特開 2024-118647 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】P2024118647

(43)【公開日】2024-09-02

(54)【発明の名称】半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/40 20060101AFI20240826BHJP

   H05K 1/02 20060101ALI20240826BHJP

   H01L 23/29 20060101ALI20240826BHJP

【ＦＩ】

H01L23/40 Z

H05K1/02 F

H01L23/36 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023025035

(22)【出願日】2023-02-21

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002918

【氏名又は名称】弁理士法人扶桑国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】寺島 健史

【テーマコード（参考）】

5E338

5F136

【Ｆターム（参考）】

5E338AA02

5E338AA16

5E338BB75

5E338CC04

5E338CD24

5E338EE02

5F136BA30

5F136BB18

5F136DA27

5F136EA04

5F136FA02

5F136FA03

5F136FA14

5F136FA16

5F136FA18

(57)【要約】

【課題】内部に生じる損傷の発生を低減する。
【解決手段】放熱ベース３０は、締結部３２ｂ，３２ｄと放熱部３１との境界部は、平面視でケース４０の上面開口部４６ａの外側に位置すると共に、境界部もしくは締結部３２ｂ，３２ｄは、側面視で放熱部３１のおもて面よりも低位に配置されている。このような半導体装置１を設置対象物２の略平坦な設置領域に配置して、半導体装置１の締結孔及び固定孔をねじ３により設置対象物２のねじ孔２ａに螺合する。放熱ベース３０の締結部３２ｂ，３２ｄは放熱部３１よりも厚さが薄いため、応力により変形する。このため、半導体装置１の内部に生じる応力の発生を低減する。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体チップと、
前記半導体チップがおもて面に接合される基板と、
前記基板が配置される基板領域がおもて面に設定された放熱部と平面視で前記放熱部の外縁に設けられた、締結孔が形成された締結部とを含み、平板状を成す放熱ベースと、
開口領域が中央部に形成され、前記締結孔に対応する挿通部が形成された保護部を外縁に含んで、枠状を成し、前記放熱ベース上に配置され、前記基板が前記開口領域に収納され、前記保護部が前記締結部に配置されるケースと、
を含み、
前記放熱ベースは、
前記締結部と前記放熱部との境界部は、平面視で前記ケースの前記開口領域の外側に位置すると共に、前記境界部もしくは前記締結部は、側面視で前記放熱部のおもて面よりも低位に配置されている、
半導体装置。

【請求項2】

前記放熱ベースの前記放熱部は、平面視で、矩形状を成しており、
前記締結部は、前記放熱部の対向する一対の短辺側にそれぞれ含まれている、
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

前記締結部は、前記放熱部の前記一対の短辺の幅と同じ幅を有し、前記放熱部の前記一対の短辺にそれぞれ含まれ、前記境界部は、前記放熱部の前記一対の短辺に平行に設けられている、
請求項２に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記締結部は、前記放熱部の４つの角部にそれぞれ含まれている、
請求項２に記載の半導体装置。

【請求項5】

前記境界部は、前記締結部が扇型状を成すように前記放熱ベースの前記４つの角部にそれぞれ設けられている、
請求項４に記載の半導体装置。

【請求項6】

前記締結部は、前記放熱部の対向する前記一対の短辺に、前記一対の短辺からそれぞれ外側に突出するように含まれている、
請求項２に記載の半導体装置。

【請求項7】

前記境界部は、前記締結部の前記放熱部の前記一対の短辺から突出する領域を横断して設けられている、
請求項６に記載の半導体装置。

【請求項8】

前記境界部のみに、平面視で連続する溝が形成されている、
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項9】

前記境界部の延伸方向に対して直交する断面は、凹状、Ｕ字状、Ｖ字状のいずれかを成している、
請求項８に記載の半導体装置。

【請求項10】

前記締結部の剛性は、前記放熱部の剛性よりも小さい、
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項11】

前記締結部の厚さは、前記放熱部の厚さよりも薄い、
請求項１０に記載の半導体装置。

【請求項12】

前記締結部の厚さは、前記放熱部の厚さの３０％以下である、
請求項１１に記載の半導体装置。

【請求項13】

平面視で、前記境界部は前記放熱部の前記基板領域から所定の距離以上、離間している、
請求項１０に記載の半導体装置。

【請求項14】

前記保護部の厚さは、前記締結部のおもて面から前記放熱部のおもて面までの高さに略等しい、
請求項１１に記載の半導体装置。

【請求項15】

側面視で、前記保護部の前記開口領域側の内壁は前記締結部と前記放熱部との段差に当接している、
請求項１４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、半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置は、台形部が設けられた放熱板と当該台形部に直接接合された、半導体素子を搭載した絶縁基板とを含む（例えば、特許文献１を参照）。また、半導体装置は、絶縁基板と絶縁基板が配置される領域よりも厚さが小さい薄肉部を設ける金属ベース板とを含む（例えば、特許文献２を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３－０８６７４１号公報

【特許文献2】特開２０１７－０１０９７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、内部に生じる損傷の発生が低減された半導体装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一観点によれば、半導体チップと、前記半導体チップがおもて面に接合される基板と、前記基板が配置される基板領域がおもて面に設定された放熱部と平面視で前記放熱部の外縁に設けられた、締結孔が形成された締結部とを含み、平板状を成す放熱ベースと、開口領域が中央部に形成され、前記締結孔に対応する挿通部が形成された保護部を外縁に含んで、枠状を成し、前記放熱ベース上に配置され、前記基板が前記開口領域に収納され、前記保護部が前記締結部に配置されるケースと、を含み、前記放熱ベースは、前記締結部と前記放熱部との境界部は、平面視で前記ケースの前記開口領域の外側に位置すると共に、前記境界部もしくは前記締結部は、側面視で前記放熱部のおもて面よりも低位に配置されている、半導体装置が提供される。

【0006】

前記放熱ベースの前記放熱部は、平面視で、矩形状を成しており、前記締結部は、前記放熱部の対向する一対の短辺側にそれぞれ含まれてよい。
前記締結部は、前記放熱部の前記一対の短辺の幅と同じ幅を有し、前記放熱部の前記一対の短辺にそれぞれ含まれ、前記境界部は、前記放熱部の前記一対の短辺に平行に設けられてよい。

【0007】

前記締結部は、前記放熱部の４つの角部にそれぞれ含まれてよい。
前記境界部は、前記締結部が扇型状を成すように前記放熱ベースの前記４つの角部にそれぞれ設けられてよい。

【0008】

前記締結部は、前記放熱部の対向する前記一対の短辺に、前記一対の短辺からそれぞれ外側に突出するように含まれてよい。
前記境界部は、前記締結部の前記放熱部の前記一対の短辺から突出する領域を横断して設けられてよい。

【0009】

前記境界部のみに、平面視で連続する溝が形成されてよい。
前記境界部の延伸方向に対して直交する断面は、凹状、Ｕ字状、Ｖ字状のいずれかを成してよい。
前記締結部の剛性は、前記放熱部の剛性よりも小さくてよい。

【0010】

前記締結部の厚さは、前記放熱部の厚さよりも薄くてよい。
前記締結部の厚さは、前記放熱部の厚さの３０％以下であってよい。

【0011】

平面視で、前記境界部は前記放熱部の前記基板領域から所定の距離以上、離間してよい。
前記保護部の厚さは、前記締結部のおもて面から前記放熱部のおもて面までの高さに略等しくてよい。

【0012】

側面視で、前記保護部の前記開口領域側の内壁は前記締結部と前記放熱部との段差に当接していてよい。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となりうる。

【発明の効果】

【0013】

開示の技術によれば、内部に生じる損傷の発生が抑制されて、半導体装置の信頼性の低下の抑制を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１の実施の形態の半導体装置の平面図である。

