DE112017005498B4 - Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents

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Abstract

Halbleiterbauelement (101, 102, 103, 201, 202, 203, 301, 302, 303), das Folgendes aufweist:ein Leistungsmodul (100), das Folgendes aufweist:- ein Halbleiterelement (1) und- ein Dichtungselement (5), das gestaltet ist, um das Halbleiterelement (1) abzudichten, und- ein Metallbauteil (4) mit dem darauf montierten Halbleiterelement (1), wobei mindestens ein Bereich des Metallbauteils (4) frei vom Dichtungselement (5) ist; und- ein mit dem Metallbauteil (4) des Leistungsmoduls (100) verbundenes Wärmeableitungselement (200), wobeidas Metallbauteil (4) mit einem von (i) einer Vielzahl von Rücksprungbereichen (C1, C2) und (ii) einer Vielzahl von Vorsprungbereichen (V1, V2) versehen ist,während das Wärmeableitungselement (200) mit dem anderen von (i) der Vielzahl von Rücksprungbereichen (C1, C2) und (ii) der Vielzahl von Vorsprungbereichen (V1, V2) versehen ist,wobei ein erster Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV1) als Teil einer Vielzahl von Vorsprung-Rücksprung-Bereichen (CV1, CV2), die aus der Vielzahl von Rücksprungbereichen (C1, C2) und der Vielzahl von Vorsprungbereichen (V1, V2) gebildet sind, einen Rücksprungbereich (C1) und einen Vorsprungbereich (V1) aufweist,wobei der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV1) in der Höhenrichtungsdimension größer ist als ein zweiter Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV2), der nicht der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV1) ist aus der Vielzahl der Vorsprung-Rücksprung-Bereiche (CV1,CV2),wobei der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV1) eine Wandfläche hat mit einem ersten Wandoberflächenbereich (S1) mit einem ersten Neigungswinkel (IA1) zur Höhenrichtung, undeinem zweiten Wandoberflächenbereich (S2) mit einem vom ersten Neigungswinkel (IA1) verschiedenen zweiten Neigungswinkel (IA2) undwobei das Metallbauteil (4) und das Wärmeableitungselement (200) in der Vielzahl der Vorsprung-Rücksprung-Bereiche (CV1, CV2) miteinander zusammengefügt sind, wobei die Vielzahl der Rücksprungbereiche (C1, C2) die Vielzahl der Vorsprungbereiche (V1, V2) berührt, undwobei ein erster Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV1) in einem Mittelbereich in einer Richtung angeordnet ist, in der der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV1) und der zweite Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV2) angeordnet sind.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement und ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements, insbesondere auf ein Halbleiterbauelement, das so aufgebaut ist, dass ein Leistungsmodul und ein Kühlkörper miteinander verbunden sind, und ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements.
  • STAND DER TECHNIK
  • In einem Halbleiterbauelement z.B. einem konventionellen Leistungsmodul sind das Leistungsmodul und ein Kühlkörper durch ein Wärmeleitfett thermisch verbunden. Beim Einsatz eines Wärmeleitfetts ist jedoch zu befürchten, dass es bei längerem Gebrauch zu Problemen wie einem sogenannten Pump-Out-Phänomen oder Ausdampfen kommen kann. Auch kann sich bei Verwendung eines Wärmeleitfetts der Wärmewiderstand des gesamten Leistungsmoduls erhöhen. So wurde alternativ zu einem Verfahren zum Verbinden eines Leistungsmoduls und eines Kühlkörpers mit einem Wärmeleitfett, der in einem Halbleiterbauelement enthalten ist, ein fettfreies Verbindungsverfahren entwickelt. Als Beispiel für die fettfreie Verbindungsmethode ist es denkbar, ein Herstellungsverfahren zur Integration (zum „Zusammenfügen“) eines Leistungsmoduls und eines Kühlkörpers durch Verstemmen in einem Vorsprung-Rücksprung-Bereich in einer Verbindungsfläche zwischen Leistungsmodul und der Kühlkörper zu verwenden. Dieses Verfahren ist z.B. in der Japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2014-179 394A (Patentdokument 1) beschrieben, durch die ein Leistungsmodul und ein Kühlkörper ohne Verwendung von Fett verbunden werden. Dementsprechend wird erwartet, dass die Zuverlässigkeit des Halbleiterbauelements im Langzeitbetrieb gewährleistet ist und die Wärmeabfuhrleistung vom Leistungsmodul zum Kühlkörper erhalten bleibt.
  • STAND DER TECHNIK
    • Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2014-179 394 A
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Mit der Erfindung zu lösende Probleme
  • Das Leistungsmodul, das in einem Halbleiterbauelement enthalten ist, das in der JP 2014-179 394 A beschrieben wird, weist eine Gestaltung auf, in der ein Halbleiterelement, ein Lot, ein Verbindungselement, eine Isolierschicht und ein Metallbauteil über ein Dichtungselement zusammengefügt sind. Das Metallbauteil ist mit einem Vorsprung-Rücksprung-Bereich versehen, der eine hervorstehende und zurückgesetzte Form aufweist. Darüber hinaus weist der mit dem Leistungsmodul verbundene Kühlkörper eine dem Metallbauteil zugewandte Oberfläche auf und ist mit einem Vorsprung-Rücksprung-Bereich mit einer vorstehenden und einer vertieften Form versehen, so dass er in den Vorsprung-Rücksprung-Bereich des Metallbauteils eingepasst werden kann. Wenn das Leistungsmodul mit dem Metallbauteil und der Kühlkörper aufeinandergestapelt werden, wird der Vorsprung-Rücksprung-Bereich durch eine Pressenbelastung plastisch verformt. Dabei werden das Metallbauteil des Leistungsmoduls und der Kühlkörper miteinander verbunden und zusammengefügt.
  • Die Vorsprung-Rücksprung-Bereiche des Leistungsmoduls und des Kühlkörpers in der JP 2014-179 394 A haben einen Vorsprung-Rücksprung-Bereich mit einer großen Abmessung in der Höhenrichtung des Halbleiterbauelements und einen Vorsprung-Rücksprung-Bereich mit einer kleinen Abmessung in der Höhenrichtung des Halbleiterbauelements. Dadurch wird die Wärmeabfuhrleistung vom Leistungsmodul zum Kühlkörper verbessert. Zu diesem Zweck wird jedoch davon ausgegangen, dass alle gebildeten Vorsprung-Rücksprung-Bereiche vollständig angepasst und fest miteinander verbunden sein müssen. Da der Vorsprung-Rücksprung-Bereich durch maschinelle Bearbeitung wie Schmieden, Druckguss oder Extrusion gebildet wird, weist dieser Vorsprung-Rücksprung-Bereich eine Form mit Maßabweichungen (Toleranz) auf. Aufgrund von Maßabweichungen im Vorsprung-Rücksprung-Bereich sowie von Abweichungen in der Lagebeziehung zwischen Metallbauteil und Kühlkörper können Leistungsmodul und Kühlkörper in einem Zustand miteinander zusammengefügt werden, in dem das Leistungsmodul verrutscht wird, wodurch es gegenüber der ursprünglichen Fügetechnik geneigt/verkippt ist.
  • Wenn das Leistungsmodul mit den Kühlkörper zusammengefügt wird, während es gegenüber dem Kühlkörper geneigt ist, erhöht sich oder variiert der thermische Widerstand im dazwischen liegenden Kontaktabschnitt, so dass das Leistungsmodul nicht die gewünschte Wärmeableitleistung erreichen kann. Darüber hinaus bestehen bei Druckbeaufschlagung durch Pressenbelastung im Zustand der Neigung des Leistungsmoduls relativ zum Kühlkörper das Problem, dass das Dichtungselement aufgrund von Spannungskonzentration bricht oder ein Installationsfehler im Montageschritt nach dem Verstemmen auftritt. Um die Einbaugenauigkeit der Vorrichtung beim Montageschritt zu erhöhen und Installationsfehlern zu vermeiden, ist es notwendig, Prozesse wie z.B. die Justierung zur Beseitigung von Schwankungen der Elementabmessungen und dergleichen durchzuführen, um die Ebenen der Elemente parallel zueinander anzuordnen. Insbesondere ist es notwendig, Schritte durchzuführen, bei denen die Form jedes Elements bestätigt wird, der parallele Zustand zwischen den Ebenen beibehalten wird und Druck ausgeübt wird, während der parallele Zustand beibehalten wird. Für die Durchführung dieser Prozesse ist es notwendig, eine groß angelegte und kostenintensive Vorrichtung zu verwenden, was eine Verbesserung der Produktivität verhindern kann.
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Halbleiterbauelement mit einem Leistungsmodul und einem Kühlkörper bereitzustellen, die mit ausgezeichneter Produktivität und hoher Stabilität miteinander zusammengefügt werden können, ohne eine groß bauende Vorrichtung verwenden zu müssen, wobei die während der Verarbeitung auftretende Neigung/Kippung beim Zusammenfügen und dadurch verursachte Wärmewiderstandsänderungen unterdrückt werden; und ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements aufzuzeigen.
  • Mittel zum Lösen der Probleme
  • Das Halbleiterbauelement gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Leistungsmodul und ein Wärmeableitungselement auf. Das Wärmeableitungselement ist mit dem Leistungsmodul verbunden. Ein Metallbauteil ist mit einem von (i) einer Vielzahl von Rücksprungbereichen und (ii) einer Vielzahl von Vorsprungbereichen versehen, während das Wärmeableitungselement mit dem anderen von (i) der Vielzahl von Rücksprungbereichen und (ii) der Vielzahl von Vorsprungbereichen versehen ist. Das Metallbauteil und das Wärmeableitungselement sind in einer Vielzahl von Vorsprung-Rücksprung-Bereichen miteinander zusammengefügt, wobei die Vielzahl von Rücksprungbereichen die Vielzahl von Vorsprungbereichen berührt. Ein erster Vorsprung-Rücksprung-Bereich als Bereich der Vielzahl von Vorsprung-Rücksprung-Bereichen ist in der Höhenrichtungsdimension größer als ein zweiter Vorsprung-Rücksprung-Bereich, der nicht der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich aus der Vielzahl von Vorsprung-Rücksprung-Bereichen ist. Der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich hat eine Wandfläche mit: einem ersten Wandflächenbereich mit einem ersten Neigungswinkel zur Höhenrichtung; und einem zweiten Wandflächenbereich mit einem zweiten Neigungswinkel, der sich vom ersten Neigungswinkel unterscheidet.
  • Ein weiteres Halbleiterbauelement der vorliegenden Erfindung weist ein Leistungsmodul und ein Wärmeableitungselement auf. Das Wärmeableitungselement ist mit dem Leistungsmodul verbunden. Ein Metallbauteil ist mit einem von (i) einer Vielzahl von Rücksprungbereichen und einer Vielzahl von äußeren geneigten Oberflächenbereichen und (ii) einer Vielzahl von Vorsprungbereichen versehen, während das Wärmeableitungselement mit dem jeweils anderen von (i) der Vielzahl von Rücksprungbereichen und der Vielzahl von äußeren geneigten Oberflächenbereichen und (ii) der Vielzahl von Vorsprungbereichen versehen ist. Das Metallbauteil und das Wärmeableitungselement sind miteinander in einer Vielzahl von ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichen zusammengefügt, in denen die Vielzahl von äußeren geneigten Oberflächenbereichen die Vielzahl von Vorsprungbereichen berührt, und in einer Vielzahl von zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereichen, in denen die Vielzahl von Rücksprungbereichen die Vielzahl von Vorsprungbereichen berührt. Die Vielzahl der ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereiche ist in der Höhenrichtungsdimension größer als die Vielzahl der zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereiche. Ein Paar erster Vorsprung-Rücksprung-Bereiche ist so angeordnet, dass die ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereiche voneinander beabstandet sind. Das eine Paar erster Vorsprung-Rücksprung-Bereiche erstreckt sich so, dass ein Paar Vorsprungbereiche, die jeweils unter einen entsprechenden der beiden ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereiche fallen, von einem Basisbereich zu einem führenden Ende entlang der Vielzahl der äußeren geneigten Oberflächenbereiche in Bezug auf die Höhenrichtung geneigt ist. Jeder der Vielzahl der ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereiche hat eine Wandfläche, die Folgendes aufweist: einen ersten Wandflächenbereich mit einem ersten Neigungswinkel zur Höhenrichtung; und einen zweiten Wandflächenbereich mit einem zweiten Neigungswinkel, der sich vom ersten Neigungswinkel unterscheidet.
  • Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements gemäß der vorliegenden Erfindung werden zunächst ein Leistungsmodul und dann ein Wärmeableitungselement zum Anschluss an das Leistungsmodul vorbereitet. Ein Metallbauteil ist mit einem von (i) einer Vielzahl von Rücksprungbereichen und (ii) einer Vielzahl von Vorsprungbereichen versehen, während das Wärmeableitungselement mit dem anderen von (i) der Vielzahl von Rücksprungbereichen und (ii) der Vielzahl von Vorsprungbereichen versehen ist. Die Vielzahl der Rücksprungbereiche und die Vielzahl der Vorsprungbereiche sind zu einer Vielzahl von Vorsprung-Rücksprung-Bereichen ineinander gefügt und fügen so das Metallbauteil und das Wärmeableitungselement zusammen. Ein erster Vorsprung-Rücksprung-Bereich als Bereich der Vielzahl von Vorsprung-Rücksprung-Bereichen ist in der Höhenrichtungsdimension größer als ein zweiter Vorsprung-Rücksprung-Bereich, der ein anderer ist als der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich aus der Vielzahl von Vorsprung-Rücksprung-Bereichen. Eine Wandfläche eines ersten Rücksprungbereichs der Vielzahl von Rücksprungbereichen, die unter den ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich fällt, ist als zur Höhenrichtung geneigte Fläche ausgebildet. Eine Wandfläche eines ersten Vorsprungbereichs aus der Vielzahl von Vorsprungbereichen, die unter den ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich fällt, ist als zur Höhenrichtung geneigte Fläche ausgebildet. Die Wandfläche des ersten Rücksprungbereichs unterscheidet sich im Neigungswinkel von der Wandfläche des ersten Vorsprungbereichs. Bei der Zusammenfügung berühren sich der erste Rücksprungbereich und der erste Vorsprungbereich, um mindestens einen der ersten Rücksprungbereiche und/oder der ersten Vorsprungbereich plastisch zu verformen.
  • In einem anderen Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements gemäß der vorliegenden Erfindung werden zunächst ein Leistungsmodul und dann ein Wärmeableitungselement zum Anschluss an das Leistungsmodul vorbereitet. Ein Metallbauteil ist mit einem von (i) der Vielzahl von Rücksprungbereichen und (ii) der Vielzahl von Vorsprungbereichen versehen, während das Wärmeableitungselement mit dem anderen von (i) der Vielzahl von Rücksprungbereichen und (ii) der Vielzahl von Vorsprungbereichen versehen ist. Die Vielzahl der Rücksprungbereiche und die Vielzahl der Vorsprungbereiche sind zu einer Vielzahl von Vorsprung-Rücksprung-Bereichen ineinander gefügt und fügen so das Metallbauteil und das Wärmeableitungselement zusammen. Ein erster Vorsprung-Rücksprung-Bereich als Bereich der Vielzahl von Vorsprung-Rücksprung-Bereichen ist in der Höhenrichtungsdimension größer als ein zweiter Vorsprung-Rücksprung-Bereich der ein anderer ist als der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich aus der Vielzahl von Vorsprung-Rücksprung-Bereichen. Eine Wandfläche eines ersten Rücksprungbereichs der Vielzahl von Rücksprungbereichen, die unter den ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich fällt, ist als zur Höhenrichtung geneigte Fläche ausgebildet. Eine Wandfläche eines ersten Vorsprungbereichs aus der Vielzahl von Vorsprungbereichen, die unter den ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich fällt, ist als zur Höhenrichtung geneigte Fläche ausgebildet. Ein Paar erster Vorsprung-Rücksprung-Bereiche ist so ausgebildet, dass die ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereiche voneinander beabstandet sind. Der Mitte-zu-Mitte-Abstand zwischen den Bodenbereichen von einem Paar erster Rücksprungbereiche, die unter das eine Paar erster Vorsprung-Rücksprung-Bereiche fallen, unterscheidet sich vom Mitte-zu-Mitte-Abstand zwischen Vorderenden von einem Paar erster Vorsprungbereiche, die unter das andere Paar erster Vorsprung-Rücksprung-Bereiche fallen. Beim Zusammenfügen berühren sich der erste Rücksprungbereich und der erste Vorsprungbereich, um mindestens einen der ersten Rücksprungbereiche und/oder den ersten Vorsprungbereich plastisch zu verformen.
  • In noch einem weiteren Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements gemäß der vorliegenden Erfindung werden zunächst ein Leistungsmodul und dann ein Wärmeableitungselement zum Anschluss an das Leistungsmodul vorbereitet. Ein Metallbauteil wird mit einem von (i) einer Vielzahl von Rücksprungbereichen und einer Vielzahl von äußeren geneigten Oberflächenbereichen und (ii) einer Vielzahl von Vorsprungbereichen versehen, während das Wärmeableitungselement mit dem anderen von (i) der Vielzahl von Rücksprungbereichen und der Vielzahl von äußeren geneigten Oberflächenbereichen und (ii) der Vielzahl von Vorsprungbereichen versehen wird. Die vielen Rücksprungbereiche und die vielen Vorsprungbereiche werden ineinander gefügt und die Vielzahl von äußeren geneigten Oberflächenbereichen und die Vielzahl von Vorsprungbereichen werden ineinander gefügt, um eine Vielzahl von Vorsprung-Rücksprung-Bereichen zu bilden, wodurch das Metallbauteil und das Wärmeableitungselement miteinander zusammengefügt werden. Ein erster Vorsprung-Rücksprung-Bereich aus der Vielzahl von Vorsprung-Rücksprung-Bereichen, der aus einem äußeren geneigten Oberflächenbereich aus der Vielzahl von äußeren geneigten Oberflächenbereichen und einem Vorsprungbereich aus der Vielzahl von Vorsprungbereichen gebildet ist, ist in der Höhenrichtungsdimension größer als ein zweiter Vorsprung-Rücksprung-Bereich aus der Vielzahl von Vorsprung-Rücksprung-Bereichen, der aus einem Rücksprungbereich aus der Vielzahl von Rücksprungbereichen und dem Vorsprungbereich gebildet wird. Eine Wandfläche des äußeren geneigten Oberflächenbereichs, die unter den ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich fällt, ist als zur Höhenrichtung geneigte Fläche ausgebildet. Eine Wandfläche eines ersten Vorsprungbereichs aus der Vielzahl von Vorsprungbereichen, die unter den ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich fällt, ist als zur Höhenrichtung geneigte Fläche ausgebildet. Ein Paar erster Vorsprung-Rücksprung-Bereiche ist so ausgebildet, dass die ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereiche voneinander beabstandet sind. Der Abstand zwischen den Innenumfängen der Bodenbereiche eines Paares von äußeren geneigten Oberflächenbereichen, die unter das eine Paar von ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichen fallen, ist größer als der Abstand zwischen Vorderenden von einem Paar von ersten Vorsprungbereichen, die unter das andere Paar von ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichen fallen. Der Abstand zwischen den Innenumfängen wird beim Bilden der Vielzahl von Rücksprungbereichen, der Vielzahl von äußeren geneigten Oberflächenbereichen und der Vielzahl von Vorsprungbereichen geschaffen. Beim Zusammenfügen berühren sich der äußere geneigter Oberflächenbereich und der erste Vorsprungbereich, um mindestens einen der ersten Rücksprungbereiche und/oder den ersten Vorsprungbereich plastisch zu verformen.
