JP7363586B2 - semiconductor equipment - Google Patents
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Description
この明細書における開示は、半導体装置に関する。 The disclosure in this specification relates to a semiconductor device.
特許文献１は、半導体装置を開示している。この半導体装置は、両面に主電極を有する半導体素子を備えている。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。
特許文献１において、半導体素子の熱は、第１主電極に接合された導電性部材を介する経路と、第２主電極に接合された導電性部材を介する経路により、セラミックを材料とする絶縁部材に伝達される。導電性部材のそれぞれは、導電性接着剤を用いて絶縁部材に接合されており、熱抵抗が大きい。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、電力変換装置にはさらなる改良が求められている。
In
開示されるひとつの目的は、放熱性に優れた半導体装置を提供することにある。 One object of the disclosure is to provide a semiconductor device with excellent heat dissipation.
ここに開示された半導体装置は、
半導体素子（４０）と、配線基板（５０）と、導電部材（６０）と、を備え、
半導体素子は、一面に設けられた第１主電極（４１Ｃ）と、一面とは反対の裏面に設けられた第２主電極（４１Ｅ）と、を有し、
半導体素子は、配線基板と導電部材との間のみに配置され、
配線基板は、セラミックを材料とし、一面と対向する表面を有する絶縁基材（５１）と、絶縁基材の表面上に設けられた金属体（５２）であって、配線機能を提供し、第１主電極に接合された第１金属体（５２１）および第１金属体とは電気的に分離された少なくともひとつの第２金属体（５２２）と、を有し、
導電部材は、第２主電極に接合されるとともに、第２金属体に接合され、
第２金属体は、配線機能を提供しないダミー配線部である。
The semiconductor device disclosed herein is
Comprising a semiconductor element (40), a wiring board (50), and a conductive member (60),
The semiconductor element has a first main electrode (41C) provided on one surface and a second main electrode (41E) provided on the back surface opposite to the one surface ,
The semiconductor element is placed only between the wiring board and the conductive member,
The wiring board is made of ceramic and includes an insulating base material (51) having one surface and an opposing surface, and a metal body (52) provided on the surface of the insulating base material. A first metal body (521) joined to one main electrode and at least one second metal body (522) electrically isolated from the first metal body ,
The conductive member is joined to the second main electrode and to the second metal body ,
The second metal body is a dummy wiring section that does not provide a wiring function .
開示された半導体装置によると、半導体素子の熱は、第１主電極に接合された第１金属体を介して、セラミックを材料とする絶縁基材に伝達される。第１金属体は配線基板の金属体として提供されており、第１金属体と絶縁基材との接合界面の熱抵抗が小さい。また、半導体素子の熱は、第２主電極に接合された導電部材および第２金属体を介して、絶縁基材に伝達される。第２金属体も配線基板の金属体として提供されており、第２金属体と絶縁基材との接合界面の熱抵抗が小さい。この結果、放熱性に優れた半導体装置を提供することができる。 According to the disclosed semiconductor device, heat from the semiconductor element is transferred to the insulating base material made of ceramic through the first metal body joined to the first main electrode. The first metal body is provided as a metal body of a wiring board, and the thermal resistance of the bonding interface between the first metal body and the insulating base material is low. Moreover, the heat of the semiconductor element is transmitted to the insulating base material via the conductive member and the second metal body joined to the second main electrode. The second metal body is also provided as a metal body of the wiring board, and the thermal resistance of the bonding interface between the second metal body and the insulating base material is low. As a result, it is possible to provide a semiconductor device with excellent heat dissipation.
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、及び効果は、後続の詳細な説明、及び添付の図面を参照することによってより明確になる。 The multiple aspects disclosed in this specification employ different technical means to achieve their respective objectives. The claims and the reference numerals in parentheses described in this section exemplarily indicate correspondence with parts of the embodiment described later, and are not intended to limit the technical scope. The objects, features, and advantages disclosed in this specification will become more apparent by reference to the subsequent detailed description and accompanying drawings.
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的に及び／又は構造的に対応する部分には同一の参照符号を付与する。本実施形態の半導体装置は、たとえば、回転電機を駆動源とする移動体の電力変換装置に適用される。移動体は、たとえば、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、燃料電池車（ＦＣＶ）などの車両、ドローンなどの飛行体、船舶、建設機械、農業機械である。以下では、車両に適用される例について説明する。 A plurality of embodiments will be described with reference to the drawings. In several embodiments, functionally and/or structurally corresponding parts are provided with the same reference symbols. The semiconductor device of this embodiment is applied, for example, to a power converter device for a moving object that uses a rotating electric machine as a drive source. The moving object is, for example, a vehicle such as an electric vehicle (EV), a hybrid vehicle (HV), or a fuel cell vehicle (FCV), a flying object such as a drone, a ship, a construction machine, or an agricultural machine. An example applied to a vehicle will be described below.
（第１実施形態）
先ず、図１に基づき、車両の駆動システムの概略構成について説明する。
(First embodiment)
First, based on FIG. 1, a schematic configuration of a vehicle drive system will be described.
