JP2009218416A - Semiconductor circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ディバイスと、該半導体ディバイスの動作温度よりも許容温度の低い周辺部品とにより構成された半導体回路に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor circuit composed of a semiconductor device and peripheral components whose allowable temperature is lower than the operating temperature of the semiconductor device.
従来、直流電圧を交流電圧に変換するインバータや交流電圧を直流電圧に変換するコンバータなどの電力変換装置として、複数のスイッチング素子によって電力変換動作を行うものが知られている。そして、このようなインバータのスイッチング素子をＳｉＣ半導体ディバイスにより構成した例がある（例えば特許文献１を参照）。 DESCRIPTION OF RELATED ART Conventionally, what performs power conversion operation | movement by a some switching element is known as power converters, such as an inverter which converts a DC voltage into an AC voltage, and a converter which converts an AC voltage into a DC voltage. And there exists an example which comprised the switching element of such an inverter by the SiC semiconductor device (for example, refer patent document 1).
ＳｉＣ半導体などのようなワイドバンドギャップ半導体は、絶縁破壊電界が従来のＳｉ半導体（Ｓｉの結晶を使った半導体）に比べて高いため（ＳｉＣ半導体では約１０倍高い）、素子の高耐圧化が容易になり、同じ耐圧であれば、Ｓｉ半導体の場合に比べてディバイスの厚みを薄くできるため、導通損失が小さく且つ小型の素子にすることができる。 Wide bandgap semiconductors such as SiC semiconductors have a higher dielectric breakdown electric field than conventional Si semiconductors (semiconductors using Si crystals) (about 10 times higher for SiC semiconductors), so that the device has a higher breakdown voltage. If the same withstand voltage is obtained, the thickness of the device can be reduced as compared with the case of the Si semiconductor, so that a device having a small conduction loss and a small size can be obtained.
また、上記ワイドバンドギャップ半導体は、高速動作や高温（例えば２００℃）での動作が可能であるため、高速動作により装置全体の高効率化を図れるとともに、高温での動作が可能であることにより冷却構造を簡略化でき、これにより装置の小型化を図れる。
ところで、上記の電力変換装置ようにワイドバンドギャップ半導体を用いた半導体回路であっても、常にその回路内のすべてがワイドバンドギャップ半導体により構成されているわけではなく、Ｓｉ半導体もあわせて使用されることがある。この場合、ワイドバンドギャップ半導体とＳｉ半導体との間では、ボンディングワイヤ、リードフレーム、プリント配線などの配線経路や、プリント基板などを介して熱が伝導するので、例えばワイドバンドギャップ半導体の動作温度が高いと、場合によってはＳｉ半導体の動作温度が許容温度以上になる可能性がある。現状ではＳｉ半導体の許容温度は、約１５０℃以下である。 By the way, even in a semiconductor circuit using a wide band gap semiconductor as in the above power converter, not all of the circuit is always composed of a wide band gap semiconductor, and an Si semiconductor is also used. Sometimes. In this case, heat is conducted between the wide band gap semiconductor and the Si semiconductor via wiring paths such as bonding wires, lead frames, and printed wiring, and printed circuit boards. For example, the operating temperature of the wide band gap semiconductor is If it is high, there is a possibility that the operating temperature of the Si semiconductor may exceed the allowable temperature depending on the case. At present, the allowable temperature of the Si semiconductor is about 150 ° C. or less.
そのため、上記に説明したワイドバンドギャップ半導体（ＳｉＣ半導体）の特性を生かしつつ、ＳｉＣ半導体とＳｉ半導体とを近接して配置するには、その半導体回路のプリント基板は、放熱しやすさと伝熱のし難さの両方の性能が求められることになる。つまり、このプリント基板は、ＳｉＣ半導体から伝導してきた熱をプリント基板や空気中に放熱させてやる必要から、放熱し易さが求められる。また、Ｓｉ半導体の動作温度が許容温度以上にならないようにするために、ＳｉＣ半導体から伝導してきた熱がＳｉ半導体に対して伝導し難いことが求められる。 Therefore, in order to arrange the SiC semiconductor and the Si semiconductor close to each other while taking advantage of the characteristics of the wide band gap semiconductor (SiC semiconductor) described above, the printed circuit board of the semiconductor circuit is easy to dissipate heat and transfer heat. Both performances are difficult. That is, this printed circuit board is required to dissipate heat conducted from the SiC semiconductor into the printed circuit board or the air, so that it is required to be easily dissipated. Further, in order to prevent the operating temperature of the Si semiconductor from exceeding the allowable temperature, it is required that the heat conducted from the SiC semiconductor is difficult to conduct to the Si semiconductor.
本発明は上記の問題に着目してなされたものであり、半導体ディバイスと、該半導体ディバイスの動作温度よりも許容温度の低い周辺部品とにより構成された半導体回路において、半導体ディバイスの放熱しやすさと、該半導体ディバイスから周辺部品への伝熱のし難さを両立できるようにすることを目的としている。 The present invention has been made paying attention to the above problems, and in a semiconductor circuit constituted by a semiconductor device and peripheral components having an allowable temperature lower than the operating temperature of the semiconductor device, it is easy to dissipate heat from the semiconductor device. An object of the present invention is to make it possible to achieve both the difficulty of heat transfer from the semiconductor device to peripheral components.
上記の課題を解決するため、第１の発明は、
半導体ディバイス（110）と、該半導体ディバイス（110）の動作温度よりも許容温度の低い周辺部品（120）とが配線経路により接続された半導体回路であって、
前記半導体ディバイス（110）と接続された基板の高温部（131）と、
前記周辺部品（120）が搭載された基板の低温部（132）との間には、高温部（131）及び低温部（132）とは熱伝導率が異なる電気的絶縁材料により構成された伝熱調整部（150）が設けられていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the first invention is
A semiconductor circuit in which a semiconductor device (110) and a peripheral component (120) whose allowable temperature is lower than the operating temperature of the semiconductor device (110) are connected by a wiring path,
A high temperature portion (131) of a substrate connected to the semiconductor device (110);
Between the low-temperature part (132) of the substrate on which the peripheral component (120) is mounted, a transmission made of an electrically insulating material having a thermal conductivity different from that of the high-temperature part (131) and the low-temperature part (132). A heat adjustment part (150) is provided.
これにより、伝熱調整部（150）が、半導体ディバイス（110）と周辺部品（120）との間で伝導する熱の量を調整する。 As a result, the heat transfer adjusting unit (150) adjusts the amount of heat conducted between the semiconductor device (110) and the peripheral component (120).
また、第２の発明は、
第１の発明の半導体回路において、
前記基板の高温部（131）と低温部（132）には、配線経路としてプリント配線（140）が配置され、
前記伝熱調整部（150）は、前記高温部（131）に配置されたプリント配線（140）の任意の点と前記低温部（132）に配置されたプリント配線（140）の任意の点とを最短距離で結ぶ直線上に設けられていることを特徴とする。
In addition, the second invention,
In the semiconductor circuit of the first invention,
A printed wiring (140) is arranged as a wiring path in the high temperature part (131) and the low temperature part (132) of the substrate,
The heat transfer adjustment part (150) includes an arbitrary point of the printed wiring (140) disposed in the high temperature part (131) and an arbitrary point of the printed wiring (140) disposed in the low temperature part (132). Are provided on a straight line connecting the two at the shortest distance.
これにより、半導体ディバイス（110）と周辺部品（120）との間における最短の熱伝導経路上で、伝熱調整部（150）が伝熱量を調整する。 As a result, the heat transfer adjustment unit (150) adjusts the amount of heat transfer on the shortest heat conduction path between the semiconductor device (110) and the peripheral component (120).
また、第３の発明は、
第１の発明又は第２の発明の半導体回路において、
前記伝熱調整部（150）は、前記基板の高温部（131）と低温部（132）よりも熱伝導率が小さい材料により形成されていることを特徴とする。
In addition, the third invention,
In the semiconductor circuit of the first invention or the second invention,
The heat transfer adjusting part (150) is formed of a material having a lower thermal conductivity than the high temperature part (131) and the low temperature part (132) of the substrate.
これにより、伝熱調整部（150）が、半導体ディバイス（110）と周辺部品（120）との間における熱の流れを低減させる。 Accordingly, the heat transfer adjusting unit (150) reduces the heat flow between the semiconductor device (110) and the peripheral component (120).
