特開 2022-186276 半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022186276

(43)【公開日】2022-12-15

(54)【発明の名称】半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/29 20060101AFI20221208BHJP

   H01L 21/60 20060101ALI20221208BHJP

   H01L 23/48 20060101ALI20221208BHJP

【ＦＩ】

H01L23/36 A

H01L21/60 321E

H01L23/48 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021094415

(22)【出願日】2021-06-04

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井越 太朗

【テーマコード（参考）】

5F136

【Ｆターム（参考）】

5F136BB13

5F136DA04

(57)【要約】

【課題】半導体素子にクリップが接合されてなる半導体装置において、半導体素子とクリップとの接合部分の近傍における局所的な発熱を抑制し、信頼性を向上する。
【解決手段】半導体装置１は、半導体素子３とクリップ８とが接合材４を介して接合されると共に、これらの間に熱抵抗部としての絶縁層７が配置されている。半導体素子３とクリップ８との間であって、接合材４を介して接合された領域を接合領域とすると、接合領域は、絶縁層７が配置された部分の放熱性が、接合領域の他の部分よりも小さくなっている。これにより、クリップ８において意図的に発熱領域が設けられ、半導体装置１における発熱領域が分散される結果、半導体素子３とクリップ８との接合部分の近傍における局所的な発熱が抑制される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体装置であって、
リードフレーム（２）と、
前記リードフレームの上に搭載される半導体素子（３）と、
前記半導体素子のうち前記リードフレームとは反対側の表面（３ａ）の電極（３２）に接合材（４）を介して接合されるクリップ（８）と、
前記半導体素子および前記クリップを覆う封止材（９）と、
前記半導体素子と前記クリップとの間の領域であって、前記接合材を介して接合されている部分を接合領域（Ｒ_ｊ）として、前記接合領域に配置される熱抵抗部（７、８１）と、を備え、
前記熱抵抗部は、前記接合領域のうち前記熱抵抗部とは異なる領域よりも熱抵抗が大きい、半導体装置。

【請求項2】

前記熱抵抗部は、絶縁層（７）である、請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

前記絶縁層は、前記接合領域であって、前記電極の外郭とは距離を隔てた位置に１つ配置されている、請求項２に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記絶縁層は、互いに独立した複数の島部（７１）により構成されており、
複数の前記島部は、前記接合領域であって、前記電極の外郭とは距離を隔てた位置にそれぞれ配置されている、請求項２に記載の半導体装置。

【請求項5】

前記熱抵抗部は、前記クリップのうち前記半導体素子と向き合う接合面（８ａ）に設けられた凹部（８１）である、請求項１に記載の半導体装置。

【請求項6】

半導体装置であって、
リードフレーム（２）と、
前記リードフレームの上に搭載される半導体素子（３）と、
前記半導体素子のうち前記リードフレームとは反対側の表面（３ａ）の電極（３２）に接合材（４）を介して接続されるクリップ（８）と、
前記半導体素子および前記クリップを覆う封止材（９）と、を備え、
前記クリップは、互いに隙間を隔てて配置され、前記接合材を介して前記半導体素子に接合される複数の接合部（８２）を有し、
複数の前記接合部のうち少なくとも２つの前記接合部は、延設された方向を揃えて平行配置され、それぞれ前記電極のうち外郭近傍を含む領域に接続されている、半導体装置。

【請求項7】

半導体装置であって、
リードフレーム（２）と、
前記リードフレームの上に搭載される半導体素子（３）と、
前記半導体素子のうち前記リードフレームとは反対側の表面（３ａ）に接合材（４）を介して接続される複数のクリップ（８）と、
前記半導体素子および前記クリップを覆う封止材（９）と、を備え、
複数の前記クリップは、互いに隙間を隔てて配置されている、半導体装置。

