DE212021000230U1

DE212021000230U1 - Halbleiterbauteil

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Publication number: DE212021000230U1
Application number: DE212021000230.7U
Authority: DE
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2020-10-05
Filing date: 2021-09-02
Publication date: 2022-05-02
Anticipated expiration: 2031-09-03
Also published as: CN116034472A; DE112021002921T5; US20230282562A1; DE112021002921B4; WO2022074971A1; JPWO2022074971A1

Abstract

Halbleiterbauteil, aufweisend:
ein erstes Halbleiterelement mit einer ersten Elektrode, einer zweiten Elektrode und einer dritten Elektrode, wobei das erste Halbleiterelement derart ausgebildet ist, dass der Stromfluss zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode durch einen ersten Steuersignal-Input an die dritte Elektrode ein-aus-gesteuert ist;
ein zweites Halbleiterelement mit einer vierten Elektrode, einer fünften Elektrode und einer sechsten Elektrode, wobei das zweite Halbleiterelement derart ausgebildet ist, dass der Stromfluss zwischen der vierten Elektrode und der fünften Elektrode durch einen zweiten Steuersignal-Input an die sechste Elektrode ein-aus-gesteuert ist; und
eine Verdrahtungsplatte, die eine Basis mit einer Basis-Vorderfläche und einer Basis-Rückfläche aufweist, die in einer Dickenrichtung voneinander beabstandet sind, eine Vorderflächen-Verdrahtungsschicht, die auf der Basis-Vorderfläche ausgebildet ist, eine Rückflächen-Verdrahtungsschicht, die auf der Basis-Rückfläche ausgebildet ist, und ein Metallelement, das in die Basis eingesetzt ist, um die Vorderflächen-Verdrahtungsschicht und die Rückflächen-Verdrahtungsschicht elektrisch zu verbinden,
wobei das erste Halbleiterelement und das zweite Halbleiterelement durch Verbinden der zweiten Elektrode und der vierten Elektrode in Reihe miteinander verbunden sind, und
das Metallelement sich in einem Leitungspfad zwischen der zweiten Elektrode und der vierten Elektrode befindet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Halbleiterbauteil.
STAND DER TECHNIK
Halbleiterbauteile mit Leistungshalbleiterelementen wie MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) oder IGBTs (Isolated Gate Bipolar Transistors) sind herkömmlich bekannt. Ein Halbleiterbauteil mit zwei in Reihe geschalteten Halbleiterelementen ist zum Beispiel im Patentdokument 1 offenbart. Ein solches Halbleiterbauteil kann auf einer Leiterplatte eines elektronischen Geräts montiert sein und z. B. in einer Leistungsversorgungsschaltung (wie einem DC/DC-Konverter oder einem Inverter) oder einer Motorantriebsschaltung verwendet werden.
TECHNISCHE REFERENZ
PATENTDOKUMENT
Patentdokument: JP-A-2009-158787
ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Von der Erfindung zu lösende Probleme:
Mit der jüngsten Verbesserung der Leistung elektronischer Geräte sind Halbleiterbauteile für den Einsatz in solchen elektronischen Geräten erforderlich, um einen größeren Strom zu erreichen.
Die vorliegende Offenbarung wird unter den oben genannten Umständen vorgeschlagen und zielt darauf ab, ein Halbleiterbauteil bereitzustellen, das einen größeren Strom erreicht.
Mittel zur Lösung der Probleme:
Ein Halbleiterbauteil gemäß der vorliegenden Offenbarung weist auf: ein erstes Halbleiterelement mit einer ersten Elektrode, einer zweiten Elektrode und einer dritten Elektrode, wobei das erste Halbleiterelement derart ausgebildet ist, dass der Stromfluss zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode durch einen ersten Steuersignal-Input an die dritte Elektrode ein-aus-gesteuert ist; ein zweites Halbleiterelement mit einer vierten Elektrode, einer fünften Elektrode und einer sechsten Elektrode, wobei das zweite Halbleiterelement derart ausgebildet ist, dass der Stromfluss zwischen der vierten Elektrode und der fünften Elektrode durch einen zweiten Steuersignal-Input an die sechste Elektrode ein-aus-gesteuert ist; und
eine Verdrahtungsplatte, die eine Basis mit einer Basis-Vorderfläche und einer Basis-Rückfläche aufweist, die in einer Dickenrichtung voneinander beabstandet sind, eine Vorderflächen-Verdrahtungsschicht, die auf der Basis-Vorderfläche ausgebildet ist, eine Rückflächen-Verdrahtungsschicht, die auf der Basis-Rückfläche ausgebildet ist, und ein Metallelement, das in die Basis eingesetzt ist, um die Vorderflächen-Verdrahtungsschicht und die Rückflächen-Verdrahtungsschicht elektrisch zu verbinden. Das erste Halbleiterelement und das zweite Halbleiterelement sind durch Verbinden der zweiten Elektrode und der vierten Elektrode in Reihe miteinander verbunden, und das Metallelement befindet sich in einem Leitungspfad zwischen der zweiten Elektrode und der vierten Elektrode befindet.
Vorteile der Erfindung
Mit dem Halbleiterbauteil gemäß der vorliegenden Offenbarung wird ein größerer Strom erreicht.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterbauteils gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ist eine perspektivische Ansicht entsprechend 1, in der ein Harzelement weggelassen ist;
3 ist eine Draufsicht auf das Halbleiterbauteil gemäß der ersten Ausführungsform, in der das Harzelement durch imaginäre Linien (Zweipunktkettenlinien) dargestellt ist;
4 ist eine Draufsicht, die 3 entspricht und in der die Verbindungselemente weggelassen sind;
5 ist eine Draufsicht, die 4 entspricht, in der ein Teil einer Verdrahtungsplatte (eine Vorderflächen-Verdrahtungsschicht) weggelassen ist;
6 ist eine Draufsicht, die 5 entspricht und in der ein Teil der Verschaltungsplatte (eine Basis) weggelassen ist;
7 ist eine Draufsicht, die 6 entspricht und in der ein Teil der Verschaltungsplatte (eine Rückflächen-Verdrahtungsschicht) weggelassen ist;
8 ist eine Bodenansicht des Halbleiterbauteils gemäß der ersten Ausführungsform, in der das Harzelement durch imaginäre Linien (Zweipunkt-Kettenlinien) dargestellt ist;
9 ist eine Seitenansicht (linke Seitenansicht) des Halbleiterbauteils gemäß der ersten Ausführungsform, in der das Harzelement weggelassen ist;
10 ist eine Seitenansicht (rechte Seitenansicht) des Halbleiterbauteils gemäß der ersten Ausführungsform, in der das Harzelement weggelassen ist;
11 ist eine Schnittansicht entlang der Linien XI-XI in 3, in der das Harzelement weggelassen ist;
12 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Teil von 11 zeigt;
13 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Teil von 11 zeigt;
14 ist eine Draufsicht, die ein Halbleiterbauteil gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt und 4 entspricht;
15 ist eine Draufsicht, die ein Halbleiterbauteil gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt und 4 entspricht; und
16 ist eine Draufsicht, die ein Halbleiterbauteil gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt und 4 entspricht.