  • Effekt der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung fungieren der erste Rücksprungbereich und der erste Vorsprungbereich zur Bildung des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs, der in Höhenrichtung größer ist als der zweite Vorsprung-Rücksprung-Bereich, als Führungsmechanismus, wenn das Metallbauteil und das Wärmeableitungselement miteinander zusammengefügt werden. Mit anderen Worten, der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich dient dazu, zu verhindern, dass das Leistungsmodul und der Kühlkörper in einem Zustand miteinander zusammengefügt werden, in dem das Leistungsmodul verschoben wird, während es gegenüber der ursprünglich gewollten Verbindungstechnik geneigt ist. Dadurch wird es möglich, ein Halbleiterbauelement mit hervorragender Produktivität und Stabilität sowie mit reduzierten Schwankungen des Wärmewiderstands herzustellen.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Gestaltung eines Halbleiterbauelements nach dem ersten Beispiel der ersten Ausführungsform zeigt;
    • 2 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht eines Bereichs II, der in 1 von einer gestrichelten Linie umgeben ist;
    • 3 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den Zustand der in jeweils einem Metallbauteil und einem Kühlkörper gebildeten Rücksprungbereiche und Vorsprungbereiche vor der Zusammenfügung des Metallbauteils und des Kühlkörpers miteinander nach dem ersten Beispiel der ersten Ausführungsform darstellt;
    • 4 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht mit Abmessungen und dergleichen der einzelnen Rücksprungbereiche und der Vorsprungbereiche in 3;
    • 5 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die den ersten Schritt eines Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements nach dem ersten Beispiel der ersten Ausführungsform zeigt;
    • 6 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den zweiten Schritt des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements nach dem ersten Beispiel der ersten Ausführungsform zeigt;
    • 7 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den dritten Schritt des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements nach dem ersten Beispiel der ersten Ausführungsform zeigt;
    • 8 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den vierten Schritt des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements nach dem ersten Beispiel der ersten Ausführungsform zeigt;
    • 9 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Gestaltung eines Halbleiterbauelements nach dem zweiten Beispiel der ersten Ausführungsform zeigt;
    • 10 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht eines Bereichs X, der in 9 von einer gestrichelten Linie umgeben ist;
    • 11 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den Zustand der in jeweils einem Metallbauteil und einem Kühlkörper gebildeten Rücksprungbereiche und Vorsprungbereiche vor der Zusammenfügung des Metallbauteils und des Kühlkörpers miteinander zeigt, im zweiten Beispiel der ersten Ausführungsform;
    • 12 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht mit Abmessungen und dergleichen der einzelnen Rücksprungbereiche und der Vorsprungbereiche in 11;
    • 13 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die den ersten Schritt eines Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements gemäß dem zweiten Beispiel der ersten Ausführungsform zeigt;
    • 14 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Modifikation des ersten Schrittes des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements gemäß dem zweiten Beispiel der ersten Ausführungsform zeigt;
    • 15 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Gestaltung eines Halbleiterbauelements nach dem dritten Beispiel der ersten Ausführungsform zeigt;
    • 16 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht eines Bereichs XVI, der in 15 von einer gestrichelten Linie umgeben ist;
    • 17 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den Zustand der in jeweils einem Metallbauteil und einem Kühlkörper gebildeten Rücksprungbereiche und Vorsprungbereiche vor der Zusammenfügung des Metallbauteils und des Kühlkörpers miteinander zeigt, im dritten Beispiel der ersten Ausführungsform;
    • 18 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht mit Abmessungen und dergleichen der einzelnen Rücksprungbereiche und der Vorsprungbereiche in 17;
    • 19 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Gestaltung eines Halbleiterbauelements nach dem ersten Beispiel der zweiten Ausführungsform zeigt;
    • 20 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht eines Bereichs XX, der in 19 von einer gestrichelten Linie umgeben ist;
    • 21 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den Zustand der in jeweils einem Metallbauteil und einem Kühlkörper gebildeten Rücksprungbereiche und Vorsprungbereiche vor der Zusammenfügung des Metallbauteils und des Kühlkörpers miteinander zeigt, im ersten Beispiel der zweiten Ausführungsform;
    • 22 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht mit Abmessungen und dergleichen der einzelnen Rücksprungbereiche und der Vorsprungbereiche in 21;
    • 23 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die den ersten Schritt eines Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements gemäß dem ersten Beispiel der zweiten Ausführungsform zeigt;
    • 24 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den zweiten Schritt des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements nach dem ersten Beispiel der zweiten Ausführungsform zeigt;
    • 25 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den dritten Schritt des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements nach dem ersten Beispiel der zweiten Ausführungsform zeigt;
    • 26 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den vierten Schritt des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements nach dem ersten Beispiel der zweiten Ausführungsform zeigt;
    • 27 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den fünften Schritt des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements nach dem ersten Beispiel der zweiten Ausführungsform zeigt;
    • 28 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Gestaltung eines Halbleiterbauelements nach dem zweiten Beispiel der zweiten Ausführungsform zeigt;
    • 29 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht eines Bereichs XXIX, der in 28 von einer gestrichelten Linie umgeben ist;
    • 30 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den Zustand der in jeweils einem Metallbauteil und einem Kühlkörper gebildeten Rücksprungbereiche und Vorsprungbereiche vor der Zusammenfügung des Metallbauteils und des Kühlkörpers miteinander zeigt, im zweiten Beispiel der zweiten Ausführungsform;
    • 31 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht mit Abmessungen und dergleichen der einzelnen Rücksprungbereiche und der Vorsprungbereiche in 30;
    • 32 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Gestaltung eines Halbleiterbauelements nach dem dritten Beispiel der zweiten Ausführungsform zeigt;
    • 33 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht eines Bereichs XXXIII, der in 32 von einer gestrichelten Linie umgeben ist;
    • 34 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den Zustand der in jeweils einem Metallbauteil und einem Kühlkörper gebildeten Rücksprungbereiche und Vorsprungbereiche vor der Zusammenfügung des Metallbauteils und des Kühlkörpers miteinander zeigt, im dritten Beispiel der zweiten Ausführungsform;
    • 35 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht mit Abmessungen und dergleichen der einzelnen Rücksprungbereiche und der Vorsprungbereiche in 34;
    • 36 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Gestaltung eines Halbleiterbauelements nach dem ersten Beispiel der dritten Ausführungsform zeigt;
    • 37 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht eines Bereichs XXXVII, der in 36 von einer gestrichelten Linie umgeben ist;
    • 38 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den Zustand der in jeweils einem Metallbauteil und einem Kühlkörper gebildeten Rücksprungbereiche und Vorsprungbereiche vor der Zusammenfügung des Metallbauteils und des Kühlkörpers miteinander zeigt, im ersten Beispiel der dritten Ausführungsform;
    • 39 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht mit Abmessungen und dergleichen der einzelnen Rücksprungbereiche und der Vorsprungbereiche in 38;
    • 40 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den ersten Schritt eines Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements nach dem ersten Beispiel der dritten Ausführungsform zeigt;
    • 41 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den zweiten Schritt des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements nach dem ersten Beispiel der dritten Ausführungsform zeigt;
    • 42 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den dritten Schritt des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements nach dem ersten Beispiel der dritten Ausführungsform zeigt;
    • 43 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den vierten Schritt des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements nach dem ersten Beispiel der dritten Ausführungsform zeigt;
    • 44 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Gestaltung eines Halbleiterbauelements nach dem zweiten Beispiel der dritten Ausführungsform zeigt;
    • 45 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht eines Bereichs XLV, der in 44 von einer gestrichelten Linie umgeben ist;
    • 46 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den Zustand der in jeweils einem Metallbauteil und einem Kühlkörper gebildeten Rücksprungbereiche und Vorsprungbereiche vor der Zusammenfügung des Metallbauteils und des Kühlkörpers miteinander zeigt, im zweiten Beispiel der dritten Ausführungsform;
    • 47 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Gestaltung eines Halbleiterbauelements nach dem dritten Beispiel der dritten Ausführungsform zeigt;
    • 48 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht eines Bereichs XLVIII, der in 47 von einer gestrichelten Linie umgeben ist;
    • 49 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den Zustand der in jeweils einem Metallbauteil und einem Kühlkörper gebildeten Rücksprungbereiche und Vorsprungbereiche vor der Zusammenfügung des Metallbauteils und des Kühlkörpers miteinander zeigt, im dritten Beispiel der dritten Ausführungsform;
    • 50 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Druckbeaufschlagungseinrichtung und einer Vorgehensweise bei der Druckbeaufschlagung, die bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements im ersten Beispiel der vierten Ausführungsform verwendet wird;
    • 51 ist eine schematische Draufsicht der Druckbeaufschlagungseinrichtung in 50;
    • 52 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Druckbeaufschlagungseinrichtung und einer Vorgehensweise bei der Druckbeaufschlagung, die bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements im zweiten Beispiel der vierten Ausführungsform verwendet wird;
    • 53 ist eine schematische Draufsicht der Druckbeaufschlagungseinrichtung in 52, und
    • 54 ist eine schematische Draufsicht, die eine Abwandlung der Druckbeaufschlagungseinrichtung in 52 zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Ausführungsform 1
  • Die Gestaltung eines Halbleiterbauelements im ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform wird zunächst unter Bezug auf 1 bis 4 beschrieben. Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden die X-Richtung, die Y-Richtung und die Z-Richtung verwendet. Wie in 1 gezeigt, weist ein Halbleiterbauelement 101 im ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform ein Leistungsmodul 100 und einen Kühlkörper 200 auf, der mit dem Leistungsmodul 100 verbunden ist, um als Wärmeableitungselement zu dienen. Das Leistungsmodul 100 weist ein Halbleiterelement 1, ein Verbindungselement 2, mit dem das Halbleiterelement 1 verbunden ist, eine Isolierschicht 3, die mit dem Verbindungselement 2 verbunden ist, ein Metallbauteil 4, das mit dem Verbindungselement 2 verbunden ist, wobei Isolierschicht 3 dazwischen angeordnet ist, und ein Dichtungselement 5 auf. Somit ist das Metallbauteil 4 am Halbleiterelement 1 befestigt. Umgekehrt ist das Halbleiterelement 1 auf dem Metallbauteil 4 montiert. Das Dichtungselement 5 dient zur Abdichtung des Halbleiterelements 1, des Verbindungselements 2, der Isolierschicht 3 und eines Bereichs des Metallbauteils 4 (ein oberer Bereich in Z-Richtung in 1). Zumindest ein Bereich (ein unterer Bereich in Z-Richtung in 1) des Metallbauteils 4 ist aus dem Dichtungselement 5 freigelegt.
  • Das Halbleiterelement 1 ist ein chipförmiges Element aus einem Halbleitermaterial, wie beispielsweise Silizium. Schaltelemente wie ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) sind in das Halbleiterelement 1 integriert. Das Verbindungselement 2 ist ein Leiterrahmen, auf dem beispielsweise das Halbleiterelement 1 platziert ist und das aus einem kupferbasierten Material oder einem eisenbasierten Material gebildet ist. Die Isolierschicht 3 ist ein plattenförmiges Element aus Aluminiumnitrid mit beispielsweise Isolationseigenschaften, das in einer Draufsicht in rechteckiger Form ausgebildet ist. Das Halbleiterelement 1 wird z.B. mit Lot mit dem Leiterrahmen als Verbindungselement 2 verbunden. Außerdem ist der Leiterrahmen mit dem Metallbauteil 4 verbunden, wobei die Isolierschicht 3 dazwischen angeordnet ist.
  • Das Dichtungselement 5 dichtet das Halbleiterelement 1, das Verbindungselement 2, die Isolierschicht 3 und einen Bereich des Metallbauteils 4 ab, um dadurch das Halbleiterelement 1 und das Verbindungselement 2 vor der äußeren Umgebung zu schützen. Wenn das zu isolierende Bereich im Hinblick auf die Vermeidung eines elektrischen Kurzschlusses durch das Dichtungselement 5 abgedeckt ist, wird außerdem eine hohe Isoliersicherheit gegenüber dem zu isolierenden Bereich erreicht. Das Dichtungselement 5 ist so ausgebildet, dass es das in 1 gezeigte Halbleiterelement 1 und dergleichen abdichtet, indem ein Verfahren zum Einführen eines Harzmaterials in ein Harzkasten oder ein Gussverfahren zum Einführen eines Harzmaterials in eine Metallform ohne Verwendung eines Harzkastens durchgeführt wird. Außerdem wird ein Bereich des Metallbauteils 4 (ein oberer Bereich in Z-Richtung in 1) durch das Dichtungselement 5 abgedeckt, während ein anderer Bereich des Metallbauteils 4 (ein unterer Bereich in Z-Richtung in 1) durch das Dichtungselement 5 freigelegt wird. Der untere Bereich des Metallbauteils 4, der aus dem Dichtungselement 5 frei ragt, liegt dem Kühlkörper 200 gegenüber.
  • Das Metallbauteil 4 dient der Wärmeabfuhr aus dem Halbleiterelement 1 und hat daher eine Dicke in Z-Richtung. Die in das Metallbauteil 4 diffundierte Wärme wird weiter auf den darunter liegenden Kühlkörper 200 übertragen. Der Kühlkörper 200 ist mit Wärmeableitrippen zum Ableiten der vom Halbleiterelement 1 und vom Verbindungselement 2 erzeugten Wärme an die Außenseite des Halbleiterbauelements 101 versehen. Durch diese Wärmeableitrippen wird die Wärme vom Kühlkörper 200 an die Außenseite des Halbleiterbauelements 101 abgeleitet.
  • Vorzugsweise bestehen das Metallbauteil 4 und der Kühlkörper 200 jeweils aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Dadurch kann der thermische Widerstand in jedem der Elemente reduziert werden. Insbesondere wird bevorzugt, dass das Metallbauteil 4 und der Kühlkörper 200 jeweils aus Aluminium, Kupfer oder einem Legierungsmaterial gebildet werden, das Aluminium und Kupfer als Hauptkomponenten enthält. Alternativ können die oben genannten Materialien für das Metallbauteil 4 und den Kühlkörper 200 kombiniert werden. Wenn beispielsweise das Metallbauteil 4 und der Kühlkörper 200 jeweils aus einem Metallmaterial oder einem Legierungsmaterial mit Aluminium als Hauptbestandteil gebildet werden, können diese Elemente weiter gewichtsmäßig reduziert werden.
  • Das Metallbauteil 4 kann in der Härte vom Kühlkörper 200 abweichen. Das Metallbauteil 4 kann eine höhere Härte aufweisen als Kühlkörper 200. Umgekehrt kann das Metallbauteil 4 eine geringere Härte aufweisen als der Kühlkörper 200.
  • Das Metallbauteil 4 und der Kühlkörper 200 sind beispielsweise miteinander verbunden, um miteinander ein Stück zu bilden. Das Metallbauteil 4 und der Kühlkörper 200 sind nämlich so miteinander verbunden, dass die Grenze zwischen dem Metallbauteil 4 und dem Kühlkörper 200 im untersten Bereich des Metallbauteils 4 und im obersten Bereich des Kühlkörpers 200 in Z-Richtung verschwimmt. Insbesondere ist der unterste Bereich des Metallbauteils 4 mit einem ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 und einem zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV2 als eine Vielzahl von Vorsprung-Rücksprung-Bereichen versehen. Bei dem ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 und dem zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV2 sind der untere Bereich des Metallbauteils 4 und der obere Bereich des Kühlkörpers 200 miteinander zusammengefügt. In diesem Fall sind der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 und der zweite Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV2 ein Bereich mit einem Bereich, der den Neigungskorrekturmechanismusbereichen C1 und V1 und den Verbindungsbereichen C2 und V2 vor der später beschriebenen Bearbeitung entspricht (wenn er in einem Endprodukt verblieben ist, den verbleibenden Neigungskorrekturmechanismusbereichen C1 und V1 und den verbleibenden Verbindungsbereichen C2 und V2), sowie ein Bereich, der aus einem Bereich (aus Metall) gebildet ist, in dem der untere Bereich des Metallbauteils 4 und der obere Bereich des Kühlkörpers 200 miteinander zusammengefügt sind. Wenn das Metallbauteil 4 und der Kühlkörper 200 aneinander befestigt sind, wird vorzugsweise auf den Wandflächen-Bereich des zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV2 Druck in einem Ausmaß ausgeübt, dass mindestens eines, das Metallbauteil 4 und/oder der Kühlkörper 200 leicht plastisch verformt werden. Bei dieser Druckbeaufschlagung wird die aufeinander ausgeübte Restkompression des Metallbauteils 4 und des Kühlkörpers 200 im Wandflächen-Bereich angesammelt, so dass die Fixierkraft erhöht wird. Dementsprechend kann der Aufbau zum Schutz vor Vibrationen und Stößen problemlos mitumgesetzt werden. Wie später beschrieben, verbleibt die verbleibende Druckverformung im zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV2 und bewirkt damit eine Reduzierung des thermischen Übergangswiderstands zwischen den Wandflächen des Rücksprungbereichs und des Vorsprungbereichs.