【請求項8】

前記半導体素子は、前記表面に互いに独立した２つの電極（３２）を有し、
２つの前記電極は、それぞれ異なる前記クリップが接続されている、請求項７に記載の半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体素子にクリップが接合されてなる半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体素子の電極に板状部材のクリップが接合され、半導体素子およびクリップが封止材により覆われてなる半導体装置が知られている（例えば特許文献１）。

【0003】

特許文献１に記載の半導体装置は、ダイパッドと、複数のリードと、半導体素子と、クリップと、接合材と、封止樹脂とを備える。この半導体装置は、接合材を介して、半導体素子の電極および一部のリードにクリップが接合されており、半導体素子と一部のリードとが電気的に接続された構造となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－５１２９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

この種の半導体装置では、半導体素子とクリップとの接合部分の面積をできる限り広くし、これらの接合部分における熱抵抗を小さくすることで、半導体素子の放熱性を高めた構造とされている。

【0006】

しかしながら、本発明者らがこのような構造の半導体装置における信頼性向上について鋭意検討を行った結果、半導体素子のうちクリップが接合された部分の近傍において局所的な発熱に起因して電流が集中し、破損が生じうることが判明した。

【0007】

本発明は、上記の点に鑑み、半導体素子にクリップが接合されてなる半導体装置において、半導体素子とクリップとの接合部分の近傍における局所的な発熱を抑制し、信頼性を向上することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、請求項１に記載の半導体装置は、半導体装置であって、リードフレーム（２）と、リードフレームの上に搭載される半導体素子（３）と、半導体素子のうちリードフレームとは反対側の表面（３ａ）の電極（３２）に接合材（４）を介して接合されるクリップ（８）と、半導体素子およびクリップを覆う封止材（９）と、半導体素子とクリップとの間の領域であって、接合材を介して接合されている部分を接合領域（Ｒ_ｊ）として、接合領域に配置される熱抵抗部（７、８１）と、を備え、熱抵抗部は、接合領域のうち熱抵抗部とは異なる領域よりも熱抵抗が大きい。

【0009】

この半導体装置は、半導体素子とクリップとの間であって、接合材を介して接合された接合領域内に熱抵抗部が配置され、熱抵抗部が接合領域における他の部分よりも熱抵抗が大きい構成となっている。これにより、接合領域のうち熱抵抗部が配置された部分は、放熱性が他の部分よりも小さくなることで、発熱量が相対的に大きくなる。この結果、放熱性が低い領域が分散されることとなり、半導体装置のうち放熱性が大きいクリップと、クリップ近傍の放熱性が小さい領域との間における局所的な熱集中が抑制される。そのため、この半導体装置は、意図的に放熱性が小さい領域が設けられることで、半導体素子とクリップとの接続部分の近傍における居所的な熱集中、およびこれに起因する電流集中や破損が抑制され、信頼性が向上する。

【0010】

請求項６に記載の半導体装置は、半導体装置であって、リードフレーム（２）と、リードフレームの上に搭載される半導体素子（３）と、半導体素子のうちリードフレームとは反対側の表面（３ａ）の電極（３２）に接合材（４）を介して接続されるクリップ（８）と、半導体素子およびクリップを覆う封止材（９）と、を備え、クリップは、互いに隙間を隔てて配置され、接合材を介して半導体素子に接合される複数の接合部（８２）を有し、複数の接合部のうち少なくとも２つの接合部は、延設された方向を揃えて平行配置され、それぞれ電極のうち外郭近傍を含む領域に接続されている。

【0011】

この半導体装置は、半導体素子とクリップとが接合されてなり、クリップが接合材を介して半導体素子と接合される複数の接合部を有し、複数の接合部が互いに離れて配置された構成となっている。これにより、半導体素子の電極のうちクリップの複数の接合部の間に位置する部分は、放熱性が大きいクリップが接続されないため、接合部よも放熱性が低下する。この結果、放熱性が小さい領域が分散されることとなり、半導体装置のうち放熱性が大きいクリップと、クリップ近傍の放熱性が小さい領域との間における局所的な熱集中が抑制される。そのため、この半導体装置は、意図的に放熱性が小さい領域が設けられることで、半導体素子とクリップとの接続部分の近傍における局所的な熱集中、およびこれに起因する電流集中や破損が抑制され、信頼性が向上する。