【図2】第１の実施の形態の半導体装置の短手方向の断面図である。

【図3】第１の実施の形態の半導体装置の長手方向の断面図である。

【図4】第１の実施の形態の半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。

【図5】第１の実施の形態の半導体装置の含まれる放熱ベースを示す図である。

【図6】第１の実施の形態の半導体装置の含まれる半導体チップが配置された絶縁回路基板の平面図である。

【図7】第１の実施の形態の半導体装置の製造方法に含まれるケース取り付け工程（取り付け前）を示す図である。

【図8】第１の実施の形態の半導体装置の製造方法に含まれるケース取り付け工程（取り付け後）を示す図である。

【図9】第１の実施の形態の半導体装置の設置対象物に対する締結を示す断面図である。

【図10】第１の実施の形態（変形例１－１）の半導体装置に含まれる放熱ベースを示す図である。

【図11】第１の実施の形態（変形例１－２）の半導体装置に含まれる放熱ベースを示す図である。

【図12】第１の実施の形態（変形例１－３）の半導体装置に含まれる放熱ベースを示す図である。

【図13】第２の実施の形態の半導体装置の含まれる放熱ベースの平面図である。

【図14】第２の実施の形態の半導体装置の含まれる放熱ベースの断面図である。

【図15】第２の実施の形態の半導体装置の長手方向の断面図である。

【図16】第２の実施の形態の半導体装置の短手方向の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、「おもて面」及び「上面」とは、図の半導体装置１において、上側（＋Ｚ方向）を向いたＸ－Ｙ面を表す。同様に、「上」とは、図の半導体装置１において、上側（＋Ｚ方向）の方向を表す。「裏面」及び「下面」とは、図の半導体装置１において、下側（－Ｚ方向）を向いたＸ－Ｙ面を表す。同様に、「下」とは、図の半導体装置１において、下側（－Ｚ方向）の方向を表す。必要に応じて他の図面でも上記と同様の方向性を意味する。「高位」とは、図の半導体装置１において、上側（＋Ｚ方向）の位置を表す。同様に、「低位」とは、図の半導体装置１において、下側（－Ｚ方向）の位置を表す。「おもて面」、「上面」、「上」と「裏面」、「下面」、「下」と「側面」とは、相対的な位置関係を特定する便宜的な表現に過ぎず、本発明の技術的思想を限定するものではない。例えば、「上」及び「下」は、必ずしも地面に対する鉛直方向を意味しない。つまり、「上」及び「下」の方向は、重力方向に限定されない。また、以下の説明において「主成分」とは、８０ｖｏｌ％以上含む場合を表す。また、「略同一」とは、±１０％以内の範囲であればよい。また、「垂直」並びに「直交」、「平行」とは、±１０°以内の範囲であればよい。

【0016】

［第１の実施の形態］
第１の実施の形態における半導体装置１について、図１～図３を用いて説明する。図１は、第１の実施の形態の半導体装置の平面図である。図２は、第１の実施の形態の半導体装置の短手方向の断面図であり、図３は、第１の実施の形態の半導体装置の長手方向の断面図である。なお、図１では、封止部材８０の図示を省略している。図２は、図１の一点鎖線Ｘ－Ｘの断面図を、図３は、図１の一点鎖線Ｙ－Ｙをそれぞれ示している。図２及び図３では、制御ワイヤ６１、配線ワイヤ６２、主電流ワイヤ６３並びに制御ＩＣ２１の図示を省略している。

【0017】

半導体装置１は、半導体ユニット１０とプリント基板２０と半導体ユニット１０及びプリント基板２０を収納するケース４０とを含んでいる。半導体ユニット１０は、絶縁回路基板７０と絶縁回路基板７０に搭載された第１半導体チップ７５及び第２半導体チップ７６と放熱ベース３０とを含む。なお、半導体ユニット１０は、第１半導体チップ７５及び第２半導体チップ７６を６組、有している。

【0018】

絶縁回路基板７０は、絶縁板７１と金属板７２と回路パターン７３とを含んでいる。絶縁板７１は、熱伝導性のよいセラミックスを主成分として構成される。セラミックスは、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素を主成分とする材料により構成されている。また、このような絶縁板７１は、平面視で、矩形状を成している。

【0019】

金属板７２は、熱伝導性に優れた金属を主成分として構成されている。また、金属板７２の角部にＲ面加工が施されてもよい。このような金属は、例えば、アルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの一種を含む合金である。また、金属板７２は、平面視で、矩形状を成しており、絶縁板７１の裏面の外縁部を除いて全面に形成されている。金属板７２の表面に対して、耐食性を向上させるために、めっき処理を行ってもよい。この際、用いられるめっき材は、例えば、ニッケル、ニッケル－リン合金、ニッケル－ボロン合金が挙げられる。

【0020】

回路パターン７３は、所定の回路を構成する。回路パターン７３は、例えば、３組の第１半導体チップ７５及び第２半導体チップ７６が搭載されている。回路パターン７３は、合計６組の第１半導体チップ７５及び第２半導体チップ７６が設けられている場合を単に示している。第１半導体チップ７５及び第２半導体チップ７６は６組に限らず、半導体装置１の仕様に応じた組数と当該組数に応じて回路パターン７３を設けてよい。複数の回路パターン７３は、絶縁板７１のおもて面にそれぞれ形成されている。また、回路パターン７３は、導電性に優れた金属を主成分として構成される。このような金属は、例えば、銀、銅、ニッケル、または、少なくともこれらの一種を含む合金である。回路パターン７３の表面に対して、耐食性を向上させるために、めっき処理を行ってもよい。この際、用いられるめっき材は、例えば、ニッケル、ニッケル－リン合金、ニッケル－ボロン合金である。このような回路パターン７３は、絶縁板７１の一方の面に形成された導電性の板または箔をエッチングして形成される。または、導電性の板を絶縁板７１の一方の面に貼り合わせて形成される。回路パターン７３の詳細については後述する。

【0021】

なお、絶縁回路基板７０は、ＤＣＢ（Direct Copper Bonding）基板、ＡＭＢ（Active Metal Brazed）基板を用いることができる。なお、このような構成を有する半導体ユニット１０の回路パターン７３の形状、配置位置及び個数、第１半導体チップ７５及び第２半導体チップ７６の配置位置及び個数は一例であり、図１～図３に限らず、設計等により適宜設定される。

【0022】

第１半導体チップ７５及び第２半導体チップ７６は、シリコンを主成分として構成されるパワー半導体チップである。第１半導体チップ７５は、スイッチング素子を含んでいる。スイッチング素子は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）が挙げられる。第１半導体チップ７５がＩＧＢＴである場合には、裏面に入力電極としてコレクタ電極を、おもて面に、制御電極としてゲート電極及び出力電極としてエミッタ電極をそれぞれ備えている。第１半導体チップ７５がパワーＭＯＳＦＥＴである場合には、裏面に入力電極としてドレイン電極を、おもて面に、制御電極としてゲート電極及び出力電極としてソース電極をそれぞれ備えている。

【0023】

上記の第１半導体チップ７５は、その裏面が回路パターン７３上に接合部材（図示を省略）により接合されている。なお、接合部材は、本実施の形態において、はんだまたは金属焼結体が用いられる。はんだは、所定の合金を主成分とする鉛フリーはんだにより構成される。所定の合金とは、例えば、錫－銀からなる合金、錫－亜鉛からなる合金、錫－アンチモンからなる合金のうち少なくともいずれかの合金である。はんだには、銅、ビスマス、インジウム、ニッケル、ゲルマニウム、コバルトまたはシリコン等の添加物が含まれてもよい。金属焼結体は、例えば、アルミニウム、銅が用いられる。

【0024】

第２半導体チップ７６は、ダイオード素子を含んでいる。ダイオード素子は、例えば、ＳＢＤ（Schottky Barrier Diode）、ＰｉＮ（Ｐ-intrinsic-Ｎ）ダイオード等をＦＷＤ（Free Wheeling Diode）として用いる。このような第２半導体チップ７６は、裏面に出力電極としてカソード電極を、おもて面に入力電極としてアノード電極をそれぞれ備えている。上記の第２半導体チップ７６は、その裏面が回路パターン７３上に接合部材により接合されている。

【0025】

また、第１半導体チップ７５及び第２半導体チップ７６に代えて、ＩＧＢＴとＦＷＤとの機能を合わせ持つＲＣ（Reverse-Conducting）－ＩＧＢＴを含む半導体チップを用いてよい。または、第１半導体チップ７５及び第２半導体チップ７６に代えて、炭化シリコンにより構成されるパワーＭＯＳＦＥＴを含む半導体チップを用いてよい。この半導体チップは、パワーＭＯＳＦＥＴと共にＦＷＤを備えている。

