JP2014060334A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体装置内で生じた熱を効率的に放熱可能な半導体装置を提供する。
【解決手段】第1および第2の配線部材8、9は互いに接合されて接合部Aを構成している。封止絶縁体10は、半導体素子2、第1の配線部材8および接合部Aを覆うとともに、第2の配線部材9の一部を露出している。第1の配線部材8は、接合部Aから封止絶縁体10内を延びるように形成された放熱部8aを有している。
【選択図】図1
【解決手段】第1および第2の配線部材8、9は互いに接合されて接合部Aを構成している。封止絶縁体10は、半導体素子2、第1の配線部材8および接合部Aを覆うとともに、第2の配線部材9の一部を露出している。第1の配線部材8は、接合部Aから封止絶縁体10内を延びるように形成された放熱部8aを有している。
【選択図】図1
Description
本発明は、半導体装置に関し、特に、半導体素子が封止絶縁体に覆われた半導体装置に関するものである。
近年、車載用電力半導体装置において、大出力化が進行する一方で、小型軽量化、高効率化が求められるようになってきた。そのため、配線の断面積を拡大し、かつ密に配線をすることが必要となる。電力半導体装置の小型化を実現するには、配線と電子部品との間隔も密になることから、配線の発熱が大きいとその熱が周囲の電子部品などに伝わり熱干渉を起こすといった問題がある。
このため、電力半導体装置の配線は大電流が流れた際に発熱が小さくなるよう大きな断面積を有している必要がある。さらには、それら配線同士の接続部も大電流が流れた際に発熱が小さくなるよう大きな接合面積を有している必要がある。
接合部の形状の例としては多くの先行例がある。たとえば特開2011−194403号公報(特許文献1参照)には、一方の金属導体板の第1接合面にレーザ仮打ちによって突出部を形成した後に、他方の金属導体板の第2接合面と上記突出部とを接触させた接触部にレーザ本打ちによって溶接部を形成する方法が開示されている。
しかし、電力半導体装置では、高出力化・小型化に伴い半導体スイッチング素子における発熱が大きくなってきている。また電力半導体装置のコストの多くを半導体スイッチング素子が占めており、チップシュリンクによるコストダウンの面からもチップの放熱設計は難しくなっている。一方で、配線に大電流が流れることによる配線や接合部の発熱が、配線を伝わり半導体スイッチング素子と熱干渉するといった問題もある。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、半導体装置内で生じた熱を効率的に放熱可能な半導体装置を提供することである。
本発明の半導体装置は、冷却器と、半導体素子と、第1の配線部材と、第2の配線部材と、封止絶縁体とを備えている。冷却器は表面を有している。半導体素子は冷却器の表面側に配置されている。第1の配線部材は半導体素子に電気的に接続されている。第2の配線部材は第1の配線部材と接合されて接合部を構成している。封止絶縁体は、半導体素子、第1の配線部材および接合部を覆うとともに、第2の配線部材の一部を露出している。第1および第2の配線部材の少なくとも一方の配線部材は、接合部から封止絶縁体内を延びるように形成された放熱部を有している。
本発明の半導体装置によれば、第1および第2の配線部材の少なくとも一方の配線部材は、接合部から封止絶縁体内を延びるように形成された放熱部を有しているため、配線部材、接合部、半導体素子などで生じた熱が放熱部から封止絶縁体を介して冷却器へ効率的に放熱され、半導体素子などへの熱干渉を低減することができる。
以上説明したように本発明の半導体装置によれば、配線部材、接合部、半導体素子などで生じた熱が放熱部から封止絶縁体を介して冷却器へ効率的に放熱され、半導体素子などへの熱干渉を低減することができる。
以下に本発明の実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の既述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
(実施の形態1)
図1を参照して、電力半導体装置1は、半導体素子2と、配線基板3と、接合部材4a、4bと、放熱接合部材5と、冷却器6と、電極部7と、第1の配線部材8と、第2の配線部材9と、封止絶縁体10とを主に有している。
図1を参照して、電力半導体装置1は、半導体素子2と、配線基板3と、接合部材4a、4bと、放熱接合部材5と、冷却器6と、電極部7と、第1の配線部材8と、第2の配線部材9と、封止絶縁体10とを主に有している。
半導体素子2は、たとえば少なくとも2つの半導体スイッチング素子である。2つの半導体スイッチング素子2は、たとえばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)と、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)とである。