また、第４の発明は、
第３の発明の半導体回路において、
前記半導体ディバイス（110）と前記周辺部品（120）とを結ぶプリント配線（140）は、前記伝熱調整部（150）を迂回して配置されていることを特徴とする。
In addition, the fourth invention is
In the semiconductor circuit of the third invention,
The printed wiring (140) connecting the semiconductor device (110) and the peripheral component (120) is disposed around the heat transfer adjusting unit (150).
これにより、プリント基板（130）に放熱するプリント配線（140）の長さ（面積）が、半導体ディバイス（110）と周辺部品（120）とを直線的にプリント配線（140）で結んだ場合よりも大きくなる。 As a result, the length (area) of the printed wiring (140) that dissipates heat to the printed circuit board (130) is greater than when the semiconductor device (110) and peripheral components (120) are linearly connected by the printed wiring (140). Also grows.
また、第５の発明は、
第３の発明の半導体回路において、
前記伝熱調整部（150）の上を跨いで配置された空中配線（410）を備え、
前記半導体ディバイス（110）と前記周辺部品（120）とは、前記空中配線（410）により電気的に接続されていることを特徴とする。
In addition, the fifth invention,
In the semiconductor circuit of the third invention,
An aerial wiring (410) disposed across the heat transfer adjustment part (150),
The semiconductor device (110) and the peripheral component (120) are electrically connected by the aerial wiring (410).
これにより、半導体ディバイス（110）と周辺部品（120）とを結ぶ配線長が長くなり、半導体ディバイス（110）と周辺部品（120）との間の伝熱量が減少する。 As a result, the wiring length connecting the semiconductor device (110) and the peripheral component (120) becomes long, and the amount of heat transfer between the semiconductor device (110) and the peripheral component (120) decreases.
また、第６の発明は、
第５の発明の半導体回路において、
前記空中配線（410）は、空気中に熱を放熱するように構成されていることを特徴とする。
In addition, the sixth invention,
In the semiconductor circuit of the fifth invention,
The aerial wiring (410) is configured to dissipate heat into the air.
これにより、空中配線（410）が、半導体ディバイス（110）と周辺部品（120）との間で伝導する熱を空気中に放熱させる。 Thereby, the aerial wiring (410) dissipates heat conducted between the semiconductor device (110) and the peripheral component (120) into the air.
また、第７の発明は、
第３の発明から第６の発明のうちの何れか１つの半導体回路において、
前記伝熱調整部（150）は、空気により構成されていることを特徴とする。
In addition, the seventh invention,
In any one of the semiconductor circuits according to the third to sixth inventions,
The heat transfer adjusting part (150) is characterized by being composed of air.
これにより、空気により構成された伝熱調整部（150）が、半導体ディバイス（110）と周辺部品（120）との間における熱の流れを低減する。 Thereby, the heat transfer adjustment part (150) comprised with air reduces the flow of the heat | fever between a semiconductor device (110) and peripheral components (120).
また、第８の発明は、
第１の発明又は第２の発明の半導体回路において、
前記伝熱調整部（150）は、前記基板の高温部（131）と低温部（132）よりも熱伝導率が大きい材料により形成されていることを特徴とする。
Further, the eighth invention is
In the semiconductor circuit of the first invention or the second invention,
The heat transfer adjusting part (150) is formed of a material having a higher thermal conductivity than the high temperature part (131) and the low temperature part (132) of the substrate.
これにより、伝熱調整部（150）が、プリント配線（140）の熱を効果的にプリント基板（130）へ伝える。 Accordingly, the heat transfer adjusting unit (150) effectively transfers the heat of the printed wiring (140) to the printed circuit board (130).
また、第９の発明は、
第１の発明から第８の発明のうちの何れか１つの半導体回路において、
該半導体回路内において、前記基板の高温部（131）、低温部（132）、及び前記伝熱調整部（150）のうちの相対的に熱伝導率が大きい領域に設けられたプリント配線（140）は、該プリント配線（140）の任意の二点を最短距離で結ぶ直線よりも長いことを特徴とする。
In addition, the ninth invention,
In any one of the first to eighth aspects of the semiconductor circuit,
In the semiconductor circuit, printed wiring (140) provided in a region having a relatively high thermal conductivity among the high temperature portion (131), the low temperature portion (132), and the heat transfer adjustment portion (150) of the substrate. ) Is longer than a straight line connecting any two points of the printed wiring (140) with the shortest distance.
これにより、半導体回路内において熱が伝導しやすい箇所に設けられたプリント配線（140）の放熱面積が、半導体ディバイス（110）と周辺部品（120）とを直線的にプリント配線（140）で結んだ場合よりも大きくなる。 As a result, the heat dissipating area of the printed wiring (140) provided at a location where heat is easily conducted in the semiconductor circuit connects the semiconductor device (110) and the peripheral component (120) linearly with the printed wiring (140). It will be bigger than the case.
また、第１０の発明は、
第１の発明から第９の発明のうちの何れか１つの半導体回路において、
該半導体回路内において、前記基板の高温部（131）、低温部（132）、及び前記伝熱調整部（150）のうちの相対的に熱伝導率が大きい領域の表面又は裏面に冷却機構（210）が設けられていることを特徴とする。
The tenth aspect of the invention is
In any one of the first to ninth aspects of the semiconductor circuit,
In the semiconductor circuit, a cooling mechanism (on the front surface or the back surface of the region having a relatively high thermal conductivity among the high temperature portion (131), the low temperature portion (132), and the heat transfer adjustment portion (150) of the substrate. 210).
これにより、半導体回路内において熱が伝導しやすい箇所に設けられた冷却機構（210）から放熱が行われる。 As a result, heat is radiated from the cooling mechanism (210) provided at a location where heat is easily conducted in the semiconductor circuit.
また、第１１の発明は、
第１０の発明の半導体回路において、
前記冷却機構（210）は、該冷却機構（210）が配置されている領域内のプリント配線（140）と電気的に絶縁されていることを特徴とする。
The eleventh invention
In the semiconductor circuit of the tenth invention,
The cooling mechanism (210) is electrically insulated from a printed wiring (140) in a region where the cooling mechanism (210) is disposed.
これにより、複数のプリント配線（140）に跨って冷却機構（210）を配置しても、これらのプリント配線（140）の間で短絡が起こらないようにできる。 Thereby, even if it arrange | positions a cooling mechanism (210) ranging over several printed wiring (140), it can prevent that a short circuit arises between these printed wiring (140).
また、第１２の発明は、
第１の発明から第１１の発明のうちの何れか１つの半導体回路において、
前記半導体ディバイス（110）は、１５０℃以上で動作可能に構成されていることを特徴とする。
In addition, the twelfth invention
In any one of the first to eleventh aspects of the semiconductor circuit,
The semiconductor device (110) is configured to be operable at 150 ° C. or higher.
また、第１３の発明は、
第１の発明から第１２の発明のうちの何れか１つの半導体回路において、
前記半導体ディバイス（110）は、ワイドバンドギャップ半導体を主材料として構成されていることを特徴とする。
The thirteenth invention
In any one of the semiconductor circuits according to the first to twelfth inventions,
The semiconductor device (110) is composed of a wide band gap semiconductor as a main material.
また、第１４の発明は、
第１３の発明の半導体回路において、
前記ワイドバンドギャップ半導体は、シリコンカーバイト、窒化ガリウム、及びダイヤモンドの何れかを主材料として構成されていることを特徴とする。
In addition, the fourteenth invention
In the semiconductor circuit of the thirteenth invention,
The wide band gap semiconductor is characterized by being composed mainly of any one of silicon carbide, gallium nitride, and diamond.
これらにより、半導体ディバイス（110）が１５０℃以上で動作し、その際、半導体ディバイス（110）の熱は、伝熱調整部（150）によって周辺部品（120）への伝導が調整される。 As a result, the semiconductor device (110) operates at 150 ° C. or higher. At that time, the conduction of heat from the semiconductor device (110) to the peripheral component (120) is adjusted by the heat transfer adjusting unit (150).
