DE112016007473T5 - Halbleitervorrichtung - Google Patents
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Abstract
Ein Gehäuse (6) umgibt einen Halbleiterchip (5). Eine Gehäuseelektrode (7) ist an einer oberen Fläche des Gehäuses (6) angebracht. Ein Draht (8) ist mit dem Halbleiterchip (5) und der Gehäuseelektrode (7) verbunden. Ein erster Halteteil (10) drückt die Gehäuseelektrode (7) auf der oberen Fläche des Gehäuses (6) außerhalb eines Verbindungsteils, wo der Draht (8) an die Gehäuseelektrode (7) gebondet ist, nach unten. Ein zweiter Halteteil (11) drückt die Gehäuseelektrode (7) auf der oberen Fläche des Gehäuses (6) innerhalb des Verbindungsteils nach unten. Eine Vertiefung (12) ist auf der oberen Fläche des Gehäuses (6) ausgebildet, Die Gehäuseelektrode (7) ist so gebogen, dass sie in die Vertiefung (12) passt. Der zweite Halteteil (11) ist in der Vertiefung (12) angeordnet.
Description
- Gebiet
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung, in der ein Draht an eine Gehäuseelektrode gebondet ist, und insbesondere auf eine Halbleitervorrichtung, die eine Reduzierung der Drahthöhe ermöglicht.
- Hintergrund
- In Halbleitervorrichtungen zur Leistungsumwandlung werden Drähte mittels Ultraschallbonden oder dergleichen an Gehäuseelektroden gebondet. Für bessere Drahtbonding-Eigenschaften müssen die Gehäuseelektroden fest am Gehäuse befestigt sein. Als Stand der Technik gibt es ein Design, bei dem Gehäuseelektroden mittels Insert-Molding bzw. Spritzgussformen gebildet werden (siehe zum Beispiel PTL 1: Ausführungsform
3 ,25 bis28 oder PTL 2: Ausführungsform1 ,5 ). - Zitatliste
- Patentliteratur
-
- [PTL 1] Offengelegte
japanische Patentanmeldung Nr. 2009-21286 - [PTL 2] Offengelegte
japanische Patentanmeldung Nr. 2009-130007 - Zusammenfassung
- Technisches Problem
- Insert-Molding bzw. Spritzgussformen von Gehäuseelektroden befestigt die Gehäuseelektroden nicht fest genug. Die Gehäuseelektroden werden daher auf sowohl inneren als auch äußeren Seiten von Drahtverbindungsteilen gehalten. Dies führt jedoch zu der Notwendigkeit, die Drahthöhe so zu erhöhen, dass die Drähte einen Halteteil, der die Gehäuseelektrode innerhalb des Verbindungsteils nach unten drückt, nicht berühren. Wenn unter den strukturellen Komponenten innerhalb des Gehäuses der Draht am höchsten positioniert ist, muss ein Versiegelungsmaterial bis zu einer zur Drahthöhe passenden Höhe aufgegossen werden. Dies führt zum Problem einer erhöhten Dicke, eines erhöhten Gewichts und erhöhter Kosten der Halbleitervorrichtung.
- Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das oben beschriebene Problem zu lösen, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Halbleitervorrichtung vorzusehen, die eine Reduzierung der Drahthöhe ermöglicht, während zugelassen wird, dass Drahtbonding-Eigenschaften verbessert werden.
- Lösung für das Problem
- Eine Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Halbleiterchip; ein Gehäuse, das den Halbleiterchip umgibt; eine Gehäuseelektrode, die an einer Oberseite bzw. oberen Fläche des Gehäuses angebracht ist; einen Draht, der mit dem Halbleiterchip und der Gehäuseelektrode verbunden ist; einen ersten Halteteil, der die Gehäuseelektrode auf der oberen Fläche des Gehäuses außerhalb eines Verbindungsteils, wo der Draht an die Gehäuseelektrode gebondet ist, nach unten drückt; und einen zweiten Halteteil, der die Gehäuseelektrode auf der oberen Fläche des Gehäuses innerhalb des Verbindungsteils nach unten drückt, wobei eine Vertiefung auf der oberen Fläche des Gehäuses ausgebildet ist, die Gehäuseelektrode so gebogen ist, dass sie in die Vertiefung passt, und der zweite Halteteil in der Vertiefung angeordnet ist.
