. - Wie in den
2 bis4 gezeigt wird, sind die Elementstromdetektionsanschlüsse281 eine Teilmenge der in dem HalbleiterbauelementA10 vorgesehenen äußeren Verbindungsanschlüsse. Die Elementstromdetektionsanschlüsse281 sind jeweils mit einer von den ersten Detektionsschichten214 und den zweiten Detektionsschichten224 elektrisch verbunden. Die Elementstromdetektionsanschlüsse281 sind mit einer Steuerschaltung verbunden, die sich außerhalb des HalbleiterbauelementsA10 befindet. Die Elementstromdetektionsanschlüsse281 werden am Gehäuse60 gestützt. Die Elementstromdetektionsanschlüsse281 werden durch Metallstangen gebildet, und die Metallstangen können aus Kupfer hergestellt sein. Die Elementstromdetektionsanschlüsse281 können mit Zinn oder mit Nickel und Zinn plattiert sein. Wie in11 gezeigt wird, weisen die Gate-Anschlüsse27 in einem senkrecht zur ersten Richtung x verlaufenden Querschnitt einer L-Form auf. Jeder Elementstromdetektionsanschluss281 weist einen Teil auf, der in die Richtung, in der die erste vorderseitige Fläche111 des ersten Substrats11 in die Dickenrichtung z weist, aus dem Gehäuse60 ragt. - Die Elementstromdetektionsanschlüsse
281 weisen einen ersten Detektionsanschluss281a und einen zweiten Detektionsanschluss281b auf. Wie in10 gezeigt wird, befindet sich der erste Detektionsanschluss281a in der ersten Richtung x neben dem ersten Gate-Anschluss27a . Wie in10 gezeigt wird, befindet sich der zweite Detektionsanschluss281b in der ersten Richtung x neben dem zweiten Gate-Anschluss27b . - Wie in den
2 bis4 und9 gezeigt wird, weist das HalbleiterbauelementA10 einen Sourcestromdetektionsanschluss282 auf. Der Sourcestromdetektionsanschluss282 ist einer der in dem HalbleiterbauelementA10 vorgesehenen äußeren Verbindungsanschlüsse. Der Sourcestromdetektionsanschluss282 ist mit einer Steuerschaltung außerhalb des HalbleiterbauelementsA10 verbunden. Der Sourcestromdetektionsanschluss282 wird am Gehäuse60 gestützt. Der Sourcestromdetektionsanschluss282 wird durch eine Metallstange gebildet, und die Metallstange kann aus Kupfer hergestellt sein. Der Sourcestromdetektionsanschluss282 kann mit Zinn oder mit Nickel und Zinn plattiert sein. Der Sourcestromdetektionsanschluss282 ist hinsichtlich seiner Form mit den in11 gezeigten Gate-Anschlüssen27 identisch. Ähnlich wie die in11 gezeigten Gate-Anschlüssen27 weist der Sourcestromdetektionsanschluss282 einen Teil auf, der in die Richtung, in die die erste vorderseitige Fläche111 des ersten Substrats11 weist, aus dem Gehäuse60 ragt. In der zweiten Richtung y befindet sich der Sourcestromdetektionsanschluss282 an der gleichen Stelle wie der erste Gate-Anschluss27a . Der Sourcestromdetektionsanschluss282 ist in der ersten Richtung x zu dem ersten Anschlussteil24a (Ausgangsanschluss24 ) von dem ersten Gate-Anschluss27a beabstandet. - Wie in
9 gezeigt wird, weist das HalbleiterbauelementA10 einen Sourcestromdetektionsdraht44 auf. Der Sourcestromdetektionsdraht44 ist eine elektrisch leitende Komponente, die den Elementstromdetektionsanschluss281 mit einer von der ersten Montageschicht211a des oberen Zweigs und der zweiten Montageschicht221a des oberen Zweigs verbindet. Bei dem HalbleiterbauelementA10 ist der Sourcestromdetektionsdraht44 an einem Ende mit der zweiten Montageschicht221a des oberen Zweigs verbunden. Somit ist der Elementstromdetektionsanschluss281 mit der zweiten Montageschicht221a des oberen Zweigs und der ersten Montageschicht211a des oberen Zweigs elektrisch verbunden. Der Sourcestromdetektionsdraht44 kann aus Aluminium hergestellt sein. - Wie in den
2 bis4 und8 gezeigt wird, weist das HalbleiterbauelementA10 ein Paar Thermistoranschlüsse29 auf. Das Paar Thermistoranschlüsse29 ist eine Teilmenge der in dem HalbleiterbauelementA10 vorgesehenen äußeren Verbindungsanschlüsse. Das Paar Thermistoranschlüsse29 ist mit einer Steuerschaltung außerhalb des HalbleiterbauelementsA10 verbunden. Das Paar Thermistoranschlüsse29 wird am Gehäuse60 gestützt. Das Paar Thermistoranschlüsse29 wird durch Metallstangen gebildet, und die Metallstangen können aus Kupfer hergestellt sein. Das Paar Thermistoranschlüsse29 kann mit Zinn oder mit Nickel und Zinn plattiert sein. Das Paar Thermistoranschlüsse29 ist hinsichtlich seiner Form mit den11 gezeigten Gate-Anschlüssen27 identisch. Ähnlich wie die in11 gezeigten Gate-Anschlüssen27 weist jeder Thermistoranschluss29 einen Teil auf, der in die Richtung, in die die erste vorderseitige Fläche111 des ersten Substrats11 weist, aus dem Gehäuse60 ragt. In der zweiten Richtung y befindet sich das Paar Thermistoranschlüsse an der gleichen Stelle wie der erste Gate-Anschluss27a . Das Paar Thermistoranschlüsse29 ist in der ersten Richtung x zu dem ersten Leistungsversorgungsanschluss23a von dem ersten Gate-Anschluss27a beabstandet. Das Paar Thermistoranschlüsse29 ist in der ersten Richtung x voneinander beabstandet. - Wie in
8 gezeigt wird, weist das HalbleiterbauelementA10 ein paar Thermistordrähte45 auf. Die Thermistordrähte45 des Paars sind elektrisch leitende Komponenten, die getrennt mit dem Paar Thermistoranschlüsse29 und dem Paar Thermistormontageschichten215 verbunden sind. Somit ist das Paar Sourcestromdetektionsanschlüsse282 mit dem Paar Thermistormontageschichten215 elektrisch verbunden. Das Paar Thermistordrähte45 kann aus Aluminium hergestellt sein. - Wie in
3 gezeigt wird, sind die Schaltelemente31 (die ersten Elemente31a und die zweiten Elemente31b) Halbleiterelemente, die auf den ersten Montageschichten211 und den zweiten Montageschichten221 angebracht sind. Die Schaltelemente31 auf der ersten Montageschicht211 und der zweiten Montageschicht221 sind entlang der ersten Richtung x angeordnet. Die Schaltelemente31 sind IGBTs (insulated gate bipolar transistors / Bipolartransistoren mit isoliertem Gate), die in erster Linie durch Silicium (Si) oder Siliciumcarbid (SiC) gebildet werden. Als Alternative dazu können die Schaltelemente31 MOSFETs (metal-oxide-semiconductor field-effect transistors / Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) sein. Die Beschreibung des HalbleiterbauelementsA10 bezieht sich auf einen Fall, in dem die Schaltelemente31 IGBTs sind. - Wie in den
11 und17 bis20 gezeigt wird, weist jedes Schaltelement31 eine erste Elektrode311 , eine zweite Elektrode312 und eine Gate-Elektrode313 auf. - Wie in den
17 bis20 gezeigt wird, ist jede erste Elektrode311 auf der Oberseite des Schaltelements31 angeordnet, wobei die Oberseite in die Richtung weist, in der die erste vorderseitige Fläche111 des ersten Substrats11 (oder die zweite vorderseitige Fläche121 des zweiten Substrats12 ) in die Dickenrichtung z weist. Der Emitterstrom des Schaltelements31 fließt durch die erste Elektrode311 heraus. Bei dem HalbleiterbauelementA10 weist die erste Elektrode311 ein Paar in der zweiten Richtung y voneinander beabstandeter Bereiche auf. - Wie in
11 gezeigt wird, ist jede zweite Elektrode312 auf der Unterseite des Schaltelements31 angeordnet, wobei die Unterseite entgegengesetzt zu der Richtung weist, in der die erste vorderseitige Fläche111 des ersten Substrats11 (oder die zweite vorderseitige Fläche121 des zweiten Substrats12 ) in die Dickenrichtung z weist. Der Kollektorstrom fließt durch die zweite Elektrode312 in das Schaltelement31 . - Jede zweite Elektrode
312 ist durch eine elektrisch leitende Verbindungsschicht39 mit einer von den ersten Montageschichten211 und den zweiten Montageschichten221 elektrisch verbunden. Das heißt, die zweite Elektrode312 jedes Schaltelements31 ist mit einer von den ersten Montageschichten211 und den zweiten Montageschichten221 elektrisch verbunden. Das Material der elektrisch leitenden Verbindungschichten39 kann ein bleifreies Lot, das in erster Linie durch Zinn gebildet wird, sein. - Wie in den
17 bis20 gezeigt wird, ist jede Gate-Elektrode313 auf der Oberseite des Schaltelements31 angeordnet, wobei die Oberseite in die Richtung weist, in der die erste vorderseitige Fläche111 des ersten Substrats11 (oder die zweite vorderseitige Fläche121 des zweiten Substrats12 ) in die Dickenrichtung z weist. Bei dem HalbleiterbauelementA10 befindet sich die Gate-Elektrode313 zwischen dem Paar Bereichen der ersten Elektrode311 in der zweiten Richtung y. Die Gate-Spannung zum Ansteuern des Schaltelements31 wird an die Gate-Elektrode313 angelegt. Mit Blickrichtung in der Dickenrichtung z ist die Gate-Elektrode313 flächenmäßig kleiner als die erste Elektrode311 . - Wie in
3 gezeigt wird, sind die Dioden32 auf den ersten Montageschichten211 und den zweiten Montageschichten221 angebracht. Die Dioden32 entsprechen den Schaltelementen31 eins zu eins. Jede Diode32 ist mit einem entsprechenden der Schaltelemente31 elektrisch verbunden. Bei dem HalbleiterbauelementA10 sind die Dioden32 Schottky-Dioden. - Wie in den
