JP2008294281A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体装置10は、セラミック基板14の一面14aに半導体素子12が熱的に結合されるとともに他面14bに金属板16を介してヒートシンク13が熱的に結合されている。ヒートシンク13と金属板16の間には、板状をなし一面に金属板16より面積の小さい第1接合面20aを備えるとともに他面に第2接合面20bを備える応力緩和部材20が介装されている。この応力緩和部材20は、第1接合面20aが金属板16の周縁16cより内側に配置されて金属板16に熱的に結合されているとともに第2接合面20bがヒートシンク13に熱的に結合されている。
【選択図】図2
Description
図2に示すように、ヒートシンク13の一面たる上面13bと、金属板16において、ヒートシンク13の上面13bに対向する下面16aとの間には、四角板状をなす応力緩和部材20が介装されている。応力緩和部材20は、金属板16及びヒートシンク13と同じ金属材料(アルミニウムや銅等)によって形成されている。図2及び図3に示すように、応力緩和部材20の一面には平面形状が四角形状をなすとともに平滑面をなす第1接合面20aが形成され、該第1接合面20aに背向する他面には平面形状が四角形状をなすとともに平滑面をなす第2接合面20bが形成されている。なお、第1接合面20a及び第2接合面20bの平面形状は金属板16の平面形状より小さい相似形である。また、第1接合面20a及び第2接合面20bの面積は、金属板16における下面16aの面積より小さくなっている。
また、金属板16の下面16aとヒートシンク13の上面13bとの間には応力緩和空間Sが形成されている。この応力緩和空間Sが形成されることにより、金属板16が熱膨張した際、金属板16の周縁部16bにおける変形が許容されるようになっている。
なお、ヒートシンク13に接合する回路基板11は、セラミック基板14に金属回路15及び金属板16が予め接合された市販のものを使用する。また、応力緩和部材20は、第1接合面20a及び第2接合面20bが金属板16の面積より小さくなるように予め成形されたものを使用する。
(1)回路基板11における金属板16とヒートシンク13との間に応力緩和部材20を介装し、該応力緩和部材20における金属板16への第1接合面20aの面積を金属板16の面積より小さく形成した。そして、金属板16の下面16aと、ヒートシンク13の上面13bとの間には応力緩和空間Sが形成されている。このため、熱応力を受けた金属板16の変形が応力緩和空間Sによって許容され、例えば、金属板16の下面16a全面にヒートシンク13の上面13bが接合されている場合に比して熱応力が緩和される。
○ 図4(a)及び(b)に示すように、応力緩和部材20に、該応力緩和部材20を厚み方向に貫通する複数の凹部20cを形成してもよい。このように構成すると、半導体装置10に熱応力が発生したとき、凹部20cにより応力緩和部材20の変形が許容され、熱応力が緩和される。なお、図4において、凹部20cは丸孔状に形成されているが、孔形状は四角や三角のように任意に変更してもよい。また、凹部20cは、応力緩和部材20を厚み方向に貫通しておらず、穴状であってもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(1)前記金属層において第1接合面の外側に位置する周縁部と、放熱装置において前記周縁部に対向する面との間には応力緩和空間が形成されている請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の半導体装置。
Claims (5)
- セラミック基板の一面に半導体素子が熱的に結合されるとともに他面に金属層を介して放熱装置が熱的に結合された半導体装置であって、
前記放熱装置と前記金属層の間に、板状をなし一面に前記金属層より面積の小さい第1接合面を備えるとともに他面に第2接合面を備える応力緩和部材が介装され、前記第1接合面が前記金属層の周縁より内側に配置されて該金属層に熱的に結合されているとともに前記第2接合面が前記放熱装置に熱的に結合されている半導体装置。 - 前記第1接合面は全面が金属層に熱的に結合されている請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第1接合面は前記金属層に直接ろう付けされている請求項1又は請求項2に記載の半導体装置。
- 前記応力緩和部材、金属層及び放熱装置は同系の金属材料により形成されている請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の半導体装置。
- セラミック基板の一面に半導体素子が熱的に結合されるとともに他面に金属層を介して放熱装置が熱的に結合された半導体装置の製造方法であって、
前記放熱装置と前記金属層との間に、板状をなし一面に前記金属層より面積の小さい第1接合面を備えるとともに他面に第2接合面を備える応力緩和部材を介在させ、該応力緩和部材の前記第1接合面を金属層の周縁より内側に配置し、該第1接合面を金属層に熱的に結合するとともに前記第2接合面を放熱装置に熱的に結合する半導体装置の製造方法。
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