JP2004327813A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に関し、特には、配線と放熱板との接触を防止することが可能な半導体装置の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4(a)は、既存の半導体装置の構成を示す断面図である。
図4(a)に示すように、半導体装置40は、ベース板41と絶縁層42とからなる金属絶縁基板43と、金属絶縁基板43の絶縁層42上に設けられ、所定の電流が流れる導体44、45と、その所定の電流に基づいて駆動する半導体素子などが形成され所定の機能を構成する半導体チップ46と、導体44と半導体チップ46との間に設けられる放熱板47と、半導体チップ46の表面の電極と金属絶縁基板43上の導体45との間を電気的に接続する配線48とを備えて構成される。
【0003】
このように、半導体チップ46に発生する熱を短時間に吸収するために金属製の放熱板47を半導体チップ46の下に配置することが行なわれている。そして、放熱板47は、熱の吸収率を上げるために、ある程度の厚みが必要とされる。そのため、半導体チップ46の表面の電極と金属絶縁基板43上の導体45との間を配線48により電気的に接続する場合、その放熱板47の上部の角部(図4(a)の丸Aに示す箇所)などに、配線48が接触する可能性がある。
【0004】
一般に、放熱板47は、熱の吸収率を上げるために金属で形成されており、この放熱板47に配線48が接触した場合、放熱板47と配線48とが電気的にショートし、半導体チップ46の誤動作などを引き起こしてしまうおそれがあり、半導体装置40の故障の原因となる可能性がある。
【0005】
そこで、放熱板47と配線48との接触を低減するために、放熱板47を配線48が接触しないような形、例えば、図4(b)に示す半導体装置49のように、放熱板47を角錐状に加工することが行われている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。このように、放熱板47を配線48が接触しないような形に加工することにより、放熱板47と配線48とが電気的にショートする可能性を低くすることができ、半導体チップ46の誤動作などの発生を低減させることが可能となる。
【0006】
また、放熱板47と配線48との接触を防止するために、放熱板47上の半導体チップの周りに絶縁体を設け、その絶縁体の上面を経由して半導体チップ46表面の電極と金属絶縁基板43上の導体45とを配線48で接続することが行なわれている(例えば、特許文献3参照)。このように、放熱板47上の半導体チップ46の周りに絶縁体を設け、その絶縁体の上面を経由して半導体チップ46表面の電極と金属絶縁基板43上の導体45とを配線48で接続することにより、放熱板47と配線48とが電気的にショートすることを防止することができ、半導体チップ46の誤作動などを防止することが可能となる。
【0007】
【特許文献1】
特開平1−173745号 (第2頁、第1〜2図)
【0008】
【特許文献2】
特開平1−307252号 (第2頁、第1図)
【0009】
【特許文献3】
特開平9−172111号 (第4〜5頁、第1図)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図4(b)(又は、特許文献1及び特許文献2)に示されるように、放熱板47を角錐状に加工すると、放熱板47の体積が図4(a)の放熱板47よりも減るため、熱を吸収する能力が下がり、放熱性が低下するおそれがあるという問題がある。また、放熱板47を角錐状に加工するため、図4(a)の放熱板47を形成する場合よりもコストがかかるという問題がある。
【0011】
また、特許文献3に示されるように、放熱板(ヒートスプレッダ6)と配線とが接触しないように、放熱板上の半導体チップ(トランジスタ8)の周りに絶縁体(絶縁板24)を設けているため、放熱板の表面積が減り、その放熱板の熱吸収率が低下するという問題がある。また、放熱板上の半導体チップの周りに絶縁体を設けているため、半導体装置が大型化するという問題がある。
【0012】
また、特許文献3に示されるように、放熱板と配線とが接触しないように、絶縁体の上面に設けられるワイヤ中継板26及び27を経由して半導体チップ表面の電極と基板上の導体(配線パターン22及び23)とを配線(ボンディングワイヤ28〜31)で接続しているため、図4(a)に示す半導体装置40を形成するよりもコストがかかるという問題がある。
【0013】
そこで、本発明は、上記問題点を考慮し、放熱部の能力を低下させることなく放熱部と配線との接触を防止すると共に、小型で、且つ、安価な半導体装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明では、以下のような構成を採用した。
すなわち、本発明の半導体装置は、基板と、前記基板上に設けられ、所定の電流が流れる導体部と、前記導体部と配線を介して電気的に接続され、前記所定の電流に基づいて所定の機能を構成する半導体チップ部と、前記基板上と前記半導体チップ部との間に設けられ、前記半導体チップ部から発生する熱を吸収し放熱する放熱部とを備え、前記基板は、前記導体部が設けられるところが前記半導体チップ部が設けられているところより高くなるように形成されていることを特徴とする。