11 und17 bis20 gezeigt wird, weist jede Diode32 eine Anode321 und eine Kathode322 auf. Jede Anode321 ist auf der Oberseite der Diode32 angeordnet, wobei die Oberseite in die Richtung weist, in der die erste vorderseitige Fläche111 des ersten Substrats11 (oder die zweite vorderseitige Fläche121 zweiten Substrats12 ) in die Dickenrichtung z weist. Jede Kathode322 ist auf der Unterseite der Diode32 angeordnet, wobei die Unterseite entgegengesetzt zu der Richtung weist, in der die erste vorderseitige Fläche111 des ersten Substrats11 (oder die zweite vorderseitige Fläche121 des zweiten Substrats12 ) in die Dickenrichtung z weist. Jede Kathode322 ist über eine elektrisch leitende Verbindungschicht39 mit einer von den ersten Montageschichten211 und den zweiten Montageschichten221 elektrisch verbunden. Somit ist die Kathode322 jeder Diode32 mit einer von den ersten Montageschichten211 und den zweiten Montageschichten221 elektrisch verbunden. - Wie in den
3 und8 gezeigt wird, weist das HalbleiterbauelementA10 den Thermistor33 auf. Der Thermistor33 ist mit dem Paar Thermistormontageschichten215 elektrisch verbunden. Bei dem HalbleiterbauelementA10 ist der Thermistor33 ein NTC (negative temperature coefficient thermistor / Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizienten). NTC-Thermistoren weisen solch eine Eigenschaft auf, dass der Widerstand mit zunehmender Temperatur langsam abnimmt. Der Thermistor33 wird als ein Temperatursensor des HalbleiterbauelementsA10 verwendet. Der Thermistor33 ist über das Paar Thermistormontageschichten215 und das Paar Thermistordrähte45 mit dem Paar Thermistoranschlüsse29 elektrisch verbunden. - Wie in den
17 bis20 gezeigt wird, weist das HalbleiterbauelementA10 erste Drähte411 bis sechste Drähte416 , erste Gate-Drähte421 und erste Detektionsdrähte431 auf. Diese Drähte sind elektrisch leitende Komponenten, die jeweils an einem Ende entweder mit einem Schaltelement31 oder einer Diode32 verbunden sind oder mit einem Schaltelementen31 und einer Diode32 verbunden sind. Die elektrisch leitenden Komponenten können aus Aluminium hergestellt sein. - Unter Bezugnahme auf
17 werden im Folgenden mehrere erste Drähte411 , mehrere zweite Drähte412 und mehrere dritte Drähte413 , die getrennt mit einem auf der ersten Montageschicht211a des oberen Zweigs angebrachten ersten Element31a und einer entsprechenden Diode32 verbunden sind, beschrieben. Die mehreren ersten Drähte411 sind getrennt mit der ersten Elektrode311 des ersten Elements31a und mit der ersten Montageschicht211b des unteren Zweigs verbunden. Die mehreren zweiten Drähte412 sind getrennt mit der Anode321 der Diode32 und der ersten Montageschicht211b des unteren Zweigs verbunden. Auf diese Weise sind die jeweiligen ersten Elektroden311 der ersten Elemente31a , die auf der ersten Montageschicht211a des oberen Zweigs angebracht sind, sowie die jeweiligen Anoden321 der entsprechenden Dioden32 mit der ersten Montageschicht211b des unteren Zweigs elektrisch verbunden. Die mehreren dritten Drähte413 sind mit der ersten Elektrode311 des ersten Elements31a und mit der Anode321 der entsprechenden Diode32 verbunden. Auf diese Weise sind die jeweiligen Anoden321 der Dioden32 , die auf der ersten Montageschicht211a des oberen Zweigs angebracht sind, mit den jeweiligen ersten Elektroden311 der entsprechenden ersten Elemente31a elektrisch verbunden. - Im Folgenden werden die ersten Gate-Drähte
421 und die ersten Detektionsdrähte431 , die jeweils getrennt mit einem auf der ersten Montageschicht211a des oberen Zweigs angebrachten ersten Element31a verbunden sind, unter Bezugnahme auf17 beschrieben. Der erste Gate-Draht421 ist mit der Gate-Elektrode313 des ersten Elements31a und mit der ersten Gate-Schicht213a des oberen Zweigs verbunden. Der erste Detektionsdraht431 ist mit der ersten Elektrode311 des ersten Elements31a und mit der ersten Detektionsschicht214a des oberen Zweigs verbunden. - Unter Bezugnahme auf
18 werden im Folgenden mehrere erste Drähte411 , mehrere zweite Drähte412 und mehrere dritte Drähte413 , die getrennt mit einem auf der zweiten Montageschicht121a des oberen Zweigs angebrachten zweiten Element31b und einer entsprechenden Diode32 verbunden sind, beschrieben. Die mehreren ersten Drähte411 sind getrennt mit der ersten Elektrode311 des zweiten Elements31b und mit der zweiten Montageschicht221b des unteren Zweigs verbunden. Die mehreren zweiten Drähte412 sind getrennt mit der Anode321 der Diode32 und der zweiten Montageschicht221b des unteren Zweigs verbunden. Auf diese Weise sind die jeweiligen ersten Elektroden311 der zweiten Elemente31 , die auf der zweiten Montageschicht221a des oberen Zweigs angebracht sind, sowie die jeweiligen Anoden321 der entsprechenden Dioden32 mit der zweiten Montageschicht221b des unteren Zweigs elektrisch verbunden. Die mehreren dritten Drähte413 sind mit der ersten Elektrode311 des zweiten Elements31b und mit der Anode321 der entsprechenden Diode32 verbunden. Auf diese Weise sind die jeweiligen Anoden321 der Dioden32 , die auf der zweiten Montageschicht221a des oberen Zweigs angebracht sind, mit den jeweiligen ersten Elektroden311 der entsprechenden ersten Elemente31a elektrisch verbunden. - Unter Bezugnahme auf
18 werden im Folgenden mehrere erste Gate-Drähte421 und mehrere erste Detektionsdrähte431 , die getrennt mit einem auf der zweiten Montageschicht221a des oberen Zweigs angebrachten Element31b verbunden sind, beschrieben. Die mehreren ersten Gate-Drähte421 sind getrennt mit der Gate-Elektrode313 des zweiten Elements31b und mit der zweiten Gate-Schicht223a des oberen Zweigs verbunden. Die mehreren ersten Detektionsdrähte431 sind getrennt mit der ersten Elektrode311 des zweiten Elements31b und mit der zweiten Detektionsschicht224a des oberen Zweigs verbunden. - Unter Bezugnahme auf
19 werden im Folgenden mehrere vierte Drähte414 , mehrere fünfte Drähte415 und mehrere sechste Drähte416 , die getrennt mit einem auf der ersten Montageschicht211b des unteren Zweigs angebrachten ersten Element31a und einer entsprechenden Diode32 verbunden sind, beschrieben. Die mehreren vierten Drähte414 sind getrennt mit einem der Bereiche der ersten Elektrode311 des ersten Elements31a und mit der ersten elektrisch leitenden Schicht212 verbunden. Die mehreren fünften Drähte415 sind getrennt mit dem anderen Bereich der ersten Elektrode311 des ersten Elements31a und mit der ersten elektrisch leitenden Schicht212 verbunden. Auf diese Weise sind die jeweiligen ersten Elektroden311 der ersten Elemente31a , die auf der ersten Montageschicht211b des unteren Zweigs angebracht sind, mit der ersten elektrisch leitenden Schicht212 elektrisch verbunden. Die mehreren sechsten Drähte416 sind getrennt mit dem anderen Bereich der ersten Elektrode311 des ersten Elements31a und mit der Anode321 der entsprechenden Diode32 verbunden. Auf diese Weise sind die jeweiligen Anoden321 der Dioden32 , die auf der ersten Montageschicht211b des unteren Zweigs angebracht sind, über die fünften Drähte415 mit den jeweiligen ersten Elektroden311 der entsprechenden zweiten Elemente31b und auch mit der ersten elektrisch leitenden Schicht222 elektrisch verbunden. -
17 veranschaulicht, dass die erste Montageschicht211a des oberen Zweigs über die ersten Elemente31a und die ersten Drähte411 mit der ersten Montageschicht211b des unteren Zweigs elektrisch verbunden ist.19 veranschaulicht, dass die erste Montageschicht211b des unteren Zweigs über die ersten Elemente31a und die fünften Drähte415 mit der ersten elektrisch leitenden Schicht212 elektrisch verbunden ist. Da die erste Montageschicht211a des oberen Zweigs und die erste elektrisch leitende Schicht212 elektrisch miteinander verbunden sind, sind die Leistungsversorgungsanschlüsse23 mit den ersten Montageschichten211 elektrisch verbunden. - Im Folgenden werden die ersten Gate-Drähte
421 und die ersten Detektionsdrähte431 , die jeweils getrennt mit einem auf der ersten Montageschicht211b des unteren Zweigs angebrachten ersten Element31a verbunden sind, unter Bezugnahme auf die8 und19 beschrieben. Der erste Gate-Draht421 ist mit der Gate-Elektrode313 des ersten Elements31a und mit der ersten Gate-Schicht213b des unteren Zweigs verbunden. Der erste Detektionsdraht431 ist mit der ersten Elektrode311 des ersten Elements31a und mit der ersten Detektionsschicht214b des unteren Zweigs verbunden. - Unter Bezugnahme auf
20 werden im Folgenden mehrere vierte Drähte414 , mehrere fünfte Drähte415 und mehrere sechste Drähte416 , die getrennt mit einem auf der zweiten Montageschicht221b des unteren Zweigs angebrachten zweiten Element31b und einer entsprechenden Diode32 verbunden sind, beschrieben. Die mehreren vierten Drähte414 sind getrennt mit einem der Bereiche der ersten Elektrode311 des zweiten Elements31b und mit der zweiten elektrisch leitenden Schicht222 verbunden. Die mehreren fünften Drähte415 sind getrennt mit dem anderen Bereich der ersten Elektrode311 des zweiten Elements31b und mit der zweiten elektrisch leitenden Schicht222 verbunden. Auf diese Weise sind die jeweiligen ersten Elektroden311 der zweiten Elemente31b , die auf der zweiten Montageschicht221b des unteren Zweigs angebracht sind, mit der zweiten elektrisch leitenden Schicht222 elektrisch verbunden. Die mehreren sechsten Drähte416 sind getrennt mit dem anderen Bereich der ersten Elektrode311 des zweiten Elements31b und mit der Anode321 der entsprechenden Diode32 verbunden. Auf diese Weise sind die jeweiligen Anoden321 der Dioden32 , die auf der zweiten Montageschicht211b des unteren Zweigs angebracht sind, über die fünften Drähte415 mit den jeweiligen ersten Elektroden311 der entsprechenden zweiten Elemente31b und auch mit der zweiten elektrisch leitenden Schicht222 elektrisch verbunden. -
