特許 7562023 半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-26

(45)【発行日】2024-10-04

(54)【発明の名称】半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/34 20060101AFI20240927BHJP

   H01L 23/29 20060101ALI20240927BHJP

   H01L 23/48 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

H01L23/34 B

H01L23/36 A

H01L23/48 G

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2023578975

(86)(22)【出願日】2022-06-10

(86)【国際出願番号】 JP2022023460

(87)【国際公開番号】W WO2023238385

(87)【国際公開日】2023-12-14

【審査請求日】2023-12-21

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002941

【氏名又は名称】弁理士法人ぱるも特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】澤川 麻緒

(72)【発明者】

【氏名】宮路 仁崇

(72)【発明者】

【氏名】塩田 裕基

(72)【発明者】

【氏名】山竹 厚

【審査官】庄司 一隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１９９８２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０６５６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０７２１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１１５４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６９７２４３２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０１５－１９５４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２４８７００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１２３６４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２３／３４

Ｈ０１Ｌ ２３／２９

Ｈ０１Ｌ ２３／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ヒートスプレッダ、前記ヒートスプレッダの一方の面上に設けられた半導体チップおよび前記半導体チップに電気的に接続された電極端子を樹脂封止し、前記ヒートスプレッダの他方の面が封止樹脂から露出した底面を有し、前記電極端子が側面および上面の少なくとも１つの面から突出した半導体パッケージと、
前記半導体パッケージの底面に配設された絶縁シートと、
前記半導体パッケージの底面を収容する凹部を有し、前記凹部の深さは前記絶縁シートの厚さよりも深く、前記凹部の底面と前記半導体パッケージの底面とは前記絶縁シートを介して接合され、前記凹部内に前記半導体パッケージを支持するヒートシンクとを備え、
前記半導体パッケージは、前記ヒートスプレッダの前記絶縁シートと接触する面と同一面上に前記封止樹脂で形成され、前記ヒートスプレッダの前記絶縁シートと接触する面から前記凹部の底面に向かって突出する高さが一定で連続した凸部または高さが等しい複数の凸部を有し、前記凸部は前記絶縁シートを介さずに前記凹部の底面と接触し、前記ヒートスプレッダの他方の面は前記絶縁シートを押圧し、さらに前記ヒートスプレッダの他方の面は前記絶縁シートを介して前記凹部の底面と接合されている半導体装置。

【請求項2】

前記電極端子として２つ以上の電極端子を備えた、請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

少なくとも１つの電極端子は、前記半導体パッケージの少なくとも１つの側面から突出し、前記凹部の深さは、側面から突出した電極端子から前記半導体パッケージの底面までの最短長さよりも浅いこと、
を特徴とする請求項１に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記側面から突出した電極端子と前記ヒートシンクとが対向する間に絶縁ブロックを備えている請求項３に記載の半導体装置。

【請求項5】

前記絶縁ブロックのうち、前記側面から突出した電極端子と前記ヒートシンクとの間の少なくとも沿面経路を構成する面において、前記ヒートシンクと前記絶縁ブロックとの接合面と平行に、窪んだ溝部または突出した畝部を有する請求項４に記載の半導体装置。

【請求項6】

前記絶縁シートは、シリコーンゴム、ウレタンゴムまたは熱硬化性エラストマーを含む、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半導体装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体装置のうち、例えば電力変換に用いられる半導体装置は、産業用機器から、家電、情報端末、自動車や電車など幅広い機器の電力制御に用いられる。より具体的には、直流電力を交流電力に変換するインバータなどが挙げられる。特に、大電流、高電圧化で動作する半導体装置では、高い絶縁性を確保するとともに、動作に伴う発熱を効率よく外部に逃がすことが必要不可欠である。また、機器によっては、高温や低温、低気圧や振動といった過酷な環境下で使用され得ることから、過酷な環境下でも安定した信頼性を保持するために、部材同士の接合安定性が求められる。例えば、特許文献１では、半導体パッケージにヒートシンクの一部を埋め込むことによって、半導体パッケージと絶縁シートとヒートシンクとの間のずれや剥がれを防止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３―１１５１６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１に示したような従来技術では、ヒートシンクと絶縁シートとを半導体パッケージで覆うため、ヒートシンクと冷却媒体との接触面積が制限されてしまい、放熱性が低下するという課題がある。