【0015】
また、上記半導体装置の基板は、前記導体部が設けられているところが前記半導体チップ部が設けられているところに対して段上に形成されるように構成してもよい。
また、本発明の半導体装置は、基板と、前記基板上に設けられ、所定の電流が流れる導体部と、前記導体部と配線を介して電気的に接続され、前記所定の電流に基づいて所定の機能を構成する半導体チップ部と、前記基板上と前記半導体チップ部との間に設けられ、前記半導体チップ部から発生する熱を吸収し放熱する放熱部と、前記放熱部と前記導体部との間の前記基板上に設けられる絶縁部とを備えることを特徴とする。
【0016】
これより、放熱部を加工することなく、放熱部と配線とが接触することを防止することができるので、放熱部の能力を下げることなく、小型で、且つ、安価な半導体装置を構成することが可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態の半導体装置の構成を示す断面図である。なお、図4と同一の構成については、同一の符号を付けている。
【0018】
図1に示すように、半導体装置10は、ベース板11と絶縁層12とからなる金属絶縁基板13(基板)と、金属絶縁基板13の絶縁層12上に設けられ、所定の電流が流れる導体44、45(導体部)と、その所定の電流に基づいて駆動する半導体素子などが形成され所定の機能を構成する半導体チップ46(半導体チップ部)と、導体44と半導体チップ46との間に設けられる放熱板47(放熱部)と、半導体チップ46の表面の電極と金属絶縁基板13上の導体45との間を電気的に接続する配線48(配線)とを備えて構成される。
【0019】
上記半導体装置10は、まず、金属絶縁基板13をプレス加工などにより一部折り曲げ、金属絶縁基板13に段差を設ける。次に、半導体チップ46などが配置される金属絶縁基板13より一段高くなったところに導体45を配置し、その導体45と半導体チップ46とを同じ高さにする。そして、半導体チップ46の表面の電極と金属絶縁基板13の一段高くなったところの導体45とにたるみが出ないように配線48を接続する。
【0020】
第1の実施形態の半導体装置10の特徴とする点は、金属絶縁基板13を折り曲げて、半導体チップ46と、配線48が接続される導体45との高さを同一にし、配線48にたるみが出ないように半導体チップ46の表面の電極と金属絶縁基板13上の導体45とを電気的に接続している点である。
【0021】
このように、金属絶縁基板13を折り曲げて、半導体チップ46と、配線48が接続される導体45との高さを同一にし、配線48にたるみが出ないように半導体チップ46の表面の電極と金属絶縁基板13上の導体45とを電気的に接続することによって、放熱板47の上部の角部と配線48とが接触することを防止することが可能となる。
【0022】
また、上記半導体装置10は、金属絶縁基板13をプレス加工などにより折り曲げ、放熱板47と配線48との接触を防止しているので、図4(b)に示すように、例えば、削り加工により放熱板47を角錐状に形成する場合よりも加工にかかるコストを抑えることができる。
【0023】
また、上記半導体装置10は、図4(b)に示すように、放熱板47を角錐状に形成する必要がなくなるので、放熱板47の放熱力を低下させない。
また、上記半導体装置10は、特許文献3に示すように、放熱板47(ヒートスプレッダ6)の上面に絶縁体を設ける必要がないので、放熱板47の熱の吸収力を低下させない。
【0024】
また、上記半導体装置10は、特許文献3に示すように、放熱板47(ヒートスプレッダ6)の上面に絶縁体を設ける必要がないので、特許文献3に示す半導体装置よりも小型化することができる。
<第2の実施形態>
図2は、本発明の第2の実施形態の半導体装置の構成を示す断面図である。なお、図4と同一の構成については、同一の符号を付けている。
【0025】
図2に示すように、半導体装置20は、ベース板41と絶縁層42とからなる金属絶縁基板43と、金属絶縁基板43の絶縁層42上に設けられ、所定の電流が流れる導体44、45と、その所定の電流に基づいて駆動する半導体素子などが形成され所定の機能を構成する半導体チップ46と、導体44と半導体チップ46との間に設けられる放熱板47と、半導体チップ46の表面の電極と金属絶縁基板13上の導体45との間を電気的に接続する配線48と、金属絶縁基板13上に配置される樹脂壁21(絶縁部)とを備えて構成される。なお、樹脂壁21は、半導体装置20のまわりに形成されるケースと同じ材質の樹脂部材(絶縁体部材)で形成され、そのケースを形成する工程と同じ工程で形成する場合は、樹脂壁21を形成する際のコストと時間を低減させることができる。
【0026】
第2の実施形態の半導体装置20の特徴とする点は、放熱板47の上面と同じ高さか、或いは放熱板47の上面よりも高い樹脂壁21を放熱板47と導体45との間の金属絶縁基板43上に配置する点である。なお、放熱板47及び樹脂壁21は、放熱板47に配線48が接触しなければ、接していても離れていてもよい。また、樹脂壁21は、金属絶縁基板43上に接着してもよい。