少なくとも2つの半導体スイッチング素子2は、配線基板3の電極部7に接合部材4aにより接合されている。配線基板3は、たとえば銅板やセラミックよりなる基板と、その基板に形成された主回路(図示せず)とを有している。接合部材4aは、たとえばはんだや銀(Ag)シンターなどからなっている。
配線基板3は、放熱接合部材5を介して冷却器6の表面6aに接合されている。放熱接合部材5は放熱グリスや放熱絶縁シートなどからなっている。冷却器6は、その内部に冷媒が流れるように構成されている。
第1および第2の配線部材8、9は、半導体スイッチング素子2と図示しない外部回路(電力半導体装置1の外部に位置する回路)とを電気的に接続するためのものである。第1の配線部材8は、少なくとも2つの半導体スイッチング素子2に接合部材4bにより電気的に接続されている。
この第1の配線部材8は、半導体スイッチング素子2の配線基板3側とは反対側に配置されている。第1の配線部材8は、主回路を形成し、かつたとえば銅(Cu)、アルミニウム(Al)などの金属からなっている。接合部材4bは、たとえばはんだや銀シンターなどからなっている。
第2の配線部材9は、たとえば溶接により第1の配線部材8に接合されている。これにより第1および第2の配線部材8、9の間には接合部Aが構成されている。第2の配線部材9も、主回路を形成し、かつたとえば銅、アルミニウムなどの金属からなっている。
封止絶縁体10は、少なくとも2つの半導体スイッチング素子2と、第1の配線部材8と、接合部Aとを少なくとも覆い、かつ第2の配線部材9の一部を露出するように形成されている。本実施の形態においては、封止絶縁体10は、たとえば少なくとも2つの半導体スイッチング素子2と、配線基板3と、第1の配線部材8と、接合部Aと、第2の配線部材9の接合部A側の部分とを覆うように冷却器6上に形成されている。このため、第2の配線部材9の接合部Aとは反対側の部分が封止絶縁体10から露出している。
この封止絶縁体10は、たとえば熱伝導率の高いエポキシ樹脂やシリコーン樹脂よりなっている。通常の放熱性を要求されない樹脂の熱伝導率は0.1〜0.3W/K・mである。このため封止絶縁体10の熱伝導率は0.1W/K・m以上であればよく、放熱性を考慮すれば0.3W/K・m以上であることがより好ましい。また高放熱化のためには封止絶縁体10の熱伝導率は大きいほどよいが、流動性などを考慮すると1W/K・m程度であることが現実的である。このように封止絶縁体10は、放熱部8aが空気中に位置するよりも封止絶縁体10中に位置する方が放熱部8aからの放熱が容易なように構成されている。
次に、上記の第1および第2の配線部材の構成について図1および図2を用いて詳細に説明する。
図1および図2を参照して、第1の配線部材8は、放熱部8aと、接続部8bと、折り曲げ部8cとを有している。また第2の配線部材9は、延在部9aと、折り曲げ部9bとを有している。
第1の配線部材8の接続部8bは、接合部材4bにより少なくとも2つの半導体スイッチング素子2と接続される部分である。第1の配線部材8の折り曲げ部8cは、接続部8bから折り曲げられた部分であり、接続部8bに対してたとえば90°の角度で上方側(半導体スイッチング素子2および冷却器6とは反対側)に折り曲げられている。
第2の配線部材9の延在部9aは、封止絶縁体10中を延在する部分を有し、かつ封止絶縁体10内に位置する一方端部と、封止絶縁体から露出した他方端部とを有している。第2の配線部材9の折り曲げ部9bは、延在部9aから折り曲げられた部分であり、延在部9aに対してたとえば90°の角度で折り曲げられている。折り曲げ部9bは延在部9aよりも上方側(半導体スイッチング素子2および冷却器6とは反対側)に延びるように形成されている。
第1の配線部材8の折り曲げ部8cと第2の配線部材9の折り曲げ部9bとは、互いに対面するように重ね合わされた状態でたとえば溶接により互いに接合されている。これにより、第1の配線部材8の折り曲げ部8cと第2の配線部材9の折り曲げ部9bとが互いに重ね合わされた部分が接合部Aを構成している。
第1の配線部材8の放熱部8aは、接合部Aから封止絶縁体10内を延びるように形成されている。具体的には、放熱部8aは第1の配線部材8の折り曲げ部8cから折り曲げられた部分であり、この折り曲げ部8cに対してたとえば90°の角度で第2の配線部材9とは反対側に折り曲げられている。放熱部8aは、接合部Aから冷却器6の表面6aに沿って延びるように、たとえば冷却器6の表面6aに平行に延びるように形成されている。この放熱部8aの接合部Aとは反対側の先端部8a1は、他の導電物質には接続されておらず封止絶縁体10に接触しており、かつその周囲を封止絶縁体10により覆われている。
上述のとおり第1および第2の配線部材8、9は半導体スイッチング素子2と図示しない外部回路との間の電流経路を構成するが、放熱部8aはこの電流経路から外れた部分に形成されている。つまり上記の電流経路は、第1の配線部材8の接続部8bと、折り曲げ部8cと、接合部Aと、第2の配線部材9の折り曲げ部9bと、延在部9aとにより構成されており、その電流経路に第1の配線部材8の放熱部8aは含まれていない。このため、半導体スイッチング素子2と外部回路との間に電流を流した際に、放熱部8aは電流が流れないように構成されている。