【0005】

本開示は、上述のような課題を解決するためになされたものであって、半導体パッケージと絶縁シートとをヒートシンクで覆うことにより、半導体パッケージと絶縁シートとヒートシンクとの間のずれや剥がれを防止しつつ、放熱性の低下を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る半導体装置は、ヒートスプレッダ、ヒートスプレッダの一方の面上に設けられた半導体チップおよび半導体チップに電気的に接続された電極端子を樹脂封止し、ヒートスプレッダの他方の面が封止樹脂から露出した底面を有し、電極端子が側面および上面の少なくとも１つの面から突出した半導体パッケージと、半導体パッケージの底面に配設された絶縁シートと、半導体パッケージの底面を収容する凹部を有し、凹部の深さは絶縁シートの厚さよりも深く、凹部の底面と半導体パッケージの底面とは絶縁シートを介して接合され、凹部内に半導体パッケージを支持するヒートシンクとを備え、
前記半導体パッケージは、前記ヒートスプレッダの前記絶縁シートと接触する面と同一面上に前記封止樹脂で形成され、前記ヒートスプレッダの前記絶縁シートと接触する面から前記凹部の底面に向かって突出する高さが一定で連続した凸部または高さが等しい複数の凸部を有し、前記凸部は前記絶縁シートを介さずに前記凹部の底面と接触し、前記ヒートスプレッダの他方の面は前記絶縁シートを押圧し、さらに前記ヒートスプレッダの他方の面は前記絶縁シートを介して前記凹部の底面と接合されているものである。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、半導体パッケージと絶縁シートとをヒートシンクで覆うことにより、半導体パッケージと絶縁シートとヒートシンクとの接合部のずれや剥がれを防止しつつ、放熱性の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１に係る半導体装置１００の上面図である。

【図2】ワイヤボンド構造を適用した場合の実施の形態１に係る半導体装置１００のＡ－Ａ断面図である。

【図3】ダイレクトリード接合構造を適用した場合の実施の形態１に係る半導体装置１００のＡ－Ａ断面図である。

【図4】実施の形態１に係る半導体装置１００において、１つのヒートシンク８に複数の半導体パッケージ１１０を搭載した例の上面図である。

【図5】実施の形態２に係る半導体装置２００の上面図である。

【図6】実施の形態２に係る半導体装置２００のＢ－Ｂ断面図である。

【図7】実施の形態２に係る半導体装置２００のＣ－Ｃ断面図である。

【図8】実施の形態３に係る半導体装置３００のＡ－Ａ断面図である。

【図9】実施の形態３に係る半導体装置３００の半導体パッケージ３１０の下面図である。

【図10】実施の形態３の変形例に係る半導体装置３００の半導体パッケージ３１０の下面図である。

【図11】実施の形態４に係る半導体装置４００の上面図である。

【図12】実施の形態４に係る半導体装置４００のＤ－Ｄ断面図である。

【図13】実施の形態４の変形例に係る半導体装置４００の上面図である。

【図14】実施の形態４の変形例に係る半導体装置４００のＥ－Ｅ断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の実施の形態に係る半導体装置について、図面を参照して説明する。機能が同じ又は相当する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

【0010】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る半導体装置１００の上面図を示し、図２は、ワイヤボンド構造を適用した場合の実施の形態１に係る半導体装置における、図１でのＡ－Ａ断面の断面図を示す。また、図３は、ダイレクトリード接合構造を適用した場合の実施の形態１に係る半導体装置における、図１でのＡ－Ａ断面の断面図を示す。図４は、実施の形態１に係る半導体装置において、一つのヒートシンク８上に複数の半導体パッケージを備えた変形例の上面図を示す。図１に示すように、半導体パッケージ１１０は、ヒートシンク８上に位置し、半導体パッケージ１１０の一方の側方には第１の電極端子２を有し、もう一方の側面からは第２の電極端子３を有している。また、図２に示すように、ヒートシンク８の一方の面には半導体パッケージ１１０の底面を収容して接合する凹部が形成されており、凹部の底面に絶縁シート７を介して半導体パッケージ１１０が接合されている。さらに、半導体パッケージ１１０は、ヒートシンク８に形成された凹部の側壁によって支持されている。半導体パッケージ１１０は、ヒートスプレッダ４、ヒートスプレッダ４の一方の面上に有した半導体チップ１、半導体チップ１とワイヤ５によって電気的に接合された第１の電極端子２およびヒートスプレッダ４を介し半導体チップ１と電気的に接合された第２の電極端子３を備え、封止樹脂６によって封止されている。ヒートスプレッダ４の他方の面は、半導体パッケージ１１０の絶縁シート７を介してヒートシンク８に接合する面であり、半導体パッケージ１１０の外部に露出している。尚、ヒートシンク８に形成された凹部は、半導体パッケージ１１０の底面が収容され、凹部の側壁の少なくとも一部によって半導体パッケージ１１０が支持されればよい。したがって、凹部の底面積は、少なくとも絶縁シート７を介して接合される半導体パッケージ１１０の面の面積よりも広ければよい。さらに、凹部の側壁の少なくとも一部によって半導体パッケージ１１０を支持するため、絶縁シート７の厚さは、凹部の側壁の高さよりも薄ければよい。