【0027】
このように、放熱板47と導体45との間の金属絶縁基板43上に樹脂壁21を配置することによって、放熱板47の上部の角部と配線48とが接触することを防止することが可能となる。
また、上記半導体装置20は、半導体装置20のまわりに形成されるケースと同じ材質の絶縁部材で形成することにより、図4(b)に示すように、例えば、削り加工により放熱板47を角錐状に形成する場合よりも加工にかかるコストを抑えることができる。
【0028】
また、上記半導体装置20は、図4(b)に示すように、放熱板47を角錐状に形成する必要がなくなるので、放熱板47の放熱力を低下させない。
また、上記半導体装置20は、特許文献3に示すように、放熱板47(ヒートスプレッダ6)の上面に絶縁体を設ける必要がないので、放熱板47の熱の吸収力を低下させない。
【0029】
また、上記半導体装置20は、特許文献3に示すように、放熱板47(ヒートスプレッダ6)の上面に絶縁体を設ける必要がないので、特許文献3に示す半導体装置よりも小型化することができる。
<その他の実施形態>
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲において、種々の構成を採用可能である。例えば、以下のような構成変更も可能である。
【0030】
(1)上記第1の実施形態における半導体装置10では、半導体チップ46と、配線48が接続される導体45とが同一平面上となるように、その導体45が配置されるところを半導体チップ46が配置されるところよりも高くしているが、放熱板47と配線48とが接触しなければ、その導体45が配置されるところの金属絶縁基板13の高さは、半導体チップ46よりも多少高くても低くてもよい。
【0031】
(2)上記第2の実施形態における半導体装置20では、樹脂壁21を放熱板47の上面と同じ高さか、或いは放熱板47の上面よりも高くなるように形成しているが、放熱板47と配線48とが接触しなければ、その樹脂壁21の高さは、放熱板47の上面よりも多少低くてもよい。
【0032】
(3)上記第1の実施形態における半導体装置10では、金属絶縁基板13上に放熱板47や導体45などを配置する構成であるが、図3(a)に示す半導体装置30のように、金属絶縁基板13のかわりに、導体31とセラミック製絶縁板32とからなるセラミック絶縁基板33を使用し、そのセラミック絶縁基板33に放熱板47や導体45などを配置する構成としてもよい。このとき、セラミック絶縁基板33は、複数のセラミック絶縁基板33を接着することなどによって構成し所定の高さの段差を形成してもよい。
【0033】
(4)上記第2の実施形態における半導体装置20では、金属絶縁基板13上に放熱板47や樹脂壁21などを配置する構成であるが、図3(b)に示す半導体装置34のように、金属絶縁基板43のかわりに、導体35とセラミック製絶縁板36とからなるセラミック絶縁基板37上に放熱板47や導体45などを配置する構成としてもよい。
【0034】
(5)また、上記樹脂壁21は、絶縁性部材で構成されていれば、その材質や形は限定されない。
【0035】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、安価で、且つ、放熱部の能力を下げることなく放熱部と配線との接触を防止すると共に、小型で、且つ、安価な半導体装置を構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の半導体装置の構成を示す断面図である。
【図2】本発明の他の実施形態の半導体装置の構成を示す断面図である。
【図3】本発明の他の実施形態の半導体装置の構成を示す断面図である。
【図4】従来の半導体装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
10 半導体装置
11 ベース板
12 絶縁層
13 金属絶縁基板
20 半導体装置
21 樹脂壁
30 半導体装置
31 導体
32 セラミック製絶縁板
33 セラミック絶縁基板
34 半導体装置
35 導体
36 セラミック製絶縁板
37 セラミック絶縁基板
40 半導体装置
41 ベース板
42 絶縁層
43 金属絶縁基板
44、45 導体
46 半導体チップ
47 放熱板
48 配線
49 半導体装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a structure of a semiconductor device capable of preventing contact between wiring and a heat sink.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4A is a cross-sectional view showing a configuration of an existing semiconductor device.