＜車両の駆動システム＞
図１に示すように、車両の駆動システム１は、直流電源２と、モータジェネレータ３と、電力変換装置４を備えている。
<Vehicle drive system>
As shown in FIG. 1, a
直流電源２は、充放電可能な二次電池で構成された直流電圧源である。二次電池は、たとえばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池である。モータジェネレータ３は、三相交流方式の回転電機である。モータジェネレータ３は、車両の走行駆動源、すなわち電動機として機能する。モータジェネレータ３は、回生時に発電機として機能する。電力変換装置４は、直流電源２とモータジェネレータ３との間で電力変換を行う。
The
＜電力変換装置＞
次に、図１に基づき、電力変換装置４の回路構成について説明する。電力変換装置４は、平滑コンデンサ５と、インバータ６を備えている。
<Power converter>
Next, the circuit configuration of the
平滑コンデンサ５は、主として、直流電源２から供給される直流電圧を平滑化する。平滑コンデンサ５は、高電位側の電力ラインであるＰライン７と低電位側の電力ラインであるＮライン８との間に接続されている。Ｐライン７は直流電源２の正極に接続され、Ｎライン８は直流電源２の負極に接続されている。平滑コンデンサ５の正極は、直流電源２とインバータ６との間において、Ｐライン７に接続されている。同じく負極は、直流電源２とインバータ６との間において、Ｎライン８に接続されている。
The
インバータ６は、ＤＣ－ＡＣ変換回路である。インバータ６は、図示しない制御回路によるスイッチング制御にしたがって、直流電圧を三相交流電圧に変換し、モータジェネレータ３へ出力する。これにより、モータジェネレータ３は、所定のトルクを発生するように駆動する。インバータ６は、車両の回生制動時、車輪からの回転力を受けてモータジェネレータ３が発電した三相交流電圧を、制御回路によるスイッチング制御にしたがって直流電圧に変換し、Ｐライン７へ出力する。このように、インバータ６は、直流電源２とモータジェネレータ３との間で双方向の電力変換を行う。
インバータ６は、三相分の上下アーム回路９を備えて構成されている。上下アーム回路９は、レグと称されることがある。上下アーム回路９は、上アーム９Ｈと、下アーム９Ｌをそれぞれ有している。上アーム９Ｈと下アーム９Ｌは、上アーム９ＨをＰライン７側として、Ｐライン７とＮライン８との間で直列接続されている。上アーム９Ｈと下アーム９Ｌとの接続点は、出力ライン１０を介して、モータジェネレータ３における対応する相の巻線に接続されている。インバータ６は、６つのアームを有している。
The
本実施形態では、各アームを構成するスイッチング素子として、ｎチャネル型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ１１（以下、ＩＧＢＴ１１と示す）を採用している。ＩＧＢＴ１１のそれぞれには、還流用のダイオード１２が逆並列に接続されている。上アーム９Ｈにおいて、ＩＧＢＴ１１のコレクタが、Ｐライン７に接続されている。下アーム９Ｌにおいて、ＩＧＢＴ１１のエミッタが、Ｎライン８に接続されている。そして、上アーム９ＨにおけるＩＧＢＴ１１のエミッタと、下アーム９ＬにおけるＩＧＢＴ１１のコレクタが相互に接続されている。ダイオード１２のアノードは対応するＩＧＢＴ１１のエミッタに接続され、カソードはコレクタに接続されている。
In this embodiment, an n-channel type insulated gate bipolar transistor 11 (hereinafter referred to as IGBT 11) is employed as a switching element constituting each arm. A freewheeling
電力変換装置４は、電力変換回路として、コンバータをさらに備えてもよい。コンバータは、直流電圧を異なる値の直流電圧に変換するＤＣ－ＤＣ変換回路である。コンバータは、直流電源２と平滑コンデンサ５との間に設けられる。コンバータは、たとえばリアクトルと、上記した上下アーム回路９を備えて構成される。電力変換装置４は、直流電源２からの電源ノイズを除去するフィルタコンデンサを備えてもよい。フィルタコンデンサは、直流電源２とコンバータとの間に設けられる。
The
電力変換装置４は、インバータ６などを構成するスイッチング素子の駆動回路を備えてもよい。駆動回路は、制御回路の駆動指令に基づいて、対応するアームのＩＧＢＴ１１のゲートに駆動電圧を供給する。駆動回路は、駆動電圧の印加により、対応するＩＧＢＴ１１を駆動、すなわちオン駆動、オフ駆動させる。駆動回路は、ドライバと称されることがある。
The
電力変換装置４は、スイッチング素子の制御回路を備えてもよい。制御回路は、ＩＧＢＴ１１を動作させるための駆動指令を生成し、駆動回路に出力する。制御回路は、図示しない上位ＥＣＵから入力されるトルク要求、各種センサにて検出された信号に基づいて、駆動指令を生成する。各種センサとして、たとえば電流センサ、回転角センサ、電圧センサがある。電流センサは、各相の巻線に流れる相電流を検出する。回転角センサは、モータジェネレータ３の回転子の回転角を検出する。電圧センサは、平滑コンデンサ５の両端電圧を検出する。制御回路は、駆動指令としてＰＷＭ信号を出力する。制御回路は、たとえばマイコン（マイクロコンピュータ）を備えて構成されている。ＥＣＵは、Electronic Control Unitの略称である。ＰＷＭは、Pulse Width Modulationの略称である。
The
＜半導体装置＞
次に、図２～図５に基づき、電力変換装置４（インバータ６）を構成する半導体装置について説明する。図２は、半導体装置２０を封止樹脂体３０の一面３０ａ側から見た平面図であり、図３は、裏面３０ｂ側から見た平面図である。図４は、半導体装置２０の内部構造を示すために、絶縁基材５１よりも一面３０ａ側の封止樹脂体３０を省略した部分断面図である。図５は、図２のV-V線に沿う断面図である。
<Semiconductor device>
Next, a semiconductor device constituting the power conversion device 4 (inverter 6) will be described based on FIGS. 2 to 5. FIG. 2 is a plan view of the
以下では、半導体素子４０の板厚方向をＺ方向と示す。また、Ｚ方向に直交する一方向をＸ方向と示し、Ｚ方向およびＸ方向の両方向に直交する方向をＹ方向と示す。特に断わりのない限り、Ｚ方向から平面視した形状、換言すればＸ方向およびＹ方向により規定されるＸＹ面に沿う形状を平面形状とする。Ｚ方向からの平面視を、単に平面視と示すことがある。
In the following, the thickness direction of the
図２、図３、図４、および図５に示すように、半導体装置２０は、封止樹脂体３０と、半導体素子４０と、配線基板５０と、導電部材６０と、外部接続端子７０を備えている。本実施形態の半導体装置２０は、ひとつのアームを構成する。６つの半導体装置２０により、インバータ６が構成される。
As shown in FIGS. 2, 3, 4, and 5, the
封止樹脂体３０は、半導体装置２０を構成する他の要素の一部を封止している。他の要素の残りの部分は、封止樹脂体３０の外に露出している。封止樹脂体３０は、たとえばエポキシ系樹脂を材料として形成されている。封止樹脂体３０は、たとえばトランスファモールド法により成形されている。封止樹脂体３０は平面略矩形状をなしている。封止樹脂体３０は、一面３０ａと、Ｚ方向において一面３０ａとは反対の面である裏面３０ｂを有している。一面３０ａおよび裏面３０ｂは、たとえば平坦面となっている。