- Vorteilhafte Effekte der Erfindung
- In der vorliegenden Erfindung drücken der erste Halteteil und der zweite Halteteil beide Enden der Gehäuseelektrode nach unten und befestigen die Gehäuseelektrode fest am Gehäuse. Folglich können die Drahtbonding-Eigenschaften verbessert werden. Ferner ist der zweite Halteteil in der Vertiefung auf der oberen Fläche des Gehäuses angeordnet, so dass die Höhe der oberen Fläche des zweiten Halteteils nicht höher als die der oberen Fläche der Gehäuseelektrode außerhalb der Vertiefung ist. Daher kann die Höhe des Drahts reduziert werden.
- Figurenliste
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1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. -
2 ist eine Draufsicht, die eine Gehäuseelektrode gemäß der Ausführungsform1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. -
3 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform2 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. -
4 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform3 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. -
5 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform4 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. -
6 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform5 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. -
7 ist eine Draufsicht, die eine Gehäuseelektrode gemäß der Ausführungsform5 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. -
8 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform6 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. -
9 ist eine Draufsicht, die eine Gehäuseelektrode gemäß der Ausführungsform6 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. -
10 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform7 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. -
11 ist eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht, die eine Gehäuseelektrode gemäß der Ausführungsform7 der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. -
12 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform8 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. -
13 ist eine Querschnittsansicht, die einen zweiten Halteteil gemäß der Ausführungsform8 der vorliegenden Erfindung in einem größeren Maßstab veranschaulicht. -
14 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform9 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. -
15 ist eine Draufsicht, die eine Gehäuseelektrode gemäß der Ausführungsform9 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. - Beschreibung von Ausführungsformen
- Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird eine Halbleitervorrichtung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die gleichen Komponenten sind durch die gleichen Symbole bezeichnet, und deren wiederholte Beschreibung kann weggelassen werden.
- Ausführungsform 1
-
1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.2 ist eine Draufsicht, die eine Gehäuseelektrode gemäß der Ausführungsform1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Eine untere Oberflächenelektrode2 ist auf der unteren Oberfläche eines isolierenden Substrats1 vorgesehen, und eine Basisplatte3 ist auf der Oberseite bzw. oberen Fläche des Substrats vorgesehen. Über ein Lot4 ist ein Halbleiterchip5 auf der Basisplatte3 vorgesehen. - Ein Gehäuse
6 umgibt den Halbleiterchip5 auf der Basisplatte3 . Eine Gehäuseelektrode7 ist an einer oberen Fläche des Gehäuses6 angebracht. Ein Draht8 ist mit dem Halbleiterchip5 und der Gehäuseelektrode7 verbunden. Der Halbleiterchip5 und der Draht8 sind mit einem Versiegelungsmaterial9 innerhalb des Gehäuses6 versiegelt. - Ein erster Halteteil
10 drückt die Gehäuseelektrode7 auf der oberen Fläche des Gehäuses6 außerhalb eines Verbindungsteils, wo der Draht8 an die Gehäuseelektrode7 gebondet ist, nach unten. Ein zweiter Halteteil11 drückt die Gehäuseelektrode7 auf der oberen Fläche des Gehäuses6 innerhalb des Verbindungsteils nach unten. Der erste Halteteil10 und der zweite Halteteil11 bestehen aus dem gleichen Material wie das Gehäuse6 , d.h. Gehäuseharz. - Eine Vertiefung
12 ist in einer inneren Ecke auf der oberen Fläche des Gehäuses6 ausgebildet. Die Gehäuseelektrode7 ist so gebogen, dass sie in die Vertiefung12 passt. Der zweite Halteteil11 ist in der Vertiefung12 angeordnet. Die obere Fläche des zweiten Halteteils11 ist bei einer Höhe positioniert, die nicht höher als diejenige der oberen Fläche des Verbindungsteils der Gehäuseelektrode7 ist. - Da der erste Halteteil