【0011】

ここで、半導体チップ１は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳ－ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、またはダイオードなどの大電流制御用の素子を１つもしくは複数搭載している。図２において、半導体チップ１は１つのみ記載しているが、複数搭載してもよい。また、半導体チップ１の材料は、Ｓｉ（シリコン）を使用可能だが、ＳｉＣ（シリコンカーバイト）、ＧａＮ（ガリウムナイトライド）、およびＣ（ダイヤモンド）といったワイドバンドギャップ半導体の材料も使用可能である。ワイドバンドギャップ半導体を半導体チップ１として使用した場合、Ｓｉを材料とした半導体チップ１を使用した場合に比べて電力損失を小さくでき得るため、半導体装置１００の消費電力を低減することができる。さらに、ワイドバンドギャップ半導体を半導体チップ１として使用した場合、Ｓｉを材料とした半導体チップ１を使用した場合に比べて、耐熱性に優れ、より高温で動作可能なため、熱設計に裕度が広がり、半導体装置１００の小型化が可能である。

【0012】

第１の電極端子２および第２の電極端子３は、半導体装置１００内外の電気接続を担う部品である。第１の電極端子２および第２の電極端子３の材料は、電気伝導率の高い金属が好ましく、例えば銅を使用することが好ましい。第１の電極端子２および第２の電極端子３の材料は、銅以外の例として、アルミニウムまたは鉄によって形成されてもよく、それらの合金によって形成されても良い。図２では、第１の電極端子および第２の電極端子は、半導体パッケージ１１０の側面から外部に突出しているが、半導体パッケージ１１０の上面から外部に突出してもよい。すなわち、第１の電極端子および第２の電極端子は、半導体パッケージ１１０の側面および上面の少なくとも一つの面から突出すればよい。なお、第１の電極端子および第２の電極端子として電極端子を１つずつ備えた半導体装置を示したが、第１の電極端子および第２の電極端子として複数の電極端子を備えていても良い。また、半導体装置の仕様に応じて、第１の電極端子および第２の電極端子に加え、さらに別の電極端子を備えていても良い。

【0013】

ヒートスプレッダ４は、半導体チップ１の駆動により発生した熱を半導体パッケージ１１０の外部に放出するための部品である。図２では、ヒートスプレッダ４の形状が直方体の例を図示したが、ヒートスプレッダ４の形状はこれに限らず、台形、かまぼこ型、または円柱など、他の形状としてもよい。ヒートスプレッダ４の材料は、熱伝導率が高い金属が好ましく、例えば銅を使用することが好ましい。ヒートスプレッダ４の材料は、銅以外の例として、アルミニウムまたは鉄によって形成されてもよく、それらの合金によって形成されてもよい。

【0014】

ワイヤ５は、半導体チップ１と第１の電極端子２とを電気的に接続する部品であり、金、銅、またはアルミニウムといった加工性に優れ導電性の高い金属を使用することが好ましい。また、ワイヤ５は、半導体チップ１の電力を制御する信号線として接続する場合もあり、この場合、半導体パッケージ１１０の外部からの制御信号を半導体チップ１に伝える役割を担う。なお、図３に示す通り、半導体チップ１と第１の電極端子２とをダイレクトリード接合することで、ワイヤ５を省略する場合もある。