【0026】

放熱ベース３０は、熱伝導性に優れた金属を主成分として構成されている。金属は、例えば、銅、アルミニウムまたは、少なくともこれらの一種を含む合金である。金属板の耐食性を向上させるために、めっき処理を行ってもよい。この際、用いられるめっき材は、例えば、ニッケル、ニッケル－リン合金、ニッケル－ボロン合金である。当該放熱ベース３０上に、絶縁回路基板７０は既述の接合部材を介して設けられる。なお、放熱ベース３０の詳細については後述する。

【0027】

プリント基板２０は、ケース４０のプリント領域４２ａに設けられている。なお、プリント領域４２ａに設けられたプリント基板２０は、平面視で、絶縁回路基板７０に隣接している。このようなプリント基板２０は、絶縁板と当該絶縁板のおもて面に形成された複数の上部回路パターンとを備えている。また、プリント基板２０は、当該絶縁板の裏面に複数の下部回路パターンを備えていてもよい。

【0028】

絶縁板は、平板状であって絶縁性の材質により構成されている。このような材質は、基体に対して樹脂を浸漬させたものが用いられる。この基体は、例えば、紙、ガラス布、ガラス不織布を主成分として構成されている。樹脂には、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂が挙げられる。絶縁板の具体例としては、紙フェノール基板、紙エポキシ基板、ガラスエポキシ基板、ガラスポリイミド基板、ガラスコンポジット基板が挙げられる。このような絶縁板もまた、平面視で矩形状である。絶縁板は、角部がＲ面取りまたはＣ面取りされていてもよい。

【0029】

上部回路パターン及び下部回路パターンは、所定の回路が構成されるよう複数で、所定のパターン形状を成している。上部回路パターン及び下部回路パターンは、導電性に優れた材質により構成されている。このような材質として、例えば、銀、銅、ニッケル、または、少なくともこれらの一種を含む合金等により構成されている。上部回路パターン及び下部回路パターンの表面に対して、耐食性を向上させるために、めっき処理を行ってもよい。このめっき処理で用いられる材料は、例えば、ニッケル、ニッケル－リン合金、ニッケル－ボロン合金が挙げられる。

【0030】

このようなプリント基板２０は、例えば、次のようにして形成することができる。絶縁板のおもて面及び裏面にそれぞれ金属箔を張り付けて、所定形状のレジストを印刷する。印刷したレジストをマスクとして、絶縁板のおもて面及び裏面のそれぞれの金属箔をエッチングして、残ったレジストを除去する。これにより、絶縁板のおもて面及び裏面に上部回路パターン及び下部回路パターンがそれぞれ形成される。

【0031】

また、プリント基板２０には電子部品として制御ＩＣ２１が設けられ、上部回路パターンと電気的に接続されている。本実施の形態では、制御ＩＣ２１は、図１に示されるように、第１半導体チップ７５のゲート電極等の制御電極に制御ワイヤ６１により電気的かつ機械的に接続されている。制御ＩＣ２１は、所定のタイミングにより、第１半導体チップ７５に対して制御電圧を印加する。なお、この際、用いられる制御ワイヤ６１は、導電性に優れた材質により構成されている。当該材質として、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、または、少なくともこれらの１種を含む合金により構成されている。また、制御ワイヤ６１の径は、例えば、１００μｍ以上、２５０μｍ以下である。なお、プリント基板２０には、制御ＩＣ２１の他に、必要な別の電子部品を搭載してもよい。このような電子部品は、例えば、サーミスタ、コンデンサ、抵抗、電流センサ、温度センサが挙げられる。

【0032】

また、絶縁回路基板７０内で、例えば、第１半導体チップ７５と第２半導体チップ７６との間、第２半導体チップ７６と回路パターン７３との間が配線ワイヤ６２により電気的かつ機械的に接続されている。プリント基板２０と絶縁回路基板７０の回路パターン７３との間もまた主電流ワイヤ６３により電気的かつ機械的に接続されている。ここで用いられる配線ワイヤ６２及び主電流ワイヤ６３もまた記述の導電性に優れた材質により構成されている。また、配線ワイヤ６２及び主電流ワイヤ６３の径は、例えば、１００μｍ以上、１．００ｍｍ以下である。

【0033】

ケース４０について説明する。ケース４０は、底部４２と底部４２の周縁部を取り囲んで一体的に形成された枠部４１と枠部４１の後述する側壁部４１ｂ，４１ｄの裏面に形成された保護部４４ｂ，４４ｄとを含んでいる。なお、底部４２は、図２に例示するように、枠部４１（図２では側壁部４１ａ，４１ｃ）の裏面（その境界を破線で示す）に形成されている。さらに、ケース４０は、主電流接続端子５０ａ～５０ｅと制御端子５３とを含んでいる。なお、以下では、主電流接続端子５０ａ～５０ｅを特に区別しない場合には、主電流接続端子５０として説明する。

【0034】

このようなケース４０は、例えば、熱可塑性樹脂を用いて射出成形により、主電流接続端子５０と制御端子５３とを含んで形成される。熱可塑性樹脂は、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンサクシネート樹脂、ポリアミド樹脂、または、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂が挙げられる。

【0035】

底部４２は、平面視で矩形状を成している。底部４２は、そのおもて面（底面）に絶縁回路領域である開口領域４２ｂ及びプリント領域４２ａがそれぞれ設定されている。なお、プリント領域４２ａは、図２に例示するように、底部４２のおもて面に破線で示される範囲に設定されている。開口領域４２ｂには絶縁回路基板７０が配置され、プリント領域４２ａにはプリント基板２０が配置される。すなわち、底部４２のおもて面に、図１に示されるように、平面視で下側に開口領域４２ｂが、上側にプリント領域４２ａがそれぞれ設定されている。なお、開口領域４２ｂの開口縁部の裏面側にテーパが形成されてもよい。さらに、底部４２の裏面（底部裏面）に下面開口部４６ｂが形成されている。下面開口部４６ｂは開口領域４２ｂに対応する箇所は開口されている。底部４２の含まれる下面開口部４６ｂの裏面側から半導体ユニット１０が取り付けられる。すなわち、放熱ベース３０が下面開口部４６ｂに取り付けられて、絶縁回路基板７０が、開口領域４２ｂから露出される。なお、底部４２の下面開口部４６ｂに対して放熱ベース３０は接着部材（図示を省略）により取り付けられる。このようにして取り付けられた放熱ベース３０の裏面は底部４２の裏面よりも外側（図２及び図３中下側）に突出してよい。または、放熱ベース３０の裏面が底部４２の裏面に対して同一平面を成してもよい。

【0036】

保護部４４ｂ，４４ｄは、放熱ベース３０の図５に記載されている締結部３２ｂ，３２ｄを覆う。また、保護部４４ｂ，４４ｄは、放熱ベース３０に形成された図７及び図８に記載されている、締結孔３３ｂ，３３ｄに対応する固定孔４４ｂ１，４４ｄ１が形成されている。また、固定孔４４ｂ１，４４ｄ１の一部の周りは平面視でケース４０の挿通部４３ｂ，４３ｄに取り囲まれている。なお、保護部４４ｂ，４４ｄの固定孔４４ｂ１，４４ｄ１には記載を省略する金属製のリングを設けてよい。また、保護部４４ｂ，４４ｄの厚さは、放熱ベース３０の後述する放熱部３１と締結部３２ｂ，３２ｄの段差の高さに対応する。保護部４４ｂ，４４ｄの平面視の形状は、放熱ベース３０の後述する締結部３２ｂ，３２ｄと同様に等脚台形状を成してよい。

【0037】

このような保護部４４ｂ，４４ｄの裏面は、側壁部４１ａ，４１ｃの裏面よりも下方（－Ｚ方向）に位置している。すなわち、ケース４０は、側壁部４１ｂ，４１ｄ及び保護部４４ｂ，４４ｄを合わせた（±Ｚ方向の）厚さは、側壁部４１ａ，４１ｃの同方向の厚さよりも厚く構成される。