  • In 1 ist ein erster Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 im Mittelbereich in X-Richtung angeordnet. Eine Vielzahl von zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereichen CV2 ist im Abstand voneinander so angeordnet, dass sie dazwischen von der rechten und linken Seite in X-Richtung einen ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 sandwichartig einschließen. Vier zweite Vorsprung-Rücksprung-Bereiche CV2 sind auf der rechten und der linken Seiten des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1 in X-Richtung, wie in 1 dargestellt, angeordnet, was in einem Querschnitt dargestellt ist. Es kann aber auch eine größere Anzahl von zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereichen CV2 beim Halbleiterbauelement 101 angeordnet werden.
  • Der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 als Bereich der Vielzahl von Vorsprung-Rücksprung-Bereichen ist in der Abmessung in Höhenrichtung, d.h. in der Z-Richtung, größer als der zweite Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV2 als anderer Bereich der Vielzahl von Vorsprung-Rücksprung-Bereichen außer dem ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1.
  • 2 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht, die die Gestaltung eines Bereichs genauer zeigt: Das Metallbauteil 4 und der Kühlkörper 200 sind miteinander zusammengefügt, was insbesondere dem ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 in 1 entspricht. Unter Bezugnahme auf 2 gezeigt, weist die Wandfläche des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1 einen ersten Wandflächenbereich S1 und einen zweiten Wandflächenbereich S2 auf. Der erste Wandflächenbereich S1 hat einen ersten Neigungswinkel IA1 zur Höhenrichtung, also zur Z-Richtung. Außerdem wird der erste Wandflächenbereich S1 in einem an den in Z-Richtung obersten Bereich des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1 angrenzenden Bereich so gebildet, dass er beispielsweise abgerundet ist. Der zweite Wandflächenbereich S2 hat einen zweiten Neigungswinkel IA2 zur Z-Richtung und ist z.B. in Z-Richtung unterhalb des ersten Wandflächenbereichs S1 geradlinig ausgebildet. Der zweite Neigungswinkel IA2 unterscheidet sich vom ersten Neigungswinkel IA1. So ist in 2 beispielsweise der erste Neigungswinkel IA1 größer als der zweite Neigungswinkel IA2.
  • 3 zeigt den Zustand des Metallbauteils 4 und des Kühlkörpers 200 vor der Zusammenfügung des Metallbauteils 4 mit dem Kühlkörper 200, wie in 1 dargestellt. Wie in 3 gezeigt, ist die unterste Oberfläche des Metallbauteils 4 vor der Zusammenfügung mit Nachfolgendem versehen: mit einem Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 als Rücksprungbereich, der in der Zeichnung relativ zur untersten Oberfläche nach oben vertieft ist; und einem Verbindungsbereich C2 als Rücksprungbereich relativ zur untersten Oberfläche. Außerdem ist die oberste Oberfläche des Kühlkörpers 200 versehen mit: einem Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 als Vorsprungbereich, der in der Zeichnung relativ zur obersten Oberfläche nach oben ragt; und einem Verbindungsbereich V2 als Vorsprungbereich relativ zur obersten Oberfläche. In diesem Fall meinen diese Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1, V1 und Verbindungsbereiche C2, V2 die mit den Rücksprungbereichen oder den Vorsprungbereichen versehenen Flächen (Wandflächen).
  • Wenn die unterste Oberfläche des Metallbauteils 4 und die oberste Oberfläche des Kühlkörpers 200 einander zugewandt sind, um z.B. miteinander in Kontakt zu kommen, wird der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 in den Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 und der Verbindungsbereich V2 in den Verbindungsbereich C2 eingesetzt. Wenn der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 und der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 miteinander zusammengefügt sind, z.B. über eine Verbindung im eingeschobenen Zustand, wie oben beschrieben, entsteht der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1. Ebenso wird beim Zusammenfügen des Verbindungsbereichs C2 und des Verbindungsbereichs V2 miteinander, z.B. über ein Zusammenschieben, der zweite Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV2 gebildet. Wiederum wie in 2 gezeigt, wird durch die oben beschriebene Zusammenfügung/Integration zumindest ein Bereich der Wandfläche des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1 mit einem stabilen, festen Bereich 10 versehen, in dem der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 und der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 fest miteinander verbunden sind. Der stabile feste Bereich 10 entsteht z.B. durch Verstemmen zwischen dem Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 und dem Neigungskorrekturmechanismusbereich VI, wie später beschrieben. In 2 wird beispielsweise in einem ersten Wandflächenbereich S1 und einem daran angrenzenden Bereich, der sich im oberen Bereich des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1 in Z-Richtung befindet (aber nicht auf diese Stelle beschränkt ist und beispielsweise im unteren Bereich des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1 in Z-Richtung gebildet werden kann), der stabile feste Bereich 10 gebildet.
  • Der zweite Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV2 hat ebenfalls grundsätzlich die gleiche Gestaltung wie der oben beschriebene erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1.
  • Der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 wird als erster Rücksprungbereich auf der untersten Oberfläche des Metallbauteils 4 gebildet. In 3 ist im Mittelbereich in X-Richtung ein Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 gebildet. Der Verbindungsbereich C2 wird als zweiter Rücksprungbereich auf der untersten Oberfläche des Metallbauteils 4 gebildet. In 3 ist auf der rechten und der linken Seiten in X-Richtung eine Vielzahl (vier) von nebeneinander angeordneten Verbindungsbereichen C2 gebildet, mit dem Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 sandwichartig dazwischen. Der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 wird als erster Vorsprungbereich auf der obersten Oberfläche des Kühlkörpers 200 gebildet. In 3 ist im Mittelbereich in X-Richtung ein Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 gebildet. Der Verbindungsbereich V2 wird als zweiter Vorsprungbereich auf der obersten Oberfläche des Metallbauteils 4 gebildet. In 3 ist auf der rechten und der linken Seiten in X-Richtung eine Vielzahl (vier) von nebeneinander angeordneten Verbindungsbereichen V2 gebildet, mit dem Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 sandwichartig dazwischen. Da 3 jedoch eine Querschnittsansicht zeigt, wird tatsächlich eine größere Anzahl von Verbindungsbereichen C2 und V2 gebildet.
  • Auf diese Weise wird das Metallbauteil 4 mit dem Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 und dem Verbindungsbereich C2 als eine Vielzahl von Rücksprungbereichen versehen, während der Kühlkörper 200 mit dem Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 und dem Verbindungsbereich V2 als eine Vielzahl von Vorsprungbereichen versehen wird. Im Gegensatz dazu kann das Metallbauteil 4 mit einer Vielzahl von Vorsprungbereichen versehen werden, während der Kühlkörper 200 mit einer Vielzahl von Rücksprungbereichen versehen werden kann.
  • Das Metallbauteil 4 und der Kühlkörper 200 sind in einer Vielzahl von ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichen CV1 miteinander zusammengefügt, wobei eine Vielzahl von Neigungskorrekturmechanismusbereichen C1 und eine Vielzahl von Neigungskorrekturmechanismusbereichen V1 einander berühren. Außerdem sind das Metallbauteil 4 und der Kühlkörper 200 in einer Vielzahl von zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereichen CV2 miteinander zusammengefügt, wobei eine Vielzahl von Verbindungsbereichen C2 und eine Vielzahl von Verbindungsbereichen V2 einander berühren. Auf diese Weise sind das Metallbauteil 4 und der Kühlkörper 200 in einer Vielzahl von Vorsprung-Rücksprung-Bereichen miteinander zusammengefügt, wobei sich der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 und der zweite Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV2 berühren.
  • Wie in 3 gezeigt, ist im Zustand vor der in 1 dargestellten Zusammenfügung des Metallbauteils 4 mit dem Kühlkörper 200, der Neigungswinkel der Wandfläche des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 in Z-Richtung zumindest teilweise größer als der Neigungswinkel der Wandfläche des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 in Z-Richtung. In 3 ist der Neigungswinkel des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 in Z-Richtung insgesamt größer als der Neigungswinkel des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 in Z-Richtung. Dadurch wird beispielsweise, wie in 2 dargestellt, die Breite des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1 in X-Richtung, d.h. das Maß des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1 in X-Richtung in 2, in Richtung des Bodenbereichs (nach oben in 2) des im ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 enthaltenen Rücksprung-Bereichs schmaler.
  • Wie in 4 gezeigt, ist der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 in Z-Richtung größer als der Verbindungsbereich C2, während der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 größer als der Verbindungsbereich V2 ist. In 3 ist die Breite D2 in X-Richtung des vorderen Endes 97 (der oberste Bereich in Z-Richtung) des im Kühlkörper 200 gebildeten Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 größer als die Breite D1 in X-Richtung des Bodenbereichs 99 (der oberste Bereich in Z-Richtung) des im Metallbauteil 4 gebildeten Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1. Ebenfalls in 4 ist die Breite D3 der Öffnung 95 (der unterste Bereich in Z-Richtung) des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 in X-Richtung (ungefähr) gleich der Breite D4 des Basisbereichs 93 (der unterste Bereich in Z-Richtung) des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 in X-Richtung. Ebenfalls in 4 ist die Breite D6 in X-Richtung des im Kühlkörper 200 gebildeten vorderen Endes 97 des Verbindungsbereichs V2 größer als die Breite D5 des Bodenbereichs 99 des Verbindungsbereichs C2 in X-Richtung. Dies zeigt die Beziehung, dass eine leichte plastische Verformung in den Wandflächen des Rücksprungbereichs und des Vorsprungbereichs auftritt, wenn das Metallbauteil 4 und der Kühlkörper 200 miteinander verbunden werden. Weiterhin ist in 4 die Breite D7 der Öffnung 95 des Verbindungsbereichs C2 in X-Richtung (ungefähr) gleich der Breite D8 des Basisbereichs 93 des Verbindungsbereichs V2 in X-Richtung.
  • Folglich ist hinsichtlich des Neigungswinkels der Wandfläche zur Z-Richtung der Neigungswinkel IA3 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 größer als der Neigungswinkel IA4 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 und der Neigungswinkel IA5 des Verbindungsbereichs C2 ist größer als der Neigungswinkel IA6 des Verbindungsbereichs V2. Ebenfalls in 4 ist der Neigungswinkel IA3 der Wandfläche des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 zur Z-Richtung (ungefähr) gleich dem Neigungswinkel IA5 der Wandfläche des Verbindungsbereichs C2 zur Z-Richtung. In 4 ist der Neigungswinkel IA4 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 in Z-Richtung größer als der Neigungswinkel IA6 des Verbindungsbereichs V2, und der Verbindungsbereich V2 erstreckt sich so, dass er nicht zur Z-Richtung geneigt ist (erstreckt sich also in der Z-Richtung), wobei die Erfindung aber nicht hierauf beschränkt ist.
  • In diesem Fall sind der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 und der Verbindungsbereich V2 so angeordnet, dass sie sich etwa an den gleichen Mittellagen in X-Richtung befinden wie der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 bzw. der Verbindungsbereich C2, die wie oben beschrieben angeordnet sind, und dass sie in den Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 bzw. den Verbindungsbereich C2 eingepasst werden können. Auch in diesem Fall sind der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 und der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 in Z-Richtung ungefähr gleich hoch, während der Verbindungsbereich C2 und der Verbindungsbereich V2 in Z-Richtung ebenfalls ungefähr gleich hoch sind.
  • Darüber hinaus weisen in 3 und 4 der Bodenbereich 99 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 und das vordere Ende 97 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 jeweils einen scharfkantigen Eckabschnitt auf. Dieser Eckabschnitt kann jedoch auch abgerundet sein. Gleiches gilt auch für die Verbindungsbereiche C2 und V2.
  • Nachfolgend wird zum ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements 101 unter Bezug auf 5 bis 8 beschrieben. Wie in 5 und 6 gezeigt, wird zunächst ein Leistungsmodul 100 vorbereitet. Das Leistungsmodul 100 weist ein Halbleiterelement 1, ein Verbindungselement 2, das mit dem das Halbleiterelement 1 verbunden ist, eine Isolierschicht 3, die mit dem Verbindungselement 2 verbunden ist, ein Metallbauteil 4, das mit dem Verbindungselement 2 verbunden ist, wobei die Isolierschicht 3 dazwischen angeordnet ist, und ein Dichtungselement 5 auf. Somit ist das Metallbauteil 4 am Halbleiterelement 1 befestigt. Das Dichtungselement 5 dichtet das Halbleiterelement 1, das Verbindungselement 2, die Isolierschicht 3 und einen Bereich des Metallbauteils 4 (ein oberer Bereich in Z-Richtung in 1) ab. Zumindest ein Bereich (ein unterer Bereich in Z-Richtung in 1) des Metallbauteils 4 ist aus dem Dichtungselement 5 freigelegt. Außerdem wird ein Kühlkörper 200 als Wärmeableitungselement vorbereitet, das mit dem Leistungsmodul 100 verbunden wird.
  • Das Metallbauteil 4 am Leistungsmodul 100 ist mit einem von (i) einer Vielzahl von Rücksprungbereichen und (ii) einer Vielzahl von Vorsprungbereichen versehen, während der Kühlkörper 200 mit dem anderen von (i) der Vielzahl von Rücksprungbereichen und (ii) der Vielzahl von Vorsprungbereichen versehen ist. In 5 und 6 ist der unterste Bereich des Metallbauteils 4 mit Folgendem versehen: einem Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 als erstem Rücksprungbereich, der ein Rücksprungbereich ist, der unter den ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich fällt; und einem Verbindungsbereich C2 als zweitem Rücksprungbereich, der ein Rücksprungbereich ist, welcher unter den zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereich fällt. Darüber hinaus ist der oberste Bereich des Kühlkörpers 200 mit Folgendem versehen: einem Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 als erstem Vorsprungbereich, der ein Vorsprungbereich ist, der unter den ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich fällt; und einem Verbindungsbereich V2 als zweitem Vorsprungbereich, der ein Vorsprungbereich ist, der unter den zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereich fällt. Diese Bereiche können so geformt werden, dass sie sich entlang der Y-Richtung erstrecken, wie in 5 dargestellt.
  • Wenn das Metallbauteil 4 und der Kühlkörper 200 jeweils aus einem Metallwerkstoff oder einem aluminiumhaltigen Legierungsmaterial bestehen, werden das Metallbauteil 4 und der Kühlkörper 200 mit den Rücksprungbereichen bzw. den Vorsprungbereichen durch maschinelle Bearbeitung wie Schmieden, Druckgießen oder Strangpressen gebildet. In Anbetracht der Herstellbarkeit und der Wärmeableitleistung werden das Metallbauteil 4 und der Kühlkörper 200 vorzugsweise durch Schmieden oder Strangpressen hergestellt.
  • Vorzugsweise werden die Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1, V1 und Verbindungsbereiche C2, V2 so geformt, dass sie Abmessungen und Formen wie in 4 dargestellt aufweisen. Insbesondere ist der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 in Z-Richtung größer als der Verbindungsbereich C2, während der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 größer als der Verbindungsbereich V2 ist. Eine Verbindungsvorbereitungs-Wandfläche C10 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 und eine Verbindungsvorbereitungs-Wandfläche V10 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 sind jeweils zur Höhenrichtung geneigte Flächen. der Neigungswinkel IA3 der Verbindungsvorbereitungs-Wandfläche C10 unterscheidet sich vom Neigungswinkel IA4 der Verbindungsvorbereitungs-Wandfläche V10. Insbesondere ist der Neigungswinkel IA3 der Verbindungsvorbereitungs-Wandfläche C10 zur Höhenrichtung zumindest teilweise (über die gesamte Höhe in 6) größer als der Neigungswinkel IA4 der Verbindungsvorbereitungs-Wandfläche V10 zur Höhenrichtung. Vorzugsweise wird der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 in der Breite in X-Richtung zwischen den Verbindungsvorbereitung-Wandflächen C10 zum Bodenbereich (in der Zeichnung in Z-Richtung nach oben) schmäler.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist es, wie in 4 gezeigt, bevorzugt, dass die Breite D2 des vorderen Endes 97 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 in X-Richtung größer ist als die Breite D1 des Bodenbereichs 99 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 in X-Richtung, und dass auch die Breite D3 der Öffnung 95 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 in X-Richtung größer ist als die Breite D2 des vorderen Endes 97.
  • Wie in 6, 7 und 8 gezeigt, sind die Vielzahl der Rücksprungbereiche und die Vielzahl der Vorsprungbereiche ineinander gefügt, um dadurch eine Vielzahl von Vorsprung-Rücksprung-Bereichen zu bilden, so dass das Metallbauteil 4 und der Kühlkörper 200 miteinander zusammengefügt sind. Der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 des Metallbauteils 4 und der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 des Kühlkörpers 200 werden in dem Zustand, in dem sich der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 des Metallbauteils 4 und der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 des Kühlkörpers 200 einander gegenüberliegen, in Kontakt gebracht. Auch der Verbindungsbereich C2 des Metallbauteils 4 und der Verbindungsbereich V2 des Kühlkörpers 200 werden in dem Zustand, in dem der Verbindungsbereich C2 des Metallbauteils 4 und der Verbindungsbereich V2 des Kühlkörpers 200 einander gegenüberliegen, in Kontakt gebracht. Dabei werden der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 und der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 ineinander gefügt, während der Verbindungsbereich C2 und der Verbindungsbereich V2 ineinander gefügt werden. Wenn diese Bereiche, wie beispielsweise in 7 dargestellt, ineinander gefügt werden, wird die plattenförmige Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 auf das Leistungsmodul 100 aufgesetzt, und dann wird die Druckkraft F in Z-Richtung nach unten auf die Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 aufgebracht. Dabei werden der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 und der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 ineinander gefügt und plastisch verformt. Auch der Verbindungsbereich C2 und der Verbindungsbereich V2, die ineinander gefügt sind, werden plastisch verformt. Wenn die Oberflächen der Rücksprungbereiche und der Vorsprungbereiche auf diese Weise plastisch verformt werden, werden sie so eingepasst und aneinander fixiert, dass neu freigelegte Metalloberflächen miteinander in Kontakt kommen. Mit anderen Worten werden durch das so genannte Verstemmen durch plastische Verformung von Metallwerkstoffen der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 und der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 und der Verbindungsbereich C2 und der Verbindungsbereich V2 aneinander befestigt, so dass ein stabiler, festerer Bereich 10 erhalten wird (siehe 2).