【0012】

また、この半導体装置は、複数の接合部のうち少なくとも２つの接合部が、延設方向を揃えて平行配置され、半導体素子の電極の外郭近傍に接合されることで、当該電極のうち接合部よりも外郭側に位置する部分の面積が小さくなっている。そのため、この半導体装置は、半導体素子の電極のうち接合部よりも外郭側における放熱性が小さい部分の面積が少なくなり、放熱性が小さい領域が必要以上に生じない構造である。

【0013】

請求項７に記載の半導体装置は、半導体装置であって、リードフレーム（２）と、リードフレームの上に搭載される半導体素子（３）と、半導体素子のうちリードフレームとは反対側の表面（３ａ）に接合材（４）を介して接続される複数のクリップ（８）と、半導体素子およびクリップを覆う封止材（９）と、を備え、複数のクリップは、互いに隙間を隔てて配置されている。

【0014】

この半導体装置は、１つの半導体素子に、接合材を介して複数の異なるクリップが接合されてなり、複数のクリップが互いに離れて配置された構成となっている。これにより、半導体素子の表面のうち複数のクリップの間に位置する部分は、他の部分に比べて、放熱性が小さい領域となる。これにより、上記した他の半導体装置と同様に、放熱性が小さい領域が分散し、クリップの近傍においける局所的な熱集中、およびこれに起因する電流集中や破損が抑制され、信頼性が向上する効果が得られる。

【0015】

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１実施形態の半導体装置を示す上面レイアウト図である。

【図2】図１のII-II間の断面を示す断面図である。

【図3】図１のIII-III間の断面を示す断面図である。

【図4】比較例の半導体装置を示す断面図であって、図２に相当する図である。

【図5】比較例の半導体装置における局所的な熱集中を説明するための説明図である。

【図6A】半導体素子とクリップとの間における熱抵抗部としての絶縁層の第１の配置例を示す図である。

【図6B】熱抵抗部としての絶縁層の第２の配置例を示す図である。

【図6C】熱抵抗部としての絶縁層の第３の配置例を示す図である。

【図6D】熱抵抗部としての絶縁層の第４の配置例を示す図である。

【図6E】熱抵抗部としての絶縁層の第５の配置例を示す図である。

【図6F】熱抵抗部としての絶縁層の第６の配置例を示す図である。

【図7】クリップ側に絶縁層を配置した例を示す図である。

【図8】第２実施形態の半導体装置を示す断面図であって、図２に相当する図である。

【図9】第３実施形態の半導体装置を示す上面レイアウト図である。

【図10】第３実施形態の半導体装置の変形例を示す上面レイアウト図である。

【図11】第４実施形態の半導体装置を示す上面レイアウト図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

【0018】

（第１実施形態）
第１実施形態の半導体装置１について説明する。本実施形態の半導体装置１は、例えば、自動車等の車両に搭載される車載用途に適用されると好適であるが、勿論、他の用途にも採用されうる。

【0019】

図１では、半導体装置１を構成する各部材および配置関係を分かり易くするため、後述する封止材９で覆われる各部材の外郭の一部を実線で示すと共に、封止材９以外の部材で覆われた部分の外郭を破線で示している。

【0020】

〔基本構成〕
本実施形態の半導体装置１は、例えば図１に示すように、ダイパッド２１および複数のリード２２、２３を有するリードフレーム２と、半導体素子３と、ワイヤ５と、制御素子６と、クリップ８と、封止材９とを有してなる。半導体装置１は、例えば図２および図３に示すように、半導体素子３とクリップ８との接続に用いられる接合材４と、半導体素子３とクリップ８との間に配置された絶縁層７と、をさらに有してなる。