The sealing
半導体素子４０は、シリコン（Ｓｉ）、シリコンよりもバンドギャップが広いワイドバンドギャップ半導体などを材料とする半導体基板に、素子が形成されてなる。ワイドバンドギャップ半導体としては、たとえばシリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、ダイヤモンドがある。半導体素子４０は、半導体チップと称されることがある。
The
素子は、Ｚ方向に主電流が流れるように縦型構造をなしている。縦型素子として、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ダイオードなどを採用することができる。本実施形態では、縦型素子として、ひとつのアームを構成するＩＧＢＴ１１およびダイオード１２が形成されている。縦型素子は、ＲＣ（Reverse Conducting）－ＩＧＢＴである。半導体素子４０は、図示しないゲート電極を有している。ゲート電極は、たとえばトレンチ構造をなしている。
The element has a vertical structure so that the main current flows in the Z direction. IGBT, MOSFET, diode, etc. can be used as the vertical element. In this embodiment, an
半導体素子４０は、自身の板厚方向、すなわちＺ方向における両面に、素子の主電極を有している。具体的には、主電極として、一面側にコレクタ電極４１Ｃを有し、コレクタ電極４１Ｃの形成面とは反対の面にエミッタ電極４１Ｅを有している。コレクタ電極４１Ｃはダイオード１２のカソード電極を兼ねており、エミッタ電極４１Ｅはダイオード１２のアノード電極を兼ねている。コレクタ電極４１Ｃが第１主電極に相当し、エミッタ電極４１Ｅが第２主電極に相当する。
The
半導体素子４０は、平面略矩形状をなしている。コレクタ電極４１Ｃは、半導体基板の一面のほぼ全面に形成されている。半導体素子４０は、裏面においてエミッタ電極４１Ｅとは異なる位置に形成された図示しないパッドを有している。エミッタ電極４１Ｅおよびパッドは、半導体基板の裏面に設けられた図示しない保護膜からそれぞれ露出している。エミッタ電極４１Ｅは、半導体素子４０の裏面の一部分に形成されている。パッドは、信号用の電極である。パッドは、ＩＧＢＴ１１用のゲートパッドなどを含んでいる。
The
配線基板５０は、絶縁基材５１と、金属体５２、５３を有している。絶縁基材５１は、セラミックを材料として形成された板状の部材である。絶縁基材５１は、セラミック基板と称されることがある。セラミックとしては、熱伝導性が良好な、酸化物系セラミック、窒化物系セラミックを採用することができる。より詳しくは、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化シリコン（シリコンナイトライド）などを採用することができる。絶縁基材５１は、平面略矩形状をなしている。
The
配線基板５０は、Ｚ方向において、半導体素子４０の一面側、すなわちコレクタ電極４１Ｃ側に配置されている。絶縁基材５１は、半導体素子４０の一面と対向する側の面である表面５１ａと、Ｚ方向において表面５１ａとは反対の面である裏面５１ｂを有している。絶縁基材５１の表面５１ａに金属体５２が設けられ、裏面５１ｂに金属体５３が設けられている。金属体５２が表面金属体に相当し、金属体５３が裏面金属体に相当する。
The
金属体５２、５３は、たとえば、金属板、金属箔、金属膜として提供される。本実施形態では、配線基板５０として、ＤＢＣ（Direct Bonded Copper）基板を採用している。金属体５２、５３は、銅（Ｃｕ）板、または、銅箔として提供される。金属体５２、５３の厚みは、たとえば０．２ｍｍ～０．８ｍｍ程度である。金属体５２、５３のそれぞれは、絶縁基材５１（たとえばアルミナ）に直接接合されている。配線基板５０は、銅が貼り付けられた厚銅基板である。
The
金属体５２の少なくとも一部は、配線機能を提供する。金属体５２は、第１金属体５２１と、第１金属体５２１とは電気的に分離（絶縁分離）された第２金属体５２２を有している。第１金属体５２１上には、半導体素子４０が配置されている。第１金属体５２１は、配線機能を提供する。第１金属体５２１は、コレクタ電極４１Ｃに接合されており、コレクタ配線部として機能する。第１金属体５２１は、接合部材８０を介して、コレクタ電極４１Ｃに接続されている。第１金属体５２１は、半導体素子４０と積層体を形成する。積層体の積層方向は、Ｚ方向に略平行である。
At least a portion of the
接合部材８０は、金属体５２、５３と絶縁基材５１との接合に較べて、低温での接合が可能な部材である。たとえば、はんだや、銀（Ａｇ）、銅などの金属焼結体を採用することができる。本実施形態では、接合部材８０として、はんだを採用している。第１金属体５２１とコレクタ電極４１Ｃとが、はんだ接合されている。
The joining
第２金属体５２２は、導電部材６０に接合されている。本実施形態の第２金属体５２２は、配線機能を提供しないダミー配線部である。第２金属体５２２も、接合部材８０を介して、導電部材６０に接続されている。第２金属体５２２と導電部材６０とが、はんだ接合されている。第１金属体５２１および第２金属体５２２は、半導体素子４０の熱を絶縁基材５１側に伝達する。
The
図４および図５に示すように、絶縁基材５１の表面５１ａには、ひとつの第１金属体５２１と、２つの第２金属体５２２が配置されている。第１金属体５２１および第２金属体５２２のそれぞれは、Ｘ方向を短手方向、Ｙ方向を長手方向とする平面略形状をなしている。Ｘ方向において、２つの第２金属体５２２の間に、第１金属体５２１が配置されており、第２金属体５２２、第１金属体５２１、第２金属体５２２の順に並んでいる。第２金属体５２２のそれぞれと第１金属体５２１との間には、電気的に分離するための所定の隙間が設けられている。
As shown in FIGS. 4 and 5, one
第１金属体５２１は、平面視において半導体素子４０を内包するように設けられている。Ｙ方向の長さは、半導体素子４０よりも長く、第１金属体５２１と第２金属体５２２とで互いに略等しい。Ｘ方向の長さは、半導体素子４０が配置される第１金属体５２１のほうが、第２金属体５２２のそれぞれよりも長い。金属体５２は、Ｘ方向において絶縁基材５１を二等分する仮想的な中心線ＣＬに対して、線対称配置である。Ｚ方向の長さ、すなわち厚みは、第１金属体５２１と第２金属体５２２とで互いに略等しい。
The
金属体５３は、絶縁基材５１によって、金属体５２とは電気的に分離されている。金属体５３は、放熱板（ヒートシンク）として機能する。金属体５３は、平面視において、金属体５２とほぼ一致するように設けられている。金属体５３は、平面視において、第１金属体５２１と第２金属体５２２との間の隙間に重なる部分にも配置されている。金属体５３は、ひとつの第１金属体５２１、２つの第２金属体５２２、および２つの隙間を内包する平面略矩形状をなしている。金属体５３の厚みは、金属体５２の厚み以上である。本実施形態では、金属体５２、５３の厚みが略等しい。金属体５３における絶縁基材５１との接合面と反対の面は、裏面３０ｂと略面一の状態で、封止樹脂体３０から露出している。金属体５３が露出面５３ａを有することで、半導体装置２０の外へ効果的に放熱することができる。
The
導電部材６０は、配線機能および放熱（伝熱）機能を提供すべく、導電性、熱伝導性に優れた導電材料を用いて形成されている。本実施形態では、銅、銅合金などの金属を材料として平板状をなしている。導電部材６０は、接合部材８０を介してエミッタ電極４１Ｅに接続されている。導電部材６０は、エミッタ電極４１Ｅに、はんだ接合されている。上記したように、導電部材６０は、ダミー配線部である第２金属体５２２に、はんだ接合されている。導電部材６０は、エミッタ配線部として機能する。導電部材６０は、半導体素子４０の熱を、第２金属体５２２に伝達する。