18 veranschaulicht, dass die zweite Montageschicht221a des oberen Zweigs über die zweiten Elemente31b und die ersten Drähte411 mit der zweiten Montageschicht221b des unteren Zweigs elektrisch verbunden ist.20 veranschaulicht, dass die zweite Montageschicht221b des unteren Zweigs über die zweiten Elemente31b und die fünften Drähte415 mit der zweiten elektrisch leitenden Schicht222 elektrisch verbunden ist. Somit sind die zweite Montageschicht221a des oberen Zweigs und die zweite elektrisch leitende Schicht222 elektrisch miteinander verbunden. - Im Folgenden werden die ersten Gate-Drähte
421 und die ersten Detektionsdrähte431 , die jeweils getrennt mit einem auf der zweiten Montageschicht221b des unteren Zweigs angebrachten zweiten Element31b verbunden sind, unter Bezugnahme auf die9 und20 beschrieben. Der erste Gate-Draht421 ist mit der Gate-Elektrode313 des zweiten Elements31b und mit der zweiten Gate-Schicht223b des unteren Zweigs verbunden. Der erste Detektionsdraht431 ist mit der ersten Elektrode311 des zweiten Elements31b und mit der zweiten Detektionsschicht224b des unteren Zweigs verbunden. - Wie in
10 gezeigt wird, weist das HalbleiterbauelementA10 zweite Gate-Drähte422 auf. Die zweiten Gate-Drähte422 sind elektrisch leitende Komponenten, die jeweils mit einem von den Gate-Anschlüssen27 und einem von den ersten Gate-Schichten213 und dem zweiten Gate-Schichten223 verbunden sind. Das HalbleiterbauelementA10 weist zwei zweite Gate-Drähte422 auf. Die zweiten Gate-Drähte422 können aus Aluminium hergestellt sein. - Wie in
10 gezeigt wird, ist einer der zweiten Gate-Drähte422 mit dem ersten Gate-Anschluss27a und mit der ersten Gate-Schicht213a des oberen Zweigs verbunden. Somit ist der erste Gate-Anschluss27a mit den Gate-Elektroden313 der ersten Elemente31a , die auf der ersten Montageschicht211a des oberen Zweigs angebracht sind, und auch mit den Gate-Elektroden313 der zweiten Elemente31b , die auf der zweiten Montageschicht221a des oberen Zweigs angebracht sind, elektrisch verbunden. Dieser zweite Gate-Draht422 ist an einer Stelle zwischen dem Verbindungspunkt des ersten Gate-Drahts421 , der am nächsten zu dem zweiten Substrat12 liegt, das sich in der ersten Richtung x gegenüber befindet, und dem Verbindungspunkt des ersten Gate-Drahts421 , der am nächsten zu dem am nächsten gelegenen ersten Gate-Draht liegt, mit der ersten Gate-Schicht213a des oberen Zweigs verbunden. - Wie in
10 gezeigt wird, ist der andere, zweite Gate-Draht422 mit dem Gate-Anschluss27b und mit der Gate-Schicht223b des unteren Zweigs verbunden. Somit ist der zweite Gate-Anschluss27b mit den Gate-Elektroden313 der ersten Elemente31a , die auf der ersten Montageschicht211b des unteren Zweigs angebracht sind, und auch mit den Gate-Elektroden313 der zweiten Elemente31b , die auf der zweiten Montageschicht221b des unteren Zweigs angebracht sind, elektrisch verbunden. Dieser zweite Gate-Draht422 ist an einer Stelle zwischen dem Verbindungspunkt des ersten Gate-Drahts421 , der am nächsten zu dem ersten Substrat11 liegt, das sich in der ersten Richtung x gegenüber befindet, und dem Verbindungspunkt des ersten Gate-Drahts421 , der am nächsten zu dem ersten Gate-Draht liegt, mit der zweiten Gate-Schicht223b des unteren Zweigs verbunden. - Wie in
10 gezeigt wird, weist das HalbleiterbauelementA10 zweite Detektionsdrähte423 auf. Die zweiten Detektionsdrähte432 sind elektrisch leitende Komponenten, die jeweils mit einem von den Elementstromdetektionsanschlüssen281 und mit einer von den ersten Detektionsschichten214 und den zweiten Detektionsschichten224 verbunden sind. Das HalbleiterbauelementA10 weist zwei zweite Detektionsdrähte432 auf. Die zweiten Detektionsdrähte432 können aus Aluminium hergestellt sein. - Wie in
10 gezeigt wird, ist einer der zweiten Detektionsdrähte432 mit dem ersten Detektionsanschluss281a und mit der zweiten Detektionsschicht224a des oberen Zweigs verbunden. Somit ist der erste Detektionsanschluss281a mit den ersten Elektroden311 der ersten Elemente31a , die auf der ersten Montageschicht211a des oberen Zweigs angebracht sind, und auch mit den ersten Elektroden311 der zweiten Elemente31b , die auf der zweiten Montageschicht221a des oberen Zweigs angebracht sind, elektrisch verbunden. Dieser zweite Detektionsdraht432 ist an einer Stelle zwischen dem Verbindungspunkt des ersten Detektionsdrahts431 , der am nächsten zu dem ersten Substrat11 liegt, das sich in der ersten Richtung x gegenüber befindet, und dem Verbindungspunkt des ersten Detektionsdrahts431 , der am nächsten zu dem am nächsten gelegenen ersten Detektionsdraht liegt, mit zweiten Detektionsschicht224a des oberen Zweigs verbunden. - Wie in
10 gezeigt wird, ist der andere, zweite Detektionsdraht432 mit dem zweiten Detektionsanschluss281b und mit der ersten Detektionsschicht214b des unteren Zweigs verbunden. Somit ist der zweite Detektionsanschluss281b mit den ersten Elektroden311 der ersten Elemente31a , die auf der ersten Montageschicht211b des unteren Zweigs angebracht sind, und auch mit den ersten Elektroden311 der zweiten Elemente31b , die auf der zweiten Montageschicht221b des unteren Zweigs angebracht sind, elektrisch verbunden. Dieser zweite Detektionsdraht432 ist an einer Stelle zwischen dem Verbindungspunkt des ersten Detektionsdrahts431 , der am nächsten zu dem zweiten Substrat12 liegt, das sich in der ersten Richtung x gegenüber befindet, und dem Verbindungspunkt des ersten Detektionsdrahts431 , der am nächsten zu dem ersten Detektionsdrahts liegt, mit der ersten Detektionsschicht214b des unteren Zweigs verbunden. - Wie in
11 gezeigt wird, ist der Kühlkörper51 sowohl mit der ersten rückseitigen Fläche112 des ersten Substrats11 als auch mit der zweiten rückseitigen Fläche122 des zweiten Substrats12 verbunden. Somit stützt der Kühlkörper51 das erste Substrat11 und das zweite Substrat12 . Der Kühlkörper51 wird durch eine flache Metallplatte gebildet, und das Metall kann Kupfer sein. Der Kühlkörper51 kann mit Nickel plattiert sein. Der Kühlkörper51 weist einen von dem HalbleiterbauelementA10 freigelegten Teil auf, und eine andere Kühlkomponente kann an dem freigelegten Teil des Kühlkörpers51 befestigt sein. Wie in den7 bis9 gezeigt wird, weist der Kühlkörper51 an seinen vier Ecken mit Blickrichtung in der Dickenrichtung z Stützlöcher511 auf. Die Stützlöcher511 durchdringen den Kühlkörper51 in der Dickenrichtung z. Die Stützlöcher511 werden dazu verwendet, den Kühlkörper51 , der das erste Substrat11 und das zweite Substrat12 stützt, am Gehäuse60 zu fixieren. - Wie in
11 gezeigt wird, ist eine Wärmeübertragungsschicht52 auf der ersten rückseitigen Fläche112 des ersten Substrats11 und der zweiten rückseitigen Fläche122 des zweiten Substrats12 angeordnet. Die Wärmeübertragungsschicht52 kann aus einem metallischen Material, wie zum Beispiel einer Kupferfolie, hergestellt sein. Die Wärmeübertragungsschicht52 überträgt während des Betriebs durch die Schaltelemente31 erzeugte Wärme auf den Kühlkörper51 . - Wie in
11 gezeigt wird, ist eine Klebstoffschicht59 zwischen dem Kühlkörper51 und der Wärmeübertragungsschicht52 angeordnet. Die Klebstoffschicht59 wird dazu verwendet, den Kühlkörper51 mit dem ersten Substrat11 und dem zweiten Substrat12 zu verkleben. Die Klebstoffschicht59 kann aus einem Material, wie zum Beispiel einem bleifreien Lot, das in erster Linie durch Zinn gebildet wird, hergestellt sein. Das heißt, der Kühlkörper51 ist über die Wärmeübertragungsschicht52 und die Klebstoffschicht59 mit dem ersten Substrat11 und dem zweiten Substrat12 verbunden. - Wie in den
2 bis6 gezeigt wird, ist das Gehäuse60 ein elektrisch isolierendes Glied, das das erste Substrat11 und das zweite Substrat12 mit Blickrichtung in die Dickenrichtung z umgibt. Das Gehäuse60 kann aus einem Kunstharz mit hervorragender Wärmebeständigkeit, wie zum Beispiel PPS (Polyphenylensulfid) hergestellt sein. Das Gehäuse60 weist ein Paar erster Seitenwände611 , ein Paar zweiter Seitenwände612 , Montageteile62 , eine Leistungsversorgungsanschlussbasis63 und einer Ausgangsanschlussbasis64 auf. - Wie in den
2 und3 gezeigt wird, sind die ersten Seitenwände611 in der ersten Richtung x voneinander beabstandet. Die ersten Seitenwände611 sind sowohl entlang der zweiten Richtung y als auch der Dickenrichtung z ausgerichtet, und ein Ende jeder ersten Seitenwand ist in der Dickenrichtung z mit dem Kühlkörper51 in Kontakt. - Wie in den