  • Wenn also die Vielzahl der Rücksprungbereiche und die Vielzahl der Vorsprungbereiche ineinander gefügt werden, berühren sich der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 und der Neigungskorrekturmechanismusbereich VI, bevor der Verbindungsbereich C2 und der Verbindungsbereich V2 miteinander in Kontakt kommen. Mit anderen Worten berühren sich, insbesondere wie in 6 gezeigt, die Verbindungsvorbereitungs-Wandfläche C10 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 und die Verbindungsvorbereitungs-Wandfläche V10 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 gegenseitig, bevor sich die Wandflächen des Verbindungsbereichs C2 und des Verbindungsbereichs V2 berühren. Dies kann erreicht werden, weil der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 in Z-Richtung größer ist als der Verbindungsbereich C2; der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 in Z-Richtung größer ist als der Verbindungsbereich V2; die Breite D2 größer ist als die Breite D1 in 4 (usw.), wie dies beispielhaft oben beschrieben wird. Darüber hinaus sind die Vielzahl der Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und die Vielzahl der Verbindungsbereiche C2 so ausgebildet, dass sie die untersten Bereiche (Öffnungen) aufweisen, die sich etwa an der gleichen Position (Höhe) in Z-Richtung befinden. Außerdem sind die Vielzahl der Neigungskorrekturmechanismusbereiche V1 und die Vielzahl der Verbindungsbereiche V2 so ausgebildet, dass sie die untersten Bereiche (Basisbereiche) aufweisen, die sich etwa an der gleichen Position (Höhe) in Z-Richtung befinden. Dementsprechend ist, wie in 4 dargestellt, der Bodenbereich 99 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 in Z-Richtung höher (tiefere Seite) angeordnet als der Bodenbereich des Verbindungsbereichs C2. Auch das vordere Ende 97 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 ist oben (tiefere Seite) in Z-Richtung angeordnet als das vordere Ende des Verbindungsbereichs V2. Dadurch können sich die Verbindungsvorbereitungs-Wandfläche C10 und die Verbindungsvorbereitungs-Wandfläche V10 vorab berühren. Da sich dann der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 und der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 berühren, wird mindestens einer der beiden, der Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und/oder der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 plastisch verformt. Mit anderen Worten wird das Verstemmen verbessert, während sich der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 und der Neigungskorrekturmechanismusbereich VI, die sich gegenseitig berühren, in gegenseitigen Eingriff gelangen.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird durch den Vorgang des Zusammenfügens des Metallbauteils 4 mit dem Kühlkörper 200 unter Verwendung der Presskraft F ein Halbleiterbauelement mit einem ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 und zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV2 gebildet, die plastisch verformt werden, wie in 8 dargestellt. Der so gebildete erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 ist in der Höhe größer als der zweite Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV2.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann auf dem ersten Wandflächenbereich S1 des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1 wie im Beispiel nach 2 ein plastisch verformter (verstemmter) stabiler, fester Bereich 10 gebildet werden, aber auf dem zweiten Wandflächenbereich S2 in Z-Richtung unterhalb des ersten Wandflächenbereichs S1 ist dies auch möglich. Wenn beispielsweise, wie in 4 gezeigt, die Breite D2 des vorderen Endes 97 größer ist als die Breite D1 des Bodenbereichs 99 und die Breite D3 der Öffnung 95 ungefähr gleich der Breite D4 des Basisbereichs 93 ist, gräbt sich das vordere Ende 97 mit der Breite D2 in den Rücksprungbereich C1 mit der geringen Breite D1, um eine signifikante Verstemmung zu erreichen, nachdem die Neigungskorrekturmechanismen C1 und V1 ineinander gefügt wurden. Bei Verwendung des Materials mit den Abmessungen nach 4 ist es daher wahrscheinlicher, dass sich in einem in Z-Richtung relativ oberen Bereich auf dem ersten Wandflächenbereich S1 ein stabiler, fester Bereich 10 bildet. Wenn, im Gegensatz dazu, die Breite D4 zum Beispiel größer ist als die Breite D3 in 4, gräbt sich der Basisbereich 93 insbesondere in die schmale Breite D3, um eine signifikante Verstemmung zu erreichen, nachdem die Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1 ineinander gefügt wurden. Dementsprechend ist es wahrscheinlicher, dass sich in einem in Z-Richtung relativ unteren Bereich auf dem zweiten Wandflächenbereich S2 ein stabiler, fester Bereich 10 bildet.
  • Nachfolgend wird die Gestaltung eines Halbleiterbauelements 102 im zweiten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform unter Bezug auf 9 bis 12 beschrieben. Wie in 9 gezeigt, hat das Halbleiterbauelement 102 im zweiten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen die gleiche Gestaltung wie das Halbleiterbauelement 101. Dementsprechend werden in 9 die Bereiche mit den gleichen Gestaltungen wie die des Halbleiterbauelements 101 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung wird nicht wiederholt. Das Halbleiterbauelement 102 unterscheidet sich vom Halbleiterbauelement 101 durch die Lagebeziehung zwischen dem ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 und dem zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV2. Konkret ist beim Halbleiterbauelement 102 jeweils ein erster Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 am rechten und linken Ende in X-Richtung angeordnet. Außerdem ist eine Vielzahl (sechs) von zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereichen CV2 so angeordnet, dass sie zwischen den ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichen CV1 am rechten und linken Ende sandwichartig angeordnet sind. Mit anderen Worten, beim Halbleiterbauelement 102 ist nur ein Paar erster Vorsprung-Rücksprung-Bereiche CV1 so angeordnet, dass zweite Vorsprung-Rücksprung-Bereiche CV2 dazwischen sandwichartig angeordnet sind. Somit wird der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 wie oben beschrieben im Prozess der Herstellung des Halbleiterbauelements 102 gebildet. In diesem Punkt unterscheidet sich das Halbleiterbauelement 102 von dem Halbleiterbauelement 101, das so gestaltet ist, dass ein erster Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 im Mittelbereich in X-Richtung angeordnet ist, und eine Vielzahl (vier) von zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereichen CV2 auf der rechten und der linken Seiten eines ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1 angeordnet sind, sodass ein erster Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 sandwichartig dazwischen angeordnet ist.
  • Wie in 10 gezeigt, ist die Gestaltung des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1 beim Halbleiterbauelement 102 im Wesentlichen die gleiche wie die Gestaltung des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1 beim Halbleiterbauelement 101 in 6. Wie in 11 und 12 gezeigt, werden beim Halbleiterbauelement 102 die Formen, die Abmessungen, die Neigungswinkel und dergleichen des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 und des Neigungskorrekturmechanismusbereichs VI, die den ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 bilden, grundsätzlich entsprechend denen des Halbleiterbauelements 101 eingestellt. Insbesondere ist beispielsweise in 12 die Breite D2 des vorderen Endes 97 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 in Richtung X größer als die Breite D1 des Bodenbereichs 99 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 in Richtung X. In 12 ist die Breite D3 der Öffnung 95 (der in Z-Richtung unterste Bereich) des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 in X-Richtung (ungefähr) gleich der Breite D4 des Basisbereichs 93 (der in Z-Richtung unterste Bereich) des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 in X-Richtung. Dadurch ist der Neigungswinkel der Wandfläche des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 in Z-Richtung größer als der des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1. Der Neigungswinkel IA3 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 ist jedoch größer als der Neigungswinkel IA5 des Verbindungsbereichs C2, während der Neigungswinkel IA4 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 größer ist als der Neigungswinkel IA6 des Verbindungsbereichs V2.
  • In 11 und 12 sind die Wandflächen der Verbindungsbereiche C2 und V2 jeweils so ausgebildet, dass sie sich in Richtung in der Z-Richtung erstrecken und nicht geneigt sind. Der Neigungswinkel IA5 des Verbindungsbereichs C2 und der Neigungswinkel IA6 des Verbindungsbereichs V2 sind ungefähr Null. Ohne darauf beschränkt zu sein, können beispielsweise der Verbindungsbereich V2 und der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 jeweils so gestaltet werden, dass eine Wandfläche in einem (annähernd) gleichen Neigungswinkel zur Z-Richtung geneigt ist. Darüber hinaus weisen die Maße D5 bis D8 die groß-klein-Beziehung auf, so dass mindestens der Verbindungsbereich V2 in den Verbindungsbereich C2 eingefügt werden kann.
  • Wie in 13 gezeigt, sind die Formen des Leistungsmoduls 100 und des Kühlkörpers 200, die beim Bilden des in 9 dargestellten Halbleiterbauelements 102 hergestellt werden, im Wesentlichen die gleichen wie die des Leistungsmoduls 100 und die gleichen, wie sie bei der Herstellung des Halbleiterbauelements 101 hergestellt wurden. Mit anderen Worten können die Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1, V1 und Verbindungsbereiche C2, V2 so gebildet werden, dass sie sich auch im Leistungsmodul 100 in 13 ebenso wie im Leistungsmodul 100 in 9 entlang der Y-Richtung erstrecken,. Wie in 14 gezeigt, können jedoch die Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1, V1 und Verbindungsbereiche C2, V2 so gebildet werden, dass sie in einer Draufsicht im Punktmuster oder in Matrixform verteilt sind. Auch in diesem Fall sind die gleichen Funktionen und Effekte zu erwarten wie in der Gestaltung in 13.
  • Nachfolgend wird die Gestaltung eines Halbleiterbauelements 103 in einem dritten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform unter Bezug auf 15 bis 18 beschrieben. Wie in 15 gezeigt, ist das Halbleiterbauelement 103 im dritten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen identisch mit dem Halbleiterbauelement 102. Dementsprechend werden in 15 die Bereiche mit den gleichen Gestaltungen wie die des Halbleiterbauelements 102 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und die Beschreibung derselben wird nicht wiederholt. Das Halbleiterbauelement 103 unterscheidet sich vom Halbleiterbauelement 102 durch die Wandfläche des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1.
  • Wie in 15 und 16 gezeigt, weist ein Paar von ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichen CV1 jeweils eine Innenfläche auf, d.h. eine Wandfläche auf der Seite des zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV2, die gestaltet ist, um den ersten Wandflächenbereich S1 und den zweiten Wandflächenbereich S2 in gleicher Weise wie in den Halbleiterbauelementen 101 und 102 aufzunehmen. Der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 ist jedoch so gestaltet, dass er eine leicht gebogene Wandfläche an der Außenseite in X-Richtung aufweist. Darüber hinaus wird der stabile, feste Bereich 10 auf die gleiche Weise bereitgestellt wie in den Halbleiterbauelementen 101 und 102.
  • Wie in 17 und 18 gezeigt, wird bei der Bildung des Halbleiterbauelements 103 (vor der Zusammenfügung) die Wandfläche des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1, die nicht an den Verbindungsbereich C2 angrenzt, d.h. sich auf der Außenseite in der Zeichnung befindet, als gebogene Fläche ausgebildet. Mit anderen Worten ist der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 so gestaltet, dass eine Wandfläche C1 1 angrenzend an den Verbindungsbereich C2 und auf der Innenseite der Zeichnung in ebener Form gebildet wird, während die Wandfläche C12, die nicht an den Verbindungsbereich C2 angrenzt, d.h. auf der Außenseite der Zeichnung angeordnet ist, in gebogener Form gebildet wird. Darüber hinaus hat die Wandfläche des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 eine plane oder ebene Wandfläche V11, welche die plane Wandfläche C11 berühren kann, und eine plane Wandfläche V12, welche die gebogene Wandfläche C12 berühren kann, wie in den Fällen der Halbleiterbauelemente 101 und 102. Wie beim Halbleiterbauelement 101 wird der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 zum Verstemmen in den Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 eingesetzt und dabei verformt und fest fixiert, so dass der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 wie in 15 und 16 dargestellt gebildet wird.
  • Das Halbleiterbauelement 103 unterscheidet sich vom Halbleiterbauelement 102 durch den Neigungswinkel der Wandfläche des zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV2 und die Neigungswinkel der Wandflächen der Verbindungsbereiche C2 und V2, die den zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV2 bilden (dasselbe gilt auch für den punktierten Bereich in 14). Die Neigungswinkel des zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs und deren Verbindungsbereiche C2 und V2 können jedoch grundsätzlich beliebig geformt werden. Diese Neigungswinkel können nämlich in beliebigen Winkeln eingestellt werden, solange der thermische Widerstand des zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV2 stabilisiert werden kann.
  • Nachfolgend werden die Funktionen und Auswirkungen der vorliegenden Ausführungsform beschrieben und der Hintergrund der vorliegenden Erfindung erläutert.
  • Bei der Herstellung des Halbleiterbauelements mit dem Leistungsmodul und dem Kühlkörper wird der Verbindungsbereich mit einer vorstehenden und einer vertieften Form in jedem, dem Metallbauteil und dem Kühlkörper des Leistungsmoduls durch Bearbeiten, wie Zerspanung oder Schmieden, Druckgießen, Extrudieren und dergleichen gebildet. Dies führt zu Maß- und Positionsschwankungen im Verbindungsbereich der vorstehenden und der vertieften Form. Wenn also das Metallbauteil und der Kühlkörper miteinander zusammengefügt werden, ist es schwierig, das Metallbauteil und den Kühlkörper ohne einen speziellen Verstellmechanismus genau zu positionieren, um keine Positionsschwankungen wie Verkippungen zu verursachen. Werden das Metallbauteil und der Kühlkörper ohne eine solche Justierung miteinander zusammengefügt, können die Vorsprung-Rücksprung-Bereiche in dem Zustand zusammengefügt werden, in dem das Leistungsmodul oder der Kühlkörper aufgrund von Maß- und Positionsschwankungen, die beim Verstemmen im Metallbauteil und im Kühlkörper auftreten, gekippt ist.
  • Wenn der Verstemmvorgang des Leistungsmoduls mit dem Kühlkörper in dem Zustand durchgeführt wird, in dem das Leistungsmodul und der Kühlkörper gekippt zusammengefügt werden, dann werden das Leistungsmodul und der Kühlkörper in diesem geneigten Zustand durch die Anwendung der Presskraft verstemmt. Dadurch erhöht sich der Wärmewiderstand zwischen Leistungsmodul und Kühlkörper im Verbindungsbereich, so dass es nach dem Verstemmen zu einem Anlagenausfall im Montageschritt kommen kann. Darüber hinaus kann das Dichtungselement gebrochen werden, wenn zum Unterdrücken der Verkippung eine übermäßige Druckkraft angewendet wird, die gleich oder größer ist als eine maximal zulässige Kraft ist.
  • Um andererseits den oben beschriebenen Fehler bei der genauen Positionierung zu vermeiden, ist es denkbar, dass die Position mit einem großen und komplizierten Gerät eingestellt werden muss. Dies führt j edoch zu dem Problem, dass die Produktivität bei der Herstellung des Halbleiterbauelements sinken kann.
  • So ist in der vorliegenden Ausführungsform, beim Schritt des Einfügens des Rücksprungbereichs und des Vorsprungbereichs ineinander und damit der Zusammenfügung oder Integration des Metallbauteils 4 und des Kühlkörper 200 zu einem Halbleiterbauelement, der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 einschließlich der Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1 in Höhenrichtung größer als der zweite Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV2 einschließlich der Verbindungsbereiche C2 und V2. Die Wandflächen der Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1 sind zur Höhenrichtung geneigt und unterscheiden sich im Neigungswinkel voneinander. So schreitet im Zusammenfügungsschritt das Verstemmen fort, während der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 und der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 in gegenseitigen Eingriff kommen.
  • Die Wandfläche des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 unterscheidet sich nun im Neigungswinkel von der Wandfläche des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1. Wenn also der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 in den Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 eingesetzt wird (siehe 4), wird der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 durch den Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 blockiert, bevor das vordere Ende 97 des Vorsprungbereichs im Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 den Bodenbereich 99 des Rücksprungbereichs, der den Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 bildet, berührt (vollständig in diesen eingesetzt wird). Mit anderen Worten, während der oben beschriebenen Einfügung berührt die Wandfläche V10 (siehe 6) des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 die Wandfläche C10 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird, bevor das vordere Ende 97 den Bodenbereich 99 berührt und der Vorsprungbereich vollständig in den Rücksprungbereich eingesetzt ist, der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 durch den Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 blockiert, d.h. der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 und der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 werden temporär positioniert. Um den oben beschriebenen Effekt noch weiter zu verstärken, berühren sich in der vorliegenden Ausführungsform die Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und VI, bevor sich die Verbindungsbereiche C2 und V2 gegenseitig berühren. Durch die Anwendung der Presskraft F werden dann die Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1 so eingestellt, dass sie durch ihre eigenen Neigungseinstellfunktionen horizontal positioniert werden. Dabei wird das Metallbauteil 4 im horizontalen Zustand relativ zum Kühlkörper 200 positioniert. Durch die weitere Aufbringung der Presskraft F tritt unter Beibehaltung des oben genannten horizontalen Zustands eine plastische Verformung in den Bereichen der Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1 auf, die besonders nahe am Bodenbereich 99 bzw. Vorderende 97 und auch nahe am ersten Wandflächenbereich S1 liegen, so dass eine Verstemmung erreicht wird. Dann werden auch die Verbindungsbereiche C2 und V2 miteinander verbunden und ergeben so den zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV2.
  • Auf diese Weise berühren sich die Verbindungsvorbereitungs-Wandfläche C10 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 und die Verbindungsvorbereitungs-Wandfläche V10 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs VI, bevor sich die Verbindungsbereiche C2 und V2 gegenseitig berühren. Dementsprechend dienen die Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1 dazu, die Verkippung zwischen einander zu korrigieren. Mit anderen Worten, auch dann, wenn das Leistungsmodul 100 und der Kühlkörper 200 nicht richtig positioniert sind, wird das Leistungsmodul 100 über die Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 nach unten in Z-Richtung gedrückt, so dass das vordere Ende 97 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 die Verbindungsvorbereitungs-Wandfläche C10 auf der rechten oder der linken Seiten des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 in X-Richtung berührt. Anschließend wird das Leistungsmodul 100 in Z-Richtung nach unten gedrückt, wobei die Presskraft F durch die Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 aufgebracht wird. Somit wird das vordere Ende 97 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 in X-Richtung entlang des konischen Bereichs der Verbindungsvorbereitungs-Wandfläche C10 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 bewegt, mit dem dieses vordere Ende 97 in Kontakt kommt. Vorzugsweise wird der Verstellmechanismus so angeordnet, dass sich die Längsrichtung des Metallbauteils 4 in X-Richtung erstreckt, da so der Neigungskorrektureffekt besser erreicht wird.