AUSFÜHRUNGSMODUS DER ERFINDUNG
Bevorzugte Ausführungsformen eines Halbleiterbauteils gemäß der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Gleiche oder ähnliche Elemente sind durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und die Beschreibung entfällt.
1 bis 13 zeigen ein Halbleiterbauteil A1 gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Halbleiterbauteil A1 weist eine Vielzahl von ersten Halbleiterelementen 1, eine Vielzahl von zweiten Halbleiterelementen 2, ein Trägerbauteil 3, eine Verschaltungsplatte 4, ein Paar von Signal-Terminals 61A und 61B, ein Paar von Erfassungs-Terminals 62A und 62B, eine Vielzahl von Dummy-Terminals 63, eine Vielzahl von Verbindungselemente 7 und ein Harzelement 8 auf. Die Verbindungselemente 7 weisen die Verbindungselemente 71, 72, 73A, 73B, 74A, 74B, 75A, 75B, 76A und 76B auf.
1 ist eine perspektivische Ansicht des Halbleiterbauteils A1. 2 ist eine perspektivische Ansicht entsprechend 1, in der das Harzelement 8 weggelassen ist. 3 ist eine Draufsicht auf das Halbleiterbauteil A1, in der das Harzelement 8 durch imaginäre Linien (Zweipunkt-Kettenlinien) dargestellt ist. 4 ist eine Draufsicht, die 3 entspricht, in der die Verbindungselemente 7 weggelassen sind. 5 ist eine Draufsicht entsprechend 4, in der ein Teil der Verdrahtungsplatte 4 (eine Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42) weggelassen ist. 6 ist eine Draufsicht, die 5 entspricht, in der ein Teil der Verschaltungsplatte 4 (eine Basis 41) weggelassen ist. 7 ist eine Draufsicht, die 6 entspricht und in der ein Teil der Verdrahtungsplatte 4 (eine Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43) weggelassen ist. 8 ist eine Bodenansicht des Halbleiterbauteils A1, in der das Harzelement 8 durch imaginäre Linien (Zweipunkt-Kettenlinien) dargestellt ist. 9 ist eine Seitenansicht (linke Seitenansicht) des Halbleiterbauteils A1, in der das Harzelement 8 weggelassen ist. 10 ist eine Seitenansicht (rechte Seitenansicht) des Halbleiterbauteils A1, in der das Harzelement 8 weggelassen ist. 11 ist eine Schnittansicht entlang der Linien XI-XI in 3, in der das Harzelement 8 weggelassen ist. 12 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Teil von 11 zeigt. 13 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Teil von 11 zeigt.
Der Einfachheit halber wird in der folgenden Beschreibung auf drei zueinander orthogonale Richtungen Bezug genommen, d.h. die x-Richtung, die y-Richtung und die z-Richtung. Die z-Richtung ist die Dickenrichtung des Halbleiterbauteils A1. Die x-Richtung ist die horizontale Richtung in der Draufsicht auf das Halbleiterbauteil A1 (siehe 3). Die y-Richtung ist die vertikale Richtung in der Draufsicht auf das Halbleiterbauteil A1 (siehe 3). Eine Richtung der x-Richtung wird als x1-Richtung bezeichnet, und die andere Richtung der x-Richtung wird als x2-Richtung bezeichnet. In ähnlicher Weise wird eine Richtung der y-Richtung als y1-Richtung und die andere Richtung der y-Richtung als y2-Richtung bezeichnet. Ebenso wird eine Richtung der z-Richtung als z1-Richtung und die andere Richtung der z-Richtung als z2-Richtung bezeichnet. In der folgenden Beschreibung bedeutet „in der Draufsicht“ „in z-Richtung gesehen“. Die x-Richtung ist ein Beispiel für die „zweite Richtung“, und die y-Richtung ist ein Beispiel für die „erste Richtung“.
Die ersten Halbleiterelemente 1 und die zweiten Halbleiterelemente 2 sind z.B. jeweils ein MOSFET. Die ersten Halbleiterelemente 1 und die zweiten Halbleiterelemente 2 sind nicht auf MOSFETs beschränkt, sondern können auch Schaltelemente wie Feldeffekttransistoren, die MISFETs (Metal-Insulator-Semiconductor FETs) aufweisen, oder bipolare Transistoren einschließlich IGBTs, sein. Die ersten Halbleiterelemente 1 und die zweiten Halbleiterelemente 2 werden unter Verwendung eines Halbleitermaterials hergestellt, das hauptsächlich aus SiC (Siliziumkarbid) besteht. Das Halbleitermaterial ist nicht auf SiC beschränkt, sondern kann z.B. auch Si (Silizium), GaAs (Galliumarsenid), GaN (Galliumnitrid) oder Ga₂O₃ (Galliumoxid) sein.
Wie in 12 gezeigt, hat jedes der ersten Halbleiterelemente 1 eine Element-Vorderfläche 1a und eine Element-Rückfläche 1b. Die Element-Vorderfläche 1a und die Element-Rückfläche 1b sind in z-Richtung voneinander beabstandet. Die Element-Vorderfläche 1a weist in die z2-Richtung, und die Element-Rückfläche 1b weist in die z1-Richtung.
Die ersten Halbleiterelemente 1 haben jeweils eine erste Elektrode 11, eine zweite Elektrode 12 und eine dritte Elektrode 13. Wie in 12 gezeigt, ist in jedem der ersten Halbleiterelemente 1 die erste Elektrode 11 auf der Element-Rückfläche 1b ausgebildet, und die zweite Elektrode 12 und die dritte Elektrode 13 sind auf der Element-Vorderfläche 1a ausgebildet. In dem Beispiel, in dem jedes der ersten Halbleiterelemente 1 ein MOSFET ist, ist die erste Elektrode 11 eine Drain-Elektrode, die zweite Elektrode 12 ist eine Source-Elektrode und die dritte Elektrode 13 ist eine Gate-Elektrode. In jedem der ersten Halbleiterelemente 1 schaltet das erste Halbleiterelement 1 zwischen einem leitenden Zustand und einem gesperrten Zustand entsprechend einem ersten Ansteuersignal um, wenn ein erstes Ansteuersignal (z.B. Gatespannung) an die dritte Elektrode 13 (Gateelektrode) angelegt wird. Der Vorgang des Schaltens zwischen dem leitenden Zustand und dem gesperrten Zustand wird als Schaltvorgang bezeichnet. Im leitenden Zustand fließt ein Strom von der ersten Elektrode 11 (Drain-Elektrode) zur zweiten Elektrode 12 (Source-Elektrode), während im gesperrten Zustand kein solcher Strom fließt. Das heißt, in jedem der ersten Halbleiterelemente 1 wird der Stromfluss zwischen der ersten Elektrode 11 (Drain-Elektrode) und der zweiten Elektrode 12 (Source-Elektrode) durch das erste Ansteuersignal (z.B. GateSpannung), das in die dritte Elektrode 13 (Gate-Elektrode) eingegeben wird, ein- und aus-gesteuert.
Wie in 3 gezeigt, sind die ersten Halbleiterelemente 1 entlang der y-Richtung angeordnet. Wie in 12 gezeigt, ist jedes der ersten Halbleiterelemente 1 mit einem leitenden Bondingmaterial 19 an eine leitende Platte 31A gebondet. Beispiele für das leitende Bondingmaterial 19 schließen Lot, Metallpaste und Sintermetall mit ein.
Wie in 13 gezeigt, hat jedes der zweiten Halbleiterelemente 2 eine Element-Vorderfläche 2a und eine Element-Rückfläche 2b. Die Element-Vorderfläche 2a und die Element-Rückfläche 2b sind in z-Richtung voneinander beabstandet. Die Element-Vorderfläche 2a weist in die z2-Richtung, und die Element-Rückfläche 2b weist in die z1-Richtung.
Die zweiten Halbleiterelemente 2 haben jeweils eine vierte Elektrode 21, eine fünfte Elektrode 22 und eine sechste Elektrode 23. Wie in 13 gezeigt, ist in jedem der zweiten Halbleiterelemente 2 die vierte Elektrode 21 auf der Element-Rückfläche 2b ausgebildet, und die fünfte Elektrode 22 und die sechste Elektrode 23 sind auf der Element-Vorderfläche 2a ausgebildet. In dem Beispiel, in dem jedes der zweiten Halbleiterelemente 2 ein MOSFET ist, ist die vierte Elektrode 21 eine Drain-Elektrode, die fünfte Elektrode 22 ist eine Source-Elektrode, und die sechste Elektrode 23 ist eine Gate-Elektrode. In jedem der zweiten Halbleiterelemente 2 führt das zweite Halbleiterelement 2, wenn ein zweites Ansteuersignal (z.B. Gatespannung) in die sechste Elektrode 23 (Gateelektrode) eingegeben wird, den Schaltvorgang aus (d.h. es schaltet zwischen dem leitenden Zustand und dem gesperrten Zustand um), und zwar entsprechend dem zweiten Ansteuersignal. Im leitenden Zustand fließt ein Strom von der vierten Elektrode 21 (Drain-Elektrode) zur fünften Elektrode 22 (Source-Elektrode), aber ein solcher Strom fließt nicht im gesperrten Zustand. Das heißt, in jedem der zweiten Halbleiterelemente 2 wird der Stromfluss zwischen der vierten Elektrode 21 (Drain-Elektrode) und der fünften Elektrode 22 (Source-Elektrode) durch das zweite Ansteuersignal (z.B. GateSpannung), das in die sechste Elektrode 23 (Gate-Elektrode) eingegeben wird, ein- und ausgesteuert.
Wie in 3 gezeigt, sind die zweiten Halbleiterelemente 2 entlang der y-Richtung angeordnet. Die Vielzahl der zweiten Halbleiterelemente 2 überlappen sich mit der Vielzahl der ersten Halbleiterelemente 1 in x-Richtung gesehen. Wie in 13 gezeigt, ist jedes der zweiten Halbleiterelemente 2 mit einem leitenden Bondingmaterial 29 an eine leitende Platte 31B gebondet. Beispiele für das leitende Bondingmaterial 29 weisen Lot, Metallpaste und Sintermetall auf.
Das Halbleiterbauteil A1 ist z.B. als Halbbrücken-Schaltung ausgebildet. Die ersten Halbleiterelemente 1 bilden eine Oberarmschaltung des Halbleiterbauelements A1, und die zweiten Halbleiterelemente 2 bilden eine Unterarmschaltung des Halbleiterbauelements A1. In dem Halbleiterbauteil A1 sind die ersten Halbleiterelemente 1 elektrisch parallel zueinander geschaltet, und die zweiten Halbleiterelemente 2 sind elektrisch parallel zueinander geschaltet. Jedes der ersten Halbleiterelemente 1 und ein entsprechendes der zweiten Halbleiterelemente 2 sind in Reihe geschaltet, um eine Brücke zu bilden. In dem in 3 dargestellten Beispiel hat das Halbleiterbauteil A1 vier erste Halbleiterelemente 1 und vier zweite Halbleiterelemente 2. Die jeweilige Anzahl der ersten Halbleiterelemente 1 und der zweiten Halbleiterelemente 2 ist hierauf nicht beschränkt und kann entsprechend der erforderlichen Leistung des Halbleiterbauteils A1 geändert werden.
Wie in den 7 und 11 gezeigt, trägt das Trägerbauteil 3 die ersten Halbleiterelemente 1 und die zweiten Halbleiterelemente 2. Wie in 7 und 9 bis 13 gezeigt, hat das Trägerbauteil 3 ein Paar leitende Platten 31A, 31B und ein Paar isolierende Platten 32A, 32B.
Wie in den 7, 11 und 12 gezeigt, trägt die leitende Platte 31A die ersten Halbleiterelemente 1. Die leitende Platte 31A ist elektrisch mit der ersten Elektrode 11 (Drain-Elektrode) eines jeden der ersten Halbleiterelemente 1 verbunden. Die leitende Platte 31A kann z. B. die Form eines Rechteck-Parallelepipeds haben. Die Abmessung der leitenden Platte 31A entlang der z-Richtung ist größer als die Abmessungen der Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 und der Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43 entlang der z-Richtung. Wie in den 11 und 12 gezeigt, weist die leitende Platte 31A eine Bondfläche 310A auf, an die die ersten Halbleiterelemente 1 gebondet werden.
Die Bondfläche 310A ist in z2-Richtung ausgerichtet. Zusätzlich zu den ersten Halbleiterelementen 1 ist auch ein Teil der Verdrahtungsplatte 4 (ein erster Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 431 der später beschriebenen Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43) auf die Bondfläche 310A gebondet. Die leitende Platte 31A ist mit einem Bondingmaterial 319 an die isolierenden Platte 32A gebondet. Das Bondingmaterial 319 kann leitend oder isolierend sein.
Wie in den 7, 11 und 13 gezeigt, trägt die leitende Platte 31B die zweiten Halbleiterelemente 2. Die leitende Platte 31B ist elektrisch mit der vierten Elektrode 21 (Drain-Elektrode) eines jeden der zweiten Halbleiterelemente 2 verbunden. Die leitende Platte 31B kann z. B. die Form eines Rechteck-Parallelepipeds haben. Die Abmessung der leitenden Platte 31B entlang der z-Richtung ist größer als die Abmessungen der Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 und der Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43 entlang der z-Richtung. Wie in den 11 und 13 gezeigt, weist die leitende Platte 31B eine Bondfläche 310B auf, an die die zweiten Halbleiterelemente 2 gebondet sind. Die Bondfläche 310B ist in z2-Richtung ausgerichtet. Ein Teil der Verdrahtungsplatte 4 (ein zweiter Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 432 der später beschriebenen Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43) ist an die Bondfläche 310B gebondet. Die leitende Platte 31B ist mit einem Bondingmaterial 319 an die isolierenden Platte 32B gebondet.
Wie in den 12 und 13 gezeigt, besteht jedes der beiden leitenden Platten 31A und 31B aus einer Vielzahl von ersten Metallschichten 311 und einer Vielzahl von zweiten Metallschichten 312, die in z-Richtung laminiert sind. Jede der ersten Metallschichten 311 besteht z. B. aus Kupfer. Jede der zweiten Metallschichten 312 besteht z. B. aus Molybdän. Die jeweiligen Flächenschichten der leitenden Platte 31A und der leitenden Platte 31B in z-Richtung sind erste Metallschichten 311. Wie in den 12 und 13 gezeigt, ist bei jeder der leitenden Platten 31A und 31B die Abmessung jeder der zweiten Metallschichten 312 in z-Richtung kleiner als die der ersten Metallschichten 311 in z-Richtung. Jede der leitenden Platten 31A und 31B ist nicht auf ein Laminat aus ersten Metallschichten 311 und zweiten Metallschichten 312 beschränkt und kann aus einem einzigen Metall hergestellt werden.
Das Paar isolierender Platten 32A und 32B besteht aus einem isolierenden Material, das beispielsweise Al₂O₃ sein kann. Jede Isolierplatte 32A und 32B kann in der Draufsicht rechteckig sein. Die Isolierplatte 32A trägt die leitende Platte 31A. Die Isolierplatte 32B trägt die leitende Platte 31B. Wie in 7 gezeigt, sind die Isolierplatten 32A und 32B jeweils mit einer Plattierungsschicht 321 auf der Oberfläche versehen, auf die die leitende Platte 31A oder 31B gebondet ist. Die Plattierungsschicht 321 kann z. B. aus Silber oder einer Silberlegierung bestehen.
Die Verdrahtungsplatte 4 bildet zusammen mit dem Trägerbauteil 3 (leitende Platten 31A, 31B) und den Verbindungselementen 7 einen Leitungspfad in dem Halbleiterbauteil A1. Die Verdrahtungsplatte 4 weist eine Basis 41, die Oberflächen-Verdrahtungsschicht 42, die Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43 und eine Vielzahl von Metallelementen 44 auf.
Die Basis 41 besteht aus einem isolierenden Material und kann in einem Beispiel aus einem keramischen Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit hergestellt werden. Beispiele für ein solches Keramikmaterial weisen AlN (Aluminiumnitrid), SiN (Siliziumnitrid) und Al₂O₃ (Aluminiumoxid) auf. Die Basis 41 hat die Form einer Platte, die in der Draufsicht rechteckig ist.
Wie in den 9 bis 13 gezeigt, weist die Basis 41 eine Basis-Vorderfläche 41A und eine Basis-Rückfläche 41b auf. Die Basis-Vorderfläche 41A und die Basis-Rückfläche 41B sind in z-Richtung voneinander beabstandet. Die Basis-Vorderfläche 41A weist in die z2-Richtung, und die Basis-Rückfläche 41b weist in die z1-Richtung.
Wie in den 5, 11 und 13 gezeigt, weist die Basis 41 eine Vielzahl von Durchgangslöchern 411 auf. Wie in den 11 und 13 gezeigt, durchdringen die Durchgangslöcher 411 die Basis 41 in z-Richtung von der Basis-Vorderfläche 41a bis zur Basis-Rückfläche 41b. In jedes der Durchgangslöcher 411 ist ein Metallelement 44 eingesetzt. Wie in den 5, 11 und 13 gezeigt, steht die innere Oberfläche jedes Durchgangslochs 411 nicht in Kontakt mit dem Metallelement 44. Im Gegensatz dazu kann die innere Oberfläche jedes Durchgangslochs 411 in Kontakt mit dem Metallelement 44 stehen. In der vorliegenden Offenbarung bedeutet „eingesetzt“ (oder andere ähnliche Ausdrücke wie „hineingesteckt“) daher, dass sich ein bestimmtes Element (z.B. ein Metallelement 44) in einem bestimmten Loch (z.B. einem Durchgangsloch 411) befindet, unabhängig davon, ob das Element in Kontakt mit der inneren Oberfläche des Lochs steht oder nicht. In einem Beispiel kann ein anderes isolierendes Element als die Basis 41 in einem Spalt zwischen dem Metallelement 44 und der inneren Oberfläche des Durchgangslochs 411 vorgesehen sein.
Wie in 11 gezeigt, ist die Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 auf der Basis-Vorderfläche 41a ausgebildet. Die Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 hat die Form einer Platte aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, zum Beispiel. In einem Beispiel ist die Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 etwa 0,4 mm dick (Abmessung in z-Richtung). Die Dicke der Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 ist nicht auf diesen Wert beschränkt, sondern kann je nach den Spezifikationen des Halbleiterbauteils A1 (z.B. Nennstrom und zulässiger Strom, Nennspannung und Durchbruchspannung, innere Induktivität des gesamten Bauteils, Größe des Bauteils usw.) geändert werden. Das oben erwähnte Beispiel von 0,4 mm kann auf der Grundlage von Spezifikationen wie einem Nennstrom von 600 A und einer inneren Induktivität von 4,0 nH für das gesamte Bauteil gewählt werden. Wenn die Abmessungen der Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 in der Draufsicht gleich sind, trägt eine größere Dicke der Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 mehr zur Verringerung der parasitären Induktivität und des parasitären Widerstands des gesamten Bauteils bei, fördert die Wärmeableitung und erhöht den zulässigen Strom.
Wie in den 3, 4 und 11 gezeigt, weist die Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 einen ersten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 421, einen zweiten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 422, ein Paar von dritten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitten 423A und 423B und ein Paar von vierten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitten 424A und 424B auf. Der erste Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 421, der zweite Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 422, die dritten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitte 423A und 423B und die vierten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitte 424A und 424B sind voneinander beabstandet.
Wie in den 3 und 11 gezeigt, ist der erste Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 421 über eine Vielzahl von Verbindungselementen 72 elektrisch mit den fünften Elektroden 22 (Source-Elektroden) der zweiten Halbleiterelemente 2 verbunden.
Wie in den 3 und 11 gezeigt, ist der zweite Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 422 über die Vielzahl von Verbindungselementen 71 elektrisch mit den zweiten Elektroden 12 (Source-Elektroden) der ersten Halbleiterelemente 1 verbunden. Wie in den 3 und 4 gezeigt, ist der zweite Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 422 an der Seite x1 des ersten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitts 421 angeordnet.
Wie in den 4, 11 und 13 gezeigt, weist der zweite Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 422 eine Vielzahl von Durchgangslöchern 422a auf. Wie in den 11 und 13 gezeigt, durchdringen die Durchgangslöcher 422a den zweiten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 422 in z-Richtung. In jedes der Durchgangslöcher 422a ist ein Metallelement 44 eingepasst. Wie in den 4, 11 und 13 dargestellt, steht die innere Oberfläche jedes Durchgangslochs 422a in Kontakt mit dem Metallelement 44. In der vorliegenden Offenbarung bedeutet „eingepasst“, dass sich ein bestimmtes Element (z.B. ein Metallelement 44) in einem bestimmten Loch (z.B. einem Durchgangsloch 422a) befindet und dass das Element in Kontakt mit der inneren Oberfläche des Lochs steht. Das heißt, während sich der Zustand „eingesetzt“ auf Situationen im weiteren Sinne bezieht, bezieht sich der Zustand „eingepasst“ ausschließlich darauf, dass ein bestimmtes Element in Kontakt mit der inneren Oberfläche eines Lochs steht.