The
図４に示すように、導電部材６０は、Ｘ方向を長手方向、Ｙ方向を短手方向とする平面略矩形状をなしている。平面視において、導電部材６０は、半導体素子４０を内包している。長手方向において、導電部材６０の一方の端部が、第２金属体５２２のひとつに接合され、他方の端部が第２金属体５２２の他のひとつに接合されている。そして、導電部材６０の中央部が、エミッタ電極４１Ｅに接合されている。理想的な実装状態において、導電部材６０も、中心線ＣＬを対称軸として線対称である。
As shown in FIG. 4, the
Ｘ方向の長さは、金属体５２のＸ方向の両端間の長さとほぼ等しい。Ｙ方向の長さは、導電部材６０のほうが金属体５２よりも短い。本実施形態では、導電部材６０が、平面視において第１金属体５２１の一方の端部付近と重ならないように配置されている。図５に示すように、Ｚ方向の長さ（厚み）は、導電部材６０のほうが、金属体５２よりも厚い。
The length in the X direction is approximately equal to the length between both ends of the
外部接続端子７０は、銅、銅合金などの金属材料を用いて形成されている。外部接続端子７０は、主電極に接続された主端子として、コレクタ端子７０Ｃと、エミッタ端子７０Ｅを有している。コレクタ端子７０Ｃは、Ｙ方向に延びており、封止樹脂体３０の内外にわたって配置されている。封止樹脂体３０内において、コレクタ端子７０Ｃの一端は、はんだなどの図示しない接合部材を介して、第１金属体５２１に接合されている。図４に示すように、コレクタ端子７０Ｃは、第１金属体５２１において導電部材６０が重ならない部分（一端）に接合されている。コレクタ端子７０Ｃは、第１金属体５２１を介して、コレクタ電極４１Ｃに電気的に接続されている。コレクタ端子７０Ｃの他端は、封止樹脂体３０の外に位置している。
The
エミッタ端子７０Ｅは、Ｙ方向であって、コレクタ端子７０Ｃとは反対側に延びている。エミッタ端子７０Ｅも、封止樹脂体３０の内外にわたって配置されている。エミッタ端子７０Ｅは、封止樹脂体３０内において、エミッタ配線部を構成する導電部材６０に連なっている。エミッタ端子７０Ｅは、導電部材６０に対して一体的に設けられることで連なってもよいし、別部材として設けられ、接合により連なってもよい。本実施形態のエミッタ端子７０Ｅは、導電部材６０に対して一体的に設けられている。
The
外部接続端子７０は、半導体素子４０のパッドに接続された信号端子７０Ｓを有している。信号端子７０Ｓは、たとえば、図示しないボンディングワイヤを介して、半導体素子４０のパッドに接続されている。信号端子７０Ｓは、たとえば、コレクタ端子７０Ｃと共通のリードフレームに構成されている。本実施形態の半導体装置２０は、３本の信号端子７０Ｓを備えている。信号端子７０Ｓは、Ｘ方向においてコレクタ端子７０Ｃと並んで配置されている。
The
なお、外部接続端子は、必要に応じて屈曲部を有してもよい。たとえば、制御回路や駆動回路が形成された回路基板が、Ｚ方向において一面３０ａの上方に配置される場合、信号端子７０Ｓは、封止樹脂体３０の外に屈曲部を有し、屈曲部よりも先端側の部分は、Ｚ方向に延設されて回路基板に実装される。
Note that the external connection terminal may have a bent portion as necessary. For example, when a circuit board on which a control circuit and a drive circuit are formed is arranged above one
＜第１実施形態のまとめ＞
図５において、二点鎖線の矢印は、半導体素子４０から配線基板５０への伝熱経路を示している。本実施形態の半導体装置２０によると、通電により半導体素子４０が生じた熱は、コレクタ電極４１Ｃに接合された第１金属体５２１を介して、セラミックを材料とする絶縁基材５１に伝達される。第１金属体５２１は配線基板５０の金属体５２として提供されており、第１金属体５２１と絶縁基材５１との接合界面の熱抵抗が小さい。
<Summary of the first embodiment>
In FIG. 5 , a two-dot chain arrow indicates a heat transfer path from the
また、半導体素子４０の熱は、エミッタ電極４１Ｅに接合された導電部材６０および第２金属体５２２を介して、絶縁基材５１に伝達される。第２金属体５２２も配線基板５０の金属体５２として提供されており、第２金属体５２２と絶縁基材５１との接合界面の熱抵抗が小さい。この結果、導電性接着剤による接着接合に較べて、放熱性に優れた半導体装置２０を提供することができる。両面側から半導体素子４０の熱を逃がしつつ、半導体装置２０のひとつの面（裏面３０ｂ）側から放熱することができる。
Further, the heat of the
特に本実施形態では、金属体５２（５２１，５２２）と、絶縁基材５１とが、直接接合されている。接合材を用いないため、接合界面の熱抵抗をより小さくし、放熱性を高めることができる。
In particular, in this embodiment, the metal body 52 (521, 522) and the insulating
さらに本実施形態では、配線基板５０が、絶縁基材５１の裏面５１ｂに接合された金属体５３を有している。半導体素子４０の熱は、絶縁基材５１を介して金属体５３に伝達される。よって、放熱性を高めることができる。また、裏面５１ｂ側にも金属を配置することで、半導体装置２０に反りが生じるのを抑制することができる。絶縁基材５１の表面５１ａ側には、金属体５２だけでなく、半導体素子４０や導電部材６０が配置されている。よって、表面５１ａ側の構造体とのバランスがとれるように、金属体５３を金属体５２よりも厚くしてもよい。
Furthermore, in this embodiment, the
厚銅基板である配線基板５０において、絶縁基材５１と金属体５２との接合方法は、上記した直接接合に限定されない。図６に示す変形例のように、活性金属を含むろう材５４により接合してもよい。図６は、図５に対応している。ろう材５４は、チタン（Ｔｉ）などの活性金属を含んだＡｇ系、Ｃｕ系、Ａｇ－Ｃｕ系の接合材である。図６では、金属体５３も、ろう材５４により絶縁基材５１に接合されている。ろう材５４は、窒化物セラミックを材料とする絶縁基材５１に好適である。ろう材５４を用いることで、接合界面での濡れ性が良好となり、熱抵抗を小さくすることができる。また、金属体５２がアルミニウムの場合、アルミ溶湯接合法を用いてもよい。
In the
いずれの接合方法でも、絶縁基材５１と金属体５２（５３）を接合して厚銅基板を形成する際には、高温状態にする必要である。たとえば、直接接合法の場合、銅の融点直下、具体的には１０００～１１００℃程度の加熱が必要である。半導体素子のコレクタ電極と第１金属体との接合部、エミッタ電極と導電部材との接合部、導電部材と第２金属体との接合部にも、上記した高温での接合を採用すると、加熱状態から常温に戻したときの温度差による残留歪が半導体素子に作用してしまう。
In any of the bonding methods, when bonding the insulating