【0015】

封止樹脂６は、ヒートスプレッダ４、半導体チップ１、ワイヤ５、第１の電極端子２および第２の電極端子３を封止し、半導体パッケージ１１０を形成する絶縁性を有した封止剤である。半導体チップ１の外周部は、特に高電界となるため、半導体チップ１全体を覆う必要がある。封止樹脂６の材料としては、エポキシ、ポリイミド、ポリアミドあるいはポリアミドイミドなどの絶縁性に優れた樹脂、または、エポキシ、ポリイミド、ポリアミドあるいはポリアミドイミドなどの絶縁性に優れた樹脂にシリカ、アルミナ、窒化アルミニウムまたは窒化ホウ素などを添加した混合物を用いることができる。なお、半導体装置の駆動温度範囲内で体積抵抗率１０^１０Ω・ｃｍ以上で、比誘電率２０以下の材料を用いることによって、同様の機能を得ることができる。また、封止樹脂６は、成型時にボイドなど絶縁性を損なう原因を内包せず、また、振動や熱などの外部要因によって内包物と剥離しないことが求められることから、金型を用いたトランスファーモールド成型の適用が好ましい。

【0016】

絶縁シート７は、ヒートスプレッダ４とヒートシンク８とを絶縁しつつ、ヒートスプレッダ４からの熱をヒートシンク８に放熱するための部品である。また、半導体パッケージ１１０とヒートシンク８とのずれや剥がれ防止のため、絶縁シート７は半硬化状態で半導体パッケージ１１０とヒートシンク８との間に挟み、加圧および加熱して硬化させることで形成する。絶縁シート７の材料は、エポキシ、ポリイミド、ポリアミドあるいはポリアミドイミドをはじめとした絶縁性に優れた樹脂、または、エポキシ、ポリイミド、ポリアミドあるいはポリアミドイミドをはじめとした樹脂にシリカ、アルミナ、窒化アルミニウムまたは窒化ホウ素などを添加した混合物である。また、絶縁シート７の材料として、エポキシ、ポリイミド、ポリアミドまたはポリアミドイミドをはじめとした樹脂よりも弾性率が低いシリコーンゴム、ウレタンゴムまたは熱硬化性エラストマーを含む場合、絶縁シート７は弾力を有し、振動を吸収することができるため、耐振動性に優れ、より好ましい。なお、絶縁シート７は、絶縁性を高めるには厚みは厚い方が好ましく、放熱性を高めるには厚みは薄い方が好ましい。絶縁シート７は、絶縁性と放熱性とを兼ね備えるためには、例えば、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、シリコーンゴム、ウレタンゴムまたは熱硬化性エラストマーをはじめとした絶縁性に優れた樹脂の場合は２０μｍ～５００μｍの厚さであることが好ましく、放熱性の高いセラミックフィラーを多く含む混合物の場合には、厚さの上限は２ｍｍ程度である。

【0017】

ヒートシンク８は、半導体装置１００の放熱を担う部品である。また、本開示においては、ヒートシンク８に設けられた凹部の底面に絶縁シート７を介して半導体パッケージ１１０を接合し、凹部の側壁によって半導体パッケージ１１０を支持する役割を担っている。ヒートシンク８の材料は、熱伝導率の高い金属が好ましく、例えば銅を使用することが好ましい。ヒートシンク８の材料は、銅以外の例としては、アルミニウムまたは鉄によって形成されてもよく、それらの合金によって形成されていてもよい。また、図示はしないが、ヒートシンク８は、効率的な熱交換を行うために表面積の大きな構造体として放熱フィンを接続すると、より効率的に半導体装置の放熱が可能であり、放熱フィンと一体構造を適用することで、さらに効率的な放熱が可能となる。

【0018】

また、図４は、実施の形態１に係る半導体装置１００において、１つのヒートシンク８に複数の半導体パッケージ１１０を搭載した例の上面図である。図４に示すように、１つのヒートシンク８に複数の半導体パッケージを搭載しても、上述と同様の効果を得ることができる。