Wie in 3 gezeigt, ist der dritte Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 423A über die Verbindungselemente 73A elektrisch mit den dritten Elektroden 13 (Gate-Elektroden) der ersten Halbleiterelemente 1 verbunden. Wie in 3 gezeigt, ist der dritte Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 423B über die Verbindungselemente 73B mit den sechsten Elektroden 23 (Gate-Elektroden) der zweiten Halbleiterelemente 2 elektrisch verbunden. Die dritten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitte 423A und 423B haben jeweils die Form eines Streifens, der sich in y-Richtung erstreckt.
Wie in 3 gezeigt, ist der vierte Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 424A über die Verbindungselemente 74A mit den zweiten Elektroden 12 (Source-Elektroden) der ersten Halbleiterelemente 1 elektrisch verbunden. Wie in 3 dargestellt, ist der vierte Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 424B über die Verbindungselemente 74B mit den fünften Elektroden 22 (Source-Elektroden) der zweiten Halbleiterelemente 2 elektrisch verbunden. Die vierten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitte 424A und 423B haben jeweils die Form eines Streifens, der sich in y-Richtung erstreckt. Wie in den 3 und 4 gezeigt, ist der vierte Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 424A in der Draufsicht allgemein parallel zum dritten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 423A angeordnet. In dem in den 3 und 4 gezeigten Beispiel sind der dritte Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 423A und die ersten Halbleiterelemente 1 in x-Richtung über den vierten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 424A einander gegenüber angeordnet. In der Draufsicht ist der vierte Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 424B im Allgemeinen parallel zu dem dritten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 423B angeordnet. In dem in den 3 und 4 gezeigten Beispiel sind der dritte Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 423B und die zweiten Halbleiterelemente 2 in x-Richtung über den vierten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 424B einander gegenüber angeordnet.
Wie in 11 gezeigt, ist die Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43 auf der Basis-Rückfläche 41b ausgebildet. Die Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43 hat die Form einer Platte, die beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht. Die Dicke (Abmessung in z-Richtung) der Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43 ist die gleiche wie die der Schicht für die Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42, die in einem Beispiel etwa 0,4 mm beträgt. Die Dicke der Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43 ist nicht darauf beschränkt, sondern kann je nach den Spezifikationen des Halbleiterbauteils A1 (z.B. Nennstrom und zulässiger Strom, Nennspannung und Durchbruchspannung, die innere Induktivität des gesamten Bauteils, die Größe des Bauteils usw.) geändert werden. Wie bei der Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 kann das oben genannte Beispiel von 0,4 mm auf der Grundlage von Spezifikationen wie einem Nennstrom von 600 A und einer inneren Induktivität von 4,0 nH für das gesamte Bauteil gewählt werden.
Wie in den 6 und 11 gezeigt, weist die Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43 einen ersten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 431 und einen zweiten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 432 auf. Der erste Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 431 und der zweite Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 432 sind voneinander beabstandet.
Wie in den 11 und 12 gezeigt, ist der erste Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 431 an die Bondfläche 310A der leitenden Platte 31A gebondet. Der erste Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 431 ist elektrisch mit der ersten Elektrode 11 (Drain-Elektrode) jedes der ersten Halbleiterelemente 1 über die leitende Platte 31A verbunden. Wie aus den 3, 6 und 11 ersichtlich, überlappt der erste Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 431 mit dem ersten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 421, in der Draufsicht gesehen.
Wie in den 11 und 13 gezeigt, ist der zweite Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 432 an die Bondfläche 310B der leitenden Platte 31B gebondet. Der zweite Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 432 ist über die leitende Platte 31B elektrisch mit der vierten Elektrode 21 (Drain-Elektrode) jedes der zweiten Halbleiterelemente 2 verbunden. Wie aus den 3, 6 und 11 ersichtlich, überschneidet sich der zweite Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 432 mit dem zweiten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 422, in der Draufsicht gesehen. Wie in 6 gezeigt, ist der zweite Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 432 an der Seite x1 des ersten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitts 431 angeordnet.
Wie in den 6, 11 und 13 gezeigt, weist der zweite Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 432 eine Vielzahl von Durchgangslöchern 432a auf. Wie in den 11 und 13 gezeigt, durchdringen die Durchgangslöcher 432a den zweiten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 432 in z-Richtung. Jedes der Durchgangslöcher 432a überschneidet sich mit einem Durchgangsloch 411 und einem Durchgangsloch 422a. In jedes der Durchgangslöcher 432a ist ein Metallelement 44 eingesetzt, und die innere Oberfläche jedes Durchgangslochs 432a steht in Kontakt mit dem Metallelement 44.
Die Metallelemente 44 sind in die Verdrahtungsplatine 4 eingepasst, um die Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 und die Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43 elektrisch zu verbinden. In dem Halbleiterbauteil A1 fließt der Strom in jedem Metallelement 44 im Allgemeinen parallel zur z-Richtung. Jedes Metallelement 44 ist säulenförmig und hat in der Draufsicht eine kreisförmige Form. Das Metallelement 44 ist in der Draufsicht nicht auf eine Kreisform beschränkt, sondern kann in der Draufsicht auch oval oder polygonal sein. Jedes Metallelement 44 besteht z. B. aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Jedes Metallelement 44 ist in der Draufsicht etwa 1,2 mm lang L1 (Abmessung in z-Richtung) (siehe 13) und etwa 1,5 mm dick (Radius). Die Länge und Dicke jedes Metallelements 44 in der Draufsicht sind nicht auf das oben genannte Beispiel beschränkt.
Jedes Metallelement 44 ist in ein Durchgangsloch 422a des zweiten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitts 422 und ein Durchgangsloch 432a des zweiten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitts 432 eingepasst und in ein Durchgangsloch 411 der Basis 41 eingesetzt. Jedes Metallelement 44 steht in Kontakt mit der inneren Oberfläche des Durchgangslochs 422a und der inneren Oberfläche des Durchgangslochs 432a. Jedes Metallelement 44 wird dadurch getragen, dass es in ein Durchgangsloch 422a des zweiten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitts 422 und ein Durchgangsloch 432a des zweiten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitts 432 eingepasst wird. Wenn ein Spalt zwischen jedem Metallelement 44 und den inneren Oberflächen der Durchgangslöcher 422a und 432a gebildet wird, kann Lot in den Spalt gegossen werden. Auf diese Weise wird der Spalt mit Lot gefüllt, und jedes Metallelement 44 wird an der Verdrahtungsplatte 4 fixiert. Es wird bemerkt, dass beim Einfüllen des Lots auch der Spalt zwischen jedem Metallelement 44 und der inneren Oberfläche des Durchgangslochs 411 der Basis 41 mit Lot gefüllt werden kann. Jedes Metallelement 44 verbindet elektrisch den zweiten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 422 der Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 und den zweiten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 432 der Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43.
Die Metallelemente 44 sind in dem in 4 dargestellten Bereich R1 angeordnet und in der Draufsicht zwischen den ersten Halbleiterelementen 1 und den zweiten Halbleiterelementen 2 angeordnet. Das heißt, der Bereich R1 ist in der Draufsicht zwischen den ersten Halbleiterelementen 1 und den zweiten Halbleiterelementen 2 angeordnet. Die Metallelemente 44 sind in einer Reihe entlang der y-Richtung fast in der Mitte des Bereichs R1 in x-Richtung angeordnet. In dem Halbleiterbauteil A1 hat der Bereich R1 eine Abmessung W (siehe 4) in x-Richtung von etwa 5 mm und eine Abmessung L_R1 (siehe 4) in y-Richtung von etwa 45 mm. Im Bereich R1 sind die Metallelemente 44 in gleicher Teilung in einer Reihe in y-Richtung angeordnet. Der Abstand D (siehe 4) zwischen den Mittelpunkten zweier benachbarter Metallelemente 44 in der Draufsicht ist so festgelegt, dass er einen bestimmten Wert nicht unterschreitet. Dabei ist der festgelegte Wert der Wert, bei dem die gegenseitige Induktivität zwischen den beiden benachbarten Metallelementen 44 nahezu 0 (Null) wird, und er beträgt etwa 0,3 mm, wenn jedes Metallelement 44 etwa 1,2 mm lang ist (L₁) und die Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 und die Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43 etwa 0,4 mm dick sind (Abmessung in z-Richtung). Wenn die gegenseitige Induktivität zwischen zwei Metallelementen 44 gleich M ist, die Weglänge des Stroms, der durch jedes Metallelement 44 entlang der z-Richtung fließt, gleich L₂ ist (siehe 13) und der Abstand von Mitte zu Mitte in der Draufsicht zwischen zwei benachbarten Metallelementen 44 gleich D ist, gilt die folgende Formel (1). Wie in 13 dargestellt, ergibt sich die Weglänge L₂ durch Subtraktion der jeweiligen Dicken (Abmessungen in z-Richtung) der Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 und der Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43 von der Länge L₁ jedes Metallelements 44. Aus der Formel (1) ergibt sich die folgende Formel (2). Wenn man also den oben erwähnten Abstand D von Mitte zu Mitte in der Draufsicht so einstellt, dass die nachstehende Formel (2) erfüllt ist, kann man die gegenseitige Induktivität M auf nahezu 0 (Null) halten. In dem Halbleiterbauteil A1 beträgt die Weglänge L₂ etwa 0,4 mm (= 1,2 (die Länge L₁) - 0,4 (die Dicke der Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42) - 0,4 (die Dicke der Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43)). Um die gegenseitige Induktivität M bei nahezu 0 (Null) zu halten, sollte der oben genannte Wert etwa 0,3 mm (≈ 0,74 × 0,4 mm) betragen. In dem Halbleiterbauteil A1 beträgt der Abstand D von Mitte zu Mitte zwischen zwei benachbarten Metallelementen 44 in der Draufsicht etwa 12 mm, was größer ist als der angegebene Wert (etwa 0,3 mm). Daher ist die gegenseitige Induktivität zwischen zwei benachbarten Metallelementen 44 fast 0 (Null). $M ist proportional zu (\propto) L_{2} \times (ln (2 L_{2} / D) - 1)$
$D ist nicht kleiner als (\geq) {2L}_{2} /e (\approx 0,74 \times L_{2})$
Damit die Vielzahl von Metallelementen 44 innerhalb des Bereichs R1 (die Abmessung W in x-Richtung × die Abmessung L_R1 in y-Richtung) angeordnet werden kann, wird die Obergrenze des Abstands D von Mitte zu Mitte zweier benachbarter Metallelemente 44 in der Draufsicht in Abhängigkeit von der Anzahl der Metallelemente 44 bestimmt. Insbesondere, wenn die Anzahl der Metallelemente 44 n und die Dicke (Radius) jedes Metallelements 44 in der Draufsicht r ist, ergibt sich aus Formel (3) unten die Formel (4). Die Obergrenze des Abstands D von Mitte zu Mitte in der Draufsicht wird auf der Grundlage der Formel (4) bestimmt. In dem Beispiel, in dem die Abmessung L_R1 des Bereichs R1 in y-Richtung 45 mm und die Dicke (Radius) r jedes Metallelements 44 in der Draufsicht 1,5 mm beträgt, wenn vier Metallelemente 44 innerhalb des Bereichs R1 angeordnet werden sollen, ergibt sich aus der nachstehenden Formel (4) D ≤ (45 - 2 × 1,5) / (4 - 1), d. h., D ≤ etwa 14,3 mm. Das heißt, um vier Metallelemente 44 im Bereich R1 anzuordnen, darf der Abstand D von Mitte zu Mitte in der Draufsicht nicht mehr als etwa 14,3 mm betragen. Um fünf Metallelemente 44 im Bereich R1 anzuordnen, darf der Abstand von Mitte zu Mitte D in der Draufsicht nicht mehr als etwa 10,5 mm betragen. Um sechs Metallelemente 44 im Bereich R1 anzuordnen, darf der Abstand von Mitte zu Mitte D in der Draufsicht nicht mehr als etwa 8,4 mm betragen. Berücksichtigt man auch die gegenseitige Induktivität M, so kann der Abstand D in der Draufsicht 0,9 bis 14,3 mm betragen, wenn vier Metallelemente 44 im Bereich R1 des Halbleiterbauteils A1 angeordnet werden sollen. $L_{R1} ist nicht kleiner als (\geq) 2r + (n-1) \times D$
$D ist nicht gr \ddot{o} ßer als (\leq) (L_{R1} - 2 r) / (n - 1)$
Die Verschaltung 4 weist einen ersten Leistungsterminal-Abschnitt 401, einen zweiten Leistungsterminal-Abschnitt 402 und zwei dritte Leistungsterminal-Abschnitte 403 auf. Der erste Leistungsterminal-Abschnitt 401, die zweiten Leistungsterminal-Abschnitt 402 und die beiden dritten Leistungsterminal-Abschnitte 403 sind voneinander beabstandet.
In dem Halbleiterbauteil A1 ist der erste Leistungsterminal-Abschnitt 401 ein Teil des ersten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitts 431. In dem in den 3 und 10 gezeigten Beispiel schließt der erste Leistungsterminal-Abschnitt 401 eine Endkante des ersten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitts 431 auf der Seite y1 ein. Da der erste Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 431 über die leitende Platte 31A elektrisch mit der ersten Elektrode 11 (Drain-Elektrode) jedes der ersten Halbleiterelemente 1 verbunden ist, ist der erste Leistungsterminal-Abschnitt 401 elektrisch mit der ersten Elektrode 11 jedes der ersten Halbleiterelemente 1 verbunden. Die Oberfläche des ersten Leistungsterminal-Abschnitts 401 ist plattiert. Ein Teil des ersten Leistungsterminal-Abschnitts 401 ist von dem Harzelement 8 freigelegt.
In dem Halbleiterbauteil A1 ist der zweite Leistungsterminal-Abschnitt 402 ein Teil des ersten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitts 421. In dem in den 8 und 10 gezeigten Beispiel schließt der zweite Leistungsterminal-Abschnitt 402 eine Endkante des ersten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitts auf der Seite y1 ein. Da der erste Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 421 elektrisch mit der fünften Elektrode 22 (Source-Elektrode) jedes der zweiten Halbleiterelemente 2 verbunden ist, ist der zweite Leistungsterminal-Abschnitt 402 elektrisch mit der fünften Elektrode 22 jedes der zweiten Halbleiterelemente 2 verbunden. Die Oberfläche des zweiten Leistungsterminal-Abschnitts 402 ist plattiert. Der erste Leistungsterminal-Abschnitt 401 und der zweite Leistungsterminal-Abschnitt 402 überlappen sich in der Draufsicht. Ein Teil des zweiten Leistungsterminal-Abschnitts 402 ist von dem Harzelement 8 freigelegt.
In dem Halbleiterbauteil A1 ist einer der beiden dritten Leistungsterminal-Abschnitte 403 ein Teil des zweiten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitts 422, und der andere der beiden dritten Leistungsterminal-Abschnitte 403 ist ein Teil des zweiten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitts 432. In dem in den 3, 8 und 9 gezeigten Beispiel schließt jeder der dritten Leistungsterminal-Abschnitte 403 eine Endkante des zweiten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitts 422 oder des zweiten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitts 432 auf der Seite y1 ein. Da der zweite Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 422 und der zweite Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 432 mit der zweiten Elektrode 12 (Source-Elektrode) jedes der ersten Halbleiterelemente 1 bzw. der vierten Elektrode 21 (Drain-Elektrode) jedes der zweiten Halbleiterelemente 2 elektrisch verbunden sind, sind die beiden dritten Leistungsterminal-Abschnitte 403 mit der zweiten Elektrode 12 (Source-Elektrode) jedes der ersten Halbleiterelemente 1 bzw. der vierten Elektrode 21 (Drain-Elektrode) jedes der zweiten Halbleiterelemente 2 elektrisch verbunden. Die Oberfläche jedes der dritten Leistungsterminal-Abschnitte 403 ist plattiert. Die beiden dritten Leistungsterminal-Abschnitte 403 überlappen sich in der Draufsicht. Im Gegensatz zu dem dargestellten Beispiel des Halbleiterbauteils A1, bei dem die Verdrahtungsplatte 4 zwei dritte Leistungsterminal-Abschnitte 403 aufweist, kann die Verdrahtungsplatte 4 auch nur einen der beiden dritten Leistungsterminal-Abschnitte 403 aufweisen. Ein Teil jedes der dritten Leistungsterminal-Abschnitte 403 ist von dem Harzelement 8 freigelegt.
Der erste Leistungsterminal-Abschnitt 401 und der zweite Leistungsterminal-Abschnitt 402 sind mit einer externen Gleichstromversorgung verbunden, beispielsweise für die Anwendung der Versorgungsspannung (Gleichspannung). Der erste Leistungsterminal-Abschnitte401 kann das P-Terminal sein, das mit dem Pluspol der Gleichstromversorgung verbunden ist, und der zweite Leistungsterminal-Abschnitt 402 kann das N-Terminal sein, das mit dem Minuspol der Gleichstromversorgung verbunden ist. Die an den ersten Leistungsterminal-Abschnitt 401 und den zweiten Leistungsterminal-Abschnitt 402 angelegte Gleichspannung wird durch die Schaltvorgänge der ersten Halbleiterelemente 1 und der zweiten Halbleiterelemente 2 in Wechselspannung gewandelt. Die dritten Leistungsterminal-Abschnitte 403 geben die gewandelte Spannung (Wechselspannung) aus.
Wie in 3 dargestellt, weist die Verdrahtungsplatte 4 eine Vielzahl von ersten Öffnungen 45 und eine Vielzahl von zweiten Öffnungen 46 auf.
Jede der ersten Öffnungen 45 dringt von der Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 zur Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43 in z-Richtung durch. Jede der ersten Öffnungen 45 beherbergt jeweils eines der ersten Halbleiterelemente 1. Jede der ersten Öffnungen 45 umgibt das betreffende erste Halbleiterelement 1, in der Draufsicht gesehen.
Wie in den 4-6, 11 und 12 gezeigt, weist jede der ersten Öffnungen 45 einen oberen Durchdringungsbereich 451, einen mittleren Durchdringungsbereich 452 und einen unteren Durchdringungsbereich 453 auf. In jeder der ersten Öffnungen 45 überlappen sich der obere Durchdringungsbereich 451, der mittlere Durchdringungsbereich 452 und der untere Durchdringungsbereich 453, in der Draufsicht gesehen, miteinander.