  • Vorzugsweise ist die Hauptfläche des Oberteils des Metallbauteils 4 des Leistungsmoduls 100, d.h. die obere und untere Hauptfläche des Dichtungselements 5, flach ausgebildet. Dadurch kann die folgende Gestaltung erreicht werden. Insbesondere können bei der Druckbeaufschlagung des Leistungsmoduls 100 mit der Druckbeaufschlagungseinrichtung 20, das Leistungsmodul 100 und die Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 in einen Oberflächenkontakt miteinander kommen, die Belastung kann in senkrechter Richtung erfolgen und eine horizontale Bewegung kann realisiert werden. Dementsprechend ist vorzugsweise in der Oberseite des Dichtungselements 5 des Leistungsmoduls 100 ein mit der Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 in Berührung kommender Bereich vorgesehen, d.h. die gesamte Hauptoberfläche des Leistungsmoduls 100 und dieser Bereich sind als ebene Fläche ausgebildet. Diese ebene Fläche muss sich nicht unbedingt über die gesamte Hauptfläche des Leistungsmoduls 100 erstrecken. Es sind jedoch vorzugsweise z.B. zwei Bereiche vorgesehen, die im gleichen Abstand vom Mittelpunkt in Längsrichtung des Leistungsmoduls 100 angeordnet sind und Oberseiten haben, die als flache Bereiche ausgebildet sind, welche die Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 berühren können. Auf diese Weise kann die Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 auf kleinstem Raum mit der ebenen Fläche in Berührung kommen. Außerdem können sowohl eine vertikale Druckbeaufschlagung als auch eine horizontale Bewegung erreicht werden. Dies ist aus nachfolgend erläuterten Gründen erforderlich. Insbesondere ist die gesamte Hauptfläche des Leistungsmoduls 100 in der Regel mit einem Bereich versehen, der einen Modellnamen, eine Chargennummer, eine Seriennummer, ein Design und dergleichen enthält. Wenn also die gesamte Oberfläche des Leistungsmoduls 100 als zu druckbeaufschlagender Bereich ausgebildet ist, muss eine Anzeigefläche auf der Seitenfläche oder dergleichen vorgesehen werden, was die Bereitstellung von Beschriftungsbereichen erschwert, was unwirtschaftlich ist.
  • Darüber hinaus müssen die Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1 jeweils von ihrer Funktion her flach eingestellt werden. Somit wird das vordere Ende 97 in X-Richtung bewegt, so dass das Metallbauteil 4 horizontal zum Kühlkörper 200 eingestellt wird. Die weitere Anwendung der Presskraft F bewirkt eine plastische Verformung in den Bereichen der Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und VI, die besonders nahe am Bodenbereich 99 bzw. Vorderende 97 liegen, sowie nahe am ersten Wandflächenbereich S1 unter Beibehaltung des oben genannten horizontalen Zustands, so dass eine Verstemmen erreicht wird. Dann werden auch die Verbindungsbereiche C2 und V2 miteinander verbunden und ergeben so den zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV2.
  • Dabei wird die Position des Leistungsmoduls 100 relativ zum Kühlkörper 200 in X-Richtung automatisch und eindeutig in die korrekte Position gebracht.
  • Mit anderen Worten, die Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1 dienen als Positionierungsführungen, um die relative Position zwischen den Neigungskorrekturmechanismusbereichen C1 und V1 eindeutig zu bestimmen, während sie sich gegenseitig berühren, bevor die Verbindungsbereiche C2 und V2 miteinander in Kontakt treten. Dementsprechend kann durch die Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1 das Leistungsmodul 100 ohne Einsatz eines großformatigen Bilduntersuchungsgerätes oder präziser Positioniermittel automatisch und hochgenau gegenüber dem Kühlkörper 200 positioniert werden, so dass ein Verkippen des Leistungsmoduls 100 verhindert werden kann. Dadurch wird das Zusammenfügen zu einem Stück durch Verstemmen mit hoher Positionsgenauigkeit ohne Verkippung und Positionsversatz erreicht. Der Effekt einer solchen Verbesserung der Positioniergenauigkeit wird beim Halbleiterbauelement 102 mit zwei Neigungskorrekturmechanismusbereichen C1 und zwei Neigungskorrekturmechanismusbereichen V1 deutlicher erzielt als beim Halbleiterbauelement 101 mit nur einem Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 und nur einem Neigungskorrekturmechanismusbereich V1.
  • Die Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1 berühren sich gegenseitig, so dass sie positioniert werden, bevor die Verbindungsbereiche C2 und V2 einander berühren, wodurch die Verbindungsbereiche C2 und V2 anschließend mit hoher Genauigkeit positioniert werden. Dementsprechend ermöglichen der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 der Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1 und der zweite Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV2 der Verbindungsbereiche C2 und V2 den Wärmetransport vom Leistungsmodul 100 zum Kühlkörper 200 mit einem niedrigen Wärmewiderstandswert (hohe Wärmeableitleistung), ohne eine Erhöhung des thermischen Widerstands oder dessen Schwankungen zu verursachen. Außerdem muss die Druckkraft F nicht übermäßig erhöht werden, da das Verkippen vermieden werden kann. Dementsprechend kann die Zuverlässigkeit der mit einem Kühlkörper zu Halbleiterbauelementen 101 bis 103 zusammengefügten Leistungsmodulen weiter verbessert werden.
  • Auf diese Weise werden die Neigung und die Position korrigiert, da sich die Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1 gegenseitig berühren. Solange also die Bedingungen für die Formen und die Abmessungen der Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1 erfüllt sind, sind die Formen und Dimensionen hinsichtlich der „groß-klein“ Beziehung der Verbindungsbereiche C2 und V2 nicht besonders problematisch. Dementsprechend ist zu sagen, dass die Formen und dergleichen der Verbindungsbereiche C2 und V2 nur sehr wenig berücksichtigt werden müssen, sodass die Produktivität weiter verbessert werden kann.
  • Darüber hinaus ist in der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise die Breite D2 des vorderen Endes 97 größer als die Breite D1 des Bodenbereichs 99, während die Breite D3 der Öffnung 95 größer ist als die Breite D2 des vorderen Endes 97. Vorzugsweise ist auch der Neigungswinkel IA3 der Wandfläche des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 (zumindest teilweise) größer als der Neigungswinkel IA4 der Wandfläche des Neigungskorrekturmechanismusbereichs VI, und der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 wird in seiner Breite zwischen den Wandflächen in Richtung seines Bodenbereichs reduziert. Durch die oben beschriebene Gestaltung kann der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 problemlos in den Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 eingesetzt werden. Weiterhin können beide Spitzenenden des Vorderendes 97 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 mit den Wandflächen auf beiden Seiten des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 in Kontakt gebracht werden. Dadurch können die Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1 die relative Position dazwischen eindeutig bestimmen, während sie einander berühren, bevor die Verbindungsbereiche C2 und V2 miteinander in Kontakt kommen.
  • Darüber hinaus weist beispielsweise der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1, der das Halbleiterbauelement 103 bildet, eine plane Wandfläche C11 und eine gebogene Wandfläche C12 auf. Damit hat der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 auch eine Wandfläche, die teilweise gekrümmt ist. In der vorliegenden Ausführungsform (drittes Beispiel) hat die plane Wandfläche C11 die Funktion der Positionskorrektur wenn die Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1 ineinander einpasst werden. Auch wenn die Positionen während des oben beschriebenen Einpassens verschoben werden, gleitet das vordere Ende des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 in Kontakt mit der Wandfläche C11 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1, der als geneigte Fläche ausgebildet ist, so dass Positionsfehlausrichtungen korrigiert werden können. Dementsprechend muss nur eine Fläche, die zur Korrektur von Positionsverschiebungen beiträgt, die Wandfläche C11, in X-Richtung plan sein, aber die andere Fläche in X-Richtung muss keine Form aufweisen, die zur Korrektur von Positionsverschiebungen beiträgt. So können insbesondere für die Wandfläche des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1, die nicht an den Verbindungsbereich C2 angrenzt, die Formbedingungen im Vergleich zu anderen Bereichen gemildert werden. Dadurch wird es möglich, die Anzahl der Bereiche zu reduzieren, die eine Berücksichtigung des Einflusses der Maßtoleranz bei der Bearbeitung des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 erfordern, so dass die Produktivität weiter verbessert werden kann.
  • Darüber hinaus weist die Wandfläche des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1 jedes der Halbleiterbauelemente 101 bis 103 als Fertigprodukte in der vorliegenden Ausführungsform den ersten Wandflächenbereich S1 mit dem ersten Neigungswinkel IA1 zur Höhenrichtung und den zweiten Wandflächenbereich S2 mit dem zweiten Neigungswinkel IA2 zur Höhenrichtung auf, der sich vom ersten Neigungswinkel IA1 unterscheidet. Durch die Analyse jedes Endprodukts zum Auffinden der oben genannten Eigenschaften, kann überprüft werden, ob das jeweilige Endprodukt ein den Halbleiterbauelementen 101 bis 103 entsprechendes ist, das durch das Herstellungsverfahren in der vorliegenden Ausführungsform gebildet wurde.
  • Darüber hinaus sind das Metallbauteil 4 und der Kühlkörper 200 in ihrer Härte unterschiedlich. Dadurch kann die beim Verstemmen des Metallbauteils 4 und des Kühlkörpers 200 aufgebrachte Last eingestellt werden. So kann beispielsweise das Aufbringen von übermäßiger Belastung unterdrückt werden.
  • So ist beispielsweise, wie bei den Halbleiterbauelementen 102 und 103, nur ein Paar erster Vorsprung-Rücksprung-Bereiche CV1 so angeordnet, dass dazwischen ein zweiter Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV2 sandwichartig angeordnet ist, d.h. in den Endbereichen nahe den Stirnflächen in X-Richtung in Draufsicht. Dadurch wird es im Vergleich zu dem Fall, dass eine größere Anzahl von ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichen CV1 bereitgestellt wird, möglich, die Erreichung der Wirkung der ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereiche CV1 durch das Einpassen der Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und VI, die im horizontalen Zustand gehalten werden, weiter zu verbessern.
  • Ausführungsform 2
  • Zunächst wird die Gestaltung eines Halbleiterbauelements im ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform unter Bezug auf 19 bis 22 beschrieben. Wie in 19 gezeigt, hat ein Halbleiterbauelement 201 im ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen die gleiche Gestaltung wie das Halbleiterbauelement 102. Dementsprechend werden in 19 die Bereiche mit den gleichen Gestaltungen wie die des Halbleiterbauelements 102 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt. Wie in 19 und 20 gezeigt, unterscheidet sich das Halbleiterbauelement 201 vom Halbleiterbauelement 102 im ersten Neigungswinkel IA1 in Z-Richtung und im zweiten Neigungswinkel IA2 in Z-Richtung des ersten Wandflächenbereichs S1 bzw. zweiten Wandflächenbereichs S2 des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1 sowie im Neigungswinkel der Wandfläche des zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV2 in Z-Richtung.
  • Der erste Neigungswinkel IA1 und der zweite Neigungswinkel IA2 in 20 sind kleiner als der erste Neigungswinkel IA1 und der zweite Neigungswinkel IA2 des Halbleiterbauelements 102 in 10. Ebenfalls wie in 21 und 22 gezeigt, ist der Neigungswinkel IA3 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1, der beim Halbleiterbauelement 201 den ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 bildet, größer als der Neigungswinkel IA4 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1. Darüber hinaus ist die Breite D1 des Bodenbereichs 99 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 in X-Richtung kleiner als die Breite D2 des vorderen Endes 97 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 in X-Richtung.
  • In der vorliegenden Ausführungsform weisen der Neigungswinkel IA5 des Verbindungsbereichs C2 und der Neigungswinkel IA6 des Verbindungsbereichs V2 jeweils einen von Null verschiedenen Winkel auf. Auch die Wandflächen des Verbindungsbereichs C2 und des Verbindungsbereichs V2 sind zur Z-Richtung geneigt. Darüber hinaus unterscheiden sich der Neigungswinkel IA5 und der Neigungswinkel IA6 um mehrere Grad.
  • Wie in 23 bis 27 gezeigt, wird ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements 201 angewendet, das im Wesentlichen jedem der Schritte in 5 bis 8 entspricht, die das Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements 102 (101) in der ersten Ausführungsform darstellen. Insbesondere entsprechen die 23 und 24 ungefähr der 5; 25 ungefähr der 6; 26 ungefähr der 7; und 27 ungefähr der 8. Die 23 bis 27 unterscheiden sich jedoch von 5 bis 8 durch folgende Merkmale: die Abmessungen wie Neigungswinkel und -breiten der Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1; und die Anzahl der einzelnen Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1. Beim Einpassen und Zusammenführen unter Verwendung der Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1, V1 und dergleichen mit den oben beschriebenen Formen und Abmessungen berühren sich die Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1, V1 bevor sich die Verbindungsbereiche C2 und V2 wie in der ersten Ausführungsform berühren, so dass eine Verkippungskorrektur und Positionierung erreicht werden kann.
  • Nachfolgend wird die Gestaltung eines Halbleiterbauelements 202 im zweiten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform unter Bezug auf 28 bis 29 beschrieben. Wie in 28 und 29 gezeigt, weist das Halbleiterbauelement 202 im zweiten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen die gleiche Gestaltung auf wie das Halbleiterbauelement 201. Dementsprechend werden in 28 und 29 die Bereiche mit den gleichen Gestaltungen wie die des Halbleiterbauelements 201 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und die Beschreibung wird nicht wiederholt. Das Halbleiterbauelement 202 unterscheidet sich in den folgenden Punkten vom Halbleiterbauelement 201.
  • Im Folgenden wird der zweite Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV2 erläutert, der unter den zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereichen CV2, die in 28 in X-Richtung nebeneinander angeordnet sind, dem ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 am nächsten liegt. Der Abstand, der sich in X-Richtung vom untersten Bereich dieses zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV2 auf der Seite des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1 bis zum mittleren Bereich des daran angrenzenden ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1 in X-Richtung erstreckt, ist definiert als D11. Auch der Abstand, der sich in X-Richtung vom Mittelbereich des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1 in X-Richtung bis zur Stirnseite des daran angrenzenden Metallbauteils 4 in X-Richtung erstreckt, ist als D12 definiert. In diesem Fall ist der Abstand D12 kleiner als der Abstand D11.
  • Das Metallbauteil 4 ist an einer Stirnseite in X-Richtung und einem an diese Stirnseite angrenzenden Bereich von einem Biegungsbereich 30 als Ausgangspunkt nach außen in X-Richtung gebogen. Der Biegungsbereich 30 bildet sich in der Nähe der Grenze zwischen dem ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 und dem Metallbauteil 4, in dem das Metallbauteil 4 und der Kühlkörper 200 miteinander zusammengefügt sind, und bedeutet den Ausgangspunkt (den Bereich, der dem Basisbereich am nächsten liegt), von dem aus sich das Metallbauteil 4, das sich im Wesentlichen in Z-Richtung erstrecken sollte, zur Z-Richtung neigt.
  • Im Bereich des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1, der nicht an den Biegungsbereich 30 angrenzt (auf der rechten Seite in 29), weist der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 Folgendes auf: einen ersten Wandflächenbereich S1 mit dem ersten Neigungswinkel IA1 zur Z-Richtung und einen zweiten Wandflächenbereich S2 mit dem zweiten Neigungswinkel IA2, der sich von dem ersten Neigungswinkel IA1 wie beim Halbleiterbauelement 201 unterscheidet. Im Gegensatz dazu ist in dem Bereich, in dem das Metallbauteil 4 vom Biegungsbereich 30 fort gebogen ist, der Neigungswinkel IA11 zur Z-Richtung groß, verglichen mit den Neigungswinkeln IA1 und IA2. Ein dritter Wandflächenbereich S3 mit einem so großen Neigungswinkel IA11 ist Teil des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1.Dementsprechend wird in diesem Fall auch davon ausgegangen, dass der vom Biegungsbereich 30 fort gebogene dritte Wandflächenbereich S3 unter den ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 fällt. Darüber hinaus ist das Metallbauteil 4 in X-Richtung in dem an die Stirnseite des Metallbauteils 4 angrenzenden Bereich nach außen gebogen. Dabei wird ein Spalt zwischen dem nach außen gebogenen Bereich des Metallbauteils 4 und dem Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 im Bereich unterhalb des Biegungsbereichs 30 vorgesehen. Es wird davon ausgegangen, dass der Bereich dieses Spaltes auch unter den ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 fällt.
  • beim Halbleiterbauelement 202 weist die Wandfläche des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1 Folgendes auf: den ersten Wandflächenbereich S1 mit dem erstem Neigungswinkel IA1; den zweiten Wandflächenbereich S2 mit dem zweitem Neigungswinkel IA2, der sich davon unterscheidet; und zusätzlich einen dritten Wandflächenbereich S3 mit dem Neigungswinkel IA11, der sich von den beiden obigen Winkeln unterscheidet.
  • Wie in 30 bis 31 gezeigt, wird das Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements 202 im Wesentlichen entsprechend jedem der Schritte in 23 bis 27 angewendet, die das Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements 201 zeigen. Das Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements 202 unterscheidet sich jedoch von dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements 201 in der Positionsbeziehung zwischen den Neigungskorrekturmechanismusbereichen C1, V1 und Verbindungsbereichen C2, V2, die jeweils im Leistungsmodul 100 einschließlich dem Metallbauteil 4 und dem damit verbundenem Kühlkörper 200 ausgebildet sind.
  • Im Folgenden wird der dem Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 am nächsten liegende Verbindungsbereich C2 unter den in X-Richtung in 30 nebeneinander angeordneten Verbindungsbereichen C2 erläutert. Der Abstand, der sich in X-Richtung vom untersten Bereich dieses Verbindungsbereichs C2 auf der Seite des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 zum mittleren Bereich des daran angrenzenden Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 in X-Richtung erstreckt, ist definiert als D13. Auch der Abstand, der sich in X-Richtung vom Mittelbereich des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 in X-Richtung bis zur Stirnseite des daran angrenzenden Metallbauteils 4 in X-Richtung erstreckt, ist als D14 definiert. In diesem Fall ist der Abstand D14 kleiner als der Abstand D13. Außerdem ist die Vielzahl der Neigungskorrekturmechanismusbereiche V1 und die Vielzahl der Verbindungsbereiche V2 so angeordnet, dass sie etwa an der gleichen Position im Mittelbereich in X-Richtung angeordnet sind wie die Vielzahl der Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 bzw. die Vielzahl der Verbindungsbereiche C2, die wie vorstehend beschrieben angeordnet sind, und auch in die Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 bzw. C2 eingepasst werden können.
  • Nachdem die Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1, V1 und Verbindungsbereiche C2, V2 so vorbereitet sind, dass sie die Bedingungen betreffend die vorstehend beschriebenen Abmessungen erfüllen, werden der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 und der zweite Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV2 durch das Verfahren zum Aufbringen der gleichen Presskraft wie in der ersten Ausführungsform und dergleichen gebildet. Anschließend werden das Metallbauteil 4 und der Kühlkörper 200 durch Verstemmen miteinander zusammengefügt. In diesem Fall wird ein weiterer Außenbereich des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1, der am rechten und am linken Enden in X-Richtung angeordnet ist, von der Presskraft so gebogen, dass er sich von Biegungsbereich 30 nach außen erstreckt.