【0021】

リードフレーム２は、例えば、ダイパッド２１、ダイパッド２１から外部に延設された複数の第１リード２２、ダイパッド２１から独立した第２リード２３、および第３リード２４を有してなる。リードフレーム２は、例えば、Ｃｕ（銅）やＦｅ（鉄）等の任意の金属材料やその合金材料等により構成される。リードフレーム２は、例えば、半導体装置１の製造途中までは、ダイパッド２１および複数のリード２３、２４が図示しないタイバーにより連結されており、封止材９の成形後の打ち抜き加工によりタイバーが除去されることで、これらが分離した状態とされる。

【0022】

ダイパッド２１は、例えば図２に示すように、半導体素子３およびその駆動制御用の制御ＩＣ６が接合材４を介して搭載されている。ダイパッド２１は、例えば、半導体素子３が搭載される搭載面とは反対側の面が封止材９から露出している。これは、ダイパッド２１から外部に延設された複数の第１リード２２、ダイパッド２１から独立した第２リード２３、第３リード２４についても同様である。

【0023】

複数の第１リード２２は、例えば、互いに距離を隔てて平行配置され、ダイパッド２１から外部に向かって延設されている。複数の第１リード２２は、ダイパッド２１側とは反対側の端面が封止材９から露出した状態となっている。これは、第２リード２３、第３リード２４についても同様である。

【0024】

第２リード２３は、ダイパッド２１および第３リード２４から独立すると共に、例えば、互いに離れて平行配置されている。複数の第２リード２３のうち一部の第２リード２３は、例えば、ワイヤ５を介して、制御ＩＣ６に電気的に接続されており、制御ＩＣ６の駆動に用いられる。

【0025】

第３リード２４は、第２リード２３よりも平面サイズが大きく、接合材４を介してクリップ８が接合される。第３リード２４は、クリップ８を介して、半導体素子３の第２電極３２に電気的に接続されており、半導体素子３の駆動時の電流経路となっている。

【0026】

なお、上記したリードフレーム２の構成は、あくまで一例であり、搭載される半導体素子３、制御ＩＣ６の数や大きさなどに応じて、ダイパッド２１やリード２２～２４の数、大きさや配置等については適宜変更されてもよい。また、リードフレーム２は、例えば、一部または全部の領域に、Ａｕ（金）やＳｎ（錫）などによりなる図示しない外装めっきが施されていてもよい。

【0027】

半導体素子３は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの縦型のパワー素子とされる。半導体素子３は、例えば、主に、Ｓｉ（シリコン）やＳｉＣ（炭化珪素）などの半導体材料により矩形板状に構成され、公知の半導体プロセスにより製造される。半導体素子３は、例えば、リードフレーム２とは反対側の面を表面３ａとし、リードフレーム２と向き合う面を裏面３ｂとして、表面３ａおよび裏面３ｂそれぞれに電極が形成されている。半導体素子３は、例えば、裏面３ｂに第１電極３１が形成され、表面３ａに第１電極３１と対をなす第２電極３２、および複数の第３電極３３が形成されている。半導体素子３は、例えば、第１電極３１がドレイン電極、第２電極３２がソース電極、第３電極３３がゲート電極として機能する構成となっている。半導体素子３は、第１電極３１が接合材４を介してダイパッド２１に接合されると共に、第２電極３２が接合材４を介してクリップ８に接合されている。半導体素子３は、第３電極３３がワイヤ５を介して制御ＩＣ６に電気的に接続されており、制御ＩＣ６により第１電極３１と第２電極３２との電流のオン／オフ制御がなされる。

【0028】

接合材４は、例えば、はんだ等の導電性のある接合材料であり、任意の接合材料で構成される。

【0029】

ワイヤ５は、例えば、Ａｕ（金）やＡｌ（アルミニウム）などの金属材料で構成されており、ワイヤボンディングによりリードフレーム２、半導体素子３や制御ＩＣ６に接続される。