【0038】

放熱ベース３０を底部４２の下面開口部４６ｂに接合する接着部材は、例えば、熱硬化性樹脂系接着剤またはエラストマー系接着剤が用いられる。熱硬化性樹脂系接着剤は、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂を主成分とする。エラストマー系接着剤は、例えば、シリコーンゴム、クロロプレンゴムを主成分とする。好ましくは、エポキシ樹脂またはシリコーンゴムを主成分とする。

【0039】

プリント領域４２ａは、底部４２のおもて面に、開口領域４２ｂの側壁部４１ａの反対側に隣接して設定されている。プリント領域４２ａにプリント基板２０が、例えば、接着部材を介して配置される。

【0040】

枠部４１は、平面視で枠型を成している。このような枠部４１は、底部４２の各辺にそれぞれ一体的に形成された側壁部４１ａ～４１ｄを備える。また、枠部４１は、底部４２を取り囲んで開口領域４２ｂが構成される。側壁部４１ａ～４１ｄの高さは、全て同一の高さである。側壁部４１ａ，４１ｃは、底部４２の長辺にそれぞれ設けられている。また、側壁部４１ａ，４１ｃの内側には、段差部４５ａ，４５ｃがそれぞれ設けられている。側壁部４１ｂ，４１ｄは、底部４２の短辺にそれぞれ設けられている。また、側壁部４１ｂ，４１ｄの内側には、段差部４５ｂ，４５ｄがそれぞれ設けられている。側壁部４１ａ及び底部４２には、主電流接続端子５０ａ～５０ｅがそれぞれ側壁部４１ａに沿って一体成形されている。また、側壁部４１ｃ及び底部４２には、制御端子５３が側壁部４１ｃに沿ってそれぞれ一体成形されている。

【0041】

主電流接続端子５０は、側面視で、図２に示されるように、Ｌ字形状を成している。具体的には、主電流接続端子５０は、Ｌ字型に曲げられた板状の部材で形成されている。なお、図２では、主電流接続端子５０ｂを例示している。主電流接続端子５０ｂは、外部接続部５１ｂと内部接続部５２ｂとを有している。外部接続部５１ｂは一端部が側壁部４１ａの上面から上方に延伸して、他端部は側壁部４１ａ内で内部接続部５２ｂに一体的に接続される。内部接続部５２ｂの他端部は段差部４５ａから露出されている。内部接続部５２ｂの他端部は回路パターン７３に主電流ワイヤ６３により電気的かつ機械的に接続されている。主電流接続端子５０ａ，５０ｃ～５０ｅは、同様に、外部接続部５１ａ，５１ｃ～５１ｅと内部接続部５２ａ，５２ｃ～５２ｅとを有している。外部接続部５１ａ，５１ｃ～５１ｅは一端部が側壁部４１ａの上面から上方に延伸している。他端部は側壁部４１ａ，４１ｂ，４１ｄ内で内部接続部５２ａ，５２ｃ～５２ｅに一体的に接続される。内部接続部５２ａ，５２ｃ～５２ｅの他端部は段差部４５ａから露出されている。内部接続部５２ａ，５２ｃ～５２ｅの他端部は回路パターン７３に主電流ワイヤ６３により電気的かつ機械的に接続されている。なお、主電流接続端子５０ａ～５０ｅが備える外部接続部５１ａ～５１ｅ及び内部接続部５２ａ～５２ｅは、それぞれ特に区別しない場合には、図２に示されるように、外部接続部５１及び内部接続部５２として説明する。主電流接続端子５０は、導電性に優れた材質により構成されている。このような材質として、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、または、少なくともこれらの一種を含む合金等により構成されている。主電流接続端子５０の表面に対して、めっき処理を行ってもよい。このめっき処理で用いられる材料は、ニッケル、または、ニッケル合金がある。

【0042】

制御端子５３は、側面視で、図２に示されるように、Ｌ字形状を成している。具体的には、制御端子５３は、Ｌ字型に曲げられた角柱状あるいは円柱形状の部材で形成されている。このような制御端子５３は、側壁部４１ｃから上方に延伸する外部接続部５４と側壁部４１ｃの段差部４５ｃから露出する内部接続部５５とを備える。内部接続部５５とプリント基板２０との図示を省略するワイヤにより電気的に接続されてよい。

【0043】

このようにして、プリント基板２０は、制御端子５３の内部接続部５２に電気的に接続される。そして、制御ＩＣ２１は、プリント基板２０から制御信号が入力されると、制御ワイヤ６１を経由して第１半導体チップ７５のゲート電極に対して制御信号を出力する。制御端子５３は、導電性に優れた材質により構成されている。このような材質として、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、または、少なくともこれらの一種を含む合金により構成されている。制御端子５３の表面に対して、めっき処理を行ってもよい。このめっき処理で用いられる材料は、例えば、ニッケル、または、ニッケル合金が挙げられる。

【0044】

側壁部４１ｂ，４１ｄには、挿通部４３ｂ，４３ｄを設けてもよい。後述するように半導体装置１を設置対象物にねじにより螺合する際に、挿通部４３ｂ，４３ｄに、ねじが挿通される。

【0045】

半導体装置１の裏面（放熱ベース３０の裏面）に冷却器（図示を省略）を、例えば、はんだ、銀ろう、放熱グリースあるいは放熱シートを介して取り付けて放熱性を向上させてもよい。この場合の冷却器は、例えば、熱伝導性に優れた金属を主成分として構成される。このような金属は、例えば、アルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの一種を含む合金が挙げられる。また、冷却器として、例えば、ヒートシンク並びに水冷による冷却装置を適用することができる。また、放熱ベース３０の裏面にこのような冷却器を一体化させてもよい。

【0046】

このような部品を含むケース４０の上面開口部４６ａに封止部材８０が充填され上面開口部４６ａ内が封止部材８０により封止されている。封止部材８０は、熱硬化性樹脂と当該熱硬化性樹脂に含有されている無機物フィラーとを含んでいる。熱硬化性樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂を含む群から選択される少なくとも１種を主成分とする。好ましくは、熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂を主成分とする。また、無機物フィラーには、酸化珪素を主成分とする無機物が用いられる。また、ハロゲン系、アンチモン系、水酸化金属系等の難燃剤を配合することなく、高い難燃性を保つことができる。無機物フィラーは、封止材料全体の７０ｖｏｌ％以上、９０ｖｏｌ％以下である。

【0047】

次に、半導体装置１の製造方法について、図４を用いて説明する。図４は、第１の実施の形態の半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。まず、半導体装置１の構成部品を用意する（ステップＳ１）。構成部品は、例えば、第１半導体チップ７５、第２半導体チップ７６、絶縁回路基板７０、放熱ベース３０、ケース４０、封止部材８０の封止材料を用意する。これら以外でも半導体装置１の製造に必要な構成部品を用意する。さらに、半導体装置１の製造に必要な製造装置を用意してよい。

【0048】

ここで構成部品の例として、放熱ベース３０について図５を用いて説明する。図５は、第１の実施の形態の半導体装置の含まれる放熱ベースを示す図である。なお、図５（Ａ）は、放熱ベース３０の平面図、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）を＋Ｙ方向に見た側面図である。

【0049】

放熱ベース３０は、既述の通り、熱伝導性に優れた金属を主成分として構成されている。ここでの金属は、銅系の材料を主成分として構成されている。また、ここではニッケルによるめっき処理が施されてよい。放熱ベース３０は、放熱部３１と締結部３２ｂ，３２ｄとを含んでいる。放熱部３１は平面視で矩形状を成している。放熱部３１は、四方が順に側面３０ａ～３０ｄにより囲まれている。側面３０ａ，３０ｃは、長辺に、側面３０ｂ，３０ｄは短辺にそれぞれ対応している。また、放熱部３１のおもて面には、破線で示される範囲に絶縁回路基板７０が搭載されるユニット領域３１ａが設定されている。なお、放熱部３１の厚さは、例えば、２ｍｍ以上、６ｍｍ以下である。ここでは、３ｍｍであってよい。