10 und der zweite Halteteil11 beide Enden der Gehäuseelektrode7 nach unten drücken und die Gehäuseelektrode7 am Gehäuse6 fest sichern, können die Drahtbonding-Eigenschaften verbessert werden. Da der zweite Halteteil11 in der Vertiefung12 auf der oberen Fläche des Gehäuses6 angeordnet ist, um die Höhe der oberen Fläche des zweiten Halteteils11 niedrig zu halten, kann die Höhe des Drahts8 reduziert werden. Dies mildert die Beschränkungen der Dicke der Halbleitervorrichtung ab und ermöglicht eine Größenreduzierung und ermöglicht auch eine Reduzierung von Gewicht und Kosten. - Ausführungsform 2
-
3 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform2 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Vertiefung12 ist von der inneren Endfläche des Gehäuses6 nach außen beabstandet. Auf diese Weise kann eine gewisse Länge einer Kriechstrecke zwischen dem Halbleiterchip5 und der Gehäuseelektrode7 gewährleistet werden. Sonstige Strukturen und Effekte sind die Gleichen wie jene der Ausführungsform1 . - Ausführungsform 3
-
4 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform3 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Ein Durchgangsloch13 ist in einem gebogenen Teil der Gehäuseelektrode7 ausgebildet. Dies erlaubt, dass das Gehäuseharz durch das Durchgangsloch13 zum zweiten Halteteil11 strömt, wenn der zweite Halteteil11 mit dem Gehäuseharz gebildet wird. Sonstige Strukturen und Effekte sind die Gleichen wie jene der Ausführungsform2 . Während das Durchgangsloch13 hier der Konfiguration der Ausführungsform2 hinzugefügt ist, kann das Durchgangsloch13 der Konfiguration der Ausführungsform1 hinzugefügt werden. - Ausführungsform 4
-
5 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform4 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In dieser Ausführungsform ist die Gehäuseelektrode7 geschliffen, um eine Vertiefung14 in der oberen Fläche der Gehäuseelektrode7 auszubilden. Der zweite Halteteil11 ist in der Vertiefung14 angeordnet. Auf diese Weise können die gleichen Effekte wie jene der Ausführungsform1 erreicht werden. Verglichen mit dem Biegeprozess in Ausführungsform1 kann ferner die Verarbeitungsgenauigkeit der Gehäuseelektrode7 erhöht werden. - Ausführungsform 5
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6 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform5 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.7 ist eine Draufsicht, die eine Gehäuseelektrode gemäß der Ausführungsform5 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Vertiefung14 ist ein Durchgangsloch, das nach unten in der Breite stufenartig reduziert ist. Der zweite Halteteil11 muss nur in der Vertiefung14 jeder Gehäuseelektrode7 platziert werden und muss nicht zwischen benachbarten Gehäuseelektroden7 vorgesehen sein. Somit kann die für den zweiten Halteteil11 verwendete Menge an Harz reduziert werden. Sonstige Strukturen und Effekte sind die Gleichen wie jene der Ausführungsform2 . - Ausführungsform 6
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8 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform6 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.9 ist eine Draufsicht, die eine Gehäuseelektrode gemäß der Ausführungsform6 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Vertiefung14 ist ein Durchgangsloch mit einer trapezförmigen Querschnittsform. Folglich ist die Bearbeitung einfach. Sonstige Strukturen und Effekte sind die Gleichen wie jene der Ausführungsform5 . - Ausführungsform 7
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10 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform7 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.11 ist eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht, die eine Gehäuseelektrode gemäß der Ausführungsform7 der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Die Gehäuseelektrode7 weist einen Querschnitt in H-Form mit Vertiefungen15 in den Seitenflächen auf. Wird das Gehäuseharz in die Vertiefungen15 gefüllt, wird die Gehäuseelektrode7 am Gehäuse6 fixiert. Da die Gehäuseelektrode7 auf diese Weise fest am Gehäuse6 fixiert ist, können die Drahtbonding-Eigenschaften verbessert werden. Da der zweite Halteteil11 nicht auf der Gehäuseelektrode7 vorgesehen werden muss, kann auch die Höhe des Drahts8 reduziert werden. - Ausführungsform 8