【0030】

制御ＩＣ６は、半導体素子３の電流制御に用いられる制御回路を備える制御素子であり、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等のパワー素子に対応した任意の電源制御用の素子とされる。制御ＩＣ６は、例えば、一面に複数の電極パッド６１を有し、ワイヤ５を介して半導体素子３の第３電極３３や複数のリード２３に接続されており、半導体素子３や外部電源等との電気的なやり取りが可能となっている。制御ＩＣ６は、例えば、半導体素子３と同様に、ダイパッド２１の上に接合材４を介して搭載されている。

【0031】

絶縁層７は、例えば図３に示すように、半導体素子３の第２電極３２とクリップ８との間に配置され、第２電極３２とクリップ８との間における一部の領域の熱抵抗を意図的に大きくする熱抵抗部として機能する部材である。絶縁層７は、任意の絶縁性材料、例えばＰＩＱ（Polyimide-isoindolo quinazolinedione）やレジスト材料などにより構成され、ディスペンサー等により塗布成膜される。絶縁層７は、第２電極３２とクリップ８との間に放熱性が小さい領域を意図的に形成し、放熱性が小さい領域を分散させることで、クリップ８の近傍領域において局所的な熱集中を防ぐ役割を果たす。この詳細については、後述する。

【0032】

クリップ８は、例えば、Ｃｕなどの導電性および熱伝導性が高い金属材料やその合金材料などにより構成され、半導体素子３と第３リード２４とを電気的に接続する配線部材である。クリップ８は、一端側が半導体素子３の第２電極３２に、他端側が第３リード２４に接合材４により接合される。クリップ８は、例えば、図２に示すように、半導体素子３に接合される部分の厚みが、他の部分の厚みよりも大きい構成とされる。クリップ８は、例えば、Ｃｕなどによりなる板材を用意し、切削やハーフエッチング等により部分的に厚みが薄い部位を形成した後に、曲げ加工を施すことにより得られる。なお、クリップ８は、上記した構成に限定されるものではなく、厚みが一様な構成であってもよく、この場合にはＣｕなどによりなる板材に曲げ加工を施すことにより得られる。

【0033】

封止材９は、例えば、エポキシ樹脂などの絶縁性および硬化性を有する任意の樹脂材料で構成され、リードフレーム２の一部および半導体装置１の他の構成部材を覆う部材である。封止材９は、例えば、図示しない金型を用い、コンプレッション成形等の任意の樹脂成形法により成形される。

【0034】

以上が、本実施形態の半導体装置１の基本的な構成である。

【0035】

〔絶縁層〕
次に、絶縁層７の効果や構成等について、絶縁層７を有しない比較例の半導体装置１００と対比して説明する。

【0036】

比較例の半導体装置１００は、例えば図４に示すように、基本的な構成については半導体装置１と同様であるが、絶縁層７を有しておらず、半導体素子３とクリップ８との間に絶縁層７が配置されていない。比較例の半導体装置１は、半導体素子３の第２電極３２にクリップ８が接合されており、これらの接合面積が第２電極３２の平面積とほぼ同程度となっている。これにより、比較例の半導体装置１００は、半導体素子３の第２電極３２とクリップ８との接合部分における抵抗が小さくされ、当該接合部分における接続抵抗に起因する発熱量が低減されている。

【0037】

比較例の半導体装置１００は、例えば図５に示すように、半導体素子３の表面３ａのうちクリップ８が接合された領域の直下に位置する直下部位３ａａと、その近傍であって、クリップ８が接合されていない部位である近傍部位３ａｂとを有する。熱伝導率が高いＣｕなどによりなるクリップ８が配置された直下部位３ａａは、高放熱領域Ｒ_Ｈとなっている。一方、クリップ８よりも熱伝導率が低い封止材９が配置された近傍部位３ａｂは、低放熱領域Ｒ_Ｌとなっている。