Der obere Durchdringungsbereich 451 ist in dem ersten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 421 ausgebildet und durchdringt den ersten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 421 in der z-Richtung. In dem in 4 dargestellten Beispiel ist der obere Durchdringungsbereich 451 ein Ausschnitt, der in der Draufsicht L- oder U-förmig ist.
Der mittlere Durchdringungsbereich 452 ist in der Basis 41 ausgebildet und durchdringt die Basis 41 in z-Richtung. In dem in 5 gezeigten Beispiel ist der mittlere Durchdringungsbereich 452 ein Ausschnitt, der in der Draufsicht U-förmig ist, oder ein Durchgangsloch, das in der Draufsicht rechteckig ist.
Der untere Durchdringungsbereich 453 ist in dem ersten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 431 ausgebildet und durchdringt den ersten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 431 in der z-Richtung. In dem in 6 dargestellten Beispiel ist der untere Durchdringungsbereich 453 ein Ausschnitt, der in der Draufsicht U-förmig ist, oder ein Durchgangsloch, das in der Draufsicht rechteckig ist. Die Element-Vorderfläche 1a jedes der ersten Halbleiterelemente 1 überschneidet sich mit dem unteren Durchdringungsbereich 453 in einer Richtung orthogonal zur z-Richtung (z.B. y-Richtung). Somit ragt jedes der ersten Halbleiterelemente 1 nicht in der z-Richtung (d.h. in der z2-Richtung) von der Verdrahtungsplatte 4 nach oben.
Jede der zweiten Öffnungen 46 dringt in z-Richtung von der Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 zur Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43 vor. Jede der zweiten Öffnungen 46 beherbergt jeweils eines der zweiten Halbleiterelemente 2 und umgibt das zweite Halbleiterelement 2, in der Draufsicht gesehen. Die zweiten Halbleiterelemente 2 sind in den zweiten Öffnungen 46 untergebracht.
Wie in den 4 bis 6, 11 und 13 gezeigt, weist jede der zweiten Öffnungen 46 einen oberen Durchdringungsbereich 461, einen mittleren Durchdringungsbereich 462 und einen unteren Durchdringungsbereich 463 auf. In jeder der zweiten Öffnungen 46 überlappen sich der obere Durchdringungsbereich 461, der mittlere Durchdringungsbereich 462 und der untere Durchdringungsbereich 463, in der Draufsicht gesehen, miteinander.
Der obere Durchdringungsbereich 461 ist in dem zweiten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 422 ausgebildet und durchdringt den zweiten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 422 in z-Richtung. In dem in 4 dargestellten Beispiel ist der obere Durchdringungsbereich 461 ein Ausschnitt, der in der Draufsicht U-förmig ist.
Der mittlere Durchdringungsbereich 462 ist in der Basis 41 ausgebildet und durchdringt die Basis 41 in z-Richtung. In dem in 5 gezeigten Beispiel ist der mittlere Durchdringungsbereich 462 ein Durchgangsloch, das in der Draufsicht rechteckig ist.
Der untere Durchdringungsbereich 463 ist in dem zweiten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 432 ausgebildet und durchdringt den zweiten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 432 in der z-Richtung. In dem in 6 dargestellten Beispiel ist der untere Durchdringungsbereich 463 ein Durchgangsloch, das in der Draufsicht rechteckig ist. Die Element-Vorderfläche 2a jedes der zweiten Halbleiterelemente 2 überlappt den unteren Durchdringungsbereich 463 in einer Richtung orthogonal zur z-Richtung (z.B. y-Richtung) gesehen. Somit ragt jedes der zweiten Halbleiterelemente 2 nicht in der z-Richtung (d.h. in der z2-Richtung) von der Verdrahtungsplatte 4 nach oben.
Die gepaarten Signal-Terminals 61A und 61B, die gepaarten Erfassungs-Terminals 62A und 62B und die Vielzahl von Dummy-Terminals 63 sind nahezu identisch geformt. Wie aus den 9 und 10 ersichtlich, ist jeder der Signal-Terminals 61A und 61B, der Erfassungs-Terminals 62A und 62B und der Dummy-Terminals 63 in x-Richtung gesehen L-förmig. Die Signal-Terminals 61A und 61B, die Erfassungs-Terminals 62A und 62B und die Dummy-Terminals 63 sind in der Draufsicht im Allgemeinen parallel zueinander in x-Richtung angeordnet. Jedes der Signal-Terminals 61A und 61B, der Erfassungs-Terminals 62A und 62B und der Dummy-Terminals 63 ist teilweise mit dem Harzelement 8 abgedeckt und wird daher durch das Harzelement 8 getragen.
Das Signal-Terminal 61A ist elektrisch mit der dritten Elektrode 13 (Gate-Elektrode) jedes der ersten Halbleiterelemente 1 verbunden und empfängt ein erstes Ansteuersignal zur Steuerung des Schaltvorgangs jedes der ersten Halbleiterelemente 1. Das Signal-Terminal 61B ist elektrisch mit der sechsten Elektrode 23 (Gate-Elektrode) jedes der zweiten Halbleiterelemente 2 verbunden und empfängt ein zweites Ansteuersignal zur Steuerung des Schaltvorgangs jedes der zweiten Halbleiterelemente 2.
Jedes der Signal-Terminals 61A und 61B weist einen Pad-Bereich 611 und einen Terminal-Bereich 612 auf. Wie in 3 gezeigt, ist der Pad-Bereich 611 jedes der Signal-Terminals 61A und 61B mit dem Harzelement 8 abgedeckt. Mit dem Pad-Bereich 611 des Signal-Terminals 61A ist das Verbindungselement 75A verbunden, das diesen Pad-Bereich elektrisch mit dem dritten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 423A verbindet. Mit dem Pad-Bereich 611 des Signal-Terminals 61B ist das Verbindungselement 75B verbunden, das diesen Pad-Bereich elektrisch mit dem dritten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 423B verbindet. Wie in 3 gezeigt, ist der Terminal-Bereich 612 jedes der Signal-Terminals 61A und 61B von dem Harzelement 8 freigelegt. Die Terminal-Abschnitte 612 der Signal-Terminals 61A und 61B sind mit einer externen Steuervorrichtung (z.B. einem Gate-Treiber) verbunden, um ein erstes Steuersignal und ein zweites Steuersignal (GateSpannung) von der Steuervorrichtung zu empfangen.
Das Erfassungs-Terminal 62A ist elektrisch mit der zweiten Elektrode 12 (Source-Elektrode) jedes der ersten Halbleiterelemente 1 verbunden, und die an die zweite Elektrode 12 jedes der ersten Halbleiterelemente 1 angelegte Spannung (dem Source-Strom entsprechende Spannung) wird an dieses Terminal ausgegeben. Das Erfassungs-Terminal 62B ist elektrisch mit der fünften Elektrode 22 (Source-Elektrode) jedes der zweiten Halbleiterelemente 2 verbunden, und die an die fünfte Elektrode 22 jedes der zweiten Halbleiterelemente 2 angelegte Spannung (Spannung, die dem Source-Strom entspricht) wird an dieses Terminal ausgegeben.
Jedes der Erfassungs-Terminals 62A und 62B weist einen Pad-Bereich 621 und einen Terminal-Abschnitt 622 auf. Wie in 3 gezeigt, ist der Pad-Bereich 621 jedes der Erfassungs-Terminals 62A und 62B mit dem Harzelement 8 abgedeckt. Mit dem Pad-Bereich 621 des Erfassungs-Terminals 62A ist das Verbindungselement 76A verbunden, das diesen Pad-Bereich elektrisch mit dem vierten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 424A verbindet. An den Pad-Bereich 621 des Erfassungs-Terminals 62B ist das Verbindungselement 76B angeschlossen, das diesen Pad-Bereich mit dem vierten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 424B elektrisch verbindet. Wie in 3 gezeigt, ist der Terminal-Abschnitt 622 jedes der Erfassungs-Terminals 62A und 62B von dem Harzelement 8 freigelegt. Der Terminal-Abschnitt 622 jedes der Erfassungs-Terminals 62A und 62B ist mit einer externen Steuervorrichtung (z.B. einem Gate-Treiber) verbunden und gibt ein Erfassungssignal (Quellensignal) an die Steuervorrichtung aus.
Jeder der Dummy-Terminals 63 ist elektrisch nicht mit einer der anderen Komponenten des Halbleiterbauteils A1 verbunden. Ein Teil jedes Dummy-Terminals 63 ist mit dem Harzelement 8 abgedeckt, und der verbleibende Teil jedes Dummy-Terminals ist von dem Harzelement 8 freigelegt.
Die Verbindungselemente 7 verbinden jeweils zwei voneinander getrennte Teile elektrisch. Wie in den 2 und 3 gezeigt, kann in einem Beispiel jedes der Verbindungselemente 7 ein Bondingdraht sein. Im Gegensatz zu diesem Beispiel können einige der Verbindungselemente 7 nicht aus einem Bondingdraht, sondern aus einer Metallplatte bestehen. Die Verbindungselemente 7 können aus Gold, Aluminium oder Kupfer hergestellt sein. Wie bereits erwähnt, weisen die Verbindungselemente 7 die Verbindungselemente 71, 72, 73A, 73B, 74A, 74B, 75A, 75B, 76A, 76B auf.
Wie in 3 gezeigt, sind die Verbindungselemente 71 an die zweiten Elektroden 12 (Source-Elektroden) der ersten Halbleiterelemente 1 und den zweiten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 422 gebondet, um diese elektrisch miteinander zu verbinden. In dem in 3 gezeigten Beispiel können einige der Verbindungselemente 71 mit einem der Metallelemente 44 und nicht mit dem zweiten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 422 verbunden sein.
Wie in 3 gezeigt, sind die Verbindungselemente 72 an die fünften Elektroden 22 (Source-Elektroden) der zweiten Halbleiterelemente 2 und den ersten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 421 gebondet, um diese elektrisch miteinander zu verbinden.
Wie in 3 gezeigt, sind die Verbindungselemente 73A an die dritten Elektroden 13 (Gate-Elektroden) der ersten Halbleiterelemente 1 und den dritten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 423A gebondet, um diese elektrisch miteinander zu verbinden. Wie in 3 gezeigt, sind die Verbindungselemente 73B an die sechsten Elektroden 23 (Gate-Elektroden) der zweiten Halbleiterelemente 2 und den dritten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 423B gebondet, um diese elektrisch miteinander zu verbinden.
Wie in 3 gezeigt, sind die Verbindungselemente 74A an die zweiten Elektroden 12 (Source-Elektroden) der ersten Halbleiterelemente 1 und den vierten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 424A gebondet, um diese elektrisch miteinander zu verbinden. Wie in 3 gezeigt, sind die Verbindungselemente 74B an die fünften Elektroden 22 (Source-Elektroden) der zweiten Halbleiterelemente 2 und den vierten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 424B gebondet, um diese elektrisch miteinander zu verbinden.
Wie in 3 gezeigt, ist das Verbindungselement 75A an den dritten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 423A und den Pad-Bereich 611 des Signal-Terminals 61A gebondet, um diese elektrisch miteinander zu verbinden. Wie in 3 gezeigt, ist das Verbindungselement 75B den dritten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 423B und den Pad-Bereich 611 des Signal-Terminals 61B gebondet, um diese elektrisch miteinander zu verbinden.
Wie in 3 gezeigt, ist das Verbindungselement 76A an den vierten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 424A und den Pad-Bereich 621 des Erfassungs-Terminals 62A gebondet, um diese elektrisch miteinander zu verbinden. Wie in 3 gezeigt, ist das Verbindungselement 76B an den vierten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 424B und den Pad-Bereich 621 des Erfassungs-Terminals 62B gebondet, um diese elektrisch miteinander zu verbinden.
Das Harzelement 8 deckt die ersten Halbleiterelemente 1, die zweiten Halbleiterelemente 2, das Trägerbauteil 3, einen Teil der Verdrahtungsplatte 4, einen Teil jedes der Signal-Terminals 61A und 61B, einen Teil jedes der Erfassungs-Terminals 62A und 62B, einen Teil jedes Dummy-Terminals 63 und die Verbindungselemente 7 ab. Das Harzelement 8 besteht aus einem isolierenden Harzmaterial wie z. B. Epoxidharz. Wie in 3 dargestellt, ist das Harzelement 8 in der Draufsicht rechteckig. Die Seitenfläche des Harzelements 8 auf der Seite y1 ist auf der Seite z1 und der Seite z2 jeweils mit einem Ausschnitt versehen. Wie in den 1, 3 und 8 gezeigt, legen diese Ausschnitte den ersten Leistungsterminal-Abschnitt 401, den zweiten Leistungsterminal-Abschnitt 402 und den dritten Leistungsterminal-Abschnitt 403 der Verdrahtungsplatte 4 von dem Harzelement 8 frei.
Die Vorteile des Halbleiterbauteils A1 werden im Folgenden beschrieben.
Das Halbleiterbauteil A1 weist die ersten Halbleiterelemente 1, die zweiten Halbleiterelemente 2 und die Verdrahtungsplatte 4 auf. Die Verdrahtungsplatte 4 weist die Basis 41, die Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42, die Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43 und die Metallelemente 44 auf. Die Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 ist auf der Basis-Vorderfläche 41a der Basis 41 ausgebildet, und die Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43 ist auf der Basis-Rückfläche 41b der Basis 41 ausgebildet. Die Metallelemente 44 sind in die Basis 41 eingesetzt, um die Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 und die Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43 elektrisch zu verbinden. Bei einer doppelseitigen Verdrahtungsplatte mit Verschaltungen auf der oberen und unteren Oberfläche eines isolierenden Substrats werden üblicherweise Durchkontaktierungen verwendet, um die Verdrahtungsmuster auf der oberen Oberfläche und die Verdrahtungsmuster auf der unteren Oberfläche elektrisch zu verbinden. Solche Durchkontaktierungen werden z. B. durch Aufbringen einer Metallplattierung auf die Oberflächen von Durchgangslöchern, die ein Substrat durchdringen, gebildet, und die Dicke der Metallplattierung ist durch die Größe der Durchgangslöcher usw. begrenzt. Wenn also die Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 und die Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43 durch Durchgangskontaktierungen elektrisch verbunden werden sollen, ist die Erhöhung des zulässigen Stroms im Strompfad begrenzt. In dem Halbleiterbauteil A1 sind die Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 und die Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43 jedoch durch die in die Basis 41 eingefügten Metallelemente 44 elektrisch miteinander verbunden. Bei einer solchen Ausgestaltung kann der zulässige Strom beim Leiten zwischen der Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 und der Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43 im Vergleich zur Verwendung von Durchgangskontaktierungen erhöht werden. Insbesondere ist in dem Halbleiterbauteil A1 ein Metallelement 44 in dem Leitungspfad zwischen der zweiten Elektrode 12 (z.B. der Source-Elektrode) des ersten Halbleiterelements 1 und der vierten Elektrode 21 (z.B. der Drain-Elektrode) des zweiten Halbleiterelements 2 vorhanden. Dadurch kann der Strom zwischen der zweiten Elektrode 12 (Source-Elektrode) des ersten Halbleiterelements 1 und der vierten Elektrode 21 (Drain-Elektrode) des zweiten Halbleiterelements 2 erhöht werden. Auf diese Weise kann das Halbleiterbauteil A1 den zulässigen Strom im Hauptstrompfad erhöhen, indem Metallelemente 44 verwendet werden, um die Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 und die Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43 elektrisch zu verbinden. Der Hauptstrom in dem Halbleiterbauteil A1 ist der Strom, der zwischen dem ersten Leistungsterminal-Abschnitt 401, dem zweiten Leistungsterminal-Abschnitt 402 und dem dritten Leistungsterminal-Abschnitt 403 fließt. Das bedeutet, dass das Halbleiterbauteil A1 einen großen Strom erreichen kann.
In dem Halbleiterbauteil A1 weist die Verdrahtungsplatte 4 eine Vielzahl von Metallelementen 44 auf. Die Metallelemente 44 sind so angeordnet, dass der Mitte-zu-Mitte-Abstand D zwischen zwei benachbarten Metallelementen 44 in der Draufsicht nicht kleiner als ein bestimmter Wert ist. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht es, dass die gegenseitige Induktivität zwischen zwei benachbarten Metallelementen 44 nahezu 0 (Null) ist. In dem Halbleiterbauteil A1 ist die gegenseitige Induktivität M zwischen zwei benachbarten Metallelementen 44, wie oben beschrieben, nahezu 0 (Null), da die oben erwähnte Pfadlänge L₂ etwa 0,4 mm beträgt und der Mitte-zu-Mitte-Abstand D zwischen zwei benachbarten Metallelementen 44 in der Draufsicht etwa 12 mm beträgt. Somit kann das Halbleiterbauteil A1 die innere Induktivität reduzieren.
In dem Halbleiterbauteil A1 sind die Metallelemente 44 zwischen den ersten Halbleiterelementen 1 und den zweiten Halbleiterelementen 2 angeordnet, in der Draufsicht gesehen. In dem Halbleiterbauteil A1 fließt der Hauptstrom z.B. in dem zweiten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 422 und konzentriert sich auf den Bereich R1 in dem zweiten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 422. Durch die Anordnung der Metallelemente 44 im Bereich R1 wird der Pfad für den Hauptstrom gesichert. Wie in 4 dargestellt, ist der Bereich R1 in der Draufsicht zwischen den ersten Halbleiterelementen 1 und den zweiten Halbleiterelementen 2 angeordnet. Das heißt, die Anordnung der Metallelemente 44 zwischen den ersten Halbleiterelementen 1 und den zweiten Halbleiterelementen 2 in der Draufsicht sichert den Pfad für den Hauptstrom. In dem Halbleiterbauteil A1 müssen in einem Bereich, in dem der Hauptstrom nur wenig fließt (anderer Bereich als der Bereich R1), keine Metallelemente 44 angeordnet werden.
In dem Halbleiterbauteil A1 sind der erste Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 421, der elektrisch mit der fünften Elektrode 22 (Source-Elektrode) jedes der zweiten Halbleiterelemente 2 verbunden ist, und der erste Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 431, der elektrisch mit der ersten Elektrode 11 (Drain-Elektrode) jedes der ersten Halbleiterelemente 1 verbunden ist, einander gegenüberliegend über der Basis 41 in der z-Richtung angeordnet. Der erste Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 431 weist den ersten Leistungsterminal-Abschnitt 401 auf, und der erste Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 421 weist den zweiten Leistungsterminal-Abschnitt 402 auf. Der erste Leistungsterminal-Abschnitt 401, der zweite Leistungsterminal-Abschnitt 402 und die Basis 41 überlappen sich, in der Draufsicht, gegenseitig. Bei einer solchen Ausgestaltung bilden der erste Leistungsterminal-Abschnitt 401 (erster Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 431) und der zweite Leistungsterminal-Abschnitt 402 (erster Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 421) eine laminierte Verdrahtungsstruktur, die die Induktivität zwischen dem ersten Leistungsterminal-Abschnitt 401 und dem zweiten Leistungsterminal-Abschnitt 402 verringert. Auf diese Weise kann das Halbleiterbauteil A1 die innere Induktivität reduzieren. Darüber hinaus kann, wenn eine externe Leistungsversorgungvorrichtung, beispielsweise eine Stromschiene („bus bar“) oder ein Kondensator („capacitator“), mit dem ersten Leistungsterminal-Abschnitt 401 und dem zweiten Leistungsterminal-Abschnitt 402 verbunden werden soll, eine solche Verbindung durch Sandwiching des ersten und zweiten Leistungsterminal-Abschnitts 401 und 402 hergestellt werden.