【0019】

このように構成された半導体装置は、ヒートスプレッダ、ヒートスプレッダの一方の面上に設けられた半導体チップ、半導体チップに電気的に接続された第１の電極端子および半導体チップに電気的に接続された第２の電極端子を樹脂封止し、ヒートスプレッダの他方の面が封止樹脂から露出した底面を有し、第１の電極端子および第２の電極端子が側面および上面の少なくとも一つの面から突出した半導体パッケージと、半導体パッケージの底面に配設され、少なくともヒートスプレッダの他方の面が露出した面を覆う絶縁シートと、半導体パッケージの底面を収容する凹部を有し、凹部の深さは絶縁シートの厚さよりも深く、凹部の底面と半導体パッケージの底面とは絶縁シートを介して接合されることで凹部内に半導体パッケージを支持するヒートシンクと、を備えており、ヒートシンクに形成された凹部に絶縁シートを介して半導体パッケージが接合されるため、ヒートシンクが半導体パッケージによって覆われることなく接合される。また、半導体パッケージは、凹部の側壁によって支持されるため、半導体パッケージと絶縁シートとヒートシンクとの接合部のずれや剥がれを防止する。
なお、第１の電極端子または前記第２の電極端子の少なくとも一方が側面から突出した半導体パッケージを有する半導体装置の場合、ヒートシンクの凹部の深さは、絶縁シートの厚さよりも深く、半導体パッケージの底面から第１の電極端子および第２の電極端子が突出する位置までの最短長さよりも浅く構成されることで、同様の機能を得られる。

【0020】

したがって、実施の形態１に示した半導体装置の構成は、半導体パッケージと絶縁シートとヒートシンクとの接合部のずれや剥がれを防止しつつ、放熱性の低下を抑制した半導体装置を提供することができる。

【0021】

実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係る半導体装置２００の上面図である。図６は、図５におけるＢ－Ｂ断面図を示し、図７は、図５におけるＣ－Ｃ断面図を示す。図５に示す通り、半導体装置２００は、第１の電極端子２と第２の電極端子３と第３の電極端子１０を有した半導体パッケージ２１０を備えている。また、図６および図７に示す通り、ヒートシンク８の一方の面には半導体パッケージ２１０の底面を収容して接合する凹部が形成されており、半導体パッケージ２１０は、ヒートシンク８の凹部に絶縁シート７を介して接合および支持されている。図６に示すとおり、半導体パッケージ２１０は、ヒートスプレッダ４およびヒートスプレッダ１１を有しており、ヒートスプレッダ４とヒートスプレッダ１１とがブリッジ１２によって電気的に接続されている。ヒートスプレッダ４上には半導体チップ１を有し、半導体チップ１と第１の電極端子２とは、ワイヤ５によって電気的に接続されている。また、ヒートスプレッダ１１上には半導体チップ９を有し、半導体チップ９と第３の電極端子１０とは、ワイヤ５によって電気的に接続されている。さらに、ヒートスプレッダ１１と第２の電極端子３とは、ワイヤ５によって電気的に接続されている。半導体チップ１と半導体チップ９とは、別々のタイミングで駆動することが可能である。
ここで、ブリッジ１２ はヒートスプレッダ４とヒートスプレッダ１１とを接続する部品である。ブリッジ１２の材料は、電気伝導率の高い金属が好ましく、例えば銅を使用することが好ましい。ブリッジ１２の材料は、銅以外の例として、アルミニウムまたは鉄によって形成されてもよく、それらの合金によって形成されていてもよい。または、ブリッジ１２は、ワイヤ５を代用とすることも可能である。
なお、実施の形態２では、別々のタイミングで駆動可能な２つの半導体チップを備えた形態を示したが、３つ以上の半導体チップを備えた形態を構成することも可能である。

【0022】

このように構成された半導体装置においては、ヒートシンクに形成された半導体パッケージの底面を収容して接合する凹部に絶縁シートを介して半導体パッケージが接合されるため、ヒートシンクが半導体パッケージによって覆われることなく接合される。また、本実施の形態に係る半導体パッケージは、凹部の側壁によって支持されるため、半導体パッケージと絶縁シートとヒートシンクとの接合部のずれや剥がれを防止する。さらに、本実施の形態に係る半導体装置は、例えば半導体チップ１が駆動しているときの電位をＨＶとしたとき、０、ＨＶおよび２ＨＶの３レベルでの電力制御が可能であり、さらに２つ以上の半導体チップの構成を適用することによって、３レベル以上の電力制御が可能である。