【0038】

本発明者らが比較例の半導体装置１００における信頼性評価を実施したところ、クリップ８の近傍、すなわち近傍部位３ａｂあるいは直下部位３ａａと近傍部位３ａｂとの境界部分において過電流が生じ、絶縁破壊が生じることが判明した。これは、高放熱領域Ｒ_Ｈと低放熱領域Ｒ_Ｌとの放熱性の差が大きいことに起因して、これらの境界において局所的な熱集中が生じるためであると考えられる。具体的には、半導体素子３において局所的な熱集中が生じると、当該熱の集中箇所の温度が他の部位よりも上昇し、電気抵抗が低下する。この電気抵抗の低下に伴い、局所的な熱集中の箇所における電流量が増加し、発熱量がさらに増加し、ひいてはさらなる電気抵抗の低下が引き起こされる。このサイクルの繰り返しにより、半導体素子３において局所的な耐量低下が生じ、最終的に破損に至ったと考えられる。そのため、このような破損を抑制するためには、発熱領域を分散させる必要がある。

【0039】

これに対して、本実施形態の半導体装置１は、例えば図６Ａに示すように、半導体素子３とクリップ８との間であって、接合材４を介して接合された領域を接合領域Ｒ_ｊとして、接合領域Ｒ_ｊに熱抵抗部としての絶縁層７が配置されている。

【0040】

絶縁層７は、例えば、互いに距離を隔てて島状に配置された複数の島部７１により構成されうる。複数の島部７１は、例えば、上面視にて、いずれも略四角形状とされ、接合領域Ｒ_ｊの外郭よりも内側に配置され、クリップ８のうちその外郭よりも内側領域における熱抵抗を大きくする役割を果たす。つまり、クリップ８の接合面８ａのうち島部７１の上に位置する部分は、接合面８ａの他の部分よりも放熱性が小さくなる。その結果、クリップ８の接合面８ａにおける発熱領域が島部７１の数だけ分散され、クリップ８の近傍における熱集中が緩和され、これに起因する電流集中や破損が抑制される。

【0041】

絶縁層７は、図６Ａの例に限定されるものではなく、例えば図６Ｂに示すように、上面視にて、略長方形状とされた４つの島部７１により構成され、長手方向を図６Ｂの紙面上下方向に揃えて平行配置されてもよい。絶縁層７は、図６Ｃや図６Ｄに示すように、複数の島部７１が、その長手方向を紙面左右方向に揃えて、平行配置された構成であってもよい。絶縁層７は、例えば図６Ｅに示すように、上面視にて、略矩形状とされ、接合領域Ｒ_ｊの外郭から距離を隔てた位置、すなわち接合領域Ｒ_ｊの中心を含む所定の領域に１つのみ配置されてもよい。また、絶縁層７は、例えば図６Ｆに示すように、上面視にて、略円形状とされてもよい。

【0042】

このように、絶縁層７は、接合領域Ｒ_ｊの外郭近傍から離れた位置に配置され、クリップ８における発熱領域を分散できる構成であればよく、その外郭形状、島部７１の数や配置等については適宜変更されてもよい。なお、クリップ８における発熱領域の分散の観点からは、絶縁層７は、複数の島部７１を有する構成とされることが好ましい。

【0043】

また、絶縁層７は、第２電極３２とクリップ８の接合面８ａとの間に配置されていればよく、例えば図７に示すように、クリップ８の接合面８ａ側に形成されていてもよい。この場合、絶縁層７は、例えば、クリップ８を半導体素子３に接合する前に、クリップ８の接合面８ａに予めパターン成膜される。また、絶縁層７は、複数の島部７１が接合面８ａに配置されてもよいし、１つのみが接合面８ａに配置された構成であってもよく、半導体素子３側に形成される場合と同様に、配置や構成等が適宜変更されてもよい。

【0044】

本実施形態によれば、半導体素子３とクリップ８との間に絶縁層７が配置されることで、クリップ８の接合面８ａに意図的に放熱性が小さい熱抵抗部が存在する構成の半導体装置１となる。これにより、半導体素子３とクリップ８との接合領域Ｒ_ｊにおける発熱が分散され、半導体素子３のうちクリップ８の外郭近傍に位置する近傍部位３ａｂでの熱集中やこれに起因する電流集中および破損が抑制され、信頼性が向上する効果が得られる。