In dem Halbleiterbauteil A1 ist jedes der ersten Halbleiterelemente 1 auf der leitenden Platte 31A angebracht. Die leitende Platte 31A fungiert als Wärmeverteiler, der die Wärme von den ersten Halbleiterelementen 1 ableitet. Eine solche Ausgestaltung verbessert die Wärmeableitung im Vergleich dazu, wenn die ersten Halbleiterelemente 1 an die Verdrahtungsplatte 4 (z.B. die Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42) gebondet sind. In ähnlicher Weise ist jedes der zweiten Halbleiterelemente 2 auf der leitenden Platte 31B montiert. Die leitende Platte 31B fungiert als Wärmeverteiler, der die Wärme von den zweiten Halbleiterelementen 2 ableitet. Eine solche Ausgestaltung verbessert die Wärmeableitung im Vergleich zu dem Fall, dass die zweiten Halbleiterelemente 2 an die Verdrahtungsplatte 4 (z.B. die Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42) gebondet sind.
In dem Halbleiterbauteil A1 ist die leitende Platte 31A ein Laminat aus ersten Metallschichten 311 aus Kupfer und zweiten Metallschichten 312 aus Molybdän. Molybdän hat einen geringeren linearen Ausdehnungskoeffizienten als Kupfer. Daher ist die Wärmeausdehnung der leitenden Platte 31A geringer. Dadurch verringert sich die thermische Belastung, die durch die Wärme der ersten Halbleiterelemente 1, die an die leitende Platte 31A gebondet sind, auf das leitende Bondingmaterial 19 ausgeübt wird. Da die leitende Platte 31B ebenfalls ein Laminat aus den ersten Metallschichten 311 und den zweiten Metallschichten 312 ist, wird die Wärmeausdehnung der leitenden Platte 31B ebenfalls reduziert. Dadurch verringert sich die thermische Belastung, die durch die Wärme der zweiten Halbleiterelemente 2, die an die leitende Platte 31B gebondet sind, auf das leitende Bondingmaterial 29 ausgeübt wird. Dadurch kann das Halbleiterbauteil A1 eine Ablösung der ersten Halbleiterelemente 1 und der zweiten Halbleiterelemente 2 verhindern.
In dem Halbleiterbauteil A1 bildet die Verdrahtungsplatte 4 einen Teil des Hauptstrompfades. Die Verdrahtungsplatte 4 ist eine doppelseitige Platte, die die Basis 41, die Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 und die Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43 aufweist. Das Halbleiterbauteil A1 mit einer solchen Ausgestaltung kann die Größe in der Draufsicht im Vergleich zu einem herkömmlichen Halbleiterbauteil (z.B. Patentdokument 1) verringern.
In dem Halbleiterbauteil A1 ist jedes der ersten Halbleiterelemente 1 in einer entsprechenden der ersten Öffnungen 45 untergebracht und überlappt mit der Verdrahtungsplatte 4 in einer Richtung orthogonal zur z-Richtung gesehen (z.B. in y-Richtung gesehen). Außerdem ist jedes der zweiten Halbleiterelemente 2 in einer der zweiten Öffnungen 46 untergebracht und überlappt mit der Verdrahtungsplatte 4 in einer Richtung orthogonal zur z-Richtung (z.B. in y-Richtung) gesehen. Bei einer solchen Ausgestaltung kann die Verdrahtungsplatte 4 an die leitenden Platten 31A und 31B gebondet werden, ohne die ersten Halbleiterelemente 1 und die zweiten Halbleiterelemente 2 zu beeinträchtigen. So kann das Halbleiterbauteil A1 die Höhe (die Abmessung in z-Richtung) verringern.
14 zeigt ein Halbleiterbauteil A2 gemäß einer zweiten Ausführungsform. 14 ist eine Draufsicht auf das Halbleiterbauteil A2 und entspricht der 4 der ersten Ausführungsform. Das heißt, in 14 sind die Verbindungselemente 7 und das Harzelement 8 nicht dargestellt. Das Halbleiterbauteil A2 unterscheidet sich von dem Halbleiterbauteil A1 dadurch, dass das Halbleiterbauteil A2 eine größere Anzahl von Metallelementen 44 aufweist.
Wie in 14 gezeigt, weist die Verdrahtungsplatte 4 des Halbleiterbauteils A2 acht Metallelemente 44 auf. In dem in 14 gezeigten Beispiel sind die acht Metallelemente 44 in gleichem Abstand in einer Reihe entlang der y-Richtung angeordnet. In dem Halbleiterbauteil A2 sind die Metallelemente 44 beispielsweise in einem Abstand von 4,5 mm angeordnet. Das heißt, der Abstand D von Mitte zu Mitte zweier benachbarter Metallelemente 44 in der Draufsicht beträgt etwa 4,5 mm. Die Länge und Dicke jedes Metallelements 44 des Halbleiterbauteils A2 sind die gleichen wie die jedes Metallelements 44 des Halbleiterbauteils A1. Auch die Abmessung W entlang der x-Richtung und die Abmessung L_R1 entlang der y-Richtung des Bereichs R1 sind die gleichen wie die des Bereichs R1 des Halbleiterbauteils A1. In dem Halbleiterbauteil A2 ist der Abstand D von Mitte zu Mitte zweier benachbarter Metallelemente 44 in der Draufsicht auf etwa 4,5 mm festgelegt, was größer ist als der oben erwähnte Wert (etwa 0,3 mm) . Somit ist die gegenseitige Induktivität M zwischen zwei benachbarten Metallelementen 44 nahezu 0 (Null).
In dem Halbleiterbauteil A2 liegt die kombinierte Induktivität der Selbstinduktivitäten der Metallelemente 44 innerhalb von 5 % der inneren Induktivität des gesamten Halbleiterbauteils A2. Wenn zum Beispiel die innere Induktivität des gesamten Halbleiterbauteils A2 4 nH beträgt, sind 5 % davon 0,2 nH (= 4 [nH] × (5/100) [%]). In diesem Fall, wenn die Selbstinduktivität jedes Metallelements 44 1 nH beträgt, kann die kombinierte Induktivität der Selbstinduktivitäten der Metallelemente 44 innerhalb von 5% der inneren Induktivität des gesamten Halbleiterbauteils A2 gehalten werden, indem fünf oder mehr Metallelemente 44 angeordnet werden. Da die Metallelemente 44 elektrisch parallel zueinander geschaltet sind, erhält man die kombinierte Induktivität der Metallelemente 44, indem man die Summe der Kehrwerte der Selbstinduktivitäten der Metallelemente 44 berechnet und dann den Kehrwert der Summe nimmt. Da die Anzahl der Metallelemente 44 in dem Halbleiterbauteil A2 acht beträgt, liegt die kombinierte Induktivität der Metallelemente 44 innerhalb von 5 % der inneren Induktivität des gesamten Halbleiterbauteils A2. Es wird bemerkt, dass die Anzahl der Metallelemente 44 je nach Bedarf geändert werden kann, z. B. je nach der inneren Induktivität des gesamten Halbleiterbauteils A2, dem gewünschten Verhältnis der kombinierten Induktivität zur inneren Induktivität, und der Eigeninduktivität jedes Metallelements 44.
In dem Halbleiterbauteil A2 wiederum wird, damit die Vielzahl von Metallelementen 44 innerhalb des Bereichs R1 angeordnet werden kann, die Obergrenze des Mitte-zu-Mitte-Abstands D in der Draufsicht von zwei benachbarten Metallelementen 44 auf der Grundlage der oben beschriebenen Formel (3) und Formel (4) bestimmt. In dem Beispiel, in dem die Abmessung L_R1 des Bereichs R1 in y-Richtung 45 mm und die Dicke (Radius) r jedes Metallelements 44 in der Draufsicht 1,5 m beträgt, ergibt sich D ≤ 10,5 mm aus der obigen Formel (4), wenn die Anzahl n der Metallelemente 44 fünf beträgt. Das heißt, um fünf Metallelemente 44 in dem Bereich R1 anzuordnen, darf der Abstand D von Mitte zu Mitte in der Draufsicht nicht mehr als 10,5 mm betragen. Da in dem Halbleiterbauteil A2 acht Metallelemente 44 angeordnet sind, wird der Abstand D von Mitte zu Mitte in der Draufsicht auf höchstens 6 mm festgelegt.
Das Halbleiterbauteil A2 hat die gleichen Vorteile wie das Halbleiterbauteil A1.
Das Halbleiterbauteil A2 weist eine größere Anzahl von Metallelementen 44 auf als das Halbleiterbauteil A1. Dadurch wird die kombinierte Induktivität der Metallelemente 44 verringert, so dass das Halbleiterbauteil A2 die innere Induktivität im Vergleich zum Halbleiterbauteil A1 verringern kann. Insbesondere liegt in dem Halbleiterbauteil A2 die kombinierte Induktivität der Selbstinduktivitäten der Metallelemente 44 innerhalb von 5 % der inneren Induktivität des gesamten Halbleiterbauteils A2. Die kombinierte Induktivität nimmt mit zunehmender Anzahl der Metallelemente 44 ab. Es gibt jedoch physikalische Beschränkungen für die Anzahl der Metallelemente 44, die im Bereich R1 angeordnet werden können. Insbesondere ist die Anzahl auf weniger als oder gleich dem berechneten Wert auf der rechten Seite der untenstehenden Formel (5) begrenzt, der sich aus der oben beschriebenen Formel (3) ergibt. Das heißt, die Obergrenze der Anzahl n der Metallelemente 44 wird auf der Grundlage der nachstehenden Formel (5) bestimmt. Es wird bemerkt, dass in dem Halbleiterbauteil A2 wiederum der Abstand D von Mitte zu Mitte in der Draufsicht so eingestellt ist, dass die gegenseitige Induktivität M nahezu 0 (Null) beträgt. $n ist nicht gr \ddot{o} ßer als (\leq) ((L_{R1} - 2 r) / D) + 1$
15 zeigt ein Halbleiterbauteil A3 gemäß einer dritten Ausführungsform. 15 ist eine Draufsicht auf das Halbleiterbauteil A3 und entspricht 4 der ersten Ausführungsform. Das heißt, in 15 sind die Verbindungselemente 7 und das Harzelement 8 nicht dargestellt. Das Halbleiterbauteil A3 unterscheidet sich von dem Halbleiterbauteil A1 dadurch, dass die Metallelemente 44 nicht in einem gleichen Abstand angeordnet sind.
Wie in 15 gezeigt, sind die Metallelemente 44 des Halbleiterbauteils A3 wie bei den Halbleiterbauteilen A1 und A2 in einer Reihe entlang der y-Richtung angeordnet. In dem Halbleiterbauteil A3 ist jedoch, wie in 15 gezeigt, der Mitte-zu-Mitte-Abstand D1 in der Draufsicht zwischen zwei benachbarten der auf der y1-Seite angeordneten Metallelemente 44 kleiner als der Mitte-zu-Mitte-Abstand D2 in der Draufsicht zwischen zwei benachbarten auf der y2-Seite angeordneten Metallelementen 44. Das heißt, der Abstand zwischen benachbarten Metallelementen 44 ist auf der y1-Seite kleiner als auf der y2-Seite, so dass die Dichte der Metallelemente 44 auf der y1-Seite in dem Bereich R1 höher ist als die Dichte der Metallelemente 44 auf der y2-Seite in dem Bereich R1. Die Metallelemente 44 können so angeordnet werden, dass der oben erwähnte Abstand von der y1-Seite zur y2-Seite in der Draufsicht allmählich kleiner wird. Es wird bemerkt, dass der Mitte-zu-Mitte-Abstand D1 in der Draufsicht nicht kleiner als der oben angegebene Wert ist, damit die gegenseitige Induktivität M zwischen zwei Metallelementen 44 nahezu 0 (Null) ist.
Das Halbleiterbauteil A3 hat die gleichen Vorteile wie die Halbleiterbauteile A1 und A2.
In dem Halbleiterbauteil A3 ist der Abstand zwischen den Metallelementen 44 auf der y1-Seite kleiner als auf der y2-Seite, in der Draufsicht gesehen. Das heißt, in dem Halbleiterbauteil A3 ist der Mitte-zu-Mitte-Abstand D1 in der Draufsicht zwischen zwei benachbarten, auf der y1-Seite angeordneten Metallelementen 44 kleiner als der Mitte-zu-Mitte-Abstand D2 in der Draufsicht zwischen zwei benachbarten, auf der y2-Seite angeordneten Metallelementen 44. In dem Halbleiterbauteil A3 sind der erste Leistungsterminal-Abschnitt 401 und der zweite Leistungsterminal-Abschnitt 402 auf der y1-Seite des Bereichs R1 angeordnet. Bei einer solchen Ausgestaltung konzentriert sich der Hauptstrom im Bereich R1 eher auf den Bereich zwischen einem ersten Halbleiterelement 1 und einem zweiten Halbleiterelement 2, die zur y1-Seite hin versetzt sind, als auf den Bereich zwischen einem ersten Halbleiterelement 1 und einem zweiten Halbleiterelement 2, die zur y2-Seite hin versetzt sind. Somit ist der Abstand D1 von Mitte zu Mitte in der Draufsicht kleiner als der Abstand D2 von Mitte zu Mitte in der Draufsicht, so dass eine größere Anzahl von Metallelementen 44 in dem Bereich angeordnet werden kann, auf den sich der Hauptstrom konzentriert. Das Halbleiterbauteil A3 mit einer solchen Ausgestaltung kann den zulässigen Strom im Hauptstrompfad erhöhen. Das heißt, das Halbleiterbauteil A3 ist vorteilhaft, um einen großen Strom zu erreichen.
Die dritte Ausführungsform zeigt das Beispiel, bei dem der Mitte-zu-Mitte-Abstand D1 in der Draufsicht kleiner ist als der Mitte-zu-Mitte-Abstand D2 in der Draufsicht. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf eine solche Ausgestaltung beschränkt. So kann beispielsweise die Dicke der in y1-Richtung versetzten Metallelemente 44 in der Draufsicht größer sein als die der in y2-Richtung versetzten Metallelemente 44. Außerdem kann die Dicke der Metallelemente 44 in der Draufsicht von der y1-Seite zur y2-Seite hin allmählich geringer werden. Da ein dickeres Metallelement 44 einen größeren zulässigen Strom liefert, kann diese Ausgestaltung auch den zulässigen Strom im Hauptstrompfad erhöhen.
Das Beispiel, bei dem der Mitte-zu-Mitte-Abstand D1 in der Draufsicht kleiner ist als der Mitte-zu-Mitte-Abstand D2 in der Draufsicht, wird in der dritten Ausführungsform beschrieben, aber umgekehrt kann der Mitte-zu-Mitte-Abstand D2 kleiner gemacht werden als der Mitte-zu-Mitte-Abstand D1 in der Draufsicht. Das heißt, die Dichte der Metallelemente 44 auf der y2-Seite im Bereich R1 kann höher sein als die Dichte der Metallelemente 44 auf der y1-Seite im Bereich R1. Wie bereits erwähnt, neigt der Hauptstrom dazu, sich auf den Bereich zwischen einem ersten Halbleiterelement 1 und einem zweiten Halbleiterelement 2 zu konzentrieren, die zur y1-Seite hin versetzt sind, und nicht auf den Bereich zwischen einem ersten Halbleiterelement 1 und einem zweiten Halbleiterelement 2, die zur y2-Seite hin versetzt sind. Dadurch, dass der Mitte-zu-Mitte-Abstand D2 in der Draufsicht kleiner ist als der Mitte-zu-Mitte-Abstand D1 in der Draufsicht, können die Strompfade der Metallelemente 44 in dem Bereich, der zur y2-Seite hin versetzt ist, vergrößert werden, wodurch die Konzentration des Stroms auf einen bestimmten Bereich im Bereich R1 verringert wird. Dadurch wird das Ungleichgewicht des Stromflusses zu jedem der ersten Halbleiterelemente 1 und jedem der zweiten Halbleiterelemente 2 verringert, was folglich eine ungleichmäßige Degradation der ersten Halbleiterelemente 1 und der zweiten Halbleiterelemente 2 verhindert. Auch bei der vorliegenden Variante können die Dicken der Metallelemente 44 in der Draufsicht unterschiedlich sein, anstatt den Abstand Mitte-Mitte D1 in der Draufsicht und den Abstand Mitte-Mitte D2 in der Draufsicht unterschiedlich zu machen. Das heißt, dass die Metallelemente 44, die in y2-Richtung versetzt sind, in der Draufsicht eine größere Dicke haben können als die Metallelemente 44, die in y1-Richtung versetzt sind.
Die erste bis dritte Ausführungsform zeigt das Beispiel, in dem die Metallelemente 44 nahezu in der Mitte des Bereichs R1 in x-Richtung in einer Reihe entlang der y-Richtung angeordnet sind. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf eine solche Ausgestaltung beschränkt, und die Metallelemente können in Richtung des Randes des Bereichs R1 auf der x1-Seite (oder der x2-Seite) versetzt sein. Aufgrund der Schaltvorgänge der ersten Halbleiterelemente 1 und der zweiten Halbleiterelemente 2 fließt in dem Bereich R1 (dem zweiten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 422 und dem zweiten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 432) ein Wechselstrom. Ein Wechselstrom mit einer höheren Frequenz fließt aufgrund des Skin-Effekts eher zur Oberfläche eines Leiters. Somit ermöglicht die obige Ausgestaltung, dass die Metallelemente 44 in dem Bereich angeordnet werden, in dem der Wechselstrom mit größerer Wahrscheinlichkeit innerhalb des Bereichs R1 fließt (der zweite Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 422 und der zweite Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 432).
16 zeigt ein Halbleiterbauteil A4 gemäß einer vierten Ausführungsform. 16 ist eine Draufsicht auf das Halbleiterbauteil A4 und entspricht 4 der ersten Ausführungsform. Das heißt, in 16 sind die Verbindungselemente 7 und das Harzelement 8 nicht dargestellt. Das Halbleiterbauteil A4 unterscheidet sich von dem Halbleiterbauteil A1 dadurch, dass die Metallelemente 44 nicht in einer Reihe, sondern in einer Vielzahl von Reihen entlang der y-Richtung angeordnet sind. In dem in 16 dargestellten Beispiel sind die in y-Richtung ausgerichteten Metallelemente 44 in zwei Reihen angeordnet, die in x-Richtung voneinander beabstandet sind. Die beiden Reihen der Metallelemente 44 können in dem Bereich R1 in x-Richtung gleichmäßig beabstandet sein oder im Hinblick auf den Skin-Effekt zu gegenüberliegenden Rändern in x-Richtung versetzt sein.
Bei dem Halbleiterbauteil A1 beträgt die Abmessung W des Bereichs R1 in x-Richtung etwa 5 mm und die Dicke (Radius) jedes Metallelements 44 in der Draufsicht etwa 1,5 mm, so dass nur eine Reihe in x-Richtung angeordnet werden kann. In dem Halbleiterbauteil A4 ist daher die Dicke (der Radius) jedes Metallelements 44 in der Draufsicht kleiner als in dem Halbleiterbauteil A1, wodurch es möglich ist, in dem Bereich der gleichen Abmessung W eine Vielzahl von in x-Richtung beabstandeten Reihen anzuordnen. Es wird bemerkt, dass in dem Halbleiterbauteil A4 in Anbetracht der gegenseitigen Induktivität M zwischen zwei benachbarten Metallelementen 44 der Mitte-zu-Mitte-Abstand D in der Draufsicht zwischen zwei in y-Richtung benachbarten Metallelementen 44 so eingestellt ist, dass er nicht kleiner als der angegebene Wert ist, und dass zusätzlich der Mitte-zu-Mitte-Abstand Dx in der Draufsicht zwischen zwei in x-Richtung benachbarten Metallelementen 44 so eingestellt ist, dass er nicht kleiner als der angegebene Wert ist.
Das Halbleiterbauteil A4 hat die gleichen Vorteile wie das Halbleiterbauteil A1.
Obwohl die erste bis vierte Ausführungsform das Beispiel zeigen, in dem jedes Metallelement 44 nicht in Kontakt mit der inneren Oberfläche eines Durchgangslochs 411 steht, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt, und jedes Metallelement kann in Kontakt mit der inneren Oberfläche eines Durchgangslochs 411 stehen. Das heißt, jedes Metallelement 44 kann in ein Durchgangsloch 411 eingepasst werden. Bei einer solchen Ausgestaltung wird jedes Metallelement 44 nicht nur von der Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 und der Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43 getragen, sondern auch von der Basis 41, so dass es nicht herausfallen kann. Darüber hinaus kann in der Ausgestaltung, in der jedes Metallelement 44 in ein Durchgangsloch 411 eingepasst ist, das Metallelement 44 nicht in die Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 (den zweiten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt 422) eingepasst werden, sondern so angeordnet sein, dass die obere Oberfläche des Metallelements 44 (die in die z2-Richtung weisende Oberfläche) in Kontakt mit der Vorderflächen-Verdrahtungsschicht 42 steht. In ähnlicher Weise kann jedes Metallelement 44 nicht in die Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43 (den zweiten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt 432) eingepasst werden, sondern so angeordnet werden, dass die untere Oberfläche des Metallelements 44 (die in z1-Richtung weisende Oberfläche) in Kontakt mit der Rückflächen-Verdrahtungsschicht 43 steht.
Das Halbleiterbauteil gemäß der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf die vorangehenden Ausführungsformen beschränkt. Die spezifische Ausgestaltung der einzelnen Teile des Halbleiterbauteils gemäß der vorliegenden Offenbarung kann in der Konstruktion auf viele Arten variiert werden. Zum Beispiel weist das Halbleiterbauteil gemäß der vorliegenden Offenbarung die in den folgenden Klauseln beschriebenen Ausführungsformen auf.
Klausel 1.
Halbleiterbauteil, aufweisend:

ein erstes Halbleiterelement mit einer ersten Elektrode, einer zweiten Elektrode und einer dritten Elektrode, wobei das erste Halbleiterelement derart ausgebildet ist, dass der Stromfluss zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode durch einen ersten Ansteuersignal-Input an die dritte Elektrode ein-aus-gesteuert ist;
ein zweites Halbleiterelement mit einer vierten Elektrode, einer fünften Elektrode und einer sechsten Elektrode, wobei das zweite Halbleiterelement derart ausgebildet ist, dass der Stromfluss zwischen der vierten Elektrode und der fünften Elektrode durch einen zweiten Ansteuersignal-Input an die sechste Elektrode ein-aus-gesteuert ist; und
eine Verdrahtungsplatte, die eine Basis mit einer Basis-Vorderfläche und einer Basis-Rückfläche aufweist, die in einer Dickenrichtung voneinander beabstandet sind, eine Vorderflächen-Verdrahtungsschicht, die auf der Basis-Vorderfläche ausgebildet ist, eine Rückflächen-Verdrahtungsschicht, die auf der Basis-Rückfläche ausgebildet ist, und ein Metallelement, das in die Basis eingesetzt ist, um die Vorderflächen-Verdrahtungsschicht und die Rückflächen-Verdrahtungsschicht elektrisch zu verbinden,
wobei das erste Halbleiterelement und das zweite Halbleiterelement durch Verbinden der zweiten Elektrode und der vierten Elektrode in Reihe miteinander verbunden sind, und das Metallelement sich in einem Leitungspfad zwischen der zweiten Elektrode und der vierten Elektrode befindet.