第１の発明によれば、伝熱調整部（150）が、半導体ディバイス（110）と周辺部品（120）との間で伝導する熱量を調整するので、例えば、半導体ディバイス（110）から周辺部品（120）へ熱が流れにくくできる。そのため半導体ディバイス（110）が、高温になりがちであっても、その熱の伝導による周辺部品（120）の破損を防止できる。また、半導体ディバイス（110）と接続している高温部（131）からは、半導体ディバイス（110）から伝導してきた熱を空気中に放熱させることができる。つまり、本発明によれば、半導体ディバイス（110）の放熱しやすさと、該半導体ディバイス（110）から周辺部品（120）への伝熱のし難さの両立ができる。 According to the first invention, since the heat transfer adjusting unit (150) adjusts the amount of heat conducted between the semiconductor device (110) and the peripheral component (120), for example, from the semiconductor device (110) to the peripheral component Heat can be made difficult to flow to (120). Therefore, even if the semiconductor device (110) tends to become high temperature, the peripheral component (120) can be prevented from being damaged due to the heat conduction. Further, the heat conducted from the semiconductor device (110) can be radiated into the air from the high temperature part (131) connected to the semiconductor device (110). That is, according to the present invention, it is possible to achieve both heat radiation of the semiconductor device (110) and difficulty in heat transfer from the semiconductor device (110) to the peripheral component (120).
また、第２の発明によれば、半導体ディバイス（110）と周辺部品（120）との間における最短の熱伝導経路上で、伝熱調整部（150）が伝熱量を調整するので、伝熱量の調整が効果的に行われる。 According to the second invention, the heat transfer adjustment unit (150) adjusts the heat transfer amount on the shortest heat conduction path between the semiconductor device (110) and the peripheral component (120). Is effectively adjusted.
また、第３の発明によれば、伝熱調整部（150）が、半導体ディバイス（110）と周辺部品（120）との間における熱の流れを低減させるので、例えば半導体ディバイス（110）が高温になっても、該半導体ディバイス（110）からの熱伝導による周辺部品（120）の破損を防止できる。 According to the third aspect of the invention, the heat transfer adjusting unit (150) reduces the heat flow between the semiconductor device (110) and the peripheral component (120), so that the semiconductor device (110) has a high temperature, for example. Even in this case, it is possible to prevent the peripheral component (120) from being damaged due to heat conduction from the semiconductor device (110).
また、第４の発明によれば、プリント基板（130）に放熱するプリント配線（140）の長さ（面積）が、半導体ディバイス（110）と周辺部品（120）とを直線的にプリント配線（140）で結んだ場合よりも大きくなるので、プリント配線（140）の熱を効率的にプリント基板（130）へ放熱させることができる。また、プリント基板（130）での熱伝導経路も長くなるため、プリント基板（130）での熱伝導を低減できる。 According to the fourth aspect of the invention, the length (area) of the printed wiring (140) that radiates heat to the printed circuit board (130) is such that the semiconductor device (110) and the peripheral component (120) are printed linearly ( 140), the heat of the printed wiring (140) can be efficiently radiated to the printed circuit board (130). Moreover, since the heat conduction path in the printed circuit board (130) becomes longer, the heat conduction in the printed circuit board (130) can be reduced.
また、第５の発明、又は第６の発明によれば、プリント配線（140）を介して半導体ディバイス（110）から周辺部品（120）へ伝導する熱が、空中配線（410）によって低減させられる。 Further, according to the fifth invention or the sixth invention, heat conducted from the semiconductor device (110) to the peripheral component (120) via the printed wiring (140) is reduced by the aerial wiring (410). .
また、第７の発明によれば、空気により構成された伝熱調整部（150）が、半導体ディバイス（110）と周辺部品（120）との間における熱の流れを低減するので、例えば半導体ディバイス（110）が、高温になっても、その熱の伝導による周辺部品（120）の破損を防止できる。 Further, according to the seventh invention, the heat transfer adjusting part (150) constituted by air reduces the flow of heat between the semiconductor device (110) and the peripheral component (120), so that, for example, the semiconductor device Even if (110) reaches a high temperature, the peripheral component (120) can be prevented from being damaged due to the heat conduction.
また、第８の発明又は第９の発明によれば、プリント配線（140）の熱が効果的にプリント基板（130）へ伝わるので、プリント配線（140）を介して半導体ディバイス（110）から周辺部品（120）へ伝わる熱を該プリント基板（130）から効果的に放熱させることができる。 According to the eighth or ninth invention, the heat of the printed wiring (140) is effectively transferred to the printed circuit board (130), so that the peripheral from the semiconductor device (110) through the printed wiring (140). Heat transmitted to the component (120) can be effectively dissipated from the printed circuit board (130).
また、第１０の発明によれば、冷却機構（210）から放熱が行われるので、プリント基板（130）を効果的に冷却できる。 Further, according to the tenth aspect of the invention, since heat is radiated from the cooling mechanism (210), the printed circuit board (130) can be effectively cooled.
また、第１１の発明によれば、ひとつのヒートシンク（210）で複数のプリント配線（140）を冷却できる。 According to the eleventh aspect, a plurality of printed wirings (140) can be cooled by a single heat sink (210).
また、第１２の発明、第１３の発明、又は第１４の発明によれば、半導体回路（100）において高温動作（例えば１５０℃以上での動作）を実現できる。 According to the twelfth, thirteenth, or fourteenth invention, the semiconductor circuit (100) can realize a high-temperature operation (for example, an operation at 150 ° C. or higher).
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。また、以下の各実施形態や変形例の説明において、一度説明した構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use. In the following description of each embodiment and modification, components having the same functions as those described once will be given the same reference numerals and description thereof will be omitted.
《発明の実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１に係る半導体回路（100）の平面配置を示す図である。この半導体回路（100）は、同図に示すように、プリント基板（130）上に、半導体ディバイス（110）、周辺部品（120）、プリント配線（140）、及び伝熱調整部（150）を備えている。
Embodiment 1 of the Invention
FIG. 1 is a diagram showing a planar arrangement of a semiconductor circuit (100) according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in the figure, the semiconductor circuit (100) includes a semiconductor device (110), peripheral components (120), a printed wiring (140), and a heat transfer adjustment unit (150) on a printed circuit board (130). I have.
半導体ディバイス（110）は、本実施形態ではワイドバンドギャップ半導体を用いたスイッチング素子（ここでは、ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴ）によって構成されている。なお、ワイドバンドギャップ半導体としては、ＳｉＣ（シリコンカーバイト）の他に、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ダイヤモンドなどが挙げられる。例えば、インバータ回路におけるスイッチング素子などでは、高速、高温での動作が求められる場合があり、そのような応用では、このようなワイドバンドギャップ半導体を用いることが考えられる。インバータ回路のスイッチング素子などにおける応用では、ワイドバンドギャップ半導体の動作温度は１５０℃以上になると考えられる。 In this embodiment, the semiconductor device (110) is configured by a switching element (here, SiC MOSFET) using a wide band gap semiconductor. Examples of the wide band gap semiconductor include gallium nitride (GaN) and diamond in addition to SiC (silicon carbide). For example, a switching element in an inverter circuit may be required to operate at a high speed and a high temperature. In such an application, it is conceivable to use such a wide band gap semiconductor. In applications such as switching elements of inverter circuits, the operating temperature of wide band gap semiconductors is considered to be 150 ° C. or higher.
一方、周辺部品（120）は、半導体ディバイス（110）の動作温度よりも許容温度の低い素子（例えばＳｉ半導体）により構成されている。例えば、上記のインバータ回路を制御する回路などでは、上記スイッチング素子のような高温での動作が必ずしも必要ないので、このようにＳｉ半導体により回路を構成することが考えられる。このようなＳｉ半導体の許容温度は、現状では約１５０℃が最大である。 On the other hand, the peripheral component (120) is composed of an element (for example, a Si semiconductor) having an allowable temperature lower than the operating temperature of the semiconductor device (110). For example, in the circuit for controlling the above inverter circuit and the like, it is not always necessary to operate at a high temperature as in the above switching element. The maximum allowable temperature of such a Si semiconductor is currently about 150 ° C.