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12 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform8 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.13 ist eine Querschnittsansicht, die einen zweiten Halteteil gemäß der Ausführungsform8 der vorliegenden Erfindung in einem größeren Maßstab veranschaulicht. Wie bei der Ausführungsform1 drücken der erste Halteteil10 und der zweite Halteteil11 beide Enden der Gehäuseelektrode7 nach unten, um die Gehäuseelektrode7 fest am Gehäuse6 zu befestigen, so dass die Drahtbonding-Eigenschaften verbessert werden können. - In dieser Ausführungsform ist der zweite Halteteil
11 entlang dem Draht8 angeschrägt. Der zweite Halteteil11 ist in eine angeschrägte Form geschliffen, um so dem Draht8 auszuweichen, wodurch eine gewisse Distanz zwischen dem zweiten Halteteil11 und dem Draht8 gewährleistet ist. Dies erlaubt, dass die Höhe des Drahts8 ohne Ändern der Struktur der Gehäuseelektrode7 reduziert wird. - Ausführungsform 9
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14 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform9 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.15 ist eine Draufsicht, die eine Gehäuseelektrode gemäß der Ausführungsform9 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Wie bei der Ausführungsform1 drücken der erste Halteteil10 und der zweite Halteteil11 beide Enden der Gehäuseelektrode7 nach unten, um die Gehäuseelektrode7 fest am Gehäuse6 zu befestigen, so dass die Drahtbonding-Eigenschaften verbessert werden können. - Der zweite Halteteil
11 wird, wenn er aus dem gleichen Harzmaterial wie demjenigen des Gehäuses6 gebildet wird, so dass er sich über die Elektroden erstreckt, am Ende eine große Höhe aufweisen. In dieser Ausführungsform wird daher der zweite Halteteil11 durch Auftragung eines Klebstoffs ausgebildet. Dies erlaubt, dass die Höhe des zweiten Halteteils11 reduziert wird, ohne die Struktur der Gehäuseelektrode7 zu ändern. - Der Halbleiterchip
5 ist ein MOSFET, eine SBD, ein IGBT, eine PN-Diode oder dergleichen. Der Halbleiterchip5 ist nicht auf einen aus Silizium gebildeten Halbleiterchip beschränkt, sondern kann stattdessen aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke geschaffen sein, der eine breitere Bandlücke als diejenige von Silizium aufweist. Der Halbleiter mit breiter Bandlücke ist zum Beispiel ein Siliziumcarbid, ein Material auf Galliumnitrid-Basis oder Diamant. Ein Halbleiterchip5 , der aus solch einem Halbleiter mit breiter Bandlücke gebildet ist, weist eine hohe Spannungsfestigkeit und eine hohe zulässige Stromdichte auf und kann somit miniaturisiert werden. Die Verwendung solch eines miniaturisierten Halbleiterchips5 ermöglicht die Miniaturisierung und hohe Integration der Halbleitervorrichtung, in der der Halbleiterchip5 integriert ist. Da der Halbleiterchip5 eine hohe Wärmebeständigkeit aufweist, kann überdies eine Abstrahllamelle eines Kühlkörpers miniaturisiert werden, und ein wassergekühlter Teil kann luftgekühlt werden, was zu einer weiteren Miniaturisierung der Halbleitervorrichtung führt. Da der Halbleiterchip5 einen geringen Leistungsverlust und eine hohe Effizienz aufweist, kann ferner eine hocheffiziente Halbleitervorrichtung erzielt werden. - Bezugszeichenliste
- 5 Halbleiterchip; 6 Gehäuse; 7 Gehäuseelektrode; 8 Draht; 10 erster Halteteil; 11 zweiter Halteteil; 12, 14, 15 Vertiefung; 13 Durchgangsloch
- 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
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- JP 2009021286 [0002]
- JP 2009130007 [0002]
Claims (11)
- Halbleitervorrichtung, umfassend: einen Halbleiterchip; ein Gehäuse, das den Halbleiterchip umgibt; eine Gehäuseelektrode, die an einer oberen Fläche des Gehäuses angebracht ist; einen Draht, der mit dem Halbleiterchip und der Gehäuseelektrode verbunden ist; einen ersten Halteteil, der die Gehäuseelektrode auf der oberen Fläche des Gehäuses außerhalb eines Verbindungsteils, wo der Draht an die Gehäuseelektrode gebondet ist, nach unten drückt; und einen zweiten Halteteil, der die Gehäuseelektrode auf der oberen Fläche des Gehäuses innerhalb des Verbindungsteils nach unten drückt, wobei eine Vertiefung auf der oberen Fläche des Gehäuses ausgebildet ist, die Gehäuseelektrode so gebogen ist, dass sie in die Vertiefung passt, und der zweite Halteteil in der Vertiefung angeordnet ist.