Klausel 2.
Halbleiterbauteil nach Klausel 1, wobei die Verdrahtungsplatte einen ersten Leistungsterminal-Abschnitt, einen zweiten Leistungsterminal-Abschnitt und einen dritten Leistungsterminalabschnitt aufweist, die voneinander beabstandet sind,
der erste Leistungsterminal-Abschnitt elektrisch mit der ersten Elektrode verbunden ist,
der zweite Leistungsterminal-Abschnitt elektrisch mit der fünften Elektrode verbunden ist, und
der dritte Leistungsterminal-Abschnitt mit der zweiten Elektrode und der vierten Elektrode elektrisch verbunden ist.
Klausel 3.
Halbleiterbauteil nach Klausel 2, ferner aufweisend:

ein Harzelement, das einen Teil der Versdrahtungsplatte, des ersten Halbleiterelements und des zweiten Halbleiterelements abdeckt,
wobei von der Verdrahtungsplatte der erste Leistungsterminal-Abschnitt, der zweite Leistungsterminal-Abschnitt und der dritte Leistungsterminal-Abschnitt von dem Harzelement freigelegt sind.

Klausel 4.
Halbleiterbauteil nach Klausel 2 oder 3, wobei die Vorderflächen-Verdrahtungsschicht einen ersten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt und einen zweiten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt, die voneinander beabstandet sind, aufweist,
der erste Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt elektrisch mit der fünften Elektrode verbunden ist,
der zweite Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt elektrisch mit der zweiten Elektrode und der vierten Elektrode verbunden ist, und
der zweite Leistungsterminal-Abschnitt ein Teil des ersten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitts ist.
Klausel 5.
Halbleiterbauteil nach Klausel 4, wobei die Rückflächen-Verdrahtungsschicht einen ersten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt und einen zweiten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt aufweist, die voneinander beabstandet sind,
der erste Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt elektrisch mit der ersten Elektrode verbunden ist,
der zweite Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt elektrisch mit der zweiten Elektrode und der vierten Elektrode verbunden ist, und
der erste Leistungsterminal-Abschnitt ein Teil des ersten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitts ist.
Klausel 6.
Halbleiterbauteil nach Klausel 5, wobei der zweite Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt und der zweite Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt über das Metallelement elektrisch miteinander verbunden sind.
Klausel 7.
Halbleiterbauteil nach Klausel 6, wobei der zweite Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt ein Vorderflächen-Durchgangsloch aufweist, das in Dickenrichtung durchdringt,
der zweite Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt ein Rückflächen-Durchgangsloch aufweist, das in Dickenrichtung durchdringt, und
das Metallelement in das Vorderflächen-Durchgangsloch und das Rückflächen-Durchgangsloch eingepasst ist, um von der Verdrahtungsplatte getragen zu werden.
Klausel 8.
Halbleiterbauteil nach Klausel 6 oder 7, wobei sich der erste Leistungsterminal-Abschnitt und der zweite Leistungsterminal-Abschnitt in Dickenrichtung gesehen überlappen.
Klausel 9.
Halbleiterbauteil nach Klausel 8, wobei der dritte Leistungsterminal-Abschnitt ein Teil des zweiten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitts oder ein Teil des zweiten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitts ist.
Klausel 10.
Halbleiterbauteil nach Klausel 9, wobei das erste Halbleiterelement eine erste Element-Vorderfläche aufweist, die in eine Richtung der Dickenrichtung weist, in der die Basis-Vorderfläche weist, und eine erste Element-Rückfläche, die in die Richtung der Dickenrichtung weist, in der die Basis-Rückfläche weist,
die erste Elektrode auf der ersten Element-Rückfläche vorgesehen ist,
die zweite Elektrode auf ersten Element-Vorderfläche vorgesehen ist,
das zweite Halbleiterelement eine zweite Element-Vorderfläche aufweist, die in die Richtung der Dickenrichtung weist, in die die Basis-Vorderfläche weist, und eine zweite Element-Rückfläche, die in die Richtung der Dickenrichtung weist, in die die Basis-Rückfläche weist,
die vierte Elektrode auf der zweiten Element-Rückfläche vorgesehen ist, und
die fünfte Elektrode auf der zweiten Element-Vorderfläche vorgesehen ist.
Klausel 11.
Halbleiterbauteil nach Klausel 10, ferner aufweisend:

eine erste leitende Platte mit einer ersten Bondfläche, an die die erste Elektrode gebondet ist und die das erste Halbleiterelement trägt, und
eine zweite leitende Platte mit einer zweiten Bondfläche, an die die vierte Elektrode gebondet ist und die das zweite Halbleiterelement trägt,
wobei die erste leitende Platte und die zweite leitende Platte mit der Verdrahtungsplatte in der Dickenrichtung gesehen überlappen,
der erste Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt an die erste Bondfläche gebondet ist und über die erste leitende Platte elektrisch mit der ersten Elektrode verbunden ist, und
der zweite Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt an die zweite Bondfläche gebondet ist und über die zweite leitende Platte mit der fünften Elektrode elektrisch verbunden ist.

Klausel 12.
Halbleiterbauteil nach Klausel 11, wobei die Verdrahtungsplatte eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung aufweist, die jeweils von der Vorderflächen-Verdrahtungsschicht in der Dickenrichtung zu der Rückflächen-Verdrahtungsschicht durchdringen,

die erste Öffnung das erste Halbleiterelement in der Dickenrichtung gesehen umgibt, und
die zweite Öffnung das zweite Halbleiterelement in der Dickenrichtung gesehen umgibt.

Klausel 13.
Halbleiterbauteil nach Klausel 12, ferner aufweisend:

ein erstes Verbindungselement, das die zweite Elektrode und den zweiten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt verbindet; und
ein zweites Verbindungselement, das die fünfte Elektrode und den ersten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt verbindet.

Klausel 14.
Halbleiterbauteil nach einem der Klauseln 1 bis 13, wobei eine Vielzahl der Metallelemente vorgesehen ist, und

die Metallelemente derart angeordnet sind, dass ein Abstand, in Dickenrichtung gesehen, zwischen den Mitten zweier Metallelemente, die, in Dickenrichtung gesehen, einander benachbart sind, nicht kleiner als ein bestimmter Wert ist.

Klausel 15.
Halbleiterbauteil nach Klausel 14, wobei eine Vielzahl der ersten Halbleiterelemente und eine Vielzahl der zweiten Halbleiterelemente vorgesehen sind,

die ersten Halbleiterelemente elektrisch parallel zueinander geschaltet sind und entlang einer ersten Richtung orthogonal zur Dickenrichtung angeordnet sind, und
die zweiten Halbleiterelemente elektrisch parallel zueinander geschaltet und entlang der ersten Richtung angeordnet sind.

Klausel 16.
Halbleiterbauteil nach Klausel 15, wobei sich die ersten Halbleiterelemente und die zweiten Halbleiterelemente bei Betrachtung in einer zweiten Richtung orthogonal zur Dickenrichtung und zur ersten Richtung überlappen, und

die Metallelemente in der Dickenrichtung gesehen zwischen den ersten Halbleiterelementen und den zweiten Halbleiterelementen angeordnet sind.

Klausel 17.
Halbleiterbauteil nach Klausel 16, wobei die Metallelemente entlang der ersten Richtung angeordnet sind.
Klausel 18.
Halbleiterbauteil nach Klausel 17, wobei ein Abstand zwischen benachbarten Metallelementen auf einer Seite kleiner ist als auf der anderen Seite in der ersten Richtung.
Klausel 19.
Halbleiterbauteil nach einem der Klauseln 14 bis 18, wobei eine kombinierte Induktivität der Metallelemente innerhalb von 5 % einer Induktivität der Gesamtheit des Halbleiterbauteils liegt.
Bezugszeichenliste

A1-A4: Halbleiterbauteil
1: erstes Halbleiterelement
1a: Element-Vorderfläche
1b: Element-Rückfläche
11: Erste Elektrode
12: Zweite Elektrode
13: Dritte Elektrode
19: Leitendes Bondingmaterial
2: Zweites Halbleiterelement
2a: Element-Vorderfläche
2b: Element-Rückfläche
21: Vierte Elektrode
22: Fünfte Elektrode
23: Sechste Elektrode
29: Leitendes Bondingmaterial
3: Trägerbauteil
31A, 31B: leitende Platte
311: Erste Metallschicht
312: Zweite Metallschicht
319: Bondingmaterial
310A, 310B: Bondfläche
32A, 32B: isolierende Platte
321: Plattierungsschicht
4: Verdrahtungsplatte
401: Erster Leistungsterminal-Abschnitt
402: Zweiter Leistungsterminal-Abschnitt
403: Dritter Leistungsterminal-Abschnitt
41: Basis
41a: Basis-Vorderfläche
41b: Basis-Rückfläche
411: Durchgangsloch
42: Vorderflächen-Verdrahtungsschicht
421: Erster Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt
422: Zweiter Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt
422a: Durchgangsloch
423A, 423B: Dritter Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt
424A, 424B: Vierter Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt
43: Rückflächen-Verdrahtungsschicht
431: Erster Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt
432: Zweiter Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt
432a: Durchgangsloch
44: Metallelement
45: Erste Öffnung
451: Oberer Druchdringungsbereich
452: Mittlerer Druchdringungsbereich
453: Unterer Druchdringungsbereich
46: Zweite Öffnung
461: Oberer Druchdringungsbereich
462: Mittlerer Druchdringungsbereich
463: Unterer Druchdringungsbereich
61A, 61B: Signal-Terminal
611: Pad-Bereich
612: Terminal-Bereich
62A, 62B: Erfassungs-Terminal
63: Dummy-Terminal
621: Pad-Bereich
622: Terminal-Abschnitt
7, 71, 72, 73A, 73B: Verbindungselement
74A, 74B, 75A, 75B: Verbindungselement
76A, 76B: Verbindungselement
8: Harzelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2009158787 A [0003]

Claims

Halbleiterbauteil, aufweisend: ein erstes Halbleiterelement mit einer ersten Elektrode, einer zweiten Elektrode und einer dritten Elektrode, wobei das erste Halbleiterelement derart ausgebildet ist, dass der Stromfluss zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode durch einen ersten Steuersignal-Input an die dritte Elektrode ein-aus-gesteuert ist; ein zweites Halbleiterelement mit einer vierten Elektrode, einer fünften Elektrode und einer sechsten Elektrode, wobei das zweite Halbleiterelement derart ausgebildet ist, dass der Stromfluss zwischen der vierten Elektrode und der fünften Elektrode durch einen zweiten Steuersignal-Input an die sechste Elektrode ein-aus-gesteuert ist; und eine Verdrahtungsplatte, die eine Basis mit einer Basis-Vorderfläche und einer Basis-Rückfläche aufweist, die in einer Dickenrichtung voneinander beabstandet sind, eine Vorderflächen-Verdrahtungsschicht, die auf der Basis-Vorderfläche ausgebildet ist, eine Rückflächen-Verdrahtungsschicht, die auf der Basis-Rückfläche ausgebildet ist, und ein Metallelement, das in die Basis eingesetzt ist, um die Vorderflächen-Verdrahtungsschicht und die Rückflächen-Verdrahtungsschicht elektrisch zu verbinden, wobei das erste Halbleiterelement und das zweite Halbleiterelement durch Verbinden der zweiten Elektrode und der vierten Elektrode in Reihe miteinander verbunden sind, und das Metallelement sich in einem Leitungspfad zwischen der zweiten Elektrode und der vierten Elektrode befindet.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, wobei die Verdrahtungsplatte einen ersten Leistungsterminal-Abschnitt, einen zweiten Leistungsterminal-Abschnitt und einen dritten Leistungsterminalabschnitt aufweist, die voneinander beabstandet sind, der erste Leistungsterminal-Abschnitt elektrisch mit der ersten Elektrode verbunden ist, der zweite Leistungsterminal-Abschnitt elektrisch mit der fünften Elektrode verbunden ist, und der dritte Leistungsterminal-Abschnitt mit der zweiten Elektrode und der vierten Elektrode elektrisch verbunden ist.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 2, ferner aufweisend: ein Harzelement, das einen Teil der Versdrahtungsplatte, des ersten Halbleiterelements und des zweiten Halbleiterelements abdeckt, wobei von der Versdrahtungsplatte der erste Leistungsterminal-Abschnitt, der zweite Leistungsterminal-Abschnitt und der dritte Leistungsterminal-Abschnitt von dem Harzelement freigelegt sind.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Vorderflächen-Verdrahtungsschicht einen ersten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt und einen zweiten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt, die voneinander beabstandet sind, der erste Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt elektrisch mit der fünften Elektrode verbunden ist, der zweite Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt elektrisch mit der zweiten Elektrode und der vierten Elektrode verbunden ist, und der zweite Leistungsterminal-Abschnitt ein Teil des ersten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitts ist.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 4, wobei die Rückflächen-Verdrahtungsschicht einen ersten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt und einen zweiten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt aufweist, die voneinander beabstandet sind, der erste Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt elektrisch mit der ersten Elektrode verbunden ist, der zweite Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt elektrisch mit der zweiten Elektrode und der vierten Elektrode verbunden ist, und der erste Leistungsterminal-Abschnitt ein Teil des ersten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitts ist.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 5, wobei der zweite Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt und der zweite Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt über das Metallelement elektrisch miteinander verbunden sind.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 6, wobei der zweite Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt ein Vorderflächen-Durchgangsloch aufweist, das in Dickenrichtung durchdringt, der zweite Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt ein Rückflächen-Durchgangsloch aufweist, das in Dickenrichtung durchdringt, und das Metallelement in das Vorderflächen-Durchgangsloch und das Rückflächen-Durchgangsloch eingepasst ist, um von der Verdrahtungsplatte getragen zu werden.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 6 oder 7, wobei sich der erste Leistungsterminal-Abschnitt und der zweite Leistungsterminal-Abschnitt in Dickenrichtung gesehen überlappen.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 8, wobei der dritte Leistungsterminal-Abschnitt ein Teil des zweiten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitts oder ein Teil des zweiten Rückflächen-Verdrahtungsabschnitts ist.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 9, wobei das erste Halbleiterelement eine erste Element-Vorderfläche aufweist, die in eine Richtung der Dickenrichtung weist, in der die Basis-Vorderfläche weist, und eine erste Element-Rückfläche, die in die Richtung der Dickenrichtung weist, in der die Basis-Rückfläche weist, die erste Elektrode auf der ersten Element-Rückfläche vorgesehen ist, die zweite Elektrode auf ersten Element-Vorderfläche vorgesehen ist, das zweite Halbleiterelement eine zweite Element-Vorderfläche aufweist, die in die Richtung der Dickenrichtung weist, in die die Basis-Vorderfläche weist, und eine zweite Element-Rückfläche, die in die Richtung der Dickenrichtung weist, in die die Basis-Rückfläche weist, die vierte Elektrode auf der zweiten Element-Rückfläche vorgesehen ist, und die fünfte Elektrode auf der zweiten Element-Vorderfläche vorgesehen ist.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 10, ferner aufweisend: eine erste leitende Platte mit einer ersten Bondfläche, an die die erste Elektrode gebondet ist und die das erste Halbleiterelement trägt, und eine zweite leitende Platte mit einer zweiten Bondfläche, an die die vierte Elektrode gebondet ist und die das zweite Halbleiterelement trägt, wobei die erste leitende Platte und die zweite leitende Platte mit der Verdrahtungsplatte in der Dickenrichtung gesehen überlappen, der erste Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt an die erste Bondfläche gebondet ist und über die erste leitende Platte elektrisch mit der ersten Elektrode verbunden ist, und der zweite Rückflächen-Verdrahtungsabschnitt an die zweite Bondfläche gebondet ist und über die zweite leitende Platte mit der fünften Elektrode elektrisch verbunden ist.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 11, wobei die Verdrahtungsplatte eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung aufweist, die jeweils von der Vorderflächen-Verdrahtungsschicht in der Dickenrichtung zu der Rückflächen-Verdrahtungsschicht durchdringen, die erste Öffnung das erste Halbleiterelement in der Dickenrichtung gesehen umgibt, und die zweite Öffnung das zweite Halbleiterelement in der Dickenrichtung gesehen umgibt.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 12, ferner aufweisend: ein erstes Verbindungselement, das die zweite Elektrode und den zweiten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt verbindet; und ein zweites Verbindungselement, das die fünfte Elektrode und den ersten Vorderflächen-Verdrahtungsabschnitt verbindet.
Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei eine Vielzahl der Metallelemente vorgesehen ist, und die Metallelemente derart angeordnet sind, dass ein Abstand, in Dickenrichtung gesehen, zwischen den Mitten zweier Metallelemente, die, in Dickenrichtung gesehen, einander benachbart sind, nicht kleiner als ein bestimmter Wert ist.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 14, wobei eine Vielzahl der ersten Halbleiterelemente und eine Vielzahl der zweiten Halbleiterelemente vorgesehen sind, die ersten Halbleiterelemente elektrisch parallel zueinander geschaltet sind und entlang einer ersten Richtung orthogonal zur Dickenrichtung angeordnet sind, und die zweiten Halbleiterelemente elektrisch parallel zueinander geschaltet und entlang der ersten Richtung angeordnet sind.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 15, wobei sich die ersten Halbleiterelemente und die zweiten Halbleiterelemente bei Betrachtung in einer zweiten Richtung orthogonal zur Dickenrichtung und zur ersten Richtung überlappen, und die Metallelemente in der Dickenrichtung gesehen zwischen den ersten Halbleiterelementen und den zweiten Halbleiterelementen angeordnet sind.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 16, wobei die Metallelemente entlang der ersten Richtung angeordnet sind.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 17, wobei ein Abstand zwischen benachbarten Metallelementen auf einer Seite kleiner ist als auf der anderen Seite in der ersten Richtung.
Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei eine kombinierte Induktivität der Metallelemente innerhalb von 5 % einer Induktivität der Gesamtheit des Halbleiterbauteils liegt.