上記の半導体ディバイス（110）と接続された周辺部品（120）は、プリント基板（130）に搭載されている。このプリント基板（130）は、伝熱調整部（150）によって２つの領域に分けられている。具体的には、半導体ディバイス（110）側の領域である高温部（131）と、周辺部品（120）側の領域である低温部（132）の２つの領域である。この高温部（131）は、動作温度が周辺部品の許容温度よりも高くなる領域であり、低温部（132）は、動作温度が周辺部品の許容温度よりも低い領域である。プリント基板（130）は、半導体ディバイス（110）、周辺部品（120）からの熱を、放熱させる機能を有している。 The peripheral component (120) connected to the semiconductor device (110) is mounted on the printed circuit board (130). The printed circuit board (130) is divided into two regions by the heat transfer adjusting unit (150). Specifically, there are two regions, a high temperature portion (131) that is a region on the semiconductor device (110) side and a low temperature portion (132) that is a region on the peripheral component (120) side. The high temperature portion (131) is a region where the operating temperature is higher than the allowable temperature of the peripheral components, and the low temperature portion (132) is a region where the operating temperature is lower than the allowable temperature of the peripheral components. The printed circuit board (130) has a function of radiating heat from the semiconductor device (110) and the peripheral component (120).
また、プリント基板（130）の表面には、プリント配線（140）が設けられている。プリント配線（140）は、半導体ディバイス（110）と周辺部品（120）とを電気的に接続する配線である。 A printed wiring (140) is provided on the surface of the printed circuit board (130). The printed wiring (140) is a wiring that electrically connects the semiconductor device (110) and the peripheral component (120).
伝熱調整部（150）は、半導体ディバイス（110）と周辺部品（120）との間に設けられ、高温部（131）や低温部（132）とは熱伝導率が異なる電気的絶縁材料により構成されている。本実施形態では、伝熱調整部（150）は、電気的な絶縁が可能、且つ高温部（131）や低温部（132）よりも熱伝導率が小さい（熱抵抗が大きい）材料（伝熱調整用材料（150a））により構成されている。 The heat transfer adjustment part (150) is provided between the semiconductor device (110) and the peripheral component (120), and is made of an electrically insulating material having a thermal conductivity different from that of the high temperature part (131) and the low temperature part (132). It is configured. In the present embodiment, the heat transfer adjusting part (150) is a material (heat transfer) that can be electrically insulated and has lower thermal conductivity (higher thermal resistance) than the high temperature part (131) and the low temperature part (132). It is composed of the adjustment material (150a).
図２、及び図３は、何れも伝熱調整部（150）の配置を例示した図であり、半導体回路（100）の断面形状を模式的に表している。これらの例に示した伝熱調整部（150）は、プリント基板（130）の厚さ方向に貫通する貫通孔（130a）を設けたり（図２の例）、プリント基板（130）の表面を削って凹部（130b）を設け（図３の例）、この貫通孔（130a）や凹部（130b）に高温部（131）や低温部（132）とは材質が異なる材料を埋め込んだりして製造できる。例えば、この伝熱調整用材料（150a）として樹脂を用いる場合には、貫通孔（130a）や凹部（130b）にこの樹脂を流し込むことで、容易に伝熱調整部（150）を形成できる。また、伝熱調整用材料（150a）の材質によっては、貫通孔（130a）内に、その材料を打ち込むことによって伝熱調整部（150）を形成することも考えられる。なお、貫通孔（130a）は図２に示すように１つだけであってもよいし、図４に示すように、ビア状の複数の貫通孔（130a）を設けて、それらの内部に伝熱調整用材料（150a）を埋め込むようにしてもよい。 2 and 3 are diagrams illustrating the arrangement of the heat transfer adjustment unit (150), and schematically show the cross-sectional shape of the semiconductor circuit (100). The heat transfer adjusting portion (150) shown in these examples is provided with a through hole (130a) penetrating in the thickness direction of the printed circuit board (130) (example in FIG. 2) or the surface of the printed circuit board (130). Cut to provide a recess (130b) (example in Fig. 3), and this through hole (130a) or recess (130b) is manufactured by embedding a material different in material from the high temperature part (131) or the low temperature part (132) it can. For example, when a resin is used as the heat transfer adjustment material (150a), the heat transfer adjustment portion (150) can be easily formed by pouring the resin into the through hole (130a) or the recess (130b). Further, depending on the material of the heat transfer adjustment material (150a), the heat transfer adjustment portion (150) may be formed by driving the material into the through hole (130a). The number of through holes (130a) may be only one as shown in FIG. 2, or a plurality of via-shaped through holes (130a) are provided as shown in FIG. You may make it embed the material for heat regulation (150a).
また、伝熱調整部（150）は、図５に示すように、プリント基板（130）の内部に形成することも考えられる。プリント基板（130）の内部に伝熱調整部（150）を形成するには、例えば、凹部（130b）を形成した基板を複数用意して、これらを積層することによって製造できる。図５に示した例では２枚の基板を、それぞれの凹部（130b）同士が向かい合うように積層している。このように、基板を積層する場合には、予め凹部（130b）内に、上記のように伝熱調整用材料（150a）として樹脂などを流し込んでおいてそれらを積層してもよいし、凹部（130b）が空の状態（空気が伝熱調整用材料（150a）として入っている状態）で積層してもよい。 Further, it is conceivable that the heat transfer adjusting portion (150) is formed inside the printed circuit board (130) as shown in FIG. In order to form the heat transfer adjusting portion (150) inside the printed circuit board (130), for example, a plurality of substrates on which the recesses (130b) are formed can be prepared and laminated. In the example shown in FIG. 5, two substrates are laminated so that the respective concave portions (130b) face each other. Thus, when laminating the substrates, the resin or the like may be poured into the recess (130b) in advance as the heat transfer adjustment material (150a) as described above, and they may be stacked. (130b) may be laminated in an empty state (a state in which air is contained as a heat transfer adjustment material (150a)).
同様に図６もプリント基板（130）の内部に伝熱調整部（150）を形成した例である。この例では、プリント基板（130）は３層構造を有している。上面のプリント基板は、半導体ディバイス（110）、周辺部品（120）、及びプリント配線（140）が設けられている。中間の基板には貫通孔（130a）が形成され、その貫通孔（130a）内には伝熱調整用材料（150a）として樹脂などを流し込んでいる。そして、上面と下面の基板で、この中間の基板を挟み込んでいる。なお、このようにプリント基板（130）を３層構造にする場合にも、中間の基板の貫通孔（130a）内は空の状態（空気が伝熱調整用材料（150a）として入っている状態）にしておいてもよい。 Similarly, FIG. 6 also shows an example in which the heat transfer adjusting portion (150) is formed inside the printed circuit board (130). In this example, the printed circuit board (130) has a three-layer structure. The upper printed circuit board is provided with a semiconductor device (110), peripheral components (120), and a printed wiring (140). A through hole (130a) is formed in the intermediate substrate, and resin or the like is poured into the through hole (130a) as a heat transfer adjusting material (150a). The intermediate substrate is sandwiched between the upper and lower substrates. Even when the printed circuit board (130) has a three-layer structure, the through hole (130a) of the intermediate board is empty (air is contained as a heat transfer adjustment material (150a)). You may leave it.
さらに別の製造方法も考えられる。図７に示す例は、伝熱調整用材料（150a）を、プリント基板（130）表面に塗布して伝熱調整部（150）を形成し、その伝熱調整部（150）上にプリント配線（140）を設けるようにしている。 Still another manufacturing method is conceivable. In the example shown in FIG. 7, the heat transfer adjustment material (150a) is applied to the surface of the printed circuit board (130) to form the heat transfer adjustment portion (150), and the printed wiring is formed on the heat transfer adjustment portion (150). (140) is provided.
（半導体回路（100）における放熱動作）
上記のように構成された半導体回路（100）では、半導体回路（100）が動作状態になると、半導体ディバイス（110）から発生した熱の一部は、基板の高温部（131）に流れ込んで高温部（131）を加熱し、一部の熱は空気中に放熱する。同様に、周辺部品（120）から発生した熱の一部も、基板の低温部（132）を加熱し、一部の熱は空気中に放熱する。そして、それぞれの領域では伝熱調整部（150）までは熱が伝導する。
(Heat dissipation operation in semiconductor circuit (100))
In the semiconductor circuit (100) configured as described above, when the semiconductor circuit (100) is in an operating state, a part of the heat generated from the semiconductor device (110) flows into the high temperature part (131) of the substrate and is heated. The part (131) is heated, and part of the heat is dissipated into the air. Similarly, part of the heat generated from the peripheral component (120) also heats the low temperature part (132) of the substrate, and part of the heat is dissipated into the air. And in each area | region, heat | fever conducts to a heat-transfer adjustment part (150).