  • In diesem Fall werden bei der Herstellung des Halbleiterbauelements 202 die Materialien des Metallbauteils 4 und des Kühlkörpers 200 vorzugsweise so eingestellt, dass das mit den Vorsprungbereichen versehene Element eine höhere Härte aufweist als das mit Rücksprungbereichen versehene Element. Da in diesem Fall die Rücksprungbereiche im Metallbauteil 4 und die Vorsprungbereiche im Kühlkörper 200 gebildet werden, wird der Kühlkörper 200 so gebildet, dass er eine höhere Härte aufweist als das Metallbauteil 4. Auf diese Weise wird das Metallbauteil 4 bei Anwendung der Presskraft stärker verformt als der Kühlkörper 200, so dass das Metallbauteil 4 eher in X-Richtung nach außen gebogen wird. Dies kann den Einfluss der Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1 auf die Zuverlässigkeit und dergleichen der Verstemmung in den Verbindungsbereichen C2 und V2 minimieren. Dadurch kann der Effekt der Unterdrückung der Verkippung des Metallbauteils 4 und dergleichen weiter verstärkt werden.
  • Nachfolgend wird die Gestaltung eines Halbleiterbauelements 203 im dritten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform unter Bezug auf 32 und 33 beschrieben. Wie in 32 und 33 gezeigt, weist das Halbleiterbauelement 203 im dritten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen die gleiche Gestaltung auf wie das Halbleiterbauelement 202. Dementsprechend werden in 32 und 33 die Bereiche mit den gleichen Gestaltungen wie die des Halbleiterbauelements 202 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung wird nicht wiederholt. Das Halbleiterbauelement 203 unterscheidet sich vom Halbleiterbauelement 202 dadurch, dass im obersten Bereich des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1 in Z-Richtung, d.h. zwischen dem Bodenbereich 99 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 im Metallbauteil 4 und dem vorderen Ende 97 als oberstem Bereich des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 in Z-Richtung, ein Spalt 91 vorgesehen ist.
  • Der Spalt 91 wird vom Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 gebildet. Es wird daher davon ausgegangen, dass der Spalt 91 und der direkt darüber liegende Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 auch zum ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 dazugehören. Ebenfalls weist beim Halbleiterbauelement 203 der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 den aus dem Biegungsbereich 30 gebogenen dritten Wandflächenbereich S3 und den Spalt zwischen dem nach außen gebogenen Bereich des Metallbauteils 4 und dem Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 wie beim Halbleiterbauelement 202 auf.
  • Wie später im Zusammenhang mit dem Halbleiterbauelement 203 beschrieben, kann der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 mit einem nicht so großen stabilen, festen Bereich 10 durch Verstemmen versehen werden. Beim Halbleiterbauelement 203 weist die Wandfläche des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1 als Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 in einem Bereich des Spalts 91 den ersten Wandflächenbereich S1 mit dem ersten Neigungswinkel IA1, den zweiten Wandflächenbereich S2 mit dem zweiten, hiervon unterschiedlichen Neigungswinkel IA2, der als Wandfläche des zusammengefügten Bereichs ausgebildet ist, und zusätzlich den dritten Wandflächenbereich S3 mit dem von diesen Winkeln verschiedenen Neigungswinkel IA11 auf. Der zweite Wandflächenbereich S2 wird aus dem Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 und dem Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 gebildet, die miteinander zusammengefügt werden. In diesem Fall ist beispielsweise der zweite Neigungswinkel IA2 kleiner als der erste Neigungswinkel IA1. Im Gegensatz dazu ist der Neigungswinkel IA11 größer als beispielsweise der erste Neigungswinkel IA1.
  • Wie in 34 und 35 gezeigt, wird das Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements 203 im Wesentlichen entsprechend jedem der Schritte in 30 und 31 angewendet, die das Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements 202 zeigen. Auch in diesem Fall werden die Materialien des Metallbauteils 4 und des Kühlkörpers 200 vorzugsweise so eingestellt, dass der Kühlkörper 200 mit den Vorsprungbereichen eine höhere Härte aufweist als das Metallbauteil 4 mit den Aussparungen. In diesem Fall ist die Höhe h1 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 mit seiner Rücksprung-Form höher als die Höhe h2 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 mit seiner vorspringenden Form. Es werden also bei der Herstellung des Halbleiterbauelements 203 die Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1 auf diese Weise gebildet. In diesem Punkt unterscheiden sich die Schritte in 34 und 35 von den Schritten in 30 und 31, in denen beide Höhen ungefähr gleich sind. Dadurch wird verhindert, dass das vordere Ende des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 den Bodenbereich des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 berührt. Dadurch entsteht der Spalt 91, wie in 33 dargestellt. Damit wird es möglich, einen Einfluss der Toleranz in Z-Richtung im ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 zu unterdrücken.
  • Der Spalt 91 bewirkt auch den folgenden Effekt: Der Fertigungsschritt des Kühlkörpers 200 und des Metallbauteils 4 beinhaltet Druckguss/Spritzguss und eine nachfolgende Bearbeitung. Beim Druckguss kann sich feines Metallpulver auf der zu bearbeitenden Oberfläche festsetzen. Auch bei der nachfolgenden Bearbeitung können die durch die Bearbeitung entstandenen Späne an der zu bearbeitenden Oberfläche haften bleiben. Das Vorhandensein von Fremdstoffen wie Metallpulver oder Spänen kann zu Problemen führen, da die Haftung zwischen den Wandflächen, die den ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 bilden, beeinträchtigt werden kann. Die metallischen Werkstoffe des Kühlkörpers 200 und des Metallbauteils 4 können auch plastisch verformt werden. Dadurch wird der mit Fremdkörpern im Kühlkörper 200 und dem Metallbauteil 4 in Berührung kommende Bereich verformt, so dass die Wandflächen, die den ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 bilden, teilweise miteinander in Kontakt kommen können. Je nach Größe der Fremdstoffe kann es jedoch vorkommen, dass die Wandflächen des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1 nicht vollständig in engen Kontakt gebracht werden können. Durch das Vorhandensein des Spalts 91 gleiten im Gegensatz dazu die Fremdstoffe entlang der Wandflächen, die den ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 bilden, und werden bei Kontakt dieser Wandflächen miteinander in den Spalt 91 bewegt. Dadurch ermöglicht der Spalt 91, dass die Wandflächen, die den ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 bilden, fest gesichert werden können.
  • Die Funktionen und Auswirkungen der vorliegenden Ausführungsform werden nun beschrieben.
  • Auch in der vorliegenden Ausführungsform berühren sich die Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und VI, bevor die Verbindungsbereiche C2 und V2 miteinander in Kontakt treten, und das vordere Ende 97 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 bewegt sich in X-Richtung entlang des zulaufenden Bereichs der Verbindungsvorbereitungs-Wandfläche C10 im Neigungskorrekturmechanismusbereich C1, wie in der ersten Ausführungsform. Dadurch können eine Kipp- oder Neigungsunterdrückung und eine genaue Positionierung erreicht werden.
  • Wenn jedoch beispielsweise der erste Neigungswinkel IA1 und der zweite Neigungswinkel IA2 wie im ersten Beispiel des Halbleiterbauelements 201 relativ groß sind, muss die für die vollständige Verstemmung der Verbindungsbereiche C2 und V2 erforderliche Presskraft erhöht werden.
  • So wird beispielsweise der Abstand D12 (D14) kleiner als der Abstand D11 (D13) eingestellt, wie beim Halbleiterbauelement 202 im zweiten Beispiel. Somit wird der Bereich, der sich an der Außenseite des Neigungskorrekturmechanismus C1 in X-Richtung befindet, nach außen gebogen, wodurch die Steifigkeit reduziert werden kann, so dass die Presskraft nach außen entweichen kann.
  • In diesem Fall wird bei Anwendung von Presskraft der nicht an den Verbindungsbereich C2 angrenzende Bereich des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 (außen in X-Richtung) leicht plastisch verformt. Wenn der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 und der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 ineinander gefügt werden, um die Kippung des Metallbauteils 4 zu korrigieren, das dann weiter unter Druck gesetzt wird, um dadurch den Verbindungsbereich C2 und den Verbindungsbereich V2 miteinander zu verstemmen, kann es Probleme dahingehend geben, dass der Verbindungsbereich C2 und der Verbindungsbereich V2 unbeabsichtigt blockiert, gekippt oder verformt werden. Die oben genannten Probleme können durch Ausweichen der Presskraft nach außen in X-Richtung verringert werden, so dass die Verschlechterung der Wärmeabfuhrleistung durch Verkippen o.ä. des zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV2, der vom Verbindungsbereich C2 und dem Verbindungsbereich V2 gebildet wird, unterdrückt werden kann.
  • Darüber hinaus wird beispielsweise, wie beim Halbleiterbauelement 203 nach dem dritten Beispiel, der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 so gebildet, dass dieser in der Höhe größer ist als der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1. Dabei wird der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 als Fertigprodukt so gestaltet, dass er den Spalt 91 zwischen sich und dem Bodenbereich 99 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 aufweist, oder -auch wenn ein solcher Spalt 91 nicht vorgesehen ist- in einen solchen Kontaktzustand gebracht wird, dass durch die Presskraft kaum eine plastische Verformung verursacht wird. Auch wenn nämlich in diesem Fall das Verstemmen zum Fortschritt im Zusammenfügungsschritt führt, kann durch das Verstemmen ein nicht so großer stabiler, fester Bereich 10 gebildet werden.
  • Die oben beschriebene Gestaltung kann den Einfluss durch die Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1, V1 und den durch diese gebildeten ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 auf den zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV2 reduzieren, der beim Verstemmen der Verbindungsbereiche C2 und V2 zum Bilden des zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV2 auftritt. Dementsprechend kann beispielsweise, wie beim Halbleiterbauelement 103 in der ersten Ausführungsform, die Form der Wandfläche nur auf einer Seite des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 in X-Richtung gesteuert werden, aber die Wandfläche auf der anderen Seite kann in jeder Form einschließlich einer gebogenen Oberfläche ausgebildet werden. Dies erhöht die Flexibilität der Form des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1.So wird es beispielsweise durch einen im Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 durch maschinelle Bearbeitung gebildeten L-förmigen Bereich möglich, das Problem zu unterdrücken, dass der darin eingefügte Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 unbeabsichtigt blockiert, gekippt oder verformt wird. Mit anderen Worten wird es möglich, die Gefahr zu reduzieren, dass der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 durch die bei der Bearbeitung zur Bildung der Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1 auftretende Toleranz beeinflusst wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform 2 unterscheiden sich der Neigungswinkel IA5 des Verbindungsbereichs C2 und der Neigungswinkel IA6 des Verbindungsbereichs V2 um mehrere Grad voneinander. Auf diese Weise können durch plastische Verformung der Verbindungsbereiche C2 und V2 beim Verstemmen dieser Verbindungsbereiche C2 und V2 die Festigkeit und der Wärmewiderstand des zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV2 gesteuert und auf Sollwerte eingestellt werden. In der vorliegenden Ausführungsform kann durch eine Erhöhung der Anzahl der zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereiche CV2 oder Verringerung des Abstandes zwischen den benachbarten zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereichen CV2 die Verbindungsfestigkeit zwischen Metallbauteil 4 und der Kühlkörper 200 im zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV2 erhöht werden.
  • Darüber hinaus ist es bei der Kopplung des Metallbauteils 4 und des Kühlkörpers 200 mit einer fettlosen Verbindung durch Verstemmen wie in der vorliegenden Ausführungsform eine anspruchsvolle Aufgabe, den im Verbindungsbereich dazwischen bestehenden thermischen Übergangswiderstand zu reduzieren. Im Allgemeinen ist bekannt, dass der thermische Übergangswiderstand von der Kontaktfläche und der auf die Kontaktfläche ausgeübten Kontaktkraft abhängt. Mit der vorliegenden Ausführungsform wurde bestätigt, dass der auf die Kontaktfläche ausgeübte Anpressdruck in Korrelation zur Festigkeit des Kontaktabschnitts steht. Dementsprechend können durch eine Änderung der Anzahl der Verbindungsbereiche C2 und V2 und des Abstandes zwischen den Verbindungsbereichen C2 und V2 der thermische Übergangswiderstand reduziert und eine hohe Kontaktfestigkeit gewährleistet werden. Auch in der vorliegenden Ausführungsform ist es nur notwendig, die Bedingungen zu erfüllen, dass sich die Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1 berühren, bevor sich die Verbindungsbereiche C2 und V2 im Montageschritt berühren. Durch das Verfahren der Umformung des Metallbauteils 4 und des Kühlkörpers 200 und durch die Bedingungen für die zulässige Belastung des Metallbauteils 4 und des Kühlkörpers 200 können die Abmessungen und Formen der Verbindungsbereiche C2 und V2 gegebenenfalls so geändert werden, dass die gewünschte Verbindungsstärke und der gewünschte thermische Widerstand realisiert werden.
  • So sind beispielsweise die Höhe der Verbindungsbereiche C2 und V2 in Z-Richtung jeweils auf 2 mm, die Höhe des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 in Z-Richtung auf 4 mm und die Höhe des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 in Z-Richtung auf 3,5 mm eingestellt. Weiterhin sind der Neigungswinkel IA3 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 auf 8,6, der Neigungswinkel IA4 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 auf 8,0, die Breite D3 der Öffnung 95 im Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 (siehe 4) auf 2,9 mm und die Breite D4 des Basisbereichs 93 im Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 (siehe 4) auf 3,0 mm eingestellt. In diesem Fall konnte bestätigt werden, dass der Wärmewiderstand von ca. 30 µm eines Wärmeleitfetts bei 1,0 W/m * K in jedem der ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereiche CV1 und zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereiche CV2 implementiert werden konnte. Es ist zu beachten, dass der Wärmewiderstand nicht immer eindeutig auf den oben beschriebenen Wert bestimmt wird, sondern ein breites Spektrum an gestalterisch erforderlichen Wärmewiderstandswerten durch Änderung der Höhe, der Anzahl und dergleichen der Vorsprungs- und Rücksprungsstruktur der einzelnen Verbindungsbereiche C2 und V2 realisiert werden kann.
  • Ausführungsform 3
  • Zunächst wird die Gestaltung des Halbleiterbauelements im ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform unter Bezug auf 36 bis 39 beschrieben. Wie in 36 gezeigt, hat das Halbleiterbauelement 301 im ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen die gleiche Gestaltung wie die Halbleiterbauelemente 102 und 201. In diesem Fall ist nur ein Paar erster Vorsprung-Rücksprung-Bereiche CV1 so angeordnet, dass eine Vielzahl zweiter Vorsprung-Rücksprung-Bereiche CV2 in X-Richtung sandwichartig dazwischen angeordnet ist. Dementsprechend werden in 36 die Bereiche mit den gleichen Gestaltungen wie diejenigen der Halbleiterbauelemente 102 und 201 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung derselben wird nicht wiederholt. Wie in 36 und 37 gezeigt, unterscheidet sich das Halbleiterbauelement 301 in der Form des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1 stark von den Halbleiterbauelementen 102 und 201.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist das Metallbauteil 4 mit dem Verbindungsbereich C2 als einer Vielzahl von Rücksprungbereichen und dem Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 als einer Vielzahl von anderen Rücksprungbereiche versehen. Der Kühlkörper 200 ist mit dem Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 und dem Verbindungsbereich V2 jeweils als eine Vielzahl von Vorsprungbereichen versehen. Andererseits kann das Metallbauteil 4 jedoch mit einer Vielzahl von Vorsprungbereichen versehen werden, während der Kühlkörper 200 mit einer Vielzahl von Rücksprungbereichen und anderen Rücksprungbereichen versehen werden kann. Ein äußerer geneigter Oberflächenbereich 80 ist im Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 als weitere Aussparung enthalten. Der äußere geneigte Oberflächenbereich 80 ist nach außen in X-Richtung und in Z-Richtung geneigt ausgebildet. Mit anderen Worten ist der äußere geneigte Oberflächenbereich 80 ein Bereich der Wandfläche, die den Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 bildet.
  • Wie in 37 gezeigt, weist beim Halbleiterbauelement 301 ein Paar erster Vorsprung-Rücksprung-Bereiche CV1, die in X-Richtung voneinander beabstandet angeordnet sind, jeweils den Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 als ein Paar von Vorsprungbereichen auf. Dieser Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 erstreckt sich von seinem Basisbereich 93 zum vorderen Ende 97 hin, so dass er zur Z-Richtung entlang des äußeren Oberflächenbereichs 80 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 geneigt ist. Eine Vorsprungbereichsmittellinie DL, dargestellt durch eine gestrichelte Linie in 37, neigt sich im Wesentlichen in die Richtung, in die sich der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 erstreckt. Die Vorsprungbereichsmittellinie DL erstreckt sich schräg zur Z-Richtung.
  • Auch im Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 des Halbleiterbauelements 301 kann durch Zusammenfügen mit dem Metallbauteil 4 durch Verstemmen vor allem in der Wandfläche auf der Innenseite in X-Richtung ein stabiler, fester Bereich 10 gebildet werden. Auch bei dieser Verstemmung weist vor allem der Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1, insbesondere die Wandfläche auf der Innenseite in X-Richtung Folgendes auf: den ersten Wandflächenbereich S1 mit dem ersten Neigungswinkel IA1 in Z-Richtung; den zweiten Wandflächenbereich S2 mit dem zweiten Neigungswinkel IA2, der anders ist als der erste Neigungswinkel IA1. Zusätzlich bleiben im ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 die Wandflächen des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 und der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 besonders außen in X-Richtung bestehen. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 auch die Wandflächen des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 und des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 sowie den Spalt zwischen dem Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 und dem Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 beinhaltet. So können zum Verstemmungsbereich in der vorliegenden Ausführungsform neben dem oben beschriebenen ersten Wandflächenbereich S1 und dem zweiten Wandflächenbereich S2 auch zwei Wandflächen mit unterschiedlichen Neigungswinkeln aufgrund der unterschiedlichen Winkel der Wandflächen des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 und des Neigungskorrekturmechanismusbereichs VI, die an der Außenseite in X-Richtung liegen, hinzugerechnet werden.
  • Wie in 37 dargestellt, bleiben die Wandflächen des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 und des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 auf der Außenseite in X-Richtung erhalten, wodurch ein Spalt entsteht. Weiterhin ist auch zwischen dem Bodenbereich 99 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 und dem vorderen Ende 97 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 ein Spalt vorgesehen. Darüber hinaus können sich die Wandfläche des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 und die Wandfläche des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 beim Zusammenfügen in mindestens einem Berührungspunkt 90 berühren.