As shown in FIG. 4A, the
[0003]
As described above, in order to absorb heat generated in the semiconductor chip 46 in a short time, the metal heat radiating plate 47 is disposed under the semiconductor chip 46. And the heat sink 47 needs a certain thickness in order to raise the heat absorption rate. Therefore, when the electrode on the surface of the semiconductor chip 46 and the
[0004]
Generally, the heat radiating plate 47 is made of metal in order to increase the heat absorption rate. When the wiring 48 comes into contact with the heat radiating plate 47, the heat radiating plate 47 and the wiring 48 are electrically short-circuited, and the semiconductor chip. 46 may cause a malfunction of the
[0005]
Therefore, in order to reduce the contact between the heat sink 47 and the wiring 48, the heat sink 47 is formed in such a shape that the wiring 48 does not contact, for example, as in the semiconductor device 49 shown in FIG. Processing into a pyramid shape is performed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). Thus, by processing the heat sink 47 so that the wiring 48 is not in contact, the possibility that the heat sink 47 and the wiring 48 are electrically short-circuited can be reduced, and the semiconductor chip 46 can malfunction. It is possible to reduce the occurrence of.
[0006]
In addition, in order to prevent contact between the heat sink 47 and the wiring 48, an insulator is provided around the semiconductor chip on the heat sink 47, and the electrode on the surface of the semiconductor chip 46 and the metal insulation via the upper surface of the insulator. The
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-1-173745 (Page 2, FIGS. 1-2)
[0008]
[Patent Document 2]
JP-A-1-307252 (Page 2, Fig. 1)
[0009]
[Patent Document 3]
JP-A-9-172111 (pages 4-5, FIG. 1)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, as shown in FIG. 4B (or Patent Document 1 and Patent Document 2), when the heat sink 47 is processed into a pyramid shape, the volume of the heat sink 47 is larger than that of the heat sink 47 of FIG. Therefore, there is a problem in that the ability to absorb heat is reduced and heat dissipation may be reduced. Further, since the heat radiating plate 47 is processed into a pyramid shape, there is a problem that the cost is higher than the case of forming the heat radiating plate 47 of FIG.
[0011]
Further, as disclosed in Patent Document 3, an insulator (insulating plate 24) is provided around the semiconductor chip (transistor 8) on the heat sink so that the heat sink (heat spreader 6) and the wiring do not contact each other. Therefore, there is a problem that the surface area of the heat sink is reduced and the heat absorption rate of the heat sink is reduced. Further, since the insulator is provided around the semiconductor chip on the heat sink, there is a problem that the semiconductor device is increased in size.
[0012]
Moreover, as shown in Patent Document 3, the electrodes on the surface of the semiconductor chip and the conductors on the substrate (via the wire relay plates 26 and 27 provided on the upper surface of the insulator are provided so that the heat sink and the wiring do not contact each other. Since the wiring patterns 22 and 23) are connected by wiring (bonding wires 28 to 31), there is a problem that the cost is higher than that of forming the
[0013]
In view of the above problems, the present invention has an object to provide a semiconductor device that is small and inexpensive while preventing contact between the heat dissipation portion and the wiring without reducing the capability of the heat dissipation portion. To do.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention adopts the following configuration.
In other words, the semiconductor device of the present invention is provided on a substrate, a conductor portion that is provided on the substrate and through which a predetermined current flows, and is electrically connected to the conductor portion via a wiring, and is predetermined based on the predetermined current. A semiconductor chip part that constitutes the function of the semiconductor chip, and a heat dissipating part that is provided between the semiconductor chip part and the semiconductor chip part to absorb and dissipate heat generated from the semiconductor chip part. The portion provided is formed so as to be higher than the portion where the semiconductor chip portion is provided.
[0015]
Further, the substrate of the semiconductor device may be configured such that the portion where the conductor portion is provided is formed on a step with respect to the portion where the semiconductor chip portion is provided.