ここで、半導体ディバイス（110）の方が周辺部品（120）よりも高温になるとすれば、熱は半導体ディバイス（110）側から周辺部品（120）側に向かって流れるはずである。しかしながら、伝熱調整部（150）は高温部（131）や低温部（132）よりも熱伝導率が小さいので、低温部（132）には半導体ディバイス（110）からの熱は流れにくい。したがって、半導体ディバイス（110）の熱による低温部（132）の温度上昇が防止される。すなわち、半導体ディバイス（110）の熱による周辺部品（120）の温度上昇が防止される。 Here, if the temperature of the semiconductor device (110) is higher than that of the peripheral component (120), heat should flow from the semiconductor device (110) side toward the peripheral component (120) side. However, since the heat transfer adjusting part (150) has a lower thermal conductivity than the high temperature part (131) and the low temperature part (132), heat from the semiconductor device (110) hardly flows to the low temperature part (132). Therefore, the temperature rise of the low temperature part (132) due to the heat of the semiconductor device (110) is prevented. That is, the temperature rise of the peripheral component (120) due to the heat of the semiconductor device (110) is prevented.
一方、高温部（131）、及び低温部（132）の熱は、それぞれの表面から空気中に放熱する。すなわち、周辺部品（120）、及び半導体ディバイス（110）は、プリント基板（130）を介して空気中に放熱し、周辺部品（120）、及び半導体ディバイス（110）が直接空気中に放熱するのと相俟って、半導体ディバイス（110）、及び周辺部品（120）の温度が一定値以下に保たれる。 On the other hand, the heat of the high temperature part (131) and the low temperature part (132) is radiated from the respective surfaces into the air. That is, the peripheral component (120) and the semiconductor device (110) radiate heat into the air via the printed circuit board (130), and the peripheral component (120) and the semiconductor device (110) directly radiate into the air. Together, the temperature of the semiconductor device (110) and the peripheral component (120) is kept below a certain value.
以上のように、半導体ディバイス（110）と周辺部品（120）との間に、高温部（131）や低温部（132）よりも熱伝導率が小さい伝熱調整部（150）を設けることで、半導体ディバイス（110）から周辺部品（120）へ熱が流れにくくなる。そのため半導体ディバイス（110）が高温になりがちであっても、その熱の伝導による周辺部品（120）の破損を防止できる。また、高温部（131）からは、半導体ディバイス（110）から伝導してきた熱を空気中に放熱させることができる。つまり、本実施形態によれば、半導体ディバイス（110）の放熱しやすさと、該半導体ディバイス（110）から周辺部品（120）への伝熱のし難さの両立ができる。 As described above, by providing the heat transfer adjustment part (150) having a lower thermal conductivity than the high temperature part (131) and the low temperature part (132) between the semiconductor device (110) and the peripheral component (120). This makes it difficult for heat to flow from the semiconductor device (110) to the peripheral component (120). Therefore, even if the semiconductor device (110) tends to become high temperature, it is possible to prevent the peripheral component (120) from being damaged due to the heat conduction. Further, the heat conducted from the semiconductor device (110) can be radiated from the high temperature part (131) into the air. That is, according to this embodiment, it is possible to achieve both heat dissipation of the semiconductor device (110) and difficulty in heat transfer from the semiconductor device (110) to the peripheral component (120).
《実施形態１の変形例》
なお、半導体ディバイス（110）と周辺部品（120）とは、例えば、図８に示すように、互いに別体の基板に搭載し、リードフレームやボンディングワイヤなどの配線経路により接続してもよい。図８に示した例では、半導体ディバイス（110）は、基板（160）に搭載され、周辺部品（120）は、基板（160）とは別体のプリント基板（130）に搭載されている。このプリント基板（130）でもプリント配線（140）と伝熱調整部（150）が設けられ、伝熱調整部（150）によって該プリント基板（130）は高温部（131）と低温部（132）の２つの領域に分けられている。
<< Modification of Embodiment 1 >>
For example, as shown in FIG. 8, the semiconductor device (110) and the peripheral component (120) may be mounted on separate substrates and connected by a wiring path such as a lead frame or a bonding wire. In the example shown in FIG. 8, the semiconductor device (110) is mounted on a substrate (160), and the peripheral component (120) is mounted on a printed circuit board (130) separate from the substrate (160). The printed circuit board (130) is also provided with a printed wiring (140) and a heat transfer adjustment section (150), and the heat transfer adjustment section (150) causes the printed circuit board (130) to have a high temperature section (131) and a low temperature section (132). It is divided into two areas.
また、半導体ディバイス（110）とプリント配線（140）とは、ボンディングワイヤ（170）によって電気的に接続されている。詳しくは、ボンディングワイヤ（170）は、高温部（131）において、プリント配線（140）と接続されている。 The semiconductor device (110) and the printed wiring (140) are electrically connected by a bonding wire (170). Specifically, the bonding wire (170) is connected to the printed wiring (140) at the high temperature part (131).
上記のように構成されたこの変形例では、半導体ディバイス（110）の熱は、ボンディングワイヤ（170）を介して、高温部（131）やプリント配線（140）に伝熱する。この熱は高温部（131）などを加熱するが、本変形例でもプリント基板（130）には伝熱調整部（150）が設けられているので、高温部（131）側の熱は、周辺部品（120）へは流れにくい。また、高温部（131）からは、半導体ディバイス（110）から伝導してきた熱を空気中に放熱させることができる。また、プリント基板（160）も半導体ディバイス（110）の熱を空気中に放熱させることができる。つまり、本変形例においても、半導体ディバイス（110）の放熱しやすさと、該半導体ディバイス（110）から周辺部品（120）への伝熱のし難さの両立ができる。 In this modification configured as described above, the heat of the semiconductor device (110) is transferred to the high temperature part (131) and the printed wiring (140) via the bonding wire (170). Although this heat heats the high temperature part (131), etc., since the heat transfer adjustment part (150) is provided on the printed circuit board (130) in this modified example, the heat on the high temperature part (131) side is Difficult to flow to part (120). Further, the heat conducted from the semiconductor device (110) can be radiated from the high temperature part (131) into the air. The printed circuit board (160) can also dissipate the heat of the semiconductor device (110) into the air. That is, also in this modification, it is possible to achieve both heat dissipation of the semiconductor device (110) and difficulty in heat transfer from the semiconductor device (110) to the peripheral component (120).
なお、半導体ディバイス（110）と周辺部品（120）とを互いに別体の基板に搭載する構造は、以下に説明する他の実施形態や変形例にも同様に適用できる。 The structure in which the semiconductor device (110) and the peripheral component (120) are mounted on separate substrates can be similarly applied to other embodiments and modifications described below.
《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２では、周辺部品（120）への熱伝導をさらに低減できる例を説明する。図９は、本発明の実施形態２に係る半導体回路（200）の平面配置を示す図である。半導体回路（200）は、実施形態１の半導体回路（100）に対し、プリント配線（140）の構成が異なっている。本実施形態では、図９に示すように、プリント配線（140）は、半導体ディバイス（110）と周辺部品（120）とを最短距離で結ぶのではなく、高温部（131）において、蛇行させて配置してある。このようにプリント配線（140）を配置することで、高温部（131）において、プリント配線（140）の熱をプリント基板（130）へ効率的に放熱させることができる。このようにしてプリント基板（130）内に放熱させられた熱は、プリント基板（130）の表面から空気中に放熱する。
<< Embodiment 2 of the Invention >>
In the second embodiment of the present invention, an example in which the heat conduction to the peripheral component (120) can be further reduced will be described. FIG. 9 is a diagram showing a planar arrangement of a semiconductor circuit (200) according to the second embodiment of the present invention. The semiconductor circuit (200) differs from the semiconductor circuit (100) of the first embodiment in the configuration of the printed wiring (140). In this embodiment, as shown in FIG. 9, the printed wiring (140) is not meandering the semiconductor device (110) and the peripheral component (120) at the shortest distance, but meandering at the high temperature part (131). It is arranged. By arranging the printed wiring (140) in this way, the heat of the printed wiring (140) can be efficiently radiated to the printed circuit board (130) in the high temperature part (131). The heat radiated in the printed circuit board (130) in this way is radiated from the surface of the printed circuit board (130) to the air.