これに対し、本実施形態では、配線基板５０を形成する接合よりも低温での接合が可能な接合部材８０（たとえば、はんだ）を用いている。接合部材８０は、２００～３００℃での接合が可能である。したがって、半導体素子４０に作用する残留歪、すなわち素子歪を低減することができる。また、金属体５２と絶縁基材５１との接合には、厚銅基板を形成する接合法（たとえば、直接接合法）を用いるため、上記したように熱抵抗を小さくすることができる。また、絶縁基材５１（セラミック）と金属体５２（５３）との接合部において、接続信頼性を確保することができる。
In contrast, in this embodiment, a bonding member 80 (for example, solder) that can be bonded at a lower temperature than the bonding that forms the
さらに本実施形態では、第２金属体５２２が、配線機能を提供しないダミー配線部である。配線基板５０において回路が形成される表面５１ａ側に、配線機能を提供しない第２金属体５２２を敢えて設けることで、絶縁基材５１との接合界面の熱抵抗を小さくし、これにより放熱性を高めることができる。
Furthermore, in this embodiment, the
さらに本実施形態では、導電部材６０が、平面視において第１金属体５２１と半導体素子４０との積層体を跨ぐように配置されている。導電部材６０において、２つの第２金属体５２２との接合部の間に、半導体素子４０（エミッタ電極４１Ｅ）との接合部が位置している。これにより、半導体素子４０の熱が、導電部材６０においてＺ方向と直交する方向（Ｘ方向）に拡散する。したがって、放熱性を高めることができる。本実施形態では、中心線ＣＬに対して線対称配置である。対称性がよいため、反りを抑制することができる。
Furthermore, in this embodiment, the
導電部材６０の厚みは、上記した例に限定されない。導電部材６０の厚みを、金属体５２の厚み以下にしてもよい。本実施形態では、導電部材６０が金属体５２よりも厚いため、導電部材６０においてＺ方向と直交する方向に熱が拡散しやすい。これによっても、放熱性を高めることができる。導電部材６０の線膨張係数を、金属体５２と異ならせてもよい。たとえば、導電部材６０の線膨張係数を、少なくともＺ方向において金属体５２よりも小さくすることで、素子歪を低減することができる。
The thickness of the
導電部材６０の形状は、平板状に限定されない。たとえば、図７に示す変形例のように、導電部材６０が、本体部６１と、本体部６１に連なる凸部６２ａ、６２ｂを有してもよい。図７は、図５に対応している。導電部材６０は、異形条である。凸部６２ａ、６２ｂは、本体部６１における半導体素子４０側の面から突出している。凸部６２ａは、平面視においてエミッタ電極４１Ｅと重なる位置に設けられており、凸部６２ａの先端がエミッタ電極４１Ｅに接合されている。凸部６２ｂは、平面視において第２金属体５２２と重なる位置に設けられており、凸部６２ｂの先端が第２金属体５２２に接合されている。凸部６２ａを設けることで、信号端子７０Ｓを半導体素子４０のパッドに接続しやすくなる。凸部６２ｂを設けることで、導電部材６０と第２金属体５２２との間に介在する接合部材８０を薄くし、放熱性を高めることができる。凸部６２ａ、６２ｂの一方のみを有する構成としてもよい。
The shape of the
図８に示す変形例のように、凸部６２ａを本体部６１から分離し、ターミナル６３としてもよい。図８は、図５に対応している。ターミナル６３は、接合部材６４を介して本体部６１に連なっている。接合部材６４としては、接合部材８０と同じ材料を用いることができる。これによれば、図７と同等の効果を奏することができる。接合部材６４が介在する分、図７の構成に較べて、エミッタ側の伝熱経路において熱抵抗が大きくなる。なお、凸部６２ｂを、本体部６１から分離してもよい。
As in a modification shown in FIG. 8, the
金属体５２のパターン、および／または、外部接続端子７０の配置は、上記した例に限定されない。図９に示す変形例のように、エミッタ端子７０Ｅを、コレクタ端子７０Ｃと同じ側に延設してもよい。図９は、図４に対応している。Ｘ方向において、エミッタ端子７０Ｅはコレクタ端子７０Ｃと並んでいる。これにより、配線インダクタンスを低減することができる。
The pattern of the
図１０に示す変形例のように、エミッタ端子７０Ｅの延設方向を、コレクタ端子７０Ｃの延設方向と異なる方向としてもよい。図１０は、図４に対応している。エミッタ端子７０Ｅは、導電部材６０におけるＸ方向の一端に連なり、Ｘ方向に延設されている。
As in the modification shown in FIG. 10, the direction in which the
（第２実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、第２金属体５２２がダミー配線部の例を示した。これに代えて、第２金属体５２２に配線機能をもたせてもよい。
(Second embodiment)
This embodiment is a modification based on the previous embodiment, and the description of the previous embodiment can be used. In the preceding embodiment, the
図１１は、本実施形態の半導体装置２０を示す部分断面図であり、図４に対応している。配線基板５０は、第２金属体５２２として、配線機能を提供する第２金属体５２２Ａと、配線機能を提供しない第２金属体５２２Ｂを有している。そして、第２金属体５２２Ａにエミッタ端子７０Ｅが接合されている。それ以外の構成は、先行実施形態に記載の構成（図４参照）と同じである。よって、先行実施形態に記載の効果を奏することができる。
FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing the
＜第２実施形態のまとめ＞
本実施形態では、エミッタ端子７０Ｅが、第２金属体５２２Ａおよび導電部材６０を介して、エミッタ電極４１Ｅに電気的に接続されている。第２金属体５２２Ａに配線機能をもたせることで、エミッタ端子７０Ｅの引き回しの自由度を向上することができる。また、エミッタ端子７０Ｅを、コレクタ端子７０Ｃや信号端子７０Ｓと共通のリードフレームに構成することもできる。
<Summary of the second embodiment>
In this embodiment, the
図１１では、エミッタ端子７０ＥをＸ方向に延設する例を示したが、これに限定されない。Ｙ方向に延設してもよい。さらには、図９のように、コレクタ端子７０Ｃと同じ側に延設してもよい。
Although FIG. 11 shows an example in which the
（第３実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、２つの第２金属体５２２の間に第１金属体５２１が配置され、これにより導電部材６０が半導体素子４０と第１金属体５２１との積層体を跨いでいた。導電部材６０が積層体を跨ぐ態様は、上記に限定されない。
(Third embodiment)
This embodiment is a modification based on the previous embodiment, and the description of the previous embodiment can be used. In the preceding embodiment, the
図１２は、本実施形態の半導体装置２０を示す部分断面図であり、図４に対応している。図１２では、便宜上、外部接続端子７０を省略している。第２金属体５２２は、平面略Ｃ字状（換言すればコの字状）をなしている。第２金属体５２２は、平面略形状をなす第１金属体５２１の三辺と対向している。第２金属体５２２は、ひとつのＸ方向延設部と、２つのＹ方向延設部を有している。Ｘ方向延設部の両端に、Ｙ方向延設部が連なっている。