2 und3 gezeigt wird, sind die zweiten Seitenwände612 in der zweiten Richtung y voneinander beabstandet. Die zweiten Seitenwände612 sind sowohl entlang der ersten Richtung x als auch der Dickenrichtung z ausgerichtet, und ein Ende jeder Seitenwand ist in der Dickenrichtung z mit dem Kühlkörper51 in Kontakt. Die einander gegenüberliegenden Enden jeder zweiten Seitenwand612 grenzen in der ersten Richtung x an dem Paar erster Seitenwände611 an. Der erste Gate-Anschluss27a , der erste Detektionsanschluss281a , der Sourcestromdetektionsanschluss282 und das Paar Thermistoranschlüsse29 sind in einer der zweiten Seitenwände612 eingebettet. Der zweite Gate-Anschluss27b und der zweite Detektionsanschluss281b sind in der anderen Seitenwand612 eingebettet. Wie in den8 bis10 gezeigt wird, werden diese Anschlüsse an ihren Enden, die in der Dickenrichtung z näher am ersten Substrat11 und zweiten Substrat12 liegen, durch die zweiten Seitenwände612 gestützt. - Wie in den
2 ,8 und9 gezeigt wird, sind die Montageteile62 mit Blickrichtung in der Dickenrichtung z an den vier Ecken des Gehäuses60 vorgesehen. Die Unterseiten der Montageteile62 sind mit dem Kühlkörper51 in Kontakt. Jedes Montageteil62 weist ein in der Dickenrichtung z dort hindurch verlaufendes Montageloch621 auf. Die Positionen der Montagelöcher621 fallen mit den Positionen der Stützlöcher511 im Kühlkörper51 zusammen. Durch Einführen von Befestigungsgliedern, wie zum Beispiel Stiften, in die Montagelöcher621 und die Stützlöcher511 wird der Kühlkörper51 durch das Gehäuse60 sicher gestützt. - Wie in den
2 ,5 und8 gezeigt wird, erstreckt sich die Leistungsversorgungsanschlussbasis63 in der ersten Richtung x von einer der ersten Seitenwände611 nach außen. Die Leistungsversorgungsanschlussbasis63 stützt die Leistungsversorgungsanschlüsse23 . Die Leistungsversorgungsanschlussbasis63 weist eine erste Anschlussbasis631 und eine zweite Anschlussbasis632 auf. Die erste Anschlussbasis631 und die zweite Anschlussbasis632 sind in der zweiten Richtung y voneinander beabstandet. Die erste Anschlussbasis631 stützt den ersten Leistungsversorgungsanschluss23a . Der äußere Verbindungsteil231 des ersten Leistungsversorgungsanschlusses23a ist von der ersten Anschlussbasis631 freigelegt. Die zweite Anschlussbasis632 wird zum Stützen des zweiten Leistungsversorgungsanschlusses23b verwendet. Der äußere Verbindungsteil231 des zweiten Leistungsversorgungsanschlusses23b ist von der zweiten Anschlussbasis632 freigelegt. Es sind mehrere Nuten633 so ausgebildet, dass sie zwischen der ersten Anschlussbasis631 und der zweiten Anschlussbasis632 in die erste Richtung x verlaufen. Wie in den8 und12 gezeigt wird, ist ein Paar Muttern634 vorgesehen, eine in der ersten Anschlussbasis631 und die andere in der zweiten Anschlussbasis632 . Das Paar Muttern624 entspricht dem Paar Verbindungslöcher231a in dem ersten Leistungsversorgungsanschluss23a und dem zweiten Leistungsversorgungsanschluss23b . Die in den Verbindungslöchern231a eingeführten Befestigungsglieder, wie zum Beispiel Schrauben, gelangen mit den Muttern634 in Eingriff. - Wie in den
2 ,6 und9 gezeigt wird, erstreckt sich die Ausgangsanschlussbasis64 von der ersten Seitenwand611 in die erste Richtung x nach außen. Die Ausgangsanschlussbasis64 stützt den Ausgangsanschluss24 . Die Ausgangsanschlussbasis64 weist eine erste Anschlussbasis641 und eine zweite Anschlussbasis642 auf. Die erste Anschlussbasis641 und die zweite Anschlussbasis642 sind in der zweiten Richtung Y voneinander beabstandet. Die erste Anschlussbasis641 stützt den ersten Anschlussteil24a des Ausgangsanschlusses24 . Der äußere Verbindungsteil241 des ersten Anschlussteils24a ist von der ersten Anschlussbasis641 freigelegt. Die zweite Anschlussbasis642 stützt den zweiten Anschlussteil24b des Ausgangsanschlusses24 . Der äußere Verbindungsteil241 des zweiten Anschlussteils24b ist von der zweiten Anschlussbasis642 freigelegt. Es sind mehrere Nuten643 so ausgebildet, dass sie zwischen der ersten Anschlussbasis641 und der zweiten Anschlussbasis642 in die erste Richtung x verlaufen. Wie in den9 und13 gezeigt wird, ist ein Paar Muttern644 vorgesehen, eine in der ersten Anschlussbasis641 und die andere in der zweiten Anschlussbasis642 . Das Paar Muttern644 entspricht dem Paar Verbindungslöcher241a in dem ersten Anschlussteil24a und dem zweiten Anschlussteil24b . Die in den Verbindungslöchern241a eingeführten Befestigungsglieder, wie zum Beispiel Schrauben, gelangen mit den Muttern644 in Eingriff. - Wie in
2 gezeigt wird, schließt die obere Platte69 das Innere des HalbleiterbauelementsA10 , das durch den Kühlkörper51 und das Gehäuse60 definiert wird. Die obere Platte69 weist zu der vorderseitigen Fläche111 des ersten Substrats11 und der zweiten vorderseitigen Fläche121 des zweiten Substrats12 . Die obere Platte69 ist in der Dickenrichtung z von der vorderseitigen Fläche111 und der zweiten vorderseitigen Fläche121 beabstandet und wird auf dem Paar erster Seitenwände611 und dem Paar zweiter Seitenwände612 des Gehäuses60 gestützt. Die obere Platte69 ist aus einem elektrisch isolierenden Kunstharz hergestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass die obere Platte69 weggelassen werden kann, in welchem Fall dann das Innere mit Silikongel gefüllt sein kann. - Unter Bezugnahme auf
21 wird im Folgenden die Schaltungskonfiguration des HalbleiterbauelementsA10 beschrieben. - Wie in
21 gezeigt wird, weist das HalbleiterbauelementA10 zwei Schaltkreise auf, nämlich einen Schaltkreis71 des oberen Zweigs und einen Schaltkreis72 des unteren Zweigs. Der Schaltkreis71 des oberen Zweigs wird durch die erste Montageschicht211a des oberen Zweigs und die zweite Montageschicht221a des oberen Zweigs zusammen mit den Schaltelementen31 und den Dioden32 , die auf diesen beiden Schichten angebracht sind, gebildet. Die Schaltelemente31 und die Dioden32 , die auf der ersten Montageschicht211a des oberen Zweigs und der ersten Montageschicht211b des unteren Zweigs angebracht sind, sind zwischen dem ersten Leistungsversorgungsanschluss23a und dem Ausgangsanschlusses24 parallelgeschaltet. Die Gate-Elektroden313 der Schaltelemente31 im Schaltkreis71 des oberen Zweigs sind mit dem ersten Gate-Anschluss27a parallelgeschaltet. Durch Anlegen einer Gate-Spannung an den ersten Gate-Anschluss27a von einer Treiberschaltung, wie zum Beispiel einem Gate-Treiber außerhalb des HalbleiterbauelementsA10 , werden die Schaltelemente31 im Schaltkreis71 des oberen Zweigs gleichzeitig angesteuert. - Die ersten Elektroden
311 der Schaltelemente31 des Schaltkreises71 des oberen Zweigs sind mit dem ersten Detektionsanschluss281a parallelgeschaltet. Der durch die Schaltelemente31 im Schaltkreis71 des oberen Zweigs fließende Emitterstrom wird über den ersten Detektionsanschluss281a in eine Steuerschaltung eingegeben, die sich außerhalb des HalbleiterbauelementsA10 befindet. - Wenn beim Schaltkreis
71 des oberen Zweigs von dem ersten Leistungsversorgungsanschluss23a und dem zweiten Leistungsversorgungsanschluss23b eine Spannung an die erste Montageschicht211a des oberen Zweigs und die erste Montageschicht211b des unteren Zweigs angelegt wird, wird die angelegte Spannung über den Sourcestromdetektionsanschluss282 in eine Steuerschaltung eingegeben, die sich außerhalb des HalbleiterbauelementsA10 befindet. - Der Schaltkreis
72 des unteren Zweigs wird durch die erste Montageschicht211b des unteren Zweigs und die zweite Montageschicht221b des unteren Zweigs zusammen mit den Schaltelementen31 und den Dioden32 , die auf diesen beiden Schichten angebracht sind, gebildet. Die Schaltelemente31 und die Dioden32 , die auf der ersten Montageschicht211b des unteren Zweigs und der zweiten Montageschicht221b des unteren Zweigs angebracht sind, sind zwischen dem Ausgangsanschlusses24 und dem zweiten Leistungsversorgungsanschluss23b parallelgeschaltet. Die Gate-Elektroden313 der Schaltelemente31 im Schaltkreis72 des unteren Zweigs sind mit dem zweiten Gate-Anschluss27b parallelgeschaltet. Durch Anlegen einer Gate-Spannung an den ersten Gate-Anschluss27b von einer Treiberschaltung, wie zum Beispiel einem Gate-Treiber außerhalb des HalbleiterbauelementsA10 , werden die Schaltelemente31 im Schaltkreis72 des unteren Zweigs gleichzeitig angesteuert - Die ersten Elektroden
311 der Schaltelemente31 des Schaltkreises72 des unteren Zweigs sind mit dem zweiten Detektionsanschluss281b parallelgeschaltet. Der durch die Schaltelemente31 im Schaltkreis71 des oberen Zweigs fließende Emitterstrom wird über den zweiten Detektionsanschluss281b in eine Steuerschaltung eingegeben, die sich außerhalb des HalbleiterbauelementsA10 befindet. - Durch Verbinden einer DC-Leistungsversorgung mit dem ersten Leistungsversorgungsanschluss
23a und dem zweiten Leistungsversorgungsanschluss23b zum Ansteuern der Schaltelemente31 in dem Schaltkreis71 des oberen Zweigs und dem Schaltkreis72 des unteren Zweigs, wird von dem Ausgangsanschluss24 eine AC-Spannung mit verschiedenen Frequenzen ausgegeben. Die somit von dem Ausgangsanschlusses24 ausgegebene AC-Spannung wird einem Leistungsversorgungsziel, wie zum Beispiel einem Motor, zugeführt. - Im Folgenden werden Vorteile des Halbleiterbauelements