【0050】

締結部３２ｂ，３２ｄは、放熱部３１の側面３０ｂ，３０ｄにそれぞれ一体的に設けられている。すなわち、締結部３２ｂ，３２ｄは、放熱部３１の側面３０ｂ，３２ｄにそれぞれ長手方向の外側に突出している。締結部３２ｂ，３２ｄと放熱部３１との境界は、放熱部３１の側面３０ｂ，３０ｄから突出する部分（締結部３２ｂ，３２ｄ）を横断するように構成されることになる。このような締結部３２ｂ，３２ｄは平面視で台形状（等脚台形）を成している。締結部３２ｂ，３２ｄの下底側が放熱部３１の側面３０ｂ，３０ｄに一体的に設けられている。なお、平面視で締結部３２ｂの下底側とは、＋Ｘ方向側の側面であり、締結部３２ｄの下底側とは、－Ｘ方向側の側面である。因みに、平面視で締結部３２ｂの上底側とは、－Ｘ方向側の側面であり、締結部３２ｄの上底側とは、＋Ｘ方向側の側面である。締結部３２ｂ，３２ｄは、矩形状であってもよい。この場合、締結部３２ｂ，３２ｄのそれぞれの上底側の側面がそれぞれの下底側の側面と同じ長さであってよい。さらに、締結部３２ｂ，３２ｄのそれぞれの上底及び下底が、放熱部３１の側面３０ｂ，３０ｄと同じ長さであってもよい。また、締結部３２ｂ，３２ｄは、ケース４０の固定孔４４ｂ１，４４ｄ１に対応する締結孔３３ｂ，３３ｄがそれぞれ形成されている。このような放熱部３１との境界を含む締結部３２ｂ，３２ｄの厚さは、放熱部３１の厚さの１５％以上、３０％以下であってよい。この場合、締結部３２ｂ，３２ｄの厚さは、例えば、０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以下であってよい。すなわち、締結部３２ｂ，３２ｄのおもて面は、放熱部３１のおもて面よりも低位に位置する。締結部３２ｂ，３２ｄのおもて面と放熱部３１のおもて面とは段差が構成されている。締結部３２ｂ，３２ｄのおもて面と放熱部３１のおもて面との高さの差が段差に対応する。

【0051】

既述の通り、締結部３２ｂ，３２ｄは、ケース４０の保護部４４ｂ，４４ｄが取り付けられる。ケース４０が放熱ベース３０に取り付けられると、締結部３２ｂ，３２ｄと放熱部３１との境界は、平面視で、放熱ベース３０のユニット領域３１ａから所定の距離以上離れており、さらに、ケース４０の上面開口部４６ａ及び下面開口部４６ｂの外側に位置する。これにより、後述するように、半導体装置１を設置対象物２に締結する際（図９を参照）、この境界とユニット領域３１ａとが十分に離れているため、絶縁回路基板７０に対する半導体装置１の締結による応力の影響を確実に低減することができる。

【0052】

このような放熱ベース３０は、以下のようにして製造される。例えば、均一の厚さの金属板から、平面視で図５（Ａ）のような形状を切り出す。側部から突出した部分のおもて面を研削して薄箔化し、締結孔３３ｂ，３３ｄを開口する。これにより、放熱部３１と締結部３２ｂ，３２ｄとを含む放熱ベース３０が得られる。このため、締結部３２ｂ，３２ｄと放熱部３１の側面３０ｂ，３０ｄとの境界では、締結部３２ｂ，３２ｄは放熱部３１の側面３０ｂ，３０ｄに連続的に接続されている。なお、締結孔３３ｂ，３３ｄの直径は任意に定められる。例えば、締結部３２ｂ，３２ｄの領域（面積）は、少なくとも締結孔３３ｂ，３３ｄの面積の３倍以上であることが望ましい。この場合、締結孔３３ｂ，３３ｄが形成されても、締結部３２ｂ，３２ｄの強度が一定以上維持される。

【0053】

締結部３２ｂ，３２ｄの放熱部３１の側面３０ｂ，３０ｄに対する段差面（Ｚ－Ｙ面）は、締結部３２ｂ，３２ｄのおもて面（Ｘ－Ｙ面）に対して実質的に垂直であればよい。例えば、当該段差面は、締結部３２ｂ，３２ｄのおもて面（Ｘ－Ｙ面）に±５°の範囲で傾斜してもよい。

【0054】

別の構成部品の例として、絶縁回路基板７０について図６を用いて説明する。図６は、第１の実施の形態の半導体装置の含まれる半導体チップが配置された絶縁回路基板の平面図である。

【0055】

絶縁回路基板７０は、既述の通り、絶縁板７１と金属板７２と回路パターン７３とを含んでいる。なお、図６では、絶縁板７１の裏面に形成されている金属板７２の記載は省略している。また、図６では、回路パターン７３に第１半導体チップ７５及び第２半導体チップ７６が配置されている場合を示している。

【0056】

回路パターン７３は、さらに、回路パターン７３ａ～７３ｅを含んでいる。回路パターン７３ａは、絶縁板７１の－Ｘ方向の短辺及び＋Ｙ方向の長辺の半分にそれぞれ面すると共に、－Ｙ方向の長辺の－Ｘ方向の端部に面している。回路パターン７３ａには、１組の第１半導体チップ７５及び第２半導体チップ７６が±Ｙ方向に沿って一列に配置され、±Ｘ方向に３組配列されている。回路パターン７３ｂは回路パターン７３ａの＋Ｘ方向に隣接して絶縁板７１に形成されている。回路パターン７３ｂには、１組の第１半導体チップ７５及び第２半導体チップ７６が配置されている。回路パターン７３ｃ，７３ｄは、回路パターン７３ｂ，７３ｃにそれぞれ＋Ｘ方向に隣接して絶縁板７１に形成されている。また、回路パターン７３ｃ，７３ｄには、１組の第１半導体チップ７５及び第２半導体チップ７６がそれぞれ配置されている。回路パターン７３ｅは、絶縁板７１の＋Ｘ方向の短辺及び－Ｙ方向の長辺の＋Ｘ方向の部分にそれぞれ面している。

【0057】

次いで、放熱ベース３０に絶縁回路基板７０、第１半導体チップ７５及び第２半導体チップ７６を配置する第１配置工程を行う（ステップＳ２）。放熱ベース３０のユニット領域３１ａに接合部材を介して絶縁回路基板７０を配置する。さらに、絶縁回路基板７０の回路パターン７３ａ～７３ｄに第１半導体チップ７５及び第２半導体チップ７６をそれぞれ同様に接合部材を介して配置する。なお、この接合部材は、例えば、はんだ板が挙げられる。

【0058】

次いで、ステップＳ２で配置された放熱ベース３０、絶縁回路基板７０、第１半導体チップ７５及び第２半導体チップ７６をそれぞれ接合する接合工程を行う（ステップＳ３）。ステップＳ２で配置された放熱ベース３０、絶縁回路基板７０、第１半導体チップ７５及び第２半導体チップ７６を加熱して、接合部材を溶融し、硬化する。これにより、絶縁回路基板７０は放熱ベース３０のユニット領域３１ａに接合され、第１半導体チップ７５及び第２半導体チップ７６は回路パターン７３にそれぞれ接合される。以上により、半導体ユニット１０が製造される。なお、接合工程における加熱により、放熱ベース３０及び絶縁回路基板７０が下に凸に反りが発生してもよい。

【0059】

次いで、ステップＳ３で製造された半導体ユニット１０にケース４０を取り付けるケース取り付け工程を行う（ステップＳ４）。取り付け工程について、図７及び図８を用いて説明する。図７は、第１の実施の形態の半導体装置の製造方法に含まれるケース取り付け工程（取り付け前）を示す図である。図８は、第１の実施の形態の半導体装置の製造方法に含まれるケース取り付け工程（取り付け後）を示す図である。なお、図７及び図８は、図３の断面に対応している。

【0060】

まず、図７に示されるように、半導体ユニット１０の放熱ベース３０上にケース４０を位置合わせする。この際、ケース４０の下面開口部４６ｂは絶縁回路基板７０に対応付けられる。さらに、ケース４０の保護部４４ｂ，４４ｄは、放熱ベース３０の締結部３２ｂ，３２ｄに対応付けられる。この際、ケース４０の底部４２の裏面及び放熱ベース３０のおもて面の外縁部の少なくとも一方に接着部材を塗布しておく。