FIG. 12 is a partial cross-sectional view showing the
導電部材６０は、平面略形状をなしており、半導体素子４０、第２金属体５２２のＸ方向延設部および２つのＹ方向延設部と重なるように配置されている。導電部材６０は、接合部材８０を介して、Ｘ方向延設部および２つのＹ方向延設部のそれぞれに接合されている。導電部材６０と第２金属体５２２との間には、たとえば、平面略Ｃ字状の接合部が形成される。
The
＜第３実施形態のまとめ＞
本実施形態においても、導電部材６０において、第２金属体５２２との接合部の間に、半導体素子４０（エミッタ電極４１Ｅ）との接合部が位置している。具体的には、導電部材６０において、２つのＹ方向延設部との接合部の間に、半導体素子４０との接合部が位置している。また、導電部材６０において、Ｘ方向延設部との接合部とＹ方向延設部との接合部の間に、半導体素子４０との接合部が位置している。これにより、半導体素子４０の熱が、導電部材６０においてＺ方向と直交する方向（Ｘ方向およびＹ方向）に拡散する。したがって、放熱性を高めることができる。
<Summary of the third embodiment>
Also in this embodiment, in the
図１３に示す変形例のように、平面略Ｌ字状をなす導電部材６０を採用してもよい。図１３は、図１２に対応している。配線基板５０は、２つの第２金属体５２２を有している。第２金属体５２２のひとつは、Ｘ方向において第１金属体５２１と並んでいる。第２金属体５２２の他のひとつは、Ｙ方向において第１金属体５２１と並んでいる。導電部材６０において、２つの第２金属体５２２との接合部の間に、半導体素子４０との接合部が位置している。これにより、半導体素子４０の熱が、導電部材６０においてＺ方向と直交する方向（Ｘ方向およびＹ方向）に拡散する。したがって、放熱性を高めることができる。図１３では、２つの第２金属体５２２としたが、平面略Ｌ字状の第２金属体５２２を採用してもよい。
As in a modification shown in FIG. 13, a
（第４実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、導電部材６０が積層体を跨いでいた。これに代えて、積層体を跨がないように導電部材６０を配置してもよい。
(Fourth embodiment)
This embodiment is a modification based on the previous embodiment, and the description of the previous embodiment can be used. In the previous embodiment, the
図１４は、本実施形態の半導体装置２０を示す部分断面図であり、図１２に対応している。配線基板５０は、ひとつの第２金属体５２２を有している。第２金属体５２２は、Ｘ方向において第１金属体５２１の一端側にのみ配置されている。すなわち、先行実施形態に記載の構成（図４参照）に対して、第２金属体５２２のひとつを排除した構成となっている。導電部材６０は、Ｘ方向に延設されている。平面視において、導電部材６０の端部のひとつが積層体と重なり、端部の他のひとつが第２金属体５２２と重なっている。このように、導電部材６０は、積層体を跨いでいない。
FIG. 14 is a partial cross-sectional view showing the
＜第４実施形態のまとめ＞
上記したように、導電部材６０は、積層体を跨いでいない。このような構成においても、積層体を跨ぐことによる効果を除いて、先行実施形態に記載の構成と同等の効果を奏することができる。
<Summary of the fourth embodiment>
As described above, the
（第５実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、導電部材６０として、金属部材の例を示した。すなわち、導電部材６０が熱伝導等方性を有していた。これに代えて、熱伝導異方性を有する導電部材を用いてもよい。
(Fifth embodiment)
This embodiment is a modification based on the previous embodiment, and the description of the previous embodiment can be used. In the preceding embodiment, a metal member was used as the
図１５は、本実施形態の半導体装置２０を示す断面図であり、図５に対応している。半導体装置２０は、熱伝導異方性を有する導電部材６０Ａを備えている。本実施形態の導電部材６０Ａは、グラファイトを材料とする板材６５をその板厚方向に複数枚積層し、一体化して構成されている。導電部材６０Ａは、たとえば、複数の板材６５を積層した後に焼付けすることによって、或いは、ガス状とした材料（グラファイト材料）を平面の上に順次吹き付けていくことで、形成される。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing the
グラファイトは、炭素原子が隣接の炭素原子と平面内で３方向に共有結合を形成し、縮合六員環を形成した構造（層状構造）を有しており、各層間をファンデルワールス力で結び付けた異方性を有している。この層状構造のため、層に対して平行方向と垂直方向で性質が異なっている。具体的には、互いに直交する関係にある３軸方向のうち、２軸方向、すなわち上記平行方向に高熱伝導性（１０００Ｗ／ｍＫ程度）を有し、残りの１軸方向、すなわち上記垂直方向に平行方向よりも低い熱伝導性（５～２００Ｗ／ｍＫ程度）を有する。すなわち、熱伝導の異方性を有している。 Graphite has a structure (layered structure) in which carbon atoms form covalent bonds with adjacent carbon atoms in three directions within a plane to form a condensed six-membered ring, and each layer is connected by van der Waals forces. It has anisotropy. Because of this layered structure, the properties are different in the parallel and perpendicular directions to the layers. Specifically, it has high thermal conductivity (approximately 1000 W/mK) in two of the three axes that are orthogonal to each other, that is, the above-mentioned parallel direction, and has high thermal conductivity (about 1000 W/mK) in the remaining one axis direction, that is, the above-mentioned perpendicular direction. It has lower thermal conductivity (approximately 5 to 200 W/mK) than in the parallel direction. That is, it has anisotropy of heat conduction.