以上のように、本実施形態によれば、プリント配線（140）を介して周辺部品（120）側に伝導する熱を、効果的に空気中に放熱させることができる。 As described above, according to the present embodiment, heat conducted to the peripheral component (120) side through the printed wiring (140) can be effectively dissipated into the air.
《実施形態２の変形例》
プリント配線（140）から空気中への放熱をさらに効果的にするには、プリント配線（140）に冷却機構を設けるとよい。この冷却機構は、例えばヒートシンク（210）により構成し、図１０に示すように、プリント配線（140）の蛇行部分に配置する。図１１は、何れもこの変形例に係る半導体回路の断面形状を模式的に表している。図１１の例では、ヒートシンク（210）をプリント基板（130）のプリント配線（140）側の面に設けている。なお、ヒートシンク（210）は、図１２に示すように、プリント配線（140）とは反対側の面に設けてもよい。
<< Modification of Embodiment 2 >>
In order to more effectively dissipate heat from the printed wiring (140) into the air, a cooling mechanism may be provided on the printed wiring (140). This cooling mechanism is constituted by a heat sink (210), for example, and is arranged in a meandering portion of the printed wiring (140) as shown in FIG. FIG. 11 schematically shows the cross-sectional shape of a semiconductor circuit according to this modification. In the example of FIG. 11, the heat sink (210) is provided on the surface of the printed circuit board (130) on the printed wiring (140) side. The heat sink (210) may be provided on the surface opposite to the printed wiring (140) as shown in FIG.
また、図１３は、本変形例において、半導体ディバイス（110）、及び周辺部品（120）を、複数設けた場合の伝熱調整部（150）、プリント配線（140）、及びヒートシンク（210）の配置の一例である。この場合には、ヒートシンク（210）は、ヒートシンク（210）が配置されている領域内のプリント配線（140）とは電気的に絶縁しておく。これにより、ヒートシンク（210）によって複数のプリント配線（140）を同時に冷却できる。 FIG. 13 shows the heat transfer adjusting part (150), the printed wiring (140), and the heat sink (210) when a plurality of semiconductor devices (110) and peripheral parts (120) are provided. It is an example of arrangement | positioning. In this case, the heat sink (210) is electrically insulated from the printed wiring (140) in the region where the heat sink (210) is disposed. Accordingly, the plurality of printed wirings (140) can be simultaneously cooled by the heat sink (210).
また、冷却機構としては、上記のヒートシンク（210）の他に、金属板（基板の面に貼り付けたもの）、水冷、冷媒冷却用のジャケットなどの採用も可能である。 As the cooling mechanism, in addition to the heat sink (210), a metal plate (attached to the surface of the substrate), a water cooling jacket, a coolant cooling jacket, or the like can be used.
《発明の実施形態３》
図１４は、本発明の実施形態３に係る半導体回路（300）の平面配置を示す図である。半導体回路（300）では、伝熱調整部（150）が複数箇所（図１４の例では３箇所）設けられている。本実施形態においては、それぞれの伝熱調整部（150）は、端部が互い違いになるように配置されている。また、これらの伝熱調整部（150）は、本実施形態ではプリント基板（130）を貫通する穴により構成されている。すなわち、本実施形態では、空気が伝熱調整用材料（150a）として用いられている。
<< Embodiment 3 of the Invention >>
FIG. 14 is a diagram showing a planar arrangement of a semiconductor circuit (300) according to the third embodiment of the present invention. In the semiconductor circuit (300), a plurality of heat transfer adjusting portions (150) are provided (three in the example of FIG. 14). In the present embodiment, the respective heat transfer adjusting portions (150) are arranged so that the end portions are staggered. Moreover, these heat-transfer adjustment parts (150) are comprised by the hole which penetrates a printed circuit board (130) in this embodiment. That is, in this embodiment, air is used as the heat transfer adjustment material (150a).
そして、プリント配線（140）は、これらの伝熱調整部（150）の間を蛇行しつつ周辺部品（120）と接続されている。つまり、半導体ディバイス（110）と周辺部品（120）とを結ぶプリント配線（140）は、伝熱調整部（150）を迂回して配置されている
このように半導体回路（300）を構成することで、プリント基板（130）に放熱するプリント配線（140）の長さ（面積）を十分に確保でき、効率的にプリント配線（140）の熱をプリント基板（130）へ放熱させることができる。これにより、プリント配線（140）を介して、半導体ディバイス（110）から周辺部品（120）へ伝導する熱を低減できる。また、プリント基板（130）における熱伝導の経路が長くなるので、プリント基板（130）を伝熱する熱も低減できる。
The printed wiring (140) is connected to the peripheral component (120) while meandering between the heat transfer adjusting portions (150). In other words, the printed wiring (140) connecting the semiconductor device (110) and the peripheral components (120) is arranged around the heat transfer adjustment part (150). In this way, the semiconductor circuit (300) is configured. Thus, the length (area) of the printed wiring (140) that radiates heat to the printed circuit board (130) can be sufficiently secured, and the heat of the printed wiring (140) can be efficiently radiated to the printed circuit board (130). Thereby, the heat conducted from the semiconductor device (110) to the peripheral component (120) via the printed wiring (140) can be reduced. Moreover, since the heat conduction path in the printed circuit board (130) becomes longer, the heat transferred to the printed circuit board (130) can also be reduced.
なお、図１５は、本実施形態において、半導体ディバイス（110）、及び周辺部品（120）を、複数設けた場合の伝熱調整部（150）、プリント配線（140）の配置の一例である。この例でもそれぞれの伝熱調整部（150）は、プリント基板（130）を貫通する穴により構成されている。 FIG. 15 shows an example of the arrangement of the heat transfer adjustment unit (150) and the printed wiring (140) when a plurality of semiconductor devices (110) and peripheral components (120) are provided in this embodiment. Also in this example, each heat transfer adjusting portion (150) is configured by a hole penetrating the printed circuit board (130).
《発明の実施形態４》
図１６は、本発明の実施形態４に係る半導体回路（400）の配置を示す図である。半導体回路（400）は、プリント配線（140）の熱を空中に放熱させて、該プリント配線（140）を冷却する例である。図１６に示すように、半導体回路（400）では、半導体ディバイス（110）からのプリント配線（140）も、周辺部品（120）からのプリント配線（140）も、伝熱調整部（150）の手前で分断されている。そして、分断されたプリント配線（140）の端部同士は、伝熱調整部（150）の上を跨いで配置された空中配線（410）により接続されている。この空中配線（410）は、例えばワイヤー、リードフレーム、ヒートシンクなどのように、空気中に放熱が可能な材料で構成されている。なお、この例でも伝熱調整部（150）は、プリント基板（130）を貫通する穴により構成されている。
<< Embodiment 4 of the Invention >>
FIG. 16 is a diagram showing an arrangement of the semiconductor circuit (400) according to the fourth embodiment of the present invention. The semiconductor circuit (400) is an example in which the heat of the printed wiring (140) is dissipated into the air to cool the printed wiring (140). As shown in FIG. 16, in the semiconductor circuit (400), both the printed wiring (140) from the semiconductor device (110) and the printed wiring (140) from the peripheral component (120) are included in the heat transfer adjusting unit (150). It is divided in front. And the edge part of the divided printed wiring (140) is connected by the aerial wiring (410) arrange | positioned ranging over the heat-transfer adjustment part (150). The aerial wiring (410) is made of a material that can dissipate heat in the air, such as a wire, a lead frame, and a heat sink. In this example as well, the heat transfer adjusting part (150) is configured by a hole penetrating the printed circuit board (130).
上記の構成により、プリント配線（140）を介して周辺部品（120）側に伝導する熱を、空中配線（410）によって効果的に空気中に放熱させることができる。これにより、本実施形態においてもやはり、プリント配線（140）を介して、半導体ディバイス（110）から周辺部品（120）へ伝導する熱を低減できる。 With the above configuration, heat conducted to the peripheral component (120) side through the printed wiring (140) can be effectively dissipated into the air by the aerial wiring (410). Thereby, also in this embodiment, the heat conducted from the semiconductor device (110) to the peripheral component (120) via the printed wiring (140) can be reduced.