  • Wie in 38 gezeigt, unterscheidet sich in der vorliegenden Ausführungsform im Zustand vor der Zusammenfügung des Metallbauteils 4 und des Kühlkörpers 200, wie in 36 dargestellt, der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 in der Position des Mittelbereichs in X-Richtung vom Neigungskorrekturmechanismusbereich C1. Insbesondere ist der Mitte-zu-Mitte-Abstand D21 zwischen den Bodenbereichen 99 eines Paares von Neigungskorrekturmechanismusbereichen C1, das unter das Paar von ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichen CV1 fällt, größer als der Mitte-zu-Mitte-Abstand D22 zwischen den Vorderenden 97 des Paares von Neigungskorrekturmechanismusbereichen V1. In diesem Fall bedeutet der Mitte-zu-Mitte-Abstand den Abstand zwischen den Mittelbereichen eines Paares von Neigungskorrekturmechanismusbereichen C1 (zwischen den Mittelbereichen der Bodenbereiche 99) in X-Richtung zum Beispiel. Auch in der vorliegenden Ausführungsform sind der Verbindungsbereich V2 und der Verbindungsbereich C2 hinsichtlich der Position des Mittelbereichs in X-Richtung zueinander etwa identisch. Andererseits kann der Mitte-zu-Mitte-Abstand D21 zwischen einem Paar von Neigungskorrekturmechanismusbereichen C1 kleiner sein als der Mitte-zu-Mitte-Abstand D22 zwischen einem Paar von Neigungskorrekturmechanismusbereichen V1. In diesem Fall ist der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 im Gegensatz zu 37 außen in X-Richtung verstemmt und seine Wandfläche bleibt innen in X-Richtung.
  • Genauer gesagt ist, wie in 39 gezeigt, der Mitte-zu-Mitte-Abstand D21 zwischen den Bodenbereichen 99 eines Paares von Neigungskorrekturmechanismusbereichen C1 größer als der Mitte-zu-Mitte-Abstand D22 zwischen den Vorderenden 97 eines Paares von Neigungskorrekturmechanismusbereichen VI, wie oben beschrieben. Darüber hinaus ist die Breite D26 des vorderen Endes 97 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 größer als die Breite D28 des Bodenbereichs 99 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1.Die Breite D27 der Öffnung 95 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 ist größer als die Breite D26 des vorderen Endes 97 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1. Darüber hinaus ist die maximale Breite D25 des Basisbereichs 93 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 kleiner als die Breite D27 der Öffnung 95 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements 301 nach einem ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform unter Bezug auf 40 bis 43 beschrieben. Das Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements 301 wird im Wesentlichen entsprechend dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements 101 in der ersten Ausführungsform durchgeführt. Wie vorstehend beschrieben, ist jedoch der Mitte-zu-Mitte-Abstand zwischen den Bodenbereichen 99 eines Paares von Neigungskorrekturmechanismusbereichen C1 größer als der Mitte-zu-Mitte-Abstand zwischen Vorderenden 97 eines Paares von Neigungskorrekturmechanismusbereichen V1. Wie in 40 gezeigt, berühren - unter der Annahme, dass der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 die Wandfläche C11 und die Wandfläche C12, die in Z-Richtung geneigt sind, und der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 die Wandfläche V11 und die Wandfläche V12 , die in Z-Richtung geneigt sind, beinhalten - die Wandfläche V11 innen in X-Richtung die Wandfläche C11 in der Innenseite in X-Richtung bevor sich der Verbindungsbereich C2 und der Verbindungsbereich V2 einander berühren, wenn der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 und der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 im Zusammenfügungsschritt ineinander eingefügt werden.
  • Durch die Presskraft F der Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 auf das Leistungsmodul 100 werden wie in 41 bis 43 gezeigt, so wie in den Schritten in 6 bis 8, der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 und der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 plastisch verformt, während der Verbindungsbereich C2 und der Verbindungsbereich V2 ineinander eingefügt und plastisch verformt werden.
  • In diesem Fall wird der Neigungskorrekturmechanismusbereich VI, der im Mitte-zu-Mitte-Abstand kleiner ist als der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1, in den Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 eingefügt, um an der Position des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 mit einem größeren Mitte-zu-Mitte-Abstand ausgerichtet zu werden. Somit wird der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 in den Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 eingefügt, wobei er zur Z-Richtung geneigt ist. Da der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 auf diese Weise geneigt ist, wird die Wandfläche V11 plastisch verformt, so dass sie in X-Richtung entlang des konischen Bereichs der Wandfläche C11 bewegt wird. Besser ist es, den Verstellmechanismus so anzuordnen, dass sich die Längsrichtung des Metallbauteils 4 in X-Richtung erstreckt, da ein weiterer Neigungskorrektureffekt erzielt wird. So berühren sich der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 und der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1, so dass mindestens einer, der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 und/oder der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1, plastisch verformt wird und dadurch die Verstemmung fortschreitet. Dabei wird nur ein Paar der ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereiche CV1 so ausgebildet, dass ein zweiter Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV2 sandwichartig dazwischen liegt.
  • In diesem Fall werden bei der Herstellung des Halbleiterbauelements 301 vorzugsweise die Materialien des Metallbauteils 4 und des Kühlkörpers 200 so eingestellt, dass das mit Rücksprungbereichen versehene Element eine höhere Härte aufweist als das mit Vorsprungbereichen versehene Element. Da in diesem Fall Rücksprungbereiche im Metallbauteil 4 und Vorsprungbereiche in Kühlkörper 200 gebildet werden, wird das Metallbauteil 4 so gebildet, dass es eine höhere Härte als der Kühlkörper 200 aufweist. Dadurch wird die Verformung so erleichtert, dass die Vorsprungbereichsmittellinie DL des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 unter Anwendung der Presskraft F geneigt wird. Wenn sich also der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 und der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 berühren und dann weiter unter Druck gesetzt werden, um zu bewirken, dass sich der Verbindungsbereich C2 und der Verbindungsbereich V2 so berühren, dass sie verstemmt werden, kann die unbeabsichtigte Kraft, die durch den blockierten Zustand des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 und des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 verursacht wird, leicht nach außen abgeleitet werden, indem der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 verformt wird. Dadurch kann der Einfluss der Verbindungsbereiche C2 und V2 auf die Verstemmung reduziert werden, so dass die Neigungen/Verkippungen der Verbindungsbereiche C2 und V2 unterdrückt werden können. Dadurch wird es möglich, den Einfluss des zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV2, der aus den Verbindungsbereichen C2 und V2 gebildet wird, auf die Wärmeabfuhrleistung zu reduzieren.
  • Nachfolgend wird die Gestaltung eines Halbleiterbauelements 302 nach einem zweiten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform unter Bezug auf 44 bis 46 beschrieben. Wie in 44 bis 46 gezeigt, hat ein Halbleiterbauelement 302 im zweiten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen die gleiche Gestaltung wie das Halbleiterbauelement 301, so dass dessen detaillierte Beschreibung nicht wiederholt wird. Das in 45 dargestellte Halbleiterbauelement 302 kann so gestaltet werden, dass der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 den Bodenbereich 99 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 berührt, ohne dass dazwischen ein Spalt gebildet wird, wenn das Metallbauteil 4 und der Kühlkörper 200 miteinander zusammengefügt werden.
  • Um die oben beschriebene Gestaltung zu erreichen, wie z.B. in 46 und 39 gezeigt, werden beim Halbleiterbauelement 302 im zweiten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zum Halbleiterbauelement 301 im ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform die maximale Breite D25 sowie der Neigungswinkel IA4 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 reduziert, aber die vordere Endbreite D26 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 wird nicht verändert. Alternativ können beim Halbleiterbauelement 302 im zweiten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform die Breiten D25 und D26 ohne Änderung des Neigungswinkels IA4 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 gegenüber dem Halbleiterbauelement 301 im ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform reduziert werden.
  • In der oben beschriebenen Modifikation muss die Breite D26 des vorderen Endes 97 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 nicht größer sein als die Breite D28 des Bodenbereichs 99 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1, kann also kleiner sein.
  • Nachfolgend wird die Gestaltung eines Halbleiterbauelements 303 nach einem dritten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform unter Bezug auf 47 bis 49 beschrieben. Da das Halbleiterbauelement 303 im dritten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen die gleiche Gestaltung wie die Halbleiterbauelemente 301 und 302 aufweist, werden die Bereiche mit den gleichen Gestaltungen wie bei den Halbleiterbauelementen 301 und 302 beim Halbleiterbauelement 303 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, deren Beschreibung nicht wiederholt wird. Beim Halbleiterbauelement 303 in 47 ist das Metallbauteil 4 jedoch mit einer Vielzahl von äußeren geneigten Oberflächenbereichen 80 jeweils als reine Flachebenen anstelle des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 versehen, beim Halbleiterbauelement 303 berührt diese Vielzahl von äußeren geneigten Oberflächenbereichen 80 eine Vielzahl von Neigungskorrekturmechanismusbereichen V1 als Vorsprungbereiche. Weiterhin ist eine Vielzahl von (ein Paar von) ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichen CV1 so ausgebildet, dass äußere geneigte Oberflächenbereiche 80 und die Neigungskorrekturmechanismusbereiche V1 miteinander zusammengefügt werden.
  • Beim Halbleiterbauelement 301 ist der äußere geneigte Oberflächenbereich 80 in X-Richtung innerhalb des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 angeordnet, der als Bereich seiner inneren Wandfläche in Rücksprung-Form ausgebildet ist. Der äußere geneigte Oberflächenbereich 80 ist beim Halbleiterbauelement 303 ebenfalls an der gleichen Stelle wie oben beschrieben angeordnet. Der äußere geneigte Oberflächenbereich 80 wird jedoch nicht innerhalb des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 als Bereich des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 gebildet, sondern im äußersten Bereich des Metallbauteils 4. Mit anderen Worten unterscheidet sich das Halbleiterbauelement 303 vom Halbleiterbauelement 301 dadurch, dass der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 so angeordnet ist, dass seine Außenseite in X-Richtung freigelegt ist.
  • Der in 47 dargestellte erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 unterscheidet sich in der Gestaltung von den Halbleiterbauelementen 301 und 302, die jeweils so ausgebildet sind, dass sie jeweils den Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 als weitere Rücksprungbereiche haben.
  • Nachfolgend werden die Unterschiede zwischen dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements 303 und insbesondere dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements 301 unter Bezug auf 49 beschrieben. Wie in 49 gezeigt, ist das Metallbauteil 4 mit einem äußeren Oberflächenbereich C16 anstelle des in Rücksprung-Form ausgebildeten Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 versehen. Mit anderen Worten ist das Metallbauteil 4 mit einer Vielzahl von äußeren geneigten Oberflächenbereichen C16 versehen und der Verbindungsbereich C2 ist als eine Vielzahl von Rücksprungbereichen ausgebildet. Der Kühlkörper 200 ist mit dem Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 versehen und der Verbindungsbereich V2 ist als eine Vielzahl von Vorsprungbereichen ausgebildet.
  • Der äußere geneigte Oberflächenbereich C16 ist in einem Bereich des Metallbauteils 4 ausgebildet, in dem beim Halbleiterbauelement 301 der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 gebildet ist. Mit anderen Worten wird der äußere geneigte Oberflächenbereich C16 an dem rechten und linken Enden in X-Richtung gebildet, so dass ein Verbindungsbereich C2 sandwichartig dazwischen angeordnet entsteht.
  • Der äußere geneigte Oberflächenbereich C16 ist so ausgebildet, dass seine Wandfläche nach außen in X-Richtung frei liegt, und auch so, dass sie einen Neigungswinkel IA3 zur Z-Richtung aufweist. Der äußere geneigte Oberflächenbereich C16 ist in Z-Richtung größer dimensioniert als der Verbindungsbereich C2. Darüber hinaus ist der Abstand D31 zwischen den Innenumfängen der Bodenbereiche 99 des Paares von äußeren geneigten Oberflächenbereichen C16, die unter das Paar von ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichen CV1 fallen, größer als der Mitte-zu-Mitte-Abstand D32 zwischen den Vorderenden 97 des Paares von Neigungskorrekturmechanismusbereichen VI, das unter das Paar von ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichen CV1 fällt.
  • In diesem Fall ist der Bodenbereich 99 des äußeren geneigten Oberflächenbereichs C16 eine ebene Fläche in der X-Y-Ebene, die so angeordnet ist, dass sie die Außenseite des obersten Bereichs des äußeren geneigten Oberflächenbereichs C16 in Z-Richtung in einer Draufsicht umschließt. Somit schneidet der Bodenbereich 99 des äußeren geneigten Oberflächenbereichs C16 den obersten Bereich des äußeren geneigten Oberflächenbereichs C16 und ist in Z-Richtung ungefähr gleich zu diesem obersten Bereich. Darüber hinaus bedeutet der Abstand D31 zwischen den Innenumfängen den Abstand in X-Richtung zwischen den Bodenbereichen 99 des Paares von äußeren geneigten Oberflächenbereichen C16, d.h. zwischen den obersten Bereichen des Paares von äußeren geneigten Oberflächenbereichen in Z-Richtung.
  • Auf diese Weise werden das Metallbauteil 4 mit dem äußeren Oberflächenbereich C16 und dem Verbindungsbereich C2 und der Kühlkörper 200 mit dem Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 mit Wandflächen V11, V12 und dem Verbindungsbereich V2 wie beim Halbleiterbauelement 301 und dergleichen eingepasst und miteinander zusammengefügt, wie in jeder der oben beschriebenen anderen Ausführungsformen. In diesem Fall wird durch die Presskraft F auf die Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 auf dem Leistungsmodul 100 der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 mit einem Mitte-zu-Mitte-Abstand D32 kleiner als der Abstand D31 zwischen den Innenumfängen der äußeren geneigten Oberflächenbereiche C16 mit der Wandfläche des äußeren geneigten Oberflächenbereichs C16 so zusammengefügt, dass er an der Position des äußeren geneigten Oberflächenbereichs C16 mit einem größeren Abstand zwischen den Innenumfängen ausgerichtet wird, wie bei dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements 301. Dementsprechend ist der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 plastisch verformt, d.h. verstemmt, so dass er mit dem äußeren Oberflächenbereich C16 zusammengefügt werden kann, während er zur Z-Richtung geneigt ist, wodurch der Zustand wie in 47 und 48 dargestellt erreicht wird. Nachdem auf diese Weise der äußere geneigte Oberflächenbereich C16 und der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 miteinander in Kontakt gebracht werden, werden mindestens der äußere geneigte Oberflächenbereich C16 und/oder der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 plastisch verformt, wodurch das Verstemmen verbessert wird.
  • Nachfolgend werden die Funktionen und Auswirkungen der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • Auch in jedem der oben beschriebenen Beispiele der vorliegenden Ausführungsform, wie auch in den anderen Ausführungsformen, wird die Presskraft F verwendet, um den Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 dazu zu bringen, den Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 oder den äußeren Oberflächenbereich C16 zu berühren. Dabei wird mindestens eines der nachfolgenden Teile plastisch verformt: der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 oder der äußere geneigte Oberflächenbereich C16; und der Neigungskorrekturmechanismusbereich VI, wodurch das Verstemmen verbessert wird. Um den Führungseffekt weiter zu erhöhen, der entsteht, wenn der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 den Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 oder den äußeren geneigten Oberflächenbereich C16 berührt, bevor das vordere Ende 97 den Bodenbereich 99 berührt, sind der Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 (äußerer geneigter Oberflächenbereich C16) und der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 so gestaltet, dass sie sich gegenseitig berühren, bevor die Verbindungsbereiche C2 und V2 einander berühren.
  • Im ersten Beispiel und im zweiten Beispiel ist dies beispielsweise aufgrund der Eigenschaft sichergestellt, dass der Abstand D21 größer ist als der Abstand D22 in 38 und 46. Mit anderen Worten: Auch dann, wenn das Leistungsmodul 100 und der Kühlkörper 200 nicht entsprechend positioniert sind, sondern wenn das Leistungsmodul 100 mittels der Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 nach unten in Z-Richtung gedrückt wird, berührt die Wandfläche V11 auf der Innenseite in X-Richtung des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 in der Regel zuerst die Wandfläche C11 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1. Da dann das Leistungsmodul 100 mit der Presskraft F auf die Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 nach unten gedrückt wird, wird der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 entlang der Wandfläche C11 in X-Richtung bewegt. Dabei berührt die andere Wandfläche V12 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 dann auch die Wandfläche C12 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1. Auf diese Weise berührt der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 den Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 auf der rechten und der linken Seiten in X-Richtung, bevor sich die Verbindungsbereiche C2 und V2 gegenseitig berühren. Dabei wird die Position des Leistungsmoduls 100 in XY-Richtung automatisch an einer genauen/korrekten Position relativ zum Kühlkörper 200 eindeutig festgelegt. Daher können die Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1 auch in der vorliegenden Ausführungsform die Funktionen und Effekte zur genauen Positionierung und Kippunterdrückung des Leistungsmoduls 100 wie bei der ersten Ausführungsform erreichen.
  • Beim vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren ist der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 so ausgebildet, dass sich der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 vom Basisbereich 93 in Richtung Vorderende 97 erstreckt, und ist zur Höhenrichtung geneigt, und auch der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich CV1 weist den ersten Wandflächenbereich S1 mit dem ersten Neigungswinkel IA1 und den zweiten Wandflächenbereich S2 mit dem zweiten Neigungswinkel IA2 auf.
  • Darüber hinaus muss insbesondere beim Halbleiterbauelement 302 im zweiten Beispiel die Breite D26 des vorderen Endes 97 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 nicht unbedingt größer sein (kann z.B. kleiner sein) als die Breite D28 des Bodenbereichs 99 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1, wie vorstehend beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Mitte-zu-Mitte-Abstand D21 zwischen den Bodenbereichen 99 eines Paares von Neigungskorrekturmechanismusbereichen C1 größer als der Mitte-zu-Mitte-Abstand D22 zwischen den Vorderenden 97 eines Paares von Neigungskorrekturmechanismusbereichen V1. So erstreckt sich der Neigungskorrekturmechanismusbereich V1 vom Basisbereich 93 bis zum vorderen Ende 97 so, dass er zur Höhenrichtung geneigt ist. Dabei wird berücksichtigt, dass der Führungseffekt erreicht werden kann, wenn die Wandflächen V11 und V12 der Neigungskorrekturmechanismusbereiche V1 die Wandflächen C11 und C12 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 berühren, bevor das Vorderende 97 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 den Bodenbereich 99 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1 erreicht. Somit kann D28 kleiner als D26 sein.