【0023】

したがって、実施の形態２に示した半導体装置の構成は、実施の形態１と同様の効果に加え、３レベル以上での電力制御が可能な半導体装置を提供することができる。

【0024】

実施の形態３．
図８は、実施の形態３の半導体装置３００において、図１でのＡ－Ａ断面と同じ断面箇所の断面図である。なお、実施の形態３の半導体装置の上面図は、図１と同様である。図９は、実施の形態３に係る半導体装置の半導体パッケージ３１０の下面図である。また、図１０は、実施の形態３と同様の効果を得ることができる実施の形態３の変形例に係る半導体装置３００の半導体パッケージ３２０の下面図である。図８に示す通り、半導体パッケージ３１０は、ヒートスプレッダ４の絶縁シート７と接触する面と同一面上に封止樹脂６によって形成され、ヒートスプレッダ４の絶縁シート７と接触する面から凹部の底面に向かって突出した凸部１３を有する。凸部１３の高さは、一定で連続し、絶縁シート７の厚さよりも低い。そのため、凸部１３は絶縁シート７を介さずに凹部の底面と直接接し、ヒートスプレッダ４の他方の面は絶縁シート７を介して凹部の底面と接合され、絶縁シート７の厚みが凸部１３の高さによって規定される。また、図９に示す通り、凸部１３は、半導体パッケージ３１０の下面の外周に連続して形成されている。なお、凸部１３の形状は、凸部１３を下にして半導体パッケージ３１０を平面上に置いたときに、半導体パッケージ３１０が安定して自立し、絶縁シート７の厚みが凸部１３の高さによって規定される形状であればよい。例えば、変形例として図１０に示す通り、凹部の底面と対向する半導体パッケージ３１０の下面の四隅に円柱状で高さが同じ凸部１３を設けてもよい。

【0025】

このように構成された半導体装置においては、ヒートシンクに形成された凹部に絶縁シートを介して半導体パッケージが接合されるため、ヒートシンクが半導体パッケージによって覆われることなく接合される。また、半導体パッケージは、凹部の側壁によって支持されるため、半導体パッケージと絶縁シートとヒートシンクとの接合部のずれや剥がれを防止する。さらに、本実施の形態に係る半導体パッケージは、ヒートスプレッダの絶縁シートと接触する面と同一面上に前記封止樹脂で形成され、前記ヒートスプレッダの前記絶縁シートと接触する面から凹部の底面に向かって突出する、高さが一定で連続した凸部または高さが等しい複数の凸部を有し、凸部の高さは半導体パッケージと絶縁シートとヒートスプレッダとを接合する前の絶縁シートの厚さよりも低く、凸部は絶縁シートを介さずに凹部の底面と接触し、ヒートスプレッダの他方の面は絶縁シート押圧し、さらにヒートスプレッダの他方の面は絶縁シートを介して凹部の底面と接合される。このような構成により、本実施の形態に係る半導体装置は、凸部によってヒートスプレッダの他方の面と凹部の底面との間隔が規定され、半導体パッケージと絶縁シートとヒートシンクとを接合する際に生じる絶縁シートの厚みのばらつきが抑制されるため、半導体パッケージとヒートシンクとの接合面の傾きを抑制する。

【0026】

したがって、実施の形態３およびその変形例に示した半導体装置の構成は、実施の形態１と同様の効果に加え、半導体パッケージとヒートシンクとの接合面の傾きが抑制されることにより、製造時の安定性が向上した半導体装置を提供することができる。

【0027】

実施の形態４．
図１１は、実施の形態４に係る半導体装置４００の上面図を示し、図１２は、図１１でのＤ－Ｄ断面図を示す。図１１および図１２に示すように、実施の形態４の半導体装置４００は、実施の形態１の半導体装置１００において、第１の電極端子２とヒートシンク８との間、および第２の電極端子３とヒートシンク８との間に絶縁ブロック１４を備えた構成である。絶縁ブロック１４は、少なくとも第１の電極端子２とヒートシンク８との間、および第２の電極端子３とヒートシンク８との間に隙間なく備えられることが好ましく、半導体パッケージ４１０、第１の電極端子２および第２の電極端子３と接して形成される。さらに、図１１に示す上面図において、第１の電極端子２および第２の電極端子３が占める面積よりも広く形成することにより、第１の電極端子２とヒートシンク８との間、および第２の電極端子３とヒートシンク８との間の沿面距離を絶縁ブロック１４によって延長することができる。なお、絶縁ブロック１４の材料は、絶縁性に優れた樹脂を使用することが好ましく、エポキシ、ポリイミド、ポリアミドあるいはポリアミドイミドなどの樹脂、または、エポキシ、ポリイミド、ポリアミドあるいはポリアミドイミドなどの樹脂にシリカ、アルミナ、窒化アルミニウムまたは窒化ホウ素などを添加した混合体である。ただし、絶縁ブロック１４の材料は、半導体装置の駆動温度範囲内において体積抵抗率１０^１０Ω・ｃｍ以上、比誘電率２０以下の特性であれば同様の効果を得られる。