【0045】

（第２実施形態）
第２実施形態の半導体装置１について説明する。

【0046】

本実施形態の半導体装置１は、例えば図８に示すように、絶縁層７を有さず、クリップ８の接合面８ａが凹凸形状となっている点で上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。

【0047】

クリップ８は、本実施形態では、例えば、接合面８ａに半導体素子３とは反対側に向かって凹んだ凹部８１が複数設けられている。クリップ８は、接合面８ａが接合材４を介して半導体素子３の第２電極３２に接合されており、凹部８１に接合材４が充填されている。クリップ８は、凹部８１が接合面８ａの他の部分よりも半導体素子３から離れた状態とされ、熱抵抗が他の部分よりも大きい熱抵抗部として機能する。つまり、クリップ８は、凹部８１が接合面８ａの他の部分よりも放熱性が小さく、発熱量が大きいため、絶縁層７が配置された場合と実質的に同じ状態となる。そのため、本実施形態の半導体装置１は、クリップ８の接合面８ａでの発熱領域が分散し、半導体素子３の近傍部位３ａｂにおける局所的な熱集中が抑制される構成となる。

【0048】

なお、凹部８１は、接合面８ａに１つのみ設けられてもよいし、複数設けられ、互いに離れて配置されてもよい。また、凹部８１は、例えば、矩形溝状とされ、深さが１０μｍ程度とされるが、これに限定されるものではなく、その深さ、形状や寸法等については適宜変更されてもよい。

【0049】

本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる半導体装置１となる。また、この半導体装置１は、絶縁層７を要しないため、絶縁層７の経年劣化の影響がなく、信頼性がより向上する効果が得られる。

【0050】

（第３実施形態）
第３実施形態の半導体装置１について説明する。

【0051】

本実施形態の半導体装置１は、例えば図９に示すように、クリップ８が半導体素子３に接合される接合部８２を複数有した構成である点、および絶縁層７を有しない点で上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。

【0052】

クリップ８は、本実施形態では、互いに隙間を隔てて平行配置された２つの接合部８２を有してなる。クリップ８は、例えば、Ｃｕなどによりなる板材に切削やハーフエッチングなどの加工により厚みが異なる部分を設けた後に、プレス打ち抜き加工を施して不要部分を除去することで得られる。

【0053】

２つの接合部８２は、例えば、上面視にて、長方形状とされ、その延設方向（すなわち長手方向）を揃えた状態で平行配置されている。２つの接合部８２は、例えば、半導体素子３の第２電極３２の外郭をなす複数の辺のうち対向する二辺に沿って配置されると共に、当該二辺の近傍を含む所定の領域に接合されている。これにより、第２電極３２のうち接合部８２とこれに隣接する外郭の一辺との間の領域の面積が小さくなることで、当該領域における広がり抵抗が抑制され、第２電極３２のうちクリップ８の近傍に位置する外郭部分の発熱量が低減される。

【0054】

また、クリップ８のうち２つの接合部８２に挟まれた部分は、半導体素子３の第２電極３２が露出した状態となり、クリップ８よりも熱伝導率が小さい封止材９が配置される。そのため、第２電極３２のうち２つの接合部８２の間の領域は、接合部８２が接合された領域よりも放熱性が小さくなり、半導体素子３における発熱領域が分散する結果、近傍部位３ａｂでの局所的な熱集中を抑制する役割を果たす。

【0055】

本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる半導体装置１となる。また、絶縁層７を有しないため、本実施形態の半導体装置１は、上記第２実施形態と同様の効果も得られる。