  • Basierend auf dem vorstehend beschriebenen Konzept wird das Halbleiterbauelement 303 durch Entfernen eines (außen in X-Richtung) nicht an den Verbindungsbereich C2 angrenzenden Bereichs aus dem Neigungskorrekturmechanismusbereich C1 des Halbleiterbauelements 302 erhalten. Beim Halbleiterbauelement 303 ist das Metallbauteil 4 nicht außen in X-Richtung des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1 angeordnet. Somit ist der stabile, feste Bereich 10 durch Verstemmen des ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV1 kleiner als der in den Halbleiterbauelementen 301, 302 und dergleichen. Dies kann den Einfluss dieses stabilen, festen Bereichs 10 bei der Bildung des zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereichs CV2 durch Verstemmen der Verbindungsbereiche C2 und V2 reduzieren. Im Beispiel des Halbleiterbauelements 303 wird vorzugsweise die Bedingung erfüllt, dass die Breite D26 des vorderen Endes 97 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs V1 kleiner ist als die Breite D27 der Öffnung 95 des Neigungskorrekturmechanismusbereichs C1.
  • Ausführungsform 4
  • Die 50 bis 54 zeigen schematische Querschnittsansichten oder schematische Draufsichten, die jeweils den Schritt veranschaulichen, dass eine Vielzahl von Rücksprungbereichen und eine Vielzahl von Vorsprungbereichen durch die Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 ineinander eingepasst werden, was zum Verfahren zur Herstellung jedes der oben beschriebenen Halbleiterbauelemente dazugehört. Wie beispielsweise in 7 und 8 dargestellt, veranschaulicht jede der oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen ein Beispiel, in dem die Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 über die gesamte Oberseite des Leistungsmoduls 100 reichend angeordnet ist. Wie bereits in der ersten Ausführungsform beschrieben, muss die Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 jedoch auch in den Gestaltungen in 7 und 8 nicht immer die gesamte Oberseite des Leistungsmoduls 100 berühren. Die vorliegende Ausführungsform veranschaulicht den Fall, dass die Presskraft F in der Draufsicht nicht vollständig auf das Leistungsmodul 100 aufgebracht werden muss.
  • So zeigen beispielsweise 50 und 51 jeweils den Fall, dass im Schritt des Zusammenfügens des Metallbauteils 4 mit dem Kühlkörper 200 eine Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 nur in einem Teilbereich (in der Nähe des Mittelbereichs) des Leistungsmoduls 100 in der Draufsicht angeordnet ist und die Druckkraft F nur auf dieses Bereich ausgeübt wird. Um die in der ersten Ausführungsform beschriebenen Effekte der Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1 durch die Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1 ausreichend zu erreichen, wird vorzugsweise eine Gestaltung vorgesehen, bei der die Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 so platziert wird, dass sie eine Position entsprechend dem Mittelpunkt 21 des Mittelbereichs allen Teilen, des Dichtungselements 5, des Metallbauteils 4 und des Kühlkörpers 200 in der Draufsicht einnimmt, und dass die Druckkraft F nur auf den Bereich der Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 ausgeübt wird. In diesem Fall, wenn das Metallbauteil 4 mit den Verbindungsbereichen C2, V2 und dergleichen als Vielzahl von Rücksprungbereichen oder Vielzahl von Vorsprungbereichen in der Draufsicht punktsymmetrisch zum Mittelpunkt 21 versehen ist, ist die Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 so zu platzieren, dass insbesondere die dem Mittelpunkt 21 entsprechende Position im Vorsprung-Rücksprung-Bereich des Metallbauteils 4 berücksichtigt wird.
  • So zeigen beispielsweise 52 bis 54 jeweils den Fall, dass im Schritt des Zusammenfügens des Metallbauteils 4 mit dem Kühlkörper 200 zwei Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 in der Draufsicht in einem Teilbereich des Leistungsmoduls 100 platziert werden und die Druckkraft F nur in diesem Bereich ausgeübt wird. In diesem Fall sind vorzugsweise insgesamt zwei Druckbeaufschlagungseinrichtungen 20 an punktsymmetrischen Positionen zum Mittelpunkt 21 im Mittelbereich (insbesondere im Vorsprung-Rücksprung-Bereich) des Metallbauteils 4 angeordnet, d.h. an zwei Positionen, die im gleichen Abstand vom Mittelpunkt 21 angeordnet sind, und dass darauf die Druckkraft F ausgeübt wird. In diesem Fall können zwei Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 an punktsymmetrischen Positionen zueinander so angeordnet werden, dass sie sich auf beiden Seiten des Mittelpunkts 21 in X-Richtung, wie in 53 dargestellt, befinden, oder sie können so angeordnet werden, dass sie auf beiden Seiten des Mittelpunkt 21 schräg in X-Richtung und Y-Richtung, wie in 54 dargestellt, angeordnet sind. Darüber hinaus können drei oder mehr Druckbeaufschlagungseinrichtungen 20 vorgesehen werden, solange diese Druckbeaufschlagungseinrichtungen 20 an punktsymmetrischen Positionen zum Mittelpunkt 21 im Mittelbereich (insbesondere im Vorsprung-Rücksprung-Bereich) des Metallbauteils 4 angeordnet sind.
  • Wenn die Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 in Draufsicht nur in einem Teilbereich des Leistungsmoduls 100 angeordnet ist und Druck ausgeübt wird, werden vorzugsweise mindestens eine oder mehrere Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 punktsymmetrisch zum Mittelpunkt 21 im Metallbauteil 4 oder zum Mittelpunkt 21 im Vorsprung-Rücksprung-Bereich des Metallbauteils 4 angeordnet. In diesem Fall bedeutet eine punktsymmetrische Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 in Bezug auf den Mittelpunkt 21 den Fall, dass die Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 so platziert wird, dass sie sich mit dem Mittelpunkt 21 überlappt, wie in 50 und 51 dargestellt. Auf diese Weise können die Neigungskorrekturmechanismusbereiche C1 und V1 die gleichen Funktionen und Effekte erreichen wie in den ersten bis dritten Ausführungsformen.
  • Wenn die Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 nur in einem Teilbereich des Bereichs im Leistungsmodul 100 in einer Draufsicht wie in 50 bis 54 dargestellt angeordnet ist, führt die Verformung des Dichtungselements 5 aus Harz zudem zu einer Spannungskonzentration an der Grenze zwischen dem von der Druckbeaufschlagungseinrichtung 20 beaufschlagten Bereich und dem nicht beaufschlagten Bereich sowie in dem an die Grenze angrenzenden Bereich. Wenn sich das Halbleiterelement 1 an der oben beschriebenen Position befindet, kann das Halbleiterelement 1 demnach durch die oben genannte Spannung gebrochen werden. Daher wird das Halbleiterelement 1 vorzugsweise in dem anderen Bereich als bei dieser Grenze angeordnet. Durch die Positionierung des Halbleiterelements 1 so, dass es nicht in der oben genannten Grenze liegt, kann die Rissbildung des Halbleiterelements 1 durch die Spannungskonzentration auf der oben genannten Grenze unterdrückt werden, so dass die Produktivität weiter verbessert werden kann.
  • Die in jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und in den Beispielen beschriebenen Merkmale können zur Anwendung innerhalb des Bereichs, in dem keine technische Unstimmigkeit auftritt, entsprechend kombiniert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Halbleiterelement
    2
    Verbindungselement
    3
    Isolierschicht
    4
    Metallbauteil
    5
    Dichtungselement
    10
    stabiler fester Bereich
    20
    Druckbeaufschlagungseinrichtung
    21
    Mittelpunkt
    30
    Biegungsbereich
    80
    äußerer geneigter Oberflächenbereich
    90
    Berührungspunkt
    91
    Spalt
    93
    Basisbereich
    95
    Öffnung
    97
    Vorderende
    99
    Bodenbereich
    100
    Leistungsmodul
    200
    Kühlkörper
    100-103; 201-203; 301-303
    Halbleiterbauelement
    C1,V1
    Neigungskorrekturmechanismusbereich
    C10, V10
    Verbindungsbereich
    C11, C12, V11, V12
    Verbindungsvorbereitung-Wandfläche
    C16
    Wandfläche
    C2, V2
    äußerer geneigter Oberflächenbereich
    CV1
    erster Vorsprung-Rücksprung-Bereich
    CV2
    zweiter Vorsprung-Rücksprung-Bereich
    DL
    Vorsprungbereichsmittellinie
    F
    Presskraft
    IA1
    erster Neigungswinkel
    IA2
    zweiter Neigungswinkel
    S1
    erster Wandflächenbereich
    S2
    zweiter Wandflächenbereich
    S3
    dritter Wandflächenbereich

Claims (11)

  1. Halbleiterbauelement (101, 102, 103, 201, 202, 203, 301, 302, 303), das Folgendes aufweist: ein Leistungsmodul (100), das Folgendes aufweist: - ein Halbleiterelement (1) und - ein Dichtungselement (5), das gestaltet ist, um das Halbleiterelement (1) abzudichten, und - ein Metallbauteil (4) mit dem darauf montierten Halbleiterelement (1), wobei mindestens ein Bereich des Metallbauteils (4) frei vom Dichtungselement (5) ist; und - ein mit dem Metallbauteil (4) des Leistungsmoduls (100) verbundenes Wärmeableitungselement (200), wobei das Metallbauteil (4) mit einem von (i) einer Vielzahl von Rücksprungbereichen (C1, C2) und (ii) einer Vielzahl von Vorsprungbereichen (V1, V2) versehen ist, während das Wärmeableitungselement (200) mit dem anderen von (i) der Vielzahl von Rücksprungbereichen (C1, C2) und (ii) der Vielzahl von Vorsprungbereichen (V1, V2) versehen ist, wobei ein erster Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV1) als Teil einer Vielzahl von Vorsprung-Rücksprung-Bereichen (CV1, CV2), die aus der Vielzahl von Rücksprungbereichen (C1, C2) und der Vielzahl von Vorsprungbereichen (V1, V2) gebildet sind, einen Rücksprungbereich (C1) und einen Vorsprungbereich (V1) aufweist, wobei der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV1) in der Höhenrichtungsdimension größer ist als ein zweiter Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV2), der nicht der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV1) ist aus der Vielzahl der Vorsprung-Rücksprung-Bereiche (CV1,CV2), wobei der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV1) eine Wandfläche hat mit einem ersten Wandoberflächenbereich (S1) mit einem ersten Neigungswinkel (IA1) zur Höhenrichtung, und einem zweiten Wandoberflächenbereich (S2) mit einem vom ersten Neigungswinkel (IA1) verschiedenen zweiten Neigungswinkel (IA2) und wobei das Metallbauteil (4) und das Wärmeableitungselement (200) in der Vielzahl der Vorsprung-Rücksprung-Bereiche (CV1, CV2) miteinander zusammengefügt sind, wobei die Vielzahl der Rücksprungbereiche (C1, C2) die Vielzahl der Vorsprungbereiche (V1, V2) berührt, und wobei ein erster Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV1) in einem Mittelbereich in einer Richtung angeordnet ist, in der der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV1) und der zweite Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV2) angeordnet sind.
  2. Halbleiterbauelement (102) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Rücksprungbereichen (C1, C2) und die Vielzahl von Vorsprungbereichen (V1, V2) in der Draufsicht in einem Punktmuster angeordnet sind.
  3. Halbleiterbauelement (203) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Rücksprungbereich der Vielzahl von Rücksprungbereichen (C1), der den ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV1) bildet, in der Höhenrichtungsdimension größer ist als ein Vorsprungbereich der Vielzahl von Vorsprungbereichen (V1), der den ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV1) bildet.
  4. Halbleiterbauelement (102, 103, 201, 202, 203, 301, 302, 303) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Paar erster Vorsprung-Rücksprung-Bereiche (CV1) so angeordnet ist, dass der zweite Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV2) dazwischen sandwichartig angeordnet ist.
  5. Halbleiterbauelement (301, 302, 303) nach Anspruch 4, wobei das Metallbauteil (4) mit einem von (i) der Vielzahl von Rücksprungbereichen (C1, C2) und einer Vielzahl von äußeren geneigten Oberflächenbereichen (80) jeweils als Teil eines entsprechenden der Vielzahl von Rücksprungbereichen (C1, C2) und (ii) der Vielzahl von Vorsprungbereichen (V1,V2) versehen ist, während das Wärmeableitungselement (200) mit dem anderen von (i) der Vielzahl von Rücksprungbereichen (C1, C2) und der Vielzahl von äußeren geneigten Oberflächenbereichen (80) und (ii) der Vielzahl von Vorsprungbereichen (V1, V2) versehen ist, wobei das eine Paar erster Vorsprung-Rücksprung-Bereiche (CV1) sich so erstreckt, dass ein Paar Vorsprungbereiche (V1), die jeweils in einem entsprechenden des einen Paares erster Vorsprung-Rücksprung-Bereiche (CV1) enthalten sind, von einem Basisbereich zu einem Vorderende entlang der Vielzahl äußerer geneigter Oberflächenbereiche (80) in Bezug auf die Höhenrichtung geneigt ist, und wobei das Metallbauteil (4) und das Wärmeableitungselement (200) in der Vielzahl der ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereiche (CV1) zusammengefügt sind, wobei die Vielzahl der äußeren geneigten Oberflächenbereiche (80) die Vielzahl der Vorsprungbereiche (V1) berührt, und in der Vielzahl der zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereiche (CV2) zusammengefügt ist, wobei die Vielzahl der Rücksprungbereiche (C2) die Vielzahl der Vorsprungbereiche (V2) berührt.
  6. Halbleiterbauelement (101, 102, 103, 201, 202, 203, 301, 302, 303) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Metallbauteil (4) in seiner Härte von derjenigen des Wärmeableitungselements (200) verschieden ist.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements (101, 102, 103, 201, 202, 203, 301, 302, 303), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: - Vorbereiten eines Leistungsmoduls (100) mit - einem Halbleiterelement (1), - einem Metallbauteil (4) mit dem daran befestigten Halbleiterelement (1), das mit einem von (i) einer Vielzahl von Rücksprungbereichen (C1, C2) und (ii) einer Vielzahl von Vorsprungbereichen (V1, V2) versehen ist, und mit - einem Dichtungselement (5), das gestaltet ist, um das Halbleiterelement (1) abzudichten, wobei mindestens ein Bereich des Metallbauteils (4) vom Dichtungselement (5) frei ist; - Herstellen eines Wärmeableitungselements (200), das mit dem anderen aus (i) der Vielzahl von Rücksprungbereichen (C1, C2) und (ii) der Vielzahl von Vorsprungbereichen (V1, V2) versehen ist, wobei das Wärmeableitungselement (200) mit dem Leistungsmodul (100) verbunden ist; und - Einpassen der Vielzahl von Rücksprungbereichen (C1, C2) und der Vielzahl von Vorsprungbereichen (V1, V2) ineinander, um eine Vielzahl von Vorsprung-Rücksprung-Bereiche (CV1, CV2) zu bilden, und Zusammenfügen des Metallbauteils (4) und des Wärmeabfuhrelements (200) miteinander, wobei ein erster Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV1) als Teil der Vielzahl von Vorsprung-Rücksprung-Bereichen (CV1,CV2) in der Höhenrichtungsdimension größer ist als ein zweiter Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV2), der nicht der erste Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV1) aus der Vielzahl von Vorsprung-Rücksprung-Bereichen (CV1,CV2) ist, wobei eine Wandfläche eines ersten Rücksprungbereichs (C1) der Vielzahl von Rücksprungbereichen (C1, C2), der unter den ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV1) fällt, als zur Höhenrichtungsdimension geneigte Fläche ausgebildet ist, wobei eine Wandfläche eines ersten Vorsprungbereichs (V1) aus der Vielzahl von Vorsprungbereichen (V1,V2), der unter den ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV1) fällt, als zur Höhenrichtung geneigte Fläche ausgebildet ist, wobei die Wandfläche des ersten Rücksprungbereichs (C1) im Neigungswinkel von der Wandfläche des ersten Vorsprungbereichs (V1) abweicht, wobei beim Zusammenfügen der erste Rücksprungbereich (C1) und der erste Vorsprungbereich (V1) einander berühren, um mindestens einen, den ersten Rücksprungbereiche (C1) und/oder den ersten Vorsprungbereich (V1) plastisch zu verformen, wobei die Vielzahl von Rücksprungbereichen (C1, C2) einen zweiten Rücksprungbereich (C2) aufweist, der unter den zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV2) fällt, wobei die Vielzahl der Vorsprungbereiche (V1, V2) einen zweiten Vorsprungbereich (V2) aufweist, der unter den zweiten Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV2) fällt, und wobei dann, wenn die Vielzahl von Rücksprungbereichen (C1, C2) und die Vielzahl von Vorsprungbereichen (V1, V2) beim Zusammenfügen ineinander gefügt ist, der erste Rücksprungbereich (C1) und der erste Vorsprungbereich (V1) einander berühren, bevor der zweite Rücksprungbereich (C2) und der zweite Vorsprungbereich (V2) einander berühren, und wobei nur ein Paar erster Vorsprung-Rücksprung-Bereiche (CV1) so gebildet wird, dass der zweite Vorsprung-Rücksprung-Bereich (CV2) dazwischen sandwichartig angeordnet wird.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements (101) nach Anspruch 7, wobei ein vorderes Ende des ersten Vorsprungbereichs (V1) in der Breite größer ist als ein Bodenbereich des ersten Rücksprungbereichs (C1), und eine Öffnung (95) des ersten Rücksprungbereichs (C1) größer in der Breite ist als das vordere Ende des ersten Vorsprungbereichs (V1).
  9. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Wandfläche des ersten Rücksprungbereichs (C1) im Neigungswinkel (IA3) zur Höhenrichtung zumindest bereichsweise größer ist als die Wandfläche des ersten Vorsprungbereichs (V1), und die Breite des ersten Rücksprungbereichs (C1) in Richtung auf den Bodenbereich des ersten Rücksprungbereichs (C1) kleiner wird.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements (301) nach Anspruch 7, wobei der Mittenabstand (D21) zwischen den Bodenbereichen eines Paares von ersten Rücksprungbereichen (C1), die unter das eine Paar von ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichen (CV1) fallen, größer ist als der Mittenabstand (D22) zwischen Vorderenden eines Paares von ersten Vorsprungbereichen (V1), das unter das eine Paar von ersten Vorsprung-Rücksprung-Bereichen (CV1) fällt.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements (203) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der erste Rücksprungbereich (C1) in Höhenrichtung größer ist als der erste Vorsprungbereich (V1).
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