板材６５は平面長方形をなしており、その板厚方向が、グラファイトの上記垂直方向と一致し、平面長方向の長手方向及び短手方向がグラファイトの上記平行方向と一致している。よって、導電部材６０Ａは、Ｘ方向およびＹ方向に高熱伝導性を有している。
The
導電部材６０Ａは、板材６５による積層体の表面に、接合部材８０との接合性を向上させるための金属層６６を有している。金属層６６は、スパッタや蒸着などの物理的堆積法やめっき法により形成されるものであり、積層体において少なくとも半導体素子４０側の面に形成されている。金属層６６は、単層構造でもよいし、多層構造でもよい。それ以外の構成は、先行実施形態に記載の構成（図５参照）と同じである。
The
＜第５実施形態のまとめ＞
本実施形態の導電部材６０Ａは、Ｚ方向に直交する方向の熱伝導率が、Ｚ方向の熱伝導率よりも高くなるように、配置されている。これにより、半導体素子４０のエミッタ電極４１Ｅ側から伝達された熱を、Ｚ方向に直交する方向、すなわちＸＹ平面内に効果的に拡散することができる。半導体素子４０の熱が、半導体素子４０の直上から、半導体素子４０と重ならない位置に拡がる。よって、放熱性を向上することができる。
<Summary of the fifth embodiment>
The
導電部材６０Ａの構成材料は、グラファイトに限定されない。熱伝導異方性を有するものであれば採用することができる。
The constituent material of the
グラファイトの板材６５を積層した導電部材６０Ａの場合、上記したように、Ｚ方向の熱伝導率が、Ｚ方向に直交する方向の熱伝導率よりも低い。そこで、図１６に示す変形例のように、導電部材６０Ａに金属柱６７を設けてもよい。図１６は、図１５に対応している。金属柱６７は、板材６５に形成された貫通孔内に、金属が配置されて形成されている。貫通孔は、板材６５による積層体を、Ｚ方向に貫通している。貫通孔は、金属層６６を底としてもよいし、積層体を金属層６６ごと貫通してもよい。
In the case of the
金属は、積層体の貫通孔を少なからず埋めている。貫通孔を完全に埋めていてもよいし、孔中心付近に空洞部を有してもよい。金属柱６７は、導電部材６０Ａを実装する前に、予め形成されてもよいし、実装時に形成されてもよい。本実施形態では、貫通孔の壁面に、接合部材８０に対する濡れ性が良好な金属薄膜が設けられ、貫通孔内に接合部材８０（たとえば、はんだ）が濡れ拡がって、金属柱６７が形成されている。導電部材６０Ａは、複数の金属柱６７を有している。金属柱６７の一部は、平面視において、エミッタ電極４１Ｅと重なる位置に形成されている。別の金属柱６７は、平面視において、第２金属体５２２と重なる位置に形成されている。
The metal fills a considerable amount of the through holes in the laminate. The through hole may be completely filled, or a hollow portion may be provided near the center of the hole. The
このように、導電部材６０Ａに金属柱６７を設けることで、Ｚ方向に直交する方向へ拡散した熱を、金属柱６７によりＺ方向に伝達することができる。よって、エミッタ電極Ｅ４１Ｅ側の伝熱経路による放熱性を高めることができる。
In this way, by providing the
グラファイトの板材６５を有する導電部材６０Ａの配置は、上記した例に限定されない。たとえば、図１７に示す変形例のように、複数の板材６５をＹ方向に積層した構成としてもよい。図１７は、図４に対応しており、便宜上、外部接続端子７０を省略している。この場合、板厚方向であるＹ方向において熱伝導性が低く、Ｘ方向およびＺ方向において熱伝導性が高い。よって、半導体素子４０の熱を、導電部材６０ＡにおいてＺ方向およびＸ方向に伝達し、第２金属体５２２に伝えることができる。
The arrangement of the
（第６実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、熱伝導異方性の導電部材６０Ａを用いた。これに代えて、ヒートパイプを用いてもよい。
(Sixth embodiment)
This embodiment is a modification based on the previous embodiment, and the description of the previous embodiment can be used. In the preceding embodiment, the
図１８は、本実施形態の半導体装置２０を示す断面図であり、図５に対応している。半導体装置２０は、導電部材６０Ｂを備えている。導電部材６０Ｂは、密閉パイプ６８と、密閉パイプ６８内に配置された液体６９を有している。このような導電部材６０Ｂは、ヒートパイプと称されることがある。密閉パイプ６８は密閉容器である。密閉パイプ６８は、たとえば溶接により、端部が閉じられてなる。液体６９は、水などの、動作環境において蒸発（気化）と凝縮（液化）可能な液体である。それ以外の構成は、先行実施形態に記載の構成（図５参照）と同じである。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing the
＜第６実施形態のまとめ＞
図１８中の一点鎖線の矢印は、液体６９およびその蒸気の移動を示している。導電部材６０Ｂ（ヒートパイプ）によれば、半導体素子４０の熱により、半導体素子４０の直上部分の温度が上昇し、液体６９が蒸発する。このとき、蒸発潜熱を吸収する。蒸気は、導電部材６０Ｂにおいて温度が低い部分に高速で移動する。導電部材６０Ｂは、接合部材８０を介して配線基板５０の第２金属体５２２に接続されている。よって、導電部材６０Ｂにおいて、第２金属体５２２との接合部の温度が低い。
<Summary of the sixth embodiment>
The dashed-dotted arrows in FIG. 18 indicate the movement of the liquid 69 and its vapor. According to the
蒸気は低温部、すなわち第２金属体５２２との接合部で凝縮する。このとき、蒸発潜熱を放出する。熱は、接合部材８０および第２金属体５２２を経由して、絶縁基材５１、ひいては金属体５３に伝達される。凝縮した液体６９は、半導体素子４０の直上に還流される。
The vapor condenses at the low temperature section, that is, at the joint with the
上記した導電部材６０Ｂによれば、熱輸送量を増やすことができる。よって、放熱性を向上することができる。
According to the above-described
（他の実施形態）
この明細書及び図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された部品及び／又は要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品及び／又は要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品及び／又は要素の置き換え、又は組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。
(Other embodiments)
The disclosure in this specification, drawings, etc. is not limited to the illustrated embodiments. The disclosure includes the illustrated embodiments and variations thereon by those skilled in the art. For example, the disclosure is not limited to the combinations of parts and/or elements illustrated in the embodiments. The disclosure can be implemented in various combinations. The disclosure may have additional parts that can be added to the embodiments. The disclosure includes those in which parts and/or elements of the embodiments are omitted. The disclosure encompasses any substitutions or combinations of parts and/or elements between one embodiment and other embodiments. The disclosed technical scope is not limited to the description of the embodiments. The technical scope of some of the disclosures is indicated by the description of the claims, and should be understood to include all changes within the meaning and scope equivalent to the description of the claims.