A10 beschrieben. - < Vorteile der elektrisch leitenden Kopplungsglieder 25>
- Das Halbleiterbauelement
A10 weist die elektrisch leitenden Kopplungsglieder25 auf, die jeweils getrennt mit einer ersten Montageschicht211 und einer zweiten Montageschicht221 verbunden sind. Jedes elektrisch leitende Kopplungsglied25 weist Streifenabschnitte251 und einen Verbindungabschnitt252 auf. Die Streifenabschnitte251 erstrecken sich in die erste Richtung x und sind in der zweiten Richtung y voneinander beabstandet. Der Verbindungabschnitt252 erstreckt sich in die zweite Richtung y, um die Streifenabschnitte251 zu verbinden. Die Streifenabschnitte251 sind an einem Ende mit der ersten Montageschicht211 verbunden, und die Streifenabschnitte251 sind an den anderen Enden mit der zweiten Montageschicht221 verbunden. Die Streifenabschnitte251 weisen eine größere Querschnittsfläche senkrecht zu der ersten Richtung x als die Querschnittsfläche von Drähten auf. Dies gestattet den elektrisch leitenden Kopplungsgliedern25 , einen größeren elektrischen Strom zu leiten, und gestattet dem HalbleiterbauelementA10 folglich, einen größeren elektrischen Strom zu führen. Darüber hinaus können die elektrisch leitenden Kopplungsglieder25 mit dieser Konfiguration die Fläche der Verbindungsbereiche, die mit der ersten Montageschicht211 und der zweiten elektrisch leitenden Schicht222 verbunden sind, im Vergleich zu elektrisch leitenden Kopplungsgliedern25 , die aus einer rechteckigen Metallplatte hergestellt sind, reduzieren. Somit werden auch die Bereiche in den Substraten10 , die intensiver thermischer Spannung ausgesetzt sind, reduziert. Auf diese Weise wird dem HalbleiterbauelementA10 ermöglicht, einen großen elektrischen Strom zu führen und somit die in den Substraten10 auftretende Konzentration von thermischer Spannung zu reduzieren. - Die elektrisch leitenden Kopplungsglieder
25 werden durch flache Metallplatten gebildet, die eine Dicke aufweisen, die kleiner als die Dicke der Leistungsversorgungsanschlüsse23 und des Ausgangsanschlusses24 ist. Diese Konfiguration erleichtert eine weitere Reduzierung der in den Substraten10 auftretenden Konzentration von thermischer Spannung. Auf22 Bezug nehmend, nimmt die maximale Von-Mises-Spannung in jedem Verbindungsbereich251a jedes Streifenabschnitts251 ab, wenn die Dicke der elektrisch leitenden Kopplungsglieder25 von 1,0 mm reduziert wird, was gleich der Dicke der Leistungsversorgungsanschlüsse23 und des Ausgangsanschlusses24 ist. Dies liegt vermutlich daran, dass die thermische Belastung an den Streifenabschnitten251 mit der allmählichen Reduzierung der Dicke der elektrisch leitenden Kopplungsglieder25 allmählich abnimmt. Die Abnahme der maximalen Von-Mises-Spannung in den Verbindungsbereichen251a führt zu einer Abnahme der maximalen Hauptspannung am ersten Substrat11 und zweiten Substrat12 . Dies bedeutet, dass die Konzentration von thermischer Spannung im ersten Substrat11 und zweiten Substrat12 reduziert wird. Um eine Beschädigung des ersten Substrats11 und des zweiten Substrats12 durch eine Konzentration von thermischer Spannung effektiv zu vermeiden, werden elektrisch leitende Kopplungsglieder25 mit einer Dicke von 0,3 bis 0,5 mm bevorzugt. - Die Streifenabschnitte
251 werden durch Ultraschallbonden sowohl mit den ersten Montageschichten211 als auch mit den zweiten Montageschichten221 verbunden. Wie in16 gezeigt wird, umfasst das Ultraschallbonden Bewegen der Kapillare80 zur Seite in einem äußerst geringen Ausmaß im Vergleich zu Drahtbonden. Somit ist es nicht erforderlich, einen Freiraum für die Seitwärtsbewegung der Kapillare80 , weder auf der ersten vorderseitigen Fläche111 des ersten Substrats11 noch auf der zweiten vorderseitigen Fläche121 des zweiten Substrats12 vorzusehen. Folglich kann eine größere Anzahl von Schaltelementen31 auf den ersten Montageschichten211 und den zweiten Montageschichten221 angebracht werden, so dass die Ausgabe des HalbleiterbauelementsA10 erhöht werden kann. - <Vorteile von zweiten Gate-Drähten 422 und zweiten Detektionsdrähten 432>
- Bei dem Halbleiterbauelement
A10 befinden sich die Gate-Anschlüsse27 und die Elementstromdetektionsanschlüsse281 nebeneinander. Insbesondere befindet sich der erste Gate-Anschluss27a neben dem ersten Detektionsanschluss281a , und der zweite Gate-Anschluss27b befindet sich neben dem zweiten Detektionsanschluss281b . Der erste Gate-Anschluss27a und der erste Detektionsanschluss281a weisen in der zweiten Dickenrichtung y zu dem zweiten Substrat12 . Der zweite Gate-Anschluss27b und der zweite Detektionsanschluss281b weisen in der zweiten Richtung y zu dem ersten Substrat11 . - Der erste Gate-Anschluss
27a und der erste Detektionsanschluss281a sind, wie in10 gezeigt wird, verbunden. Das heißt, der mit dem ersten Gate-Anschluss27a verbundene zweite Gate-Draht422 ist mit der auf dem ersten Substrat11 angeordneten ersten Gate-Schicht213a (einer der ersten Gate-Schichten213 ) des oberen Zweigs verbunden. Der mit dem ersten Detektionsanschluss281a verbundene zweite Detektionsdraht432 ist mit der auf dem zweiten Substrat12 angeordneten zweiten Detektionsschicht224a (einer der zweiten Detektionsschichten224 ) des oberen Zweigs verbunden. - Der zweite Gate-Anschluss
27b und der zweite Detektionsanschluss281b sind, wie in10 gezeigt wird, verbunden. Das heißt, der mit dem zweiten Gate-Anschluss27b verbundene zweite Gate-Draht422 ist mit der auf dem zweiten Substrat12 angeordneten zweiten Gate-Schicht223b des unteren Zweigs (einer der zweiten Gate-Schichten223 ) verbunden. Der mit dem zweiten Detektionsanschluss281b verbundene zweite Detektionsdraht432 ist mit der auf dem ersten Substrat11 angeordneten ersten Detektionsschicht214b des unteren Zweigs (einer der ersten Detektionsschichten214 ) verbunden. - Bei dieser Verbindungsauslegung der zweiten Gate-Drähte
422 und der zweiten Detektionsdrähte432 kann die Variation der parasitären Gate-Induktivität unter den Schaltelementen31 reduziert werden, und somit können Schaltfehler des Schaltelements31 vermieden werden. - Unter Bezugnahme auf
23 werden im Folgenden die durch Reduzieren der Variation der parasitären Gate-Induktivität unter den Schaltelementen31 erzielten Vorteile bei dem HalbleiterbauelementA10 beschrieben. In23 stellt die horizontale Achse die Positionen der Verbindungspunkte der ersten Gate-Drähte421 der Schaltelemente31 , die den Schaltkreis72 des unteren Zweigs bilden, auf der ersten Gate-Schicht213b des unteren Zweigs und der zweiten Gate-Schicht223b des unteren Zweigs dar. Die Richtung der horizontalen Achse entspricht der ersten Richtung x. Somit entspricht die rechte Seite von23 den Positionen der Leistungsversorgungsanschlüsse23 , und die linke Seite der Position des Ausgangsanschlusses24 . In23 stellen die Elemente31a1 ,31a2 , ... und31a5 die auf der ersten Montageschicht211b (einer der ersten Montageschichten211 ) des unteren Zweigs angebrachten ersten Elemente31a dar. Zum Beispiel stellt das Element31a5 das am nächsten zu den Leistungsversorgungsanschlüssen23 gelegene erste Element31a unter den auf der ersten Montageschicht211b des unteren Zweigs angebrachten ersten Elementen31a dar. In23 stellen die Elemente31b1 ,31b2 , ... und31b5 die auf der zweiten Montageschicht221b (einer der zweiten Montageschichten221 ) des unteren Zweigs angebrachten zweiten Elemente31b dar. Zum Beispiel stellt das Element31b5 das am nächsten zu dem Ausgangsanschluss24 gelegene zweite Element31b unter den auf der zweiten Montageschicht221b des unteren Zweigs angebrachten zweiten Elementen31b dar. - Die vertikale Achse in
23 stellt die an den den Schaltkreis72 des unteren Zweigs bildenden Schaltelementen31 gemessenen Werte der parasitären Gate-Induktivität (Einheit nH) dar.23 zeigt die am HalbleiterbauelementA10 der vorliegenden Offenbarung und die an einem herkömmlichen Halbleiterbauelement als ein Vergleichsbeispiel gemessenen Werte der parasitären Gate-Induktivität. Bei dem Vergleichsbeispiel ist der mit dem zweiten Gate-Anschluss27b verbundene zweite Gate-Draht422 in einem sich zwischen dem Verbindungspunkt des ersten Gate-Drahts421 , der dem Element31a1 entspricht, und dem Verbindungspunkt des ersten Gate-Drahts421 , der dem Element31a2 entspricht, befindenden Bereich mit der ersten Gate-Schicht213b des unteren Zweigs verbunden. Bei dem Vergleichsbeispiel ist darüber hinaus der zweite Detektionsdraht432 , der mit dem zweiten Detektionsanschluss281b verbunden ist, in einem sich zwischen dem Verbindungspunkt des ersten Detektionsdrahts431 , der dem Element31a2 entspricht, und dem Verbindungspunkt des ersten Detektionsdrahts431 , der dem Element31a3 entspricht, befindenden Bereich mit der ersten Detektionsschicht214b des unteren Zweigs verbunden. - Bei dem Halbleiterbauelement