【0028】

また、図１３は、実施の形態４の変形例に係る半導体装置４００の上面図を示し、図１４は、図１３でのＥ－Ｅ断面図を示す。図１３に示す通り、実施の形態４の変形例においても、絶縁ブロック１４は、少なくとも第１の電極端子２とヒートシンク８との間、および第２の電極端子３とヒートシンク８との間に隙間なく備えられる。実施の形態４からの変形箇所は、図１４に示す通り、第１の電極端子２とヒートシンク８との間の絶縁ブロック１４、および第２の電極端子３とヒートシンク８との間の絶縁ブロック１４の、少なくとも沿面経路を構成する面において、ヒートシンク８と絶縁ブロック１４との接合面と平行に窪んだ溝部を有する点である。第１の電極端子２とヒートシンク８との間の絶縁ブロック１４、および第２の電極端子３とヒートシンク８との間の絶縁ブロック１４のうち、少なくとも沿面経路を構成する面において、ヒートシンク８と絶縁ブロック１４との接合面と平行に窪んだ溝部を有することで、溝部を有さない場合に比べて第１の電極端子２とヒートシンク８との沿面距離、および第２の電極端子３とヒートシンク８との沿面距離が延長される。なお、実施の形態４の変形例として、絶縁ブロック１４に溝部を形成する例を示したが、第１の電極端子２とヒートシンク８との沿面距離、および第２の電極端子３とヒートシンク８との沿面距離が延長されればよいため、絶縁ブロック１４に形成される溝部は、ヒートシンク８と絶縁ブロック１４との接合面と平行に突出した畝部であってもよく、さらには溝部と畝部との組み合わせであってもよい。

【0029】

このように構成された半導体装置においては、ヒートシンクに形成された凹部に絶縁シートを介して半導体パッケージが接合されるため、ヒートシンクが半導体パッケージによって覆われることなく接合される。また、半導体パッケージは、凹部の側壁によって支持されるため、半導体パッケージと絶縁シートとヒートシンクとの接合部のずれや剥がれを防止する。さらに、本実施の形態に係る半導体装置は、第１の電極端子の少なくとも半導体パッケージから突出した部分とヒートシンクとが対向する間、および第２の電極端子の少なくとも半導体パッケージから突出した部分とヒートシンクとが対向する間に絶縁ブロックを備えていることにより、絶縁ブロックが、半導体パッケージに接し、第1の電極端子とヒートシンクとの間および第２の電極端子とヒートシンクとの間を埋めるため、半導体パッケージとヒートシンクとのずれを防止しつつ、第１の電極端子および第２の電極端子とヒートシンクとの間の空間距離の確保と外部沿面距離の延長とを実現できる。加えて、本実施の形態に係る半導体装置は、絶縁ブロックが、第１の電極端子とヒートシンクとの間および第２の電極端子とヒートシンクとの間の少なくとも沿面経路を構成する面において、前記ヒートシンクと前記絶縁ブロックとの接合面と平行に窪んだ溝部または突出した畝部を有することにより、溝部または畝部を有さない場合に比べて、第１の電極端子および第２の電極端子からヒートシンクまでの沿面距離をさらに延長することができる。

【0030】

したがって、実施の形態４およびその変形例に示した半導体装置は、実施の形態１と同様の効果に加え、半導体パッケージとヒートシンクとのずれをさらに防止し、第１の電極端子および第２の電極端子とヒートシンクとの間の絶縁性をさらに向上した半導体装置を提供することができる。

【符号の説明】

【0031】

１ 半導体チップ
２ 第１の電極端子
３ 第２の電極端子
４ ヒートスプレッダ
５ ワイヤ
６ 封止樹脂
７ 絶縁シート
８ ヒートシンク
９ 半導体チップ
１０ 第３の電極端子
１１ ヒートスプレッダ
１２ ブリッジ
１３ 凸部
１４ 絶縁ブロック
１００ 半導体装置
１１０ 半導体パッケージ
２００ 半導体装置
２１０ 半導体パッケージ
３００ 半導体装置
３１０ 半導体パッケージ
３２０ 半導体パッケージ
４００ 半導体装置
４１０ 半導体パッケージ

【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】