Further, the semiconductor device of the present invention is provided on the substrate, the conductor portion provided on the substrate, through which a predetermined current flows, and electrically connected to the conductor portion via the wiring, and is predetermined based on the predetermined current. A semiconductor chip part that constitutes the function, a heat dissipating part that is provided on the substrate and between the semiconductor chip part and absorbs and dissipates heat generated from the semiconductor chip part, and the heat dissipating part and the conductor part And an insulating portion provided on the substrate.
[0016]
As a result, it is possible to prevent the heat radiating portion and the wiring from coming into contact without processing the heat radiating portion, so that a small and inexpensive semiconductor device can be configured without reducing the capability of the heat radiating portion. Is possible.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the structure same as FIG.
[0018]
As shown in FIG. 1, a
[0019]
In the
[0020]
The feature of the
[0021]
In this way, the metal insulating substrate 13 is bent so that the height of the semiconductor chip 46 and the
[0022]
Further, since the
[0023]
Further, as shown in FIG. 4B, the
In addition, as shown in Patent Document 3, the
[0024]
Further, as shown in Patent Document 3, the
<Second Embodiment>
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the structure same as FIG.
[0025]
As shown in FIG. 2, the
[0026]
The feature of the
[0027]
As described above, by arranging the resin wall 21 on the metal insulating substrate 43 between the heat sink 47 and the
Further, the
[0028]
Further, as shown in FIG. 4B, the
Further, as shown in Patent Document 3, the
[0029]
Further, as shown in Patent Document 3, the
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be employed within the scope described in each claim. For example, the following configuration changes are possible.
[0030]
(1) In the
[0031]
(2) In the
[0032]
(3) The
[0033]
(4) The
[0034]
(5) Moreover, if the said resin wall 21 is comprised with the insulating member, the material and shape will not be limited.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to form a semiconductor device that is inexpensive and that prevents contact between the heat radiation part and the wiring without lowering the capacity of the heat radiation part, and that is small and inexpensive. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional semiconductor device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記基板上に設けられ、所定の電流が流れる導体部と、
前記導体部と配線を介して電気的に接続され、前記所定の電流に基づいて所定の機能を構成する半導体チップ部と、
前記基板上と前記半導体チップ部との間に設けられ、前記半導体チップ部から発生する熱を吸収し放熱する放熱部と、
を備え、
前記基板は、前記導体部が設けられるところが前記半導体チップ部が設けられているところより高くなるように形成されていることを特徴とする半導体装置。A substrate,
A conductor portion provided on the substrate and through which a predetermined current flows;
A semiconductor chip part that is electrically connected to the conductor part via a wiring and constitutes a predetermined function based on the predetermined current;
A heat dissipating part that is provided between the substrate and the semiconductor chip part and absorbs and dissipates heat generated from the semiconductor chip part;
With
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the substrate is formed such that the portion where the conductor portion is provided is higher than the portion where the semiconductor chip portion is provided.
前記基板は、前記導体部が設けられているところが前記半導体チップ部が設けられているところに対して段上に形成されていることを特徴とする半導体装置。The semiconductor device according to claim 1,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the substrate is formed on a stage where the conductor portion is provided with respect to where the semiconductor chip portion is provided.
前記基板上に設けられ、所定の電流が流れる導体部と、
前記導体部と配線を介して電気的に接続され、前記所定の電流に基づいて所定の機能を構成する半導体チップ部と、
前記基板上と前記半導体チップ部との間に設けられ、前記半導体チップ部から発生する熱を吸収し放熱する放熱部と、
前記放熱部と前記導体部との間の前記基板上に設けられる絶縁部と、
を備えることを特徴とする半導体装置。A substrate,
A conductor portion provided on the substrate and through which a predetermined current flows;
A semiconductor chip part that is electrically connected to the conductor part via a wiring and constitutes a predetermined function based on the predetermined current;
A heat dissipating part that is provided between the substrate and the semiconductor chip part and absorbs and dissipates heat generated from the semiconductor chip part;
An insulating portion provided on the substrate between the heat radiating portion and the conductor portion;
A semiconductor device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003122043A JP2004327813A (en) | 2003-04-25 | 2003-04-25 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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JP (1) | JP2004327813A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009158544A (en) * | 2007-12-25 | 2009-07-16 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Method of cooling mounted component |
JP2012186273A (en) * | 2011-03-04 | 2012-09-27 | Denso Corp | Semiconductor device, metal block and manufacturing method of the same |
-
2003
- 2003-04-25 JP JP2003122043A patent/JP2004327813A/en active Pending
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