A10 ist der mit dem zweiten Gate-Anschluss27b verbundene zweite Gate-Draht422 in einem sich zwischen dem Verbindungspunkt des ersten Gate-Drahts421 , der dem Element31b1 entspricht, und dem Verbindungspunkt des ersten Gate-Drahts421 , der dem Element31b2 entspricht, befindenden Bereich mit der zweiten Gate-Schicht223b des unteren Zweigs verbunden. Das heißt, bei dem HalbleiterbauelementA10 ist der mit dem zweiten Gate-Anschluss27b verbundene zweite Gate-Draht422 länger als der entsprechende zweite Draht422 des Vergleichsbeispiels. Die Leiterbahnen im HalbleiterbauelementA10 von dem zweiten Gate-Anschluss27b zu den Elementen31b1 ,31b2 ,... und31b5 weisen im Wesentlichen die gleiche Länge wie die entsprechenden Leiterbahnen im Vergleichsbeispiel auf. Deshalb weisen die auf der zweiten Montageschicht221b des unteren Zweigs angebrachten zweiten Elemente31b , wie23 bei dem HalbleiterbauelementA10 zeigt, die parasitären Gate-Induktivität auf, die im Wesentlichen gleich der parasitären Gate-Induktivität des entsprechenden zweiten Elements31b im Vergleichsbeispiel ist. - Ferner sind die Leiterbahnen in dem Halbleiterbauelement
A10 von dem zweiten Gate-Anschluss27b zu den jeweiligen Gates der Elemente31a1 ,31a2 ,... und31a5 länger als die entsprechenden Leiterbahnen im Vergleichsbeispiel. Deshalb weisen die auf der ersten Montageschicht211b des unteren Zweigs angebrachten ersten Elemente31a bei dem HalbleiterbauelementA10 die parasitäre Gate-Induktivität auf, die höher als die parasitäre Gate-Induktivität der entsprechenden ersten Elemente31a im Vergleichsbeispiel ist. - Darüber hinaus ist bei dem Halbleiterbauelement
A10 der mit dem zweiten Detektionsanschluss281b verbundene zweite Detektionsdraht432 in einem sich zwischen dem Verbindungspunkt des ersten Detektionsdrahts431 , der dem Element31a1 entspricht, und dem zweiten Verbindungspunkt des ersten Detektionsdrahts431 , der dem Element 31a2 entspricht, befindenden Bereich mit der ersten Detektionsschicht214b des unteren Zweigs verbunden. Folglich ist in den auf der ersten Montageschicht211b des unteren Zweigs angebrachten erste Elementen31a die parasitäre Gate-Induktivität auf die in23 gezeigten Werte reduziert. Es wird davon ausgegangen, dass ein Grund dafür wie folgt ist. In den getrennt mit den Schaltelementen31 verbundenen ersten Detektionsdrähte431 fließt der Emitterstrom in die zu dem durch die ersten Gate-Drähte421 fließenden Gate-Strom entgegengesetzte Richtung. Der durch den mit dem zweiten Detektionsanschluss281b verbundenen zweiten Detektionsdraht432 fließende Emitterstrom ist größer als der durch jeden ersten Gate-Draht421 fließende Gate-Strom. Wie in10 gezeigt wird, befindet sich der mit dem zweiten Detektionsanschluss281b verbundene zweite Detektionsdraht432 in großer Nähe zu den mit der ersten Gate-Schicht213b des unteren Zweigs verbundenen ersten Gate-Drähten421 . Somit erzeugt der durch den zweiten Detektionsdraht432 fließende Emitterstrom ein Magnetfeld, das eine Gegeninduktion mit den ersten Gate-Drähten421 verursacht. Diese Gegeninduktion verursacht vermutlich die Reduzierung der auf der ersten Montageschicht211b des unteren Zweigs angebrachten parasitären Gate-Induktivität der ersten Elemente31a . - Wie in
23 gezeigt wird, fällt die parasitäre Gate-Induktivität der den Schaltkreis72 des unteren Zweigs bildenden ersten Elemente31 bei dem Vergleichsbeispiel in einen Bereich von ca. 20 bis 40 nH und bei dem HalbleiterbauelementA10 in einen Bereich von ca. 30 bis 40 nm. Das heißt, die Variation der parasitären Gate-Induktivität ist bei dem HalbleiterbauelementA10 geringer als bei dem Vergleichsbeispiel. Das gleiche gilt aus folgendem Grund für die den Schaltkreis71 des oberen Zweigs des HalbleiterbauelementsA10 (siehe21 ) bildenden Schaltelemente31 . Dieser liegt darin, dass, wie in10 gezeigt wird, bei dem Schaltkreis71 des oberen Zweigs der zweite Gate-Draht422 und der zweite Detektionsdraht432 bei der Verbindungsauslegung, die symmetrisch zu der Verbindungsauslegung des Schaltkreises72 des unteren Zweigs bezüglich einer Achse entlang der ersten Richtung x ist, mit den Schaltelementen31 verbunden sind. - Bei dem Halbleiterbauelement
A10 ist bei dem Schaltkreis72 des unteren Zweigs der zweite Gate-Draht422 wie folgt mit der zweiten Gate-Schicht223b des unteren Zweigs verbunden. Das heißt, der zweite Gate-Draht422 ist an einer Stelle zwischen dem Verbindungspunkt des ersten Gate-Drahts421 , der am nächsten zu dem ersten Substrat11 liegt, das sich in der ersten Richtung x gegenüber der zweiten Gate-Schicht223b des unteren Zweigs befindet, und dem Verbindungspunkt des ersten Gate-Drahts421 , der sich am nächsten zum ersten Gate-Draht befindet, mit der zweiten Gate-Schicht223b des unteren Zweigs verbunden. Das heißt, die Länge des zweiten Gate-Drahts422 wird auf einem Minimum gehalten. Somit wird die Variation der parasitären Gate-Induktivität unter den den Schaltkreis72 des unteren Zweigs bildenden Schaltelementen31 reduziert, ohne eine übermäßige Zunahme der von dem zweiten Gate-Draht422 resultierenden parasitären Gate-Induktivität zu verursachen. Das gleiche gilt für die den Schaltkreis71 des oberen Zweigs bildenden Schaltelemente31 . - Bei dem Halbleiterbauelement
A10 ist bei dem Schaltkreis72 des unteren Zweigs der zweite Detektionsdraht432 wie folgt mit der ersten Detektionsschicht214b des unteren Zweigs verbunden. Das heißt, der zweite Detektionsdraht432 ist an einer Stelle zwischen dem Verbindungspunkt des ersten Detektionsdrahts431 , der am nächsten zu dem zweiten Substrat12 liegt, das sich in der ersten Richtung x gegenüber der ersten Detektionsschicht214b des unteren befindet, und dem Verbindungspunkt des ersten Detektionsdrahts431 , der sich am nächsten zum ersten Detektionsdraht befindet, mit der ersten Detektionsschicht214b des unteren Zweigs verbunden. Das heißt, die Länge des zweiten Detektionsdrahts432 wird auf einem Minimum gehalten. Somit verursacht der durch den zweiten Detektionsdraht432 fließende Emitterstrom keine übermäßige gegenseitige Leitung mit den mit der ersten Gate-Schicht213b des unteren Zweigs verbundenen ersten Gate-Drähten421 . Folglich wird die parasitäre Gate-Induktivität der auf der ersten Montageschicht211b des unteren Zweigs angebrachten ersten Elemente31a nicht übermäßig verringert. Das gleiche gilt für die den Schaltkreis71 des oberen Zweigs bildenden Schaltelemente31 . - <Weitere Vorteile>
- Das Halbleiterbauelement
A10 weist die auf den ersten Montageschichten211 und den zweiten Montageschichten221 angebrachten Dioden32 auf. Die Dioden32 entsprechen jeweils den Schaltelementen31 . Das heißt, jede Diode32 ist mit dem entsprechenden Schaltelement31 elektrisch verbunden. Selbst wenn bei Ansteuerung eines Schaltelements31 eine gegenelektromotorische Kraft in dem Schaltelement31 auftritt, wird verhindert, dass die gegenelektromotorische Kraft weiterfließt. - Das Halbleiterbauelement
A10 weist den mit der ersten rückseitigen Fläche112 des ersten Substrats11 und der zweiten rückseitigen Fläche122 des zweiten Substrat12 verbundenen Kühlkörper51 auf. Diese Konfiguration erreicht eine effiziente Wärmeableitung von den Schaltelementen31 nach außen, wodurch eine effizientere Reduzierung der Konzentration von thermischer Spannung in dem ersten Substrat11 und dem zweiten Substrat12 erleichtert wird. - Bei dem Halbleiterbauelement
A10 sind die Elementstromdetektionsanschlüsse281 mit den ersten Elektroden311 des Schaltelemente31 elektrisch verbunden. Somit kann der die Schaltelemente31 durch fließende Emitterstrom durch die Elementstromdetektionsanschlüsse281 detektiert werden. Der so detektierte Emitterstrom wird in eine sich außerhalb des HalbleiterbauelementsA10 befindende Steuerschaltung eingegeben, wodurch es der Steuerschaltung ermöglicht wird, eine an das HalbleiterbauelementA10 angelegte DC-Spannung zu sperren, wenn ein übermäßiger Emitterstrom die Schaltelemente31 durchfließt. Auf diese Weise kann eine Beschädigung des Schaltelemente31 verhindert werden. - <Variationen>
- Unter Bezugnahme auf
24 wird im Folgenden ein HalbleiterbauelementA11 gemäß einer Variation des HalbleiterbauelementsA10 beschrieben. - Das Halbleiterbauelement
A11 unterscheidet sich von dem HalbleiterbauelementA10 darin, wie die elektrisch leitenden Kopplungsglieder25 mit den ersten Montageschichten211 , den zweiten Montageschichten221 , den ersten elektrisch leitenden Schichten212 und den zweiten elektrisch leitenden Schichten222 verbunden sind. Jedes elektrisch leitende Kopplungsglied25 weist elektrisch leitende Verbindungschichten39 auf, über die die Streifenabschnitte251 mit der ersten Montageschicht211 und der zweiten Montageschicht221 oder mit der ersten elektrisch leitenden Schicht212 und mit der zweiten elektrisch leitenden Schicht222 verbunden sind. - Ähnlich wie das Halbleiterbauelement
A10 wird dem HalbleiterbauelementA11 möglich, einen großen elektrischen Strom zu führen und ferner die in den Substraten10 auftretende Konzentration der thermischen Spannung zu reduzieren. - Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Es können an der detaillierten Konfiguration der Elemente und Komponenten der vorliegenden Offenbarung verschiedene Konstruktionsänderungen durchgeführt werden.