- Halbleitervorrichtung nach
Anspruch 1 , wobei die Vertiefung von einer inneren Endfläche des Gehäuses beabstandet ist. - Halbleitervorrichtung nach
Anspruch 1 oder2 , wobei ein Durchgangsloch in einem gebogenen Teil der Gehäuseelektrode ausgebildet ist. - Halbleitervorrichtung, umfassend: einen Halbleiterchip; ein Gehäuse, das den Halbleiterchip umgibt; eine Gehäuseelektrode, die an einer oberen Fläche des Gehäuses angebracht ist; einen Draht, der mit dem Halbleiterchip und der Gehäuseelektrode verbunden ist; einen ersten Halteteil, der die Gehäuseelektrode auf der oberen Fläche des Gehäuses außerhalb eines Verbindungsteils, wo der Draht an die Gehäuseelektrode gebondet ist, nach unten drückt; und einen zweiten Halteteil, der die Gehäuseelektrode auf der oberen Fläche des Gehäuses innerhalb des Verbindungsteils nach unten drückt, wobei eine Vertiefung auf der oberen Fläche des Gehäuses ausgebildet ist, und der zweite Halteteil in der Vertiefung angeordnet ist.
- Halbleitervorrichtung nach
Anspruch 4 , wobei die Vertiefung ein Durchgangsloch ist, das nach unten in der Breite reduziert ist. - Halbleitervorrichtung nach
Anspruch 5 , wobei die Vertiefung ein Durchgangsloch ist, das eine trapezförmige Querschnittsform aufweist. - Halbleitervorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , wobei eine obere Fläche des zweiten Halteteils bei einer Höhe positioniert ist, die nicht höher als eine Höhe einer oberen Fläche des Verbindungsteils der Gehäuseelektrode ist. - Halbleitervorrichtung, umfassend: einen Halbleiterchip; ein Gehäuse, das den Halbleiterchip umgibt; eine Gehäuseelektrode, die an einer oberen Fläche des Gehäuses angebracht ist; und einen Draht, der mit dem Halbleiterchip und der Gehäuseelektrode verbunden ist, wobei auf einer Seitenfläche der Gehäuseelektrode eine Vertiefung ausgebildet ist und die Gehäuseelektrode mit einem in die Vertiefung gefüllten Gehäuseharz am Gehäuse fixiert ist.
- Halbleitervorrichtung, umfassend: einen Halbleiterchip; ein Gehäuse, das den Halbleiterchip umgibt; eine Gehäuseelektrode, die an einer oberen Fläche des Gehäuses angebracht ist; einen Draht, der mit dem Halbleiterchip und der Gehäuseelektrode verbunden ist; einen ersten Halteteil, der die Gehäuseelektrode auf der oberen Fläche des Gehäuses außerhalb eines Verbindungsteils, wo der Draht an die Gehäuseelektrode gebondet ist, nach unten drückt; und einen zweiten Halteteil, der die Gehäuseelektrode auf der oberen Fläche des Gehäuses innerhalb des Verbindungsteils nach unten drückt, wobei der zweite Halteteil entlang dem Draht angeschrägt ist.
- Halbleitervorrichtung, umfassend: einen Halbleiterchip; ein Gehäuse, das den Halbleiterchip umgibt; eine Gehäuseelektrode, die an einer oberen Fläche des Gehäuses angebracht ist; einen Draht, der mit dem Halbleiterchip und der Gehäuseelektrode verbunden ist; einen ersten Halteteil, der die Gehäuseelektrode auf der oberen Fläche des Gehäuses außerhalb eines Verbindungsteils, wo der Draht an die Gehäuseelektrode gebondet ist, nach unten drückt; und einen zweiten Halteteil, der die Gehäuseelektrode auf der oberen Fläche des Gehäuses innerhalb des Verbindungsteils nach unten drückt, wobei der zweite Halteteil ein Klebstoff ist.
- Halbleitervorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis10 , wobei der Halbleiterchip aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke besteht.
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