【0061】

その後、ケース４０を放熱ベース３０に移動させ、図８に示されるように、放熱ベース３０に取り付ける。ケース４０の保護部４４ｂ，４４ｄは、放熱ベース３０の締結部３２ｂ，３２ｄに重なり、ケース４０の固定孔４４ｂ１，４４ｄ１が放熱ベース３０の締結孔３３ｂ，３３ｄに合わせられる。さらに、ケース４０の保護部４４ｂ，４４ｄの上面開口部４６ａ側の内壁が、締結部３２ｂ，３２ｄと放熱部３１との段差に当接する。また、放熱ベース３０上の第１半導体チップ７５及び第２半導体チップ７６が搭載された絶縁回路基板７０はケース４０の下面開口部４６ｂからケース４０内に収納される。

【0062】

次いで、ケース４０のプリント領域４２ａにプリント基板２０を配置する第２配置工程を行う（ステップＳ５）。ケース４０のプリント領域４２ａにプリント基板２０を接着部材を介して配置する。なお、ステップＳ５はこのタイミングで行わずに、例えば、ステップＳ１の用意工程で、ケース４０のプリント基板２０に予め配置しておいてもよい。

【0063】

次いで、ケース４０内で各部材間の配線を行う配線工程を行う（ステップＳ６）。プリント基板２０の制御ＩＣ２１と第１半導体チップ７５の制御電極との間を制御ワイヤ６１で接続する。第１半導体チップ７５及び第２半導体チップ７６の間、第２半導体チップ７６と回路パターン７３との間を配線ワイヤ６２によりそれぞれ接続する。ケース４０の主電流接続端子５０と絶縁回路基板７０の回路パターン７３との間を主電流ワイヤ６３により接続する。

【0064】

次いで、ケース４０の上面開口部４６ａから封止部材８０の材料を充填してケース４０内を封止する封止工程を行う（ステップＳ７）。ケース４０の上面開口部４６ａから封止部材８０の材料を充填する。この材料が硬化すると、放熱ベース３０上の絶縁回路基板７０、第１半導体チップ７５、第２半導体チップ７６、プリント基板２０、制御ワイヤ６１、配線ワイヤ６２、主電流ワイヤ６３が封止部材８０の材料により封止される。以上により、図１～図３の半導体装置１が得られる。

【0065】

次に、このような半導体装置１を設置対象物に対して取り付ける場合について、図９を用いて説明する。図９は、第１の実施の形態の半導体装置の設置対象物に対する締結を示す断面図である。なお、図９は、なお、図３、図７、図８の断面位置に対応している。

【0066】

半導体装置１を設置対象物２に配置する。設置対象物２は、半導体装置１を必要とし、半導体装置１が配置されるあらゆる物が考えられる。設置対象物２は、例えば、冷却装置が挙げられる。設置対象物２には、ねじ３が螺合されるねじ孔２ａが形成される。

【0067】

設置対象物２の略平坦な設置領域に半導体装置１を配置すると、半導体装置１の締結孔３３ｂ，３３ｄ及び固定孔４４ｂ１，４４ｄ１が、設置対象物２のねじ孔２ａに対応する。そして、締結孔３３ｂ，３３ｄ及び固定孔４４ｂ１，４４ｄ１にねじ３を挿通して、ねじ３をねじ孔２ａに螺合する。

【0068】

この際、半導体装置１では、放熱ベース３０の締結部３２ｂ，３２ｄは、放熱部３１よりも厚さが薄い。このため、放熱ベース３０にねじ３の締結により応力が生じても、締結部３２ｂ，３２ｄが変形することで、当該応力が緩和される。このため、放熱ベース３０の放熱部３１の反りが低減されて、放熱部３１に設けられた絶縁回路基板７０に生じる反りも低減され、絶縁回路基板７０（特に、絶縁板７１）中のクラックの発生が低減される。

【0069】

ここで、半導体装置１において、放熱ベース３０の全体の厚さが略同一である場合、すなわち、放熱ベース３０の締結部３２ｂ，３２ｄと放熱部３１とが同じ厚さである場合について説明する。なお、ここで説明する半導体装置は、半導体装置１において、放熱ベース３０の締結部３２ｂ，３２ｄと放熱部３１とが同じ厚さである。また、ケース４０の枠部４１の裏面は同一平面を成している。これ以外の構成は半導体装置１と同様である。

【0070】

この場合も上記と同様に、設置対象物２に半導体装置を配置してねじ３で締結孔３３ｂ及び固定孔４４ｂ１と、締結孔３３ｄ及び固定孔４４ｄ１とを順に締結する。例えば、先に、設置対象物２に対して、半導体装置の締結孔３３ｂ及び固定孔４４ｂ１をねじ３で締結する。すると、半導体装置は締結孔３３ｂ及び固定孔４４ｂ１を支点として締結孔３３ｄ及び固定孔４４ｄ１側が浮いてしまうことがある。特に、絶縁回路基板７０を放熱ベース３０に接合する際の加熱により、放熱ベース３０が下に凸に反ってしまうことがある。絶縁回路基板７０は、反った状態の放熱ベース３０に接合される。半導体装置が、このように反った状態の放熱ベース３０を含む場合、半導体装置の締結孔３３ｂ及び固定孔４４ｂ１のねじ３による締結時の、半導体装置の締結孔３３ｄ及び固定孔４４ｄ１側の浮きが顕著となる。

【0071】

次いで、半導体装置の締結孔３３ｄ及び固定孔４４ｄ１をねじ３により設置対象物２に締結すると、半導体装置全体が上に凸に反ってしまう。このため、半導体装置の内部に応力が発生する。例えば、半導体装置のこのような反りにより、放熱ベース３０に接合部材で接合されていた絶縁回路基板７０に応力が発生し、絶縁回路基板７０の特に絶縁板７１にクラックが発生してしまう。また、絶縁回路基板７０と放熱ベース３０とを接合する接合部材にクラックが発生してしまう。このような損傷が半導体装置の内部に発生すると、半導体装置の信頼性が低下してしまう。

【0072】

そこで、半導体装置１は、第１半導体チップ７５及び第２半導体チップ７６と、絶縁回路基板７０と、放熱ベース３０と、ケース４０とを含む。絶縁回路基板７０は、第１半導体チップ７５及び第２半導体チップ７６がおもて面に接合される。放熱ベース３０は、絶縁回路基板７０が配置されるユニット領域３１ａがおもて面に設定された放熱部３１と平面視で放熱部３１の外縁に設けられた、締結孔３３ｂ，３３ｄが形成された締結部３２ｂ，３２ｄとを含み、平板状を成す。ケース４０は、上面開口部４６ａが中央部に形成され、締結孔３３ｂ，３３ｄに対応する固定孔４４ｂ１，４４ｄ１が形成された保護部４４ｂ，４４ｄを外縁に含んで、枠状を成し、放熱ベース３０上に配置され、絶縁回路基板７０が上面開口部４６ａに収納され、保護部４４ｂ，４４ｄが締結部３２ｂ，３２ｄに配置される。この際、放熱ベース３０は、締結部３２ｂ，３２ｄと放熱部３１との境界部は、平面視でケース４０の上面開口部４６ａの外側に位置すると共に、境界部もしくは締結部３２ｂ，３２ｄは、側面視で放熱部３１のおもて面よりも低位に配置されている。このような半導体装置１を設置対象物２の略平坦な設置領域に配置して、半導体装置１の締結孔３３ｂ，３３ｄ及び固定孔４４ｂ１，４４ｄ１をねじ３により設置対象物２のねじ孔２ａに螺合する。放熱ベース３０の締結部３２ｂ，３２ｄは放熱部３１よりも厚さが薄いため、応力により変形する。このため、半導体装置１の内部に生じる応力の発生を低減する。すなわち、絶縁回路基板７０、及び絶縁回路基板７０と放熱ベース３０とを接合する接合部材におけるクラックの発生が低減される。また、ケース４０は保護部４４ｂ，４４ｄが設けられることで、枠部４１の締結される箇所の厚さが厚くなる。このため、ケース４０の強度が高まり、外部からの衝撃、螺合時の応力に対する耐性が向上する。この結果、半導体装置１の信頼性の低下が抑制される。