明細書及び図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書及び図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書及び図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。 The disclosure in the specification, drawings, etc. is not limited by the scope of the claims. The disclosure in the specification, drawings, etc. includes the technical ideas described in the claims, and further extends to a more diverse and broader range of technical ideas than the technical ideas described in the claims. Therefore, various technical ideas can be extracted from the disclosure of the specification, drawings, etc. without being restricted by the claims.
電力変換回路（インバータ６）を構成するスイッチング素子は、ＩＧＢＴ１１に限定されない。たとえば、ＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。
The switching elements that constitute the power conversion circuit (inverter 6) are not limited to the
ひとつの半導体装置２０により、ひとつのアームを構成する例を示したが、これに限定されない。たとえば、ひとつの半導体装置２０が一相分の上下アーム回路９をなす構成において、上記した構造を適用してもよい。ひとつの半導体装置２０が三相分の上下アーム回路９をなす構成において、上記した構造を適用してもよい。
Although an example has been shown in which one arm is configured by one
配線基板５０として銅貼り基板の例を示したが、これに限定されない。たとえば、めっき、スパッタ、蒸着などにより、金属体５２、５３が形成されてもよい。金属体５２、５３を有する両面基板の例を示したが、これに限定されない。配線基板５０は、少なくとも金属体５２を有せばよい。金属体５３を排除した構成の場合、たとえば、絶縁基材５１から、外部の熱交換部に放熱してもよい。
Although a copper-clad board is shown as an example of the
半導体装置２０が、封止樹脂体３０を備える例を示したが、これに限定されない。封止樹脂体３０を排除した構成としてもよい。
Although an example has been shown in which the
平面視において、金属体５３を、金属体５２と同じパターンにしてもよい。すなわち金属体５２、５３を、平面視において互いに一致するように構成してもよい。
In plan view, the
１…駆動システム、２…直流電源、３…モータジェネレータ、４…電力変換装置、５…平滑コンデンサ、６…インバータ、７…Ｐライン、８…Ｎライン、９…上下アーム回路、１０…出力ライン、１１…ＩＧＢＴ、１２…ダイオード、２０…半導体装置、３０…封止樹脂体、３０ａ…一面、３０ｂ…裏面、４０…半導体素子、４１Ｃ…コレクタ電極、４１Ｅ…エミッタ電極、５０…配線基板、５１…絶縁基材、５１ａ…表面、５１ｂ…裏面、５２、５３…金属体、５２１…第１金属体、５２２、５２２Ａ、５２２Ｂ…第２金属体、５３ａ…露出面、５４…ろう材、６０、６０Ａ、６０Ｂ…導電部材、６１…本体部、６２ａ、６２ｂ…凸部、６３…ターミナル、６４…接合部材、６５…板材、６６…金属層、６７…金属柱、６８…密閉パイプ、６９…液体、７０…外部接続端子、７０Ｃ…コレクタ端子、７０Ｅ…エミッタ端子、７０Ｓ…信号端子、８０…接合部材 1... Drive system, 2... DC power supply, 3... Motor generator, 4... Power converter, 5... Smoothing capacitor, 6... Inverter, 7... P line, 8... N line, 9... Upper and lower arm circuit, 10... Output line , 11... IGBT, 12... Diode, 20... Semiconductor device, 30... Sealing resin body, 30a... One side, 30b... Back side, 40... Semiconductor element, 41C... Collector electrode, 41E... Emitter electrode, 50... Wiring board, 51 ... Insulating base material, 51a... Front surface, 51b... Back surface, 52, 53... Metal body, 521... First metal body, 522, 522A, 522B... Second metal body, 53a... Exposed surface, 54... Brazing material, 60, 60A, 60B... Conductive member, 61... Main body, 62a, 62b... Convex portion, 63... Terminal, 64... Joining member, 65... Plate material, 66... Metal layer, 67... Metal column, 68... Sealed pipe, 69... Liquid , 70...External connection terminal, 70C...Collector terminal, 70E...Emitter terminal, 70S...Signal terminal, 80...Joining member
Claims (10)
前記半導体素子は、一面に設けられた第１主電極（４１Ｃ）と、前記一面とは反対の裏面に設けられた第２主電極（４１Ｅ）と、を有し、
前記半導体素子は、前記配線基板と前記導電部材との間のみに配置され、
前記配線基板は、セラミックを材料とし、前記一面と対向する表面を有する絶縁基材（５１）と、前記絶縁基材の前記表面上に設けられた金属体（５２）であって、配線機能を提供し、前記第１主電極に接合された第１金属体（５２１）および前記第１金属体とは電気的に分離された少なくともひとつの第２金属体（５２２）と、を有し、
前記導電部材は、前記第２主電極に接合されるとともに、前記第２金属体に接合され、
前記第２金属体は、配線機能を提供しないダミー配線部である半導体装置。 Comprising a semiconductor element (40), a wiring board (50), and a conductive member (60),
The semiconductor element has a first main electrode (41C) provided on one surface, and a second main electrode (41E) provided on the back surface opposite to the one surface ,
The semiconductor element is arranged only between the wiring board and the conductive member,
The wiring board is made of ceramic and includes an insulating base material (51) having a surface opposite to the one surface, and a metal body (52) provided on the surface of the insulating base material, and has a wiring function. a first metal body (521) joined to the first main electrode and at least one second metal body (522) electrically isolated from the first metal body ;
The conductive member is joined to the second main electrode and to the second metal body ,
In the semiconductor device , the second metal body is a dummy wiring portion that does not provide a wiring function .
Priority Applications (1)
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