- Die vorliegende Offenbarung umfasst auch Ausführungsformen gemäß den folgenden Klauseln.
- [Klausel 1A]
- Ein Halbleiterbauelement, aufweisend:
- ein erstes Substrat, das eine erste vorderseitige Fläche und eine erste rückseitigen Fläche aufweist, die jeweils in eine Dickenrichtung weisen;
- ein zweites Substrat, das in einer senkrecht zu der Dickenrichtung verlaufenden ersten Richtung von dem ersten Substrat beabstandet ist, wobei das zweite Substrat eine zweite vorderseitige Fläche, die in eine Richtung weist, in der die erste vorderseitige Fläche in die Dickenrichtung weist, und eine zweite rückseitige Fläche, die von der zweiten vorderseitige Fläche weg weist, aufweist;
- mehrere erste Montageschichten, die eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen und auf der ersten vorderseitigen Fläche angeordnet sind;
- mehrere zweite Montageschichten, die eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen und auf der zweiten vorderseitigen Fläche angeordnet sind;
- mehrere Leistungsversorgungsanschlüsse, die mit den mehreren ersten Montageschichten elektrisch verbunden sind;
- einen Ausgangsanschluss, der mit einer der mehreren zweiten Montageschichten verbunden ist;
- mehrere elektrisch leitende Kopplungsglieder, die getrennt mit den mehreren ersten Montageschichten und mit den mehreren zweiten Montageschichten verbunden sind; und
- mehrere Schaltelemente, die auf den mehreren ersten Montageschichten und den mehreren zweiten Montageschichten angebracht sind,
- wobei jedes der mehreren elektrisch leitenden Kopplungsglieder mehrere Streifenabschnitte und einen Verbindungabschnitt aufweist,
- wobei sich die mehreren Streifenabschnitte in die erste Richtung erstrecken und in einer senkrecht sowohl zur Dickenrichtung als auch zur ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung voneinander beabstandet sind,
- wobei sich der Verbindungsabschnitt in die zweite Richtung erstreckt, um die mehreren Streifenabschnitte miteinander zu verbinden, und
- wobei die mehreren Streifenabschnitte an einem Ende mit der ersten Montageschicht verbunden sind und am anderen Ende mit der zweiten Montageschicht verbunden sind.
- [Klausel 2A]
- Das Halbleiterbauelement nach Klausel
1A ,
wobei die Leistungsversorgungsanschlüsse, der Ausgangsanschluss und die elektrisch leitenden Kopplungsglieder jeweils aus einer Metallplatte hergestellt sind,
wobei die elektrisch leitenden Kopplungsglieder flach sind, und
wobei eine Dicke der elektrisch leitenden Kopplungsglieder kleiner als eine Dicke jedes der mehreren Leistungsversorgungsanschlüsse und des Ausgangsanschlusses ist. - [Klausel 3A]
- Das Halbleiterbauelement nach Klausel
2A , wobei die mehreren Streifenabschnitte durch Ultraschallbonden mit der ersten Montageschicht und mit der zweiten Montageschicht verbunden sind. - [Klausel 4A]
- Das Halbleiterbauelement nach Klausel
2A oder3A , ferner aufweisend: - eine erste elektrisch leitende Schicht, die auf der ersten vorderseitigen Fläche angeordnet ist und mit den auf den mehreren ersten Montageschichten angebrachten mehreren Schaltelementen elektrisch verbunden ist; und
- eine zweite elektrisch leitende Schicht, die auf der zweiten vorderseitigen Fläche angeordnet und mit den auf den mehreren zweiten Montageschichten angebrachten mehreren Schaltelementen elektrisch verbunden ist,
- wobei die erste elektrisch leitende Schicht und die zweite elektrisch leitende Schicht ferner durch die elektrisch leitenden Kopplungsglieder verbunden sind, und
- wobei die mehreren Streifenabschnitte an einem Ende mit der ersten elektrisch leitenden Schicht verbunden sind und am anderen Ende mit der zweiten elektrisch leitenden Schicht verbunden sind.
- [Klausel 5A]
- Das Halbleiterbauelement nach Klausel
4A , wobei die mehreren Streifenabschnitte durch Ultraschallbonden mit der ersten elektrisch leitenden Schicht und der zweiten elektrisch leitenden Schicht verbunden sind. - [Klausel 6A]
- Das Halbleiterbauelement nach Klausel
5A ,
wobei die mehreren Leistungsversorgungsanschlüsse einen ersten Leistungsversorgungsanschluss und einen zweiten Leistungsversorgungsanschluss aufweisen,
wobei der erste Leistungsversorgungsanschluss mit einer der mehreren ersten Montageschichten verbunden ist, und
wobei der zweite Leistungsversorgungsanschluss mit der ersten elektrisch leitenden Schicht verbunden ist. - [Klausel 7A]
- Das Halbleiterbauelement nach Klausel
6A , wobei der Ausgangsanschluss mit der einen der mehreren zweiten Montageschichten verbunden ist. - [Klausel 8A]
- Das Halbleiterbauelement nach Klausel
7A , ferner aufweisend: - mehrere Dioden, die jeweils den mehreren Schaltelementen entsprechen und auf den mehreren ersten Montageschichten und den mehreren zweiten Montageschichten angebracht sind,
- wobei jede der mehreren Dioden mit dem entsprechenden Schaltelement elektrisch verbunden ist.
- [Klausel 9A]
- Das Halbleiterbauelement nach Klausel
7A oder8A , ferner aufweisend: - einen Kühlkörper, der sowohl mit der ersten rückseitigen Fläche als auch der zweiten rückseitigen Fläche verbunden ist,
- wobei das erste Substrat und das zweite Substrat durch den Kühlkörper gestützt werden.
- [Klausel 10A]
- Das Halbleiterbauelement nach Klausel
9A , ferner aufweisend: - ein Gehäuse, das das erste Substrat und das zweite Substrat mit Blickrichtung in der Dickenrichtung umgibt,
- wobei die Leistungsversorgungsanschlüsse, der Ausgangsanschluss und der Kühlkörper durch das Gehäuse gestützt werden.
- [Klausel 11A]
- Das Halbleiterbauelement nach Klausel
9A oder10A , wobei das erste Substrat und das zweite Substrat aus einem Keramik aufweisenden Material hergestellt sind. - [Klausel 12A]
- Das Halbleiterbauelement nach Klausel
10A oder11A ,
wobei jedes der mehreren Schaltelemente Folgendes aufweist: eine erste Elektrode und eine Gate-Elektrode, die auf einer Seite, zu der die erste vorderseitige Fläche in der Dickenrichtung weist, angeordnet sind; und eine zweite Elektrode, die auf einer Seite, zu der die erste rückseitige Fläche in der Dickenrichtung weist, angeordnet ist, und
wobei die mehreren zweiten Elektroden mit den mehreren ersten Montageschichten und den mehreren zweiten Montageschichten elektrisch verbunden sind. - [Klausel 13A]
- Das Halbleiterbauelement nach Klausel
12A , ferner aufweisend: - mehrere erste Gate-Schichten, die auf der ersten vorderseitigen Fläche angeordnet sind und mit den Gate-Elektroden der mehreren auf den mehreren ersten Montageschichten angebrachten Schaltelemente elektrisch verbunden sind;
- mehrere zweite Gate-Schichten, die auf der zweiten vorderseitigen Fläche angeordnet sind und mit den Gate-Elektroden der mehreren auf den mehreren zweiten Montageschichten angebrachten Schaltelemente elektrisch verbunden sind;
- mehrere erste leitende Glieder, die getrennt mit den mehreren ersten Gate-Schichten und mit den mehreren zweiten Gate-Schichten verbunden sind; und
- mehrere Gate-Anschlüsse, die mit einer von den mehreren ersten Gate-Schichten und den mehreren zweiten Gate-Schichten elektrisch verbunden sind,
- wobei die mehreren Gate-Anschlüsse durch das Gehäuse gestützt werden.
- [Klausel 14A]
- Das Halbleiterbauelement nach Klausel
13A , ferner aufweisend: - mehrere erste Detektionsschichten, die auf der ersten vorderseitigen Fläche angeordnet sind und mit den ersten Elektroden der mehreren auf den mehreren ersten Montageschichten angebrachten Schaltelemente elektrisch verbunden sind;
- mehrere zweite Detektionsschichten, die auf der zweiten vorderseitigen Fläche angeordnet sind und mit den ersten Elektroden der mehreren auf den mehreren zweiten Montageschichten angebrachten Schaltelemente elektrisch verbunden sind;
- mehrere zweite leitende Glieder, die getrennt mit den mehreren ersten Detektionsschichten und mit den mehreren zweiten Detektionsschichten verbunden sind; und
- mehrere Elementstromdetektionsanschlüsse, die mit einer von den mehreren ersten und zweiten Detektionsschichten verbunden sind,
- wobei die mehreren Elementstromdetektionsanschlüsse durch das Gehäuse gestützt werden.
- [Klausel 1B]
- Ein Halbleiterbauelement, aufweisend:
- ein Paar Substrate, die eine erste in die Dickenrichtung weisende vorderseitige Fläche aufweisen, wobei das Paar Substrate in einer senkrecht zur Dickenrichtung verlaufenden ersten Richtung voneinander beabstandet ist;
- ein Paar elektrisch leitender Montageschichten, die getrennt auf dem Paar vorderseitiger Flächen angeordnet sind;
- ein paar Gate-Schichten, die getrennt auf dem Paar vorderseitiger Flächen so angeordnet sind, dass sie sich in die erste Richtung erstrecken;
- ein Paar Detektionsschichten, die getrennt so auf dem Paar vorderseitiger Flächen angeordnet sind, dass sie sich in die erste Richtung erstrecken;
- ein erstes elektrisch leitendes Glied, das sich in die erste Richtung erstreckt und das Paar Gate-Schichten verbindet;
- ein zweites elektrisch leitendes Glied, das sich in die erste Richtung erstreckt und das Paar Detektionsschichten verbindet;
- mehrere Schaltelemente, die eine Gate-Elektrode und eine erste Elektrode aufweisen und entlang der ersten Richtung auf dem Paar Montageschicht den angeordnet sind;
- mehrere erste Gate-Drähte, die in jedem der gepaarten Substrate getrennt mit der Gate-Schicht und mit den mehreren Gate-Elektroden verbunden sind;
- mehrere erste Detektionsdrähte, die in jedem der gepaarten Substrate getrennt mit der Detektionsschicht und mit dem mehreren ersten Elektroden verbunden sind;
- einen Gate-Anschluss und einen Elementstromdetektionsanschluss, die nebeneinander und in einer senkrecht sowohl zur Dickenrichtung also zur ersten Richtung verlaufenden Richtung gegenüber einem der Substrate angeordnet sind;
- einen zweiten Gate-Draht, der an einem Ende mit dem Gate-Anschluss verbunden ist; und
- einen zweiten Detektionsdraht, der an einem Ende mit dem Elementstromdetektionsanschluss verbunden ist,
- wobei ein anderes Ende des zweiten Detektionsdrahts mit der auf einem der Substrate angeordneten Detektionsschicht verbunden ist, und
- wobei ein anderes Ende des zweiten Gate-Drahts mit der auf einem anderen der Substrate angeordneten Gate-Schicht verbunden ist.