《発明の実施形態５》
図１７は、本発明の実施形態５に係る半導体回路（500）の平面配置を示す図である。半導体回路（500）は、プリント配線（140）の熱をプリント基板（130）内に放熱させて、該プリント配線（140）を冷却する例である。
<< Embodiment 5 of the Invention >>
FIG. 17 is a diagram illustrating a planar arrangement of a semiconductor circuit (500) according to the fifth embodiment of the present invention. The semiconductor circuit (500) is an example in which the heat of the printed wiring (140) is radiated into the printed circuit board (130) to cool the printed wiring (140).
本実施形態の伝熱調整部（150）は、電気的な絶縁が可能、且つ高温部（131）や低温部（132）よりも熱伝導率が大きい（熱抵抗が小さい）材料により構成されている。そして、この伝熱調整部（150）の上には、プリント配線（140）が蛇行して配置されている。このようにすることで、プリント配線（140）を介して半導体ディバイス（110）から周辺部品（120）へ伝わる熱を、伝熱調整部（150）へ効果的に伝えることができる。これにより、プリント配線（140）を効果的に冷却することができ、プリント配線（140）による伝熱が問題となる半導体回路において、効果的に半導体ディバイス（110）から周辺部品（120）への伝熱を低減できる。 The heat transfer adjusting part (150) of the present embodiment is made of a material that can be electrically insulated and has a higher thermal conductivity (lower thermal resistance) than the high temperature part (131) and the low temperature part (132). Yes. And the printed wiring (140) meanders and is arrange | positioned on this heat-transfer adjustment part (150). By doing in this way, the heat transferred from the semiconductor device (110) to the peripheral component (120) via the printed wiring (140) can be effectively transferred to the heat transfer adjusting unit (150). As a result, the printed wiring (140) can be effectively cooled, and in a semiconductor circuit in which heat transfer by the printed wiring (140) is a problem, the semiconductor device (110) is effectively transferred to the peripheral component (120). Heat transfer can be reduced.
なお、図１８は、本実施形態において、半導体ディバイス（110）、及び周辺部品（120）を、複数設けた場合の伝熱調整部（150）、プリント配線（140）の配置の一例である。 FIG. 18 is an example of the arrangement of the heat transfer adjusting section (150) and the printed wiring (140) when a plurality of semiconductor devices (110) and peripheral components (120) are provided in the present embodiment.
《実施形態５の変形例》
本変形例では、伝熱調整部（150）に冷却機構を設けている。このように冷却機構を設けると、プリント配線（140）をより効率的に冷却できる。図１９、図２０は、それぞれ本変形例に係る半導体回路の平面配置、及び断面形状を模式的に示す図である。これらの図に示すようにこの例では、ヒートシンク（210）を、プリント配線（140）とは反対側の面において、伝熱調整部（150）に面した部分に設けている。本実施形態では、伝熱調整部（150）の部分は、高温部（131）および低温部（132）と比べ、相対的に熱抵抗の小さい領域である。このように、プリント基板（130）内の相対的に熱抵抗の小さい領域にヒートシンク（210）を配置することで、プリント配線（140）から伝熱調整部（150）内に伝導した熱は、ヒートシンク（210）を介して空気中に放熱される。
<< Modification of Embodiment 5 >>
In this modification, a cooling mechanism is provided in the heat transfer adjusting unit (150). When the cooling mechanism is provided in this way, the printed wiring (140) can be cooled more efficiently. 19 and 20 are diagrams schematically showing a planar arrangement and a cross-sectional shape of a semiconductor circuit according to this modification, respectively. As shown in these drawings, in this example, the heat sink (210) is provided on the surface opposite to the printed wiring (140) at the portion facing the heat transfer adjusting portion (150). In the present embodiment, the heat transfer adjustment part (150) is a region having a relatively small thermal resistance as compared with the high temperature part (131) and the low temperature part (132). In this way, by disposing the heat sink (210) in a region having a relatively low thermal resistance in the printed circuit board (130), the heat conducted from the printed wiring (140) into the heat transfer adjustment unit (150) Heat is radiated into the air through the heat sink (210).
なお、冷却機構（この変形例ではヒートシンク（210））は、図２１に示すように、プリント配線（140）と同じ側の面に設けてもよい。 Note that the cooling mechanism (heat sink (210) in this modification) may be provided on the same side as the printed wiring (140) as shown in FIG.
また、本変形例でも冷却機構としては、上記のヒートシンク（210）の他に、金属板（基板の面に貼り付けたもの）、水冷、冷媒冷却用のジャケットなどを採用できる。 Further, in this modified example, as the cooling mechanism, in addition to the heat sink (210), a metal plate (attached to the surface of the substrate), water cooling, a coolant cooling jacket, and the like can be employed.
また、図２２は、本変形例において、半導体ディバイス（110）、及び周辺部品（120）を複数設けた場合の伝熱調整部（150）、プリント配線（140）、冷却機構（ヒートシンク（210））の配置の一例である。 FIG. 22 shows a heat transfer adjustment unit (150), a printed wiring (140), a cooling mechanism (heat sink (210) when a plurality of semiconductor devices (110) and peripheral parts (120) are provided in this modification. ).
《発明の実施形態６》
図２３は、本発明の実施形態６に係る半導体回路（600）の平面配置を示す図である。半導体回路（600）は、互いに熱伝導率が異なる２種類の伝熱調整部（150-H,L）を備えている。
Embodiment 6 of the Invention
FIG. 23 is a diagram showing a planar arrangement of a semiconductor circuit (600) according to Embodiment 6 of the present invention. The semiconductor circuit (600) includes two types of heat transfer adjustment units (150-H, L) having different thermal conductivities.
図２３に示す例では、半導体ディバイス（110）側から周辺部品（120）に向かって、伝熱調整部（150-H）、伝熱調整部（150-L）の順で２つの伝熱調整部が配置されている。一方の伝熱調整部（150-H）は、高温部（131）および低温部（132）よりも熱伝導率が高く（熱抵抗が低く）構成されている。また、もう一方の伝熱調整部（150-L）は、高温部（131）および低温部（132）よりも熱伝導率が低く（熱抵抗が高く）構成されている。つまり、伝熱調整部（150-H）は、伝熱調整部（150-L）よりも熱伝導率が大きい。 In the example shown in FIG. 23, two heat transfer adjustments are performed in the order of the heat transfer adjustment unit (150-H) and the heat transfer adjustment unit (150-L) from the semiconductor device (110) side to the peripheral component (120). The part is arranged. One heat transfer adjustment section (150-H) is configured to have higher thermal conductivity (lower thermal resistance) than the high temperature section (131) and the low temperature section (132). The other heat transfer adjustment section (150-L) is configured to have a lower thermal conductivity (higher thermal resistance) than the high temperature section (131) and the low temperature section (132). That is, the heat transfer adjustment unit (150-H) has a higher thermal conductivity than the heat transfer adjustment unit (150-L).
また、プリント配線（140）は、伝熱調整部（150-H）上において蛇行している。 Further, the printed wiring (140) meanders on the heat transfer adjusting portion (150-H).
上記の構成により、半導体ディバイス（110）が発生した熱は、高温部（131）とプリント配線（140）を介して、伝熱調整部（150-H）に伝導してゆく。特に伝熱調整部（150-H）上ではプリント配線（140）が蛇行しているので、この部分では、プリント配線（140）と伝熱調整部（150-H）との間で効率的に熱交換が行われる。 With the above configuration, the heat generated by the semiconductor device (110) is conducted to the heat transfer adjustment unit (150-H) through the high temperature unit (131) and the printed wiring (140). In particular, since the printed wiring (140) meanders on the heat transfer adjustment section (150-H), this section efficiently connects the printed wiring (140) and the heat transfer adjustment section (150-H). Heat exchange takes place.