【0056】

（第３実施形態の変形例）
第３実施形態の半導体装置１は、例えば図１０に示すように、クリップ８が互いに離れた配置された３つの接合部８２を有する構成であってもよい。このように、クリップ８は、互いに離れて配置された複数の接合部８２を有する構成である場合、接合部８２同士の隙間部分は、接合部８２に比べて意図的に放熱性を小さくした熱抵抗部として機能する。そのため、半導体装置１は、互いに離れて配置された複数の接合部８２を有するクリップ８を用いることにより、半導体素子３の第２電極３２とクリップ８との境界部分における局所的な熱集中が抑制され、信頼性が向上する。

【0057】

なお、クリップ８は、上記のように、２つまたは３つの接合部８２が互いに離れて平行配置された例に限定されるものではなく、４つ以上の接合部８２を有していてもよい。クリップ８は、複数の接合部８２のうち少なくとも２つの接合部８２が、半導体素子３の第２電極３２の外郭をなす辺のうち対向する二辺に沿って配置され、その二辺の近傍を含む領域に接合されることが好ましい。ここでいう「近傍」とは、例えば限定するものではないが、第２電極３２の外郭をなす辺から１ｍｍ以内の距離に位置する部位を意味する。クリップ８は、接合部８２の数、配置や寸法等については、接合される半導体素子３の電極に応じて適宜変更されてもよい。

【0058】

本変形例によっても、上記第３実施形態と同様の効果が得られる半導体装置１となる。

【0059】

（第４実施形態）
第４実施形態の半導体装置１について説明する。

【0060】

本実施形態の半導体装置１は、例えば図１１に示すように、半導体素子３が表面３ａに２つの第２電極３２を有し、２つの第２電極３２に異なるクリップ８が接合されている点、および絶縁層７を有しない点で上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。

【0061】

半導体素子３は、本実施形態では、表面３ａに互いに離れて配置された２つの第２電極３２を有してなる。半導体素子３は、２つの第２電極３２が裏面３ｂの第１電極３１と対をなしており、第３電極３３への電圧印加により厚み方向、すなわち縦方向に電流が生じる構成となっている。

【0062】

クリップ８は、半導体素子３の第２電極３２の数と同数とされ、それぞれ異なる第２電極３２に接合材４を介して接合される。２つのクリップ８は、１つの半導体素子３に接合されると共に、互いに独立しており、他方のクリップ８と接触しないように配置される。これにより、半導体装置１は、半導体素子３のうち２つの第２電極３２の隙間の領域が、クリップ８と接合された領域よりも放熱性が小さくなり、発熱箇所が分散されることで、クリップ８の近傍に位置する部分における局所的な熱集中が抑制される。

【0063】

本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる半導体装置１となる。また、絶縁層７を有しないため、本実施形態の半導体装置１は、上記第２実施形態と同様の効果も得られる。

【0064】

（他の実施形態）
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらの一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

【0065】

例えば、上記各実施形態では、１つのダイパッド２１に半導体素子３および制御ＩＣ６がそれぞれ１つずつ搭載された構成を代表例として説明したが、半導体装置１の構成は、これに限定されるものではない。例えば、半導体装置１は、独立した複数のダイパッド２１を有し、半導体素子３と制御ＩＣ６とが異なるダイパッド２１に搭載されていてもよい。

【0066】

また、半導体装置１は、封止材９内に制御ＩＣ６を有さず、外部に配置された制御ＩＣ６に半導体素子３が接続される構成であってもよい。

【0067】

さらに、半導体装置１は、例えば、封止材９内に２つの半導体素子３が配置された構成、いわゆる２ｉｎ１であってもよいし、封止材９内に３つ以上の半導体素子３が配置された構成であってもよい。この場合、リードフレーム２の構成やクリップ８の数等については、半導体素子３の数等に応じて、適宜変更される。

【符号の説明】

【0068】

２・・・リードフレーム、３・・・半導体素子、３ａ・・・表面、３２・・・電極、
４・・・接合材、７・・・（熱抵抗部としての）絶縁層、７１・・・島部、
８・・・クリップ、８ａ・・・接合面、８１・・・（熱抵抗部としての）凹部、
８２・・・接続部、９・・・封止材、Ｒ_ｊ・・・接合領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】

【図6F】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】