- [Klausel 2B]
- Das Halbleiterbauelement nach Anspruch 1B, wobei in der Gate-Schicht, mit der der zweite Gate-Draht verbunden ist, der zweite Gate-Draht an einer Stelle zwischen einem Verbindungspunkt eines der ersten Gate-Drähte, der sich am nächsten zu dem Substrat, das der Gate-Schicht in der ersten Richtung gegenüber liegt, befindet, und einem Verbindungspunkt eines der Gate-Drähte, der sich am nächsten zu dem nahegelegensten ersten Gate-Draht befindet, mit der Gate-Schicht verbunden ist.
- [Klausel 3B]
- Das Halbleiterbauelement nach Klausel
2B , wobei in der Detektion, mit der der zweite Detektionsdraht verbunden ist, der zweite Detektionsdraht an einer Stelle zwischen einem Verbindungspunkt eines der ersten Detektionsdrähte, der sich am nächsten zu dem Substrat, das der Detektionsschicht in der ersten Richtung gegenüber liegt, befindet, und einem Verbindungspunkt eines der Detektionsdrähte, der sich am nächsten zu dem nahegelegensten zweiten Detektionsdraht befindet, mit dem Detektionsdraht verbunden ist. - [Klausel 4B]
- Das Halbleiterbauelement nach einem der Klauseln
1B bis3B , wobei sowohl das erste elektrisch leitende Glied als auch das zweite elektrisch leitende Glied mehrere Metalldrähte aufweist.
Claims (14)
- Halbleiterbauelement, aufweisend: ein erstes Substrat, das eine erste vorderseitige Fläche und eine erste rückseitige Fläche aufweist, die jeweils in eine Dickenrichtung weisen; ein zweites Substrat, das in einer senkrecht zu der Dickenrichtung verlaufenden ersten Richtung von dem ersten Substrat beabstandet ist, wobei das zweite Substrat eine zweite vorderseitigen Fläche, die in eine Richtung weist, in der die erste vorderseitige Fläche in die Dickenrichtung weist, und eine zweite rückseitige Fläche, die von der zweiten vorderseitige Fläche weg weist, aufweist; mehrere erste Montageschichten, die eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen und auf der ersten vorderseitigen Fläche angeordnet sind; mehrere zweite Montageschichten, die eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen und auf der zweiten vorderseitigen Fläche angeordnet sind; mehrere Leistungsversorgungsanschlüsse, die mit den mehreren ersten Montageschichten elektrisch verbunden sind; einen Ausgangsanschluss, der mit einer der mehreren zweiten Montageschichten verbunden ist; mehrere elektrisch leitende Kopplungsglieder, die getrennt mit den mehreren ersten Montageschichten und mit den mehreren zweiten Montageschichten verbunden sind; und mehrere Schaltelemente, die auf den mehreren ersten Montageschichten und den mehreren zweiten Montageschichten angebracht sind, wobei jedes der mehreren elektrisch leitenden Kopplungsglieder mehrere Streifenabschnitte und einen Verbindungabschnitt aufweist, wobei sich die mehreren Streifenabschnitte in die erste Richtung erstrecken und in einer senkrecht sowohl zur Dickenrichtung als auch zur ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung voneinander beabstandet sind, wobei sich der Verbindungsabschnitt in die zweite Richtung erstreckt, um die mehreren Streifenabschnitte miteinander zu verbinden, und wobei die mehreren Streifenabschnitte an einem Ende mit der ersten Montageschicht verbunden sind und am anderen Ende mit der zweiten Montageschicht verbunden sind.
- Halbleiterbauelement nach
Anspruch 1 , wobei die Leistungsversorgungsanschlüsse, der Ausgangsanschlusses und die elektrisch leitenden Kopplungsglieder jeweils aus einer Metallplatte hergestellt sind, wobei die elektrisch leitenden Kopplungsglieder flach sind, und wobei eine Dicke der elektrisch leitenden Kopplungsglieder kleiner als eine Dicke jedes der mehreren Leistungsversorgungsanschlüsse und des Ausgangsanschlusses ist. - Halbleiterbauelement nach
Anspruch 2 , wobei die mehreren Streifenabschnitte durch Ultraschallbonden mit der ersten Montageschicht und mit der zweiten Montageschicht verbunden sind. - Halbleiterbauelement nach
Anspruch 2 oder3 , ferner aufweisend: eine erste elektrisch leitende Schicht, die auf der ersten vorderseitigen Fläche angeordnet ist und mit den auf den mehreren ersten Montageschichten angebrachten mehreren Schaltelementen elektrisch verbunden ist; und eine zweite elektrisch leitende Schicht, die auf der zweiten vorderseitigen Fläche angeordnet und mit den auf den mehreren zweiten Montageschichten angebrachten mehreren Schaltelementen elektrisch verbunden ist, wobei die erste elektrisch leitende Schicht und die zweite elektrisch leitende Schicht ferner durch die elektrisch leitenden Kopplungsglieder verbunden sind, und wobei die mehreren Streifenabschnitte an einem Ende mit der ersten elektrisch leitenden Schicht verbunden sind und am anderen Ende mit der zweiten elektrisch leitenden Schicht verbunden sind. - Halbleiterbauelement nach
Anspruch 4 , wobei die mehreren Streifenabschnitte durch Ultraschallbonden mit der ersten elektrisch leitenden Schicht und der zweiten elektrisch leitenden Schicht verbunden sind. - Halbleiterbauelement nach
Anspruch 5 , wobei die mehreren Leistungsversorgungsanschlüsse einen ersten Leistungsversorgungsanschluss und einen zweiten Leistungsversorgungsanschluss aufweisen, wobei der erste Leistungsversorgungsanschluss mit einer der mehreren ersten Montageschichten verbunden ist, und wobei der zweite Leistungsversorgungsanschluss mit der ersten elektrisch leitenden Schicht verbunden ist. - Halbleiterbauelement nach
Anspruch 6 , wobei der Ausgangsanschluss mit der einen der mehreren zweiten Montageschichten verbunden ist. - Halbleiterbauelement nach
Anspruch 7 , ferner aufweisend: mehrere Dioden, die separat den mehreren Schaltelementen entsprechen und auf den mehreren ersten Montageschichten und den mehreren zweiten Montageschichten angebracht sind, wobei jede der mehreren Dioden mit dem entsprechenden Schaltelement elektrisch verbunden ist. - Halbleiterbauelement nach
Anspruch 7 oder8 , ferner aufweisend: einen Kühlkörper, der sowohl mit der ersten rückseitigen Fläche als auch der zweiten rückseitigen Fläche verbunden ist, wobei das erste Substrat und das zweite Substrat von dem Kühlkörper getragen sind. - Halbleiterbauelement nach
Anspruch 9 , ferner aufweisend: ein Gehäuse, das das erste Substrat und das zweite Substrat mit Blickrichtung in der Dickenrichtung umgibt, wobei die Leistungsversorgungsanschlüsse, der Ausgangsanschluss und der Kühlkörper von dem Gehäuse getragen sind. - Halbleiterbauelement nach
Anspruch 10 , wobei das erste Substrat und das zweite Substrat aus einem Keramik aufweisenden Material hergestellt sind. - Halbleiterbauelement nach
Anspruch 10 oder11 , wobei jedes der mehreren Schaltelemente Folgendes aufweist: eine erste Elektrode und eine Gate-Elektrode, die auf einer Seite, zu der die erste vorderseitige Fläche in der Dickenrichtung weist, angeordnet sind; und eine zweite Elektrode, die auf einer Seite, zu der die erste rückseitige Fläche in der Dickenrichtung weist, angeordnet ist, und wobei die mehreren zweiten Elektroden mit den mehreren ersten Montageschichten und den mehreren zweiten Montageschichten elektrisch verbunden sind. - Halbleiterbauelement nach
Anspruch 12 , ferner aufweisend: mehrere erste Gate-Schichten, die auf der ersten vorderseitigen Fläche angeordnet sind und mit den Gate-Elektroden der mehreren auf den mehreren ersten Montageschichten angebrachten Schaltelemente elektrisch verbunden sind; mehrere zweite Gate-Schichten, die auf der zweiten vorderseitigen Fläche angeordnet sind und mit den Gate-Elektroden der mehreren auf den mehreren zweiten Montageschichten angebrachten Schaltelemente elektrisch verbunden sind; mehrere erste leitende Glieder, die getrennt mit den mehreren ersten Gate-Schichten und mit den mehreren zweiten Gate-Schichten verbunden sind; und mehrere Gate-Anschlüsse, die mit einer von den mehreren ersten Gate-Schichten und den mehreren zweiten Gate-Schichten elektrisch verbunden sind, wobei die mehreren Gate-Anschlüsse von dem Gehäuse getragen sind. - Halbleiterbauelement nach
Anspruch 13 , ferner aufweisend: mehrere erste Detektionsschichten, die auf der ersten vorderseitigen Fläche angeordnet sind und mit den ersten Elektroden der mehreren auf den mehreren ersten Montageschichten angebrachten Schaltelemente elektrisch verbunden sind; mehrere zweite Detektionsschichten, die auf der zweiten vorderseitigen Fläche angeordnet sind und mit den ersten Elektroden der mehreren auf den mehreren zweiten Montageschichten angebrachten Schaltelemente elektrisch verbunden sind; mehrere zweite leitende Glieder, die getrennt mit den mehreren ersten Detektionsschichten und mit den mehreren zweiten Detektionsschichten verbunden sind; und mehrere Elementstromdetektionsanschlüsse, die mit einer von den mehreren ersten und zweiten Detektionsschichten verbunden sind, wobei die mehreren Elementstromdetektionsanschlüsse von dem Gehäuse getragen sind.
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