【0073】

すなわち、半導体装置１の放熱ベース３０は、放熱部３１との境界を含む締結部３２ｂ，３２ｄの剛性が放熱部３１の剛性よりも小さいことを要する。この場合に、放熱ベース３０の締結部３２ｂ，３２ｄは、ねじ３による設置対象物２に対する締結時に変形可能となる。第１の実施の形態では、このような締結部３２ｂ，３２ｄを実現するために、放熱部３１との境界を含む締結部３２ｂ，３２ｄの厚さを放熱部３１の厚さよりも小さくしている。以下では、締結部３２ｂ，３２ｄの様々な変形例について説明する。

【0074】

（変形例１－１）
変形例１－１について、図１０を用いて説明する。図１０は、第１の実施の形態（変形例１－１）の半導体装置に含まれる放熱ベースを示す図である。なお、図１０（Ａ）は放熱ベース３０の平面図、図１０（Ｂ）は放熱ベース３０の＋Ｙ方向に見た側面図をそれぞれ示している。

【0075】

変形例１－１の放熱ベース３０は、平面視で矩形状を成しており、四方が順に側面３０ａ～３０ｄにより囲まれている。側面３０ａ，３０ｃは、長辺に、側面３０ｂ，３０ｄは短辺にそれぞれ対応している。放熱ベース３０は、放熱ベース３０は、放熱部３１と締結部３２ｂ，３２ｄとを含んでいる。放熱部３１は、平面視で矩形状を成している。この場合も、放熱部３１のおもて面には、破線で示される範囲に絶縁回路基板７０が搭載されるユニット領域３１ａが設定されている。

【0076】

締結部３２ｂ，３２ｄは、放熱部３１の±Ｘ方向の両側にそれぞれ一体的に設けられている。締結部３２ｂ，３２ｄは放熱部３１と±Ｙ方向の長さが等しい。すなわち、締結部３２ｂ，３２ｄと放熱部３１との境界は、放熱ベース３０の一対の側面３０ｂ，３０ｄから所定の距離、長辺方向の内側に入り込んで、一対の側面３０ｂ，３０ｄに平行に設けられている。

【0077】

また、締結孔３３ｂ，３３ｄは、締結部３２ｂ，３２ｄの側面３０ｂ，３０ｄ側が開口するように形成されている。ここでも、締結部３２ｂ，３２ｄの厚さは、放熱部３１の厚さよりも薄い。すなわち、締結部３２ｂ，３２ｄのおもて面は、放熱部３１のおもて面よりも低位に位置している。

【0078】

また、図示を省略するものの、ケース４０もまた、放熱ベース３０の締結部３２ｂ，３２ｄの形状に対応するように保護部４４ｂ，４４ｄが形成される。このように構成されたケース４０を変形例１－１の放熱ベース３０に取り付けた場合でも、締結部３２ｂ，３２ｄと放熱部３１との境界は、平面視で、ケース４０の上面開口部４６ａ及び下面開口部４６ｂの外側に位置する。

【0079】

変形例１－１の放熱ベース３０を含む半導体装置では、第１の実施の形態の半導体装置１と同様の効果が得られる。なお、ここでの締結部３２ｂ，３２ｄの平面視の形状は一例である。変形例１－１の締結部３２ｂ，３２ｄは第１の実施の形態と同様に、等脚台形を成していてよい。また、締結孔３３ｂ，３３ｄは一例であって、第１の実施の形態と同様に、円形であってよい。

【0080】

（変形例１－２）
変形例１－２について、図１１を用いて説明する。図１１は、第１の実施の形態（変形例１－２）の半導体装置に含まれる放熱ベースを示す図である。なお、図１１（Ａ）は放熱ベース３０の平面図、図１１（Ｂ）は放熱ベース３０の＋Ｙ方向に見た側面図をそれぞれ示している。

【0081】

変形例１－２の放熱ベース３０は、平面視で矩形状を成しており、四方が順に側面３０ａ～３０ｄにより囲まれている。側面３０ａ，３０ｃは、長辺に、側面３０ｂ，３０ｄは短辺にそれぞれ対応している。放熱ベース３０は、四隅に締結孔３３ｂ，３３ｄがそれぞれ形成されている。このような放熱ベース３０は、放熱部３１と締結孔３３ｂ，３３ｄがそれぞれ形成された締結部３２ｂ，３２ｄとを含んでいる。放熱部３１のおもて面には、破線で示される範囲に、絶縁回路基板７０が搭載されるユニット領域３１ａが設定されている。締結部３２ｂ，３２ｄは、締結孔３３ｂ，３３ｄを含み、平面視で、側面３０ａから側面３０ｂ、側面３０ｂから側面３０ｃ、側面３０ｃから側面３０ａを横切るような扇型をそれぞれ成している。また、これらの締結部３２ｂ，３２ｄの厚さは放熱部３１の厚さよりも小さい。ここでも、締結部３２ｂ，３２ｄのおもて面の高さは、放熱部３１のおもて面の高さよりも低位にしている。なお、締結部３２ｂ，３２ｄの平面視の形状は扇型に限らず、例えば、矩形状であってもよい。但し、締結部３２ｂ，３２ｄが矩形状である場合、ねじ３による螺合時の応力が矩形の角部に集中してしまうことがある。応力を確実に緩和するためには、締結部３２ｂ，３２ｄは角部を含まない扇型であることが好ましい。

【0082】

また、図示を省略するものの、ケース４０もまた、放熱ベース３０の４つの角部に形成された締結部３２ｂ，３２ｄの形状及び位置に対応するように保護部が構成される。このように構成されたケース４０を変形例１－２の放熱ベース３０に取り付けた場合でも、締結部３２ｂ，３２ｄと放熱部３１との境界は、平面視で、ケース４０の上面開口部４６ａ及び下面開口部４６ｂの外側に位置する。このような放熱ベース３０を含む半導体装置では、第１の実施の形態の半導体装置１と同様の効果が得られる。

【0083】

（変形例１－３）
変形例１－３について、図１２を用いて説明する。図１２は、第１の実施の形態（変形例１－３）の半導体装置に含まれる放熱ベースを示す図である。なお、図１２（Ａ）は放熱ベース３０の平面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）の一点鎖線Ｙ－Ｙにおける断面図である。

【0084】

変形例１－３の放熱ベース３０は、平面視で、第１の実施の形態の放熱ベース３０と同様の構成を成している。すなわち、矩形状の放熱部３１と当該放熱部３１の側面３０ｂ，３０ｄから等脚台形状の突出した部分とを含んでいる。但し、変形例１－３の放熱ベース３０の厚さは全体的に略等しい。突出した部分には締結孔３３ｂ，３３ｄがそれぞれ含まれている。

【0085】

さらに、変形例１－３の放熱ベース３０は、締結孔３３ｂ，３３ｄよりも（±Ｘ方向の）内側であって、突出した部分を横断するように溝部３４ｂ，３４ｄがそれぞれ形成されている。溝部３４ｂ，３４ｄの外側は締結部３２ｂ，３２ｄである。すなわち、溝部３４ｂ，３４ｄは、締結部３２ｂ，３２ｄと放熱部３１との境界を成している。溝部３４ｂ，３４ｄの深さは、例えば、放熱ベース３０の厚さに対して、３０％以上、５０％以下であってよい。なお、溝部３４ｂ，３４ｄの断面は、例えば、凹状、Ｕ字状、Ｖ字状のいずれかであってよい。

【0086】

このような変形例１－３の放熱ベース３０に対して、第１の実施の形態と同様に、第１半導体チップ７５及び第２半導体チップ７６が配置された絶縁回路基板７０が接合されて、ケース４０を取り付ける。この際、締結部３２ｂ，３２ｄと放熱部３１との境界である溝部３４ｂ，３４ｄは、平面視で、ケース４０の上面開口部４６ａ及び下面開口部４６ｂの外側に位置する。なお、この際のケース４０の枠部４１の底面は同一平面を成してよい。