このようにして伝熱調整部（150-H）に伝導した熱は、伝熱調整部（150-H）の表面から空気中に放熱するものの、この伝熱調整部（150-H）の横には伝熱調整部（150-L）が設けられ、既述の通り、この伝熱調整部（150-H）は伝熱調整部（150-L）よりも熱伝導率が大きいので、伝熱調整部（150-H）内の熱は、低温部（132）へは流れにくい。したがって、本実施形態では、半導体ディバイス（110）から周辺部品（120）への熱伝導が低減されるとともに、プリント基板（130）から空気中への放熱の効率がより向上する。 The heat conducted to the heat transfer adjustment section (150-H) in this way is dissipated into the air from the surface of the heat transfer adjustment section (150-H). Has a heat transfer adjustment part (150-L), and as already mentioned, this heat transfer adjustment part (150-H) has a higher thermal conductivity than the heat transfer adjustment part (150-L). The heat in the heat adjustment part (150-H) hardly flows to the low temperature part (132). Therefore, in this embodiment, the heat conduction from the semiconductor device (110) to the peripheral component (120) is reduced, and the efficiency of heat radiation from the printed circuit board (130) to the air is further improved.
なお、図２４は、本変形例において、半導体ディバイス（110）、及び周辺部品（120）を複数設けた場合の各伝熱調整部（150-H,L）、及びプリント配線（140）の配置の一例である。 FIG. 24 shows the arrangement of the heat transfer adjusting portions (150-H, L) and the printed wiring (140) when a plurality of semiconductor devices (110) and peripheral components (120) are provided in this modification. It is an example.
本発明は、半導体ディバイスと、該半導体ディバイスの動作温度よりも許容温度の低い周辺部品とにより構成された半導体回路として有用である。 The present invention is useful as a semiconductor circuit composed of a semiconductor device and peripheral components whose allowable temperature is lower than the operating temperature of the semiconductor device.
１００ 半導体回路
１１０ 半導体ディバイス
１２０ 周辺部品
１３１ 高温部
１３２ 低温部
１４０ プリント配線
１５０ 伝熱調整部
２００ 半導体回路
２１０ ヒートシンク（冷却機構）
３００，４００ 半導体回路
４１０ 空中配線
５００，６００ 半導体回路
DESCRIPTION OF
300,400
Claims (14)
前記半導体ディバイス（110）と接続された基板の高温部（131）と、
前記周辺部品（120）が搭載された基板の低温部（132）との間には、高温部（131）及び低温部（132）とは熱伝導率が異なる電気的絶縁材料により構成された伝熱調整部（150）が設けられていることを特徴とする半導体回路。 A semiconductor circuit in which a semiconductor device (110) and a peripheral component (120) whose allowable temperature is lower than the operating temperature of the semiconductor device (110) are connected by a wiring path,
A high temperature portion (131) of a substrate connected to the semiconductor device (110);
Between the low-temperature part (132) of the substrate on which the peripheral component (120) is mounted, a transmission made of an electrically insulating material having a thermal conductivity different from that of the high-temperature part (131) and the low-temperature part (132). A semiconductor circuit, characterized in that a thermal adjustment section (150) is provided.
前記基板の高温部（131）と低温部（132）には、配線経路としてプリント配線（140）が配置され、
前記伝熱調整部（150）は、前記高温部（131）に配置されたプリント配線（140）の任意の点と前記低温部（132）に配置されたプリント配線（140）の任意の点とを最短距離で結ぶ直線上に設けられていることを特徴とする半導体回路。 The semiconductor circuit of claim 1,
A printed wiring (140) is arranged as a wiring path in the high temperature part (131) and the low temperature part (132) of the substrate,
The heat transfer adjustment part (150) includes an arbitrary point of the printed wiring (140) disposed in the high temperature part (131) and an arbitrary point of the printed wiring (140) disposed in the low temperature part (132). A semiconductor circuit, characterized in that it is provided on a straight line connecting the two at the shortest distance.
前記伝熱調整部（150）は、前記基板の高温部（131）と低温部（132）よりも熱伝導率が小さい材料により形成されていることを特徴とする半導体回路。 The semiconductor circuit of claim 1 or claim 2,
The semiconductor circuit according to claim 1, wherein the heat transfer adjusting part (150) is made of a material having a lower thermal conductivity than the high temperature part (131) and the low temperature part (132) of the substrate.
前記半導体ディバイス（110）と前記周辺部品（120）とを結ぶプリント配線（140）は、前記伝熱調整部（150）を迂回して配置されていることを特徴とする半導体回路。 The semiconductor circuit of claim 3.
A printed circuit (140) connecting the semiconductor device (110) and the peripheral component (120) is disposed around the heat transfer adjusting part (150).
前記伝熱調整部（150）の上を跨いで配置された空中配線（410）を備え、
前記半導体ディバイス（110）と前記周辺部品（120）とは、前記空中配線（410）により電気的に接続されていることを特徴とする半導体回路。 The semiconductor circuit of claim 3.
An aerial wiring (410) disposed across the heat transfer adjustment part (150),
The semiconductor circuit characterized in that the semiconductor device (110) and the peripheral component (120) are electrically connected by the aerial wiring (410).
前記空中配線（410）は、空気中に熱を放熱するように構成されていることを特徴とする半導体回路。 The semiconductor circuit of claim 5, wherein
The aerial wiring (410) is configured to dissipate heat into the air.
前記伝熱調整部（150）は、空気により構成されていることを特徴とする半導体回路。 In any one semiconductor circuit in Claim 3-6,
The semiconductor circuit according to claim 1, wherein the heat transfer adjusting part (150) is made of air.
前記伝熱調整部（150）は、前記基板の高温部（131）と低温部（132）よりも熱伝導率が大きい材料により形成されていることを特徴とする半導体回路。 The semiconductor circuit of claim 1 or claim 2,
The semiconductor circuit according to claim 1, wherein the heat transfer adjusting part (150) is made of a material having a higher thermal conductivity than the high temperature part (131) and the low temperature part (132) of the substrate.
該半導体回路内において、前記基板の高温部（131）、低温部（132）、及び前記伝熱調整部（150）のうちの相対的に熱伝導率が大きい領域に設けられたプリント配線（140）は、該プリント配線（140）の任意の二点を最短距離で結ぶ直線よりも長いことを特徴とする半導体回路。 In any one semiconductor circuit in any one of Claims 1-8,
In the semiconductor circuit, printed wiring (140) provided in a region having a relatively high thermal conductivity among the high temperature portion (131), the low temperature portion (132), and the heat transfer adjustment portion (150) of the substrate. ) Is a semiconductor circuit characterized in that it is longer than a straight line connecting any two points of the printed wiring (140) with the shortest distance.
該半導体回路内において、前記基板の高温部（131）、低温部（132）、及び前記伝熱調整部（150）のうちの相対的に熱伝導率が大きい領域の表面又は裏面に冷却機構（210）が設けられていることを特徴とする半導体回路。 In any one semiconductor circuit in any one of Claims 1-9,
In the semiconductor circuit, a cooling mechanism (on the front surface or the back surface of the region having a relatively high thermal conductivity among the high temperature portion (131), the low temperature portion (132), and the heat transfer adjustment portion (150) of the substrate. 210). A semiconductor circuit comprising:
前記冷却機構（210）は、該冷却機構（210）が配置されている領域内のプリント配線（140）と電気的に絶縁されていることを特徴とする半導体回路。 The semiconductor circuit of claim 10.
The semiconductor circuit, wherein the cooling mechanism (210) is electrically insulated from a printed wiring (140) in a region where the cooling mechanism (210) is disposed.
前記半導体ディバイス（110）は、１５０℃以上で動作可能に構成されていることを特徴とする半導体回路。 The semiconductor circuit according to any one of claims 1 to 11,
A semiconductor circuit characterized in that the semiconductor device (110) is configured to operate at 150 ° C. or higher.
前記半導体ディバイス（110）は、ワイドバンドギャップ半導体を主材料として構成されていることを特徴とする半導体回路。 The semiconductor circuit according to any one of claims 1 to 12,
The semiconductor device (110) comprises a wide band gap semiconductor as a main material.
前記ワイドバンドギャップ半導体は、シリコンカーバイト、窒化ガリウム、及びダイヤモンドの何れかを主材料として構成されていることを特徴とする半導体回路。 The semiconductor circuit of claim 13.
The wide band gap semiconductor is composed of any one of silicon carbide, gallium nitride, and diamond as a main material.
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