【0087】

図９に示したように、設置対象物２に配置された半導体装置１の締結孔３３ｂ，３３ｄ及び固定孔４４ｂ１，４４ｄ１にねじ３を挿通して、ねじ３をねじ孔２ａに螺合する。この際、放熱ベース３０はねじ３の締結により応力が生じても、溝部３４ｂ，３４ｄで締結部３２ｂ，３２ｄが変形することで、当該応力が緩和される。このため、放熱ベース３０の放熱部３１の反りが防止されて、放熱部３１に設けられた絶縁回路基板７０に生じる反りも防止され、絶縁回路基板７０（特に、絶縁板７１）中のクラックの発生が低減される。

【0088】

なお、溝部３４ｂ，３４ｄは、側面３０ｂ，３０ｄに対して平行を成してもよい。例えば、図５において、放熱ベース３０の放熱部３１と締結部３２ｂ，３２ｄと厚さが等しい場合に、放熱部３１と締結部３２ｂ，３２ｄとの境界の位置に、溝部３４ｂ，３４ｄが形成されてよい。または、図１０及び図１１においても放熱ベース３０の放熱部３１と締結部３２ｂ，３２ｄと厚さが等しい場合に同様に境界に溝部３４ｂ，３４ｄが形成されてよい。但し、溝部３４ｂ，３４ｄは、ユニット領域３１ａよりも外側であることを要する。但し、溝部３４ｂ，３４ｄもまた、平面視で、曲線であることが好ましい。溝部３４ｂ，３４ｄが曲線である場合には、応力が一か所に集中することが防止されて、応力を確実に緩和することができる。

【0089】

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態では、第１の実施の形態とは別の形態の放熱ベース３０並びにケース４０を例に挙げる。まず、第２の実施の形態の放熱ベース３０について、図１３及び図１４を用いて説明する。図１３は、第２の実施の形態の半導体装置の含まれる放熱ベースの平面図であり、図１４は、第２の実施の形態の半導体装置の含まれる放熱ベースの断面図である。なお、図１４（Ａ）は、図１３の放熱ベース３０の一点鎖線Ｘ－Ｘにおける断面図、図１４（Ｂ）は、図１３の放熱ベース３０の一点鎖線Ｙ－Ｙにおける断面図である。

【0090】

第２の実施の形態の放熱ベース３０は、放熱部３１と締結部３２ｂ，３２ｄとを含んでいる。放熱部３１は平面視で矩形状を成しており、四方が順に側面３０ａ～３０ｄにより囲まれている。側面３０ａ，３０ｃは長辺に、側面３０ｂ，３０ｄは短辺にそれぞれ対応している。放熱部３１のおもて面は、ユニット領域３１ａを含む放熱領域３１ｂとさらに外側の外周領域３１ｃとが設定されている。放熱部３１では、放熱領域３１ｂ内の厚さが外周領域３１ｃの厚さよりも厚く構成されている。

【0091】

締結部３２ｂ，３２ｄは、放熱部３１の側面３０ｂ，３０ｄにそれぞれ一体的に設けられている。締結部３２ｂ，３２ｄは、第１の実施の形態と同様に、平面視で台形状（等脚台形）を成している。締結部３２ｂ，３２ｄの下底側が放熱部３１の側面３０ｂ，３０ｄに一体的に設けられている。なお、既述の通り、平面視で締結部３２ｂの下底側とは、＋Ｘ方向側の側面であり、締結部３２ｄの下底側とは、－Ｘ方向側の側面である。因みに、平面視で締結部３２ｂの上底側とは、－Ｘ方向側の側面であり、締結部３２ｄの上底側とは、＋Ｘ方向側の側面である。また、締結部３２ｂ，３２ｄは、締結孔３３ｂ，３３ｄが形成されている。このような締結部３２ｂ，３２ｄの厚さは、放熱部３１の外周領域３１ｃと同じ厚さである。すなわち、放熱ベース３０は、放熱領域３１ｂと外周領域３１ｃ及び締結部３２ｂ，３２ｄとでは厚さが異なっている。放熱領域３１ｂのおもて面は、外周領域３１ｃ及び外周領域３１ｃ及び締結部３２ｂ，３２ｄのおもて面よりも上位に位置している。

【0092】

次に、このような放熱ベース３０に取り付けられた第２の実施の形態のケース４０について、図１５及び図１６を用いて説明する。図１５は、第２の実施の形態の半導体装置の長手方向の断面図であり、図１６は、第２の実施の形態の半導体装置の短手方向の断面図である。なお、図１５及び図１６は、図３及び図２の断面位置に対応している。また、図１５及び図１６でも、制御ワイヤ６１、配線ワイヤ６２、主電流ワイヤ６３並びに制御ＩＣ２１の図示を省略している。

【0093】

第２の実施の形態のケース４０の枠部４１の裏面に、ケース４０の締結部３２ｂ，３２ｄのみならず外周領域３１ｃにも対応する保護部４４ｂ，４４ｄが形成されている。このようなケース４０を放熱ベース３０に取り付けて、配線並びに封止部材８０による封止を行って、半導体装置１が得られる。このような半導体装置１は、図１５及び図１６に示されるように、ケース４０の保護部４４ｂ，４４ｄが、放熱ベース３０の締結部３２ｂ，３２ｄ及び外周領域３１ｃに重なり、ケース４０の固定孔４４ｂ１，４４ｄ１が放熱ベース３０の締結孔３３ｂ，３３ｄに合わせられる。また、放熱ベース３０上の第１半導体チップ７５及び第２半導体チップ７６が搭載された絶縁回路基板７０はケース４０の下面開口部４６ｂからケース４０内に収納される。

【0094】

このような半導体装置１を設置対象物２に配置して、締結孔３３ｂ，３３ｄ及び固定孔４４ｂ１，４４ｄ１を設置対象物２のねじ孔２ａに螺合すると、放熱ベース３０の締結部３２ｂ，３２ｄは放熱部３１よりも厚さが薄いため、応力により変形する。このため、半導体装置１の内部に生じる応力の発生を低減する。したがって、絶縁回路基板７０、絶縁回路基板７０と放熱ベース３０とを接合する接合部材に対するクラックの発生が抑制される。また、ケース４０は保護部４４ｂ，４４ｄが設けられることで、枠部４１の全体の厚さが厚くなる。このため、ケース４０の強度が高まり、外部からの衝撃、螺合時の応力に対する耐性が向上する。この結果、半導体装置１の信頼性の低下が抑制される。さらに、第２の実施の形態の放熱ベース３０は、第１の実施の形態の放熱ベース３０よりも体積を減少させることができる。このため、放熱ベース３０のコストを削減でき、半導体装置１の製造における合理化を図ることができる。

【符号の説明】

【0095】

１ 半導体装置
２ 設置対象物
２ａ ねじ孔
３ ねじ
１０ 半導体ユニット
２０ プリント基板
２１ 制御ＩＣ
３０ 放熱ベース
３０ａ～３０ｄ 側面
３１ 放熱部
３１ａ ユニット領域
３１ｂ 放熱領域
３１ｃ 外周領域
３２ｂ，３２ｄ 締結部
３３ｂ，３３ｄ 締結孔
３４ｂ，３４ｄ 溝部
４０ ケース
４１ 枠部
４１ａ～４１ｄ 側壁部
４２ 底部
４２ａ プリント領域
４２ｂ 開口領域
４３ｂ，４３ｄ 挿通部
４４ｂ，４４ｄ 保護部
４４ｂ１，４４ｄ１ 固定孔
４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ 段差部
４６ａ 上面開口部
４６ｂ 下面開口部
５０，５０ａ～５０ｅ 主電流接続端子
５１，５１ａ～５１ｅ 外部接続部
５２，５２ａ～５２ｅ 内部接続部
５３ 制御端子
５４ 外部接続部
５５ 内部接続部
６１ 制御ワイヤ
６２ 配線ワイヤ
６３ 主電流ワイヤ
７０ 絶縁回路基板
７１ 絶縁板
７２ 金属板
７３，７３ａ～７３ｅ 回路パターン
７５ 第１半導体チップ
７６ 第２半導体チップ
８０ 封止部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】