なお放熱部8aは第1の配線部材8と一体に形成されていることが好ましいが、第1の配線部材8と別体で設けられていてもよい。
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
一般的に、第1および第2の配線部材8、9の発熱量と接合部Aの発熱量とは、合わせても多寡だか10W程度である。しかし、一般的に電力半導体装置1の半導体スイッチング素子2の熱抵抗が約0.2K/Wである。このため、上記10W程度の発熱量を半導体スイッチング素子2がそのまま受けると、半導体スイッチング素子2の温度は約2℃も上昇してしまう。
一般的に、第1および第2の配線部材8、9の発熱量と接合部Aの発熱量とは、合わせても多寡だか10W程度である。しかし、一般的に電力半導体装置1の半導体スイッチング素子2の熱抵抗が約0.2K/Wである。このため、上記10W程度の発熱量を半導体スイッチング素子2がそのまま受けると、半導体スイッチング素子2の温度は約2℃も上昇してしまう。
また第1および第2の配線部材8、9の発熱と接合部Aの発熱とを第1および第2の配線部材8、9を通じて電力半導体装置1の外部へ逃がすことも考えられる。しかし、特に車載用の電力半導体装置1では、その電力半導体装置1がモータ近傍に配置されることが多くなってきている。このため、図示しない外部配線から第1および第2の配線部材8、9が受熱してしまう傾向にある。
また第1および第2の配線部材8、9は一般に電気伝導度の高い銅やアルミニウムよりなっているため高い熱伝導率を有している。このため、第1および第2の配線部材8、9を互いに接合する際に、接合部に与えられた接合のための熱が上記接合部から逃げやすくなる。よって、大きな接合面積を得ることは難しい。
また、接合面積を増大させていくと接合条件が狭くなり、接合条件がばらつくと接合欠陥が多くなる。このため、大面積の接合には接合欠陥が含まれる可能性が高くなり、その接合部に応力集中が発生してクラックが入りやすくなる。また接合面積を増大させるためには、エネルギーの大きな接合装置を用いる必要があり、生産性やコストの面からの問題も大きい。
また、第1および第2の配線部材8、9を冷却する方法として、一般的に第1および第2の配線部材8、9を他の部材(絶縁層など)を介して冷却器6に接続し冷却する方法が考えられる。しかし、この方法で接合部Aの発熱を冷却するには接合部A近傍で冷却器6に接続させる必要がある。高密度実装が求められる電力半導体装置1では希望の位置に第1および第2の配線部材8、9を接続させるスペースの確保が難しいといった問題や第1および第2の配線部材8、9を冷却器6に接続するために第1および第2の配線部材8、9が複雑で長くなるといった問題がある。
また接合部Aの断面積は第1および第2の配線部材8、9の断面積よりも小さくなるのが一般的であることから、大電流が流れる電力半導体装置1では接合部Aの発熱が無視できなくなってくる。そのため、少しでも半導体スイッチング素子2に発熱が流れないように第1および第2の配線部材8、9および接合部Aの冷却が重要となってきている。
また、熱が半導体スイッチング素子2から第1および第2の配線部材8、9を通り図示しない外部回路に流れる状況も想定される。回路構成上、半導体スイッチング素子2の近傍には図示しないコンデンサが配置されることが多い。コンデンサは、応答性、コストの面から熱に弱いフィルムコンデンサを用いることが多いため、電力半導体装置1からの受熱が問題となる。
上記に対して本実施の形態においては、図1および図2に示すように、接合部Aから封止絶縁体10内を延びる放熱部8aが形成されている。このため第1および第2の配線部材8、9での発熱および接合部Aでの発熱が放熱部8aを介して封止絶縁体10中に拡散され、冷却器6を介して放熱される。よって、接合部Aの高い信頼性を確保するだけでなく半導体スイッチング素子2や図示しない近傍の電子部品との熱干渉も低減できる。
なお放熱部8aが封止絶縁体10に覆われない場合は、放熱部8aから空気中への熱伝達率は大きくとも10W/K・m2であるため、放熱部8aの寸法が大きくなり、現実的ではない。このため、放熱部8aは封止絶縁体10に覆われている必要がある。
また半導体スイッチング素子2からコンデンサまでの途中の第1および第2の配線部材8、9の接合部Aに放熱部8aが設けられている。これにより、放熱部8aにより接合部Aより先に伝わる熱を抑制する効果があり、第1および第2の配線部材8、9近傍に配置される電子部品との熱干渉が緩和できる。
また放熱部8aが接合部Aから延びるように形成されているため、接合部Aでの発熱を効率的に放熱することができる。このため、接合部Aにおける接合面積を小さくでき、接合面積を大きくすることによる製造上、コスト上などの問題を抑制することもできる。
また放熱部8aから封止絶縁体10を通じて冷却器6へ効率的に放熱することができるため、第1および第2の配線部材8、9を他の部材(絶縁層など)を介して冷却器6に接続する必要もない。このため、他の部材を配置するためのスペースの確保も不要であり、かつ冷却器6に接続するために第1および第2の配線部材8、9を複雑で長くする必要もない。
また放熱部8aが第1の配線部材8と一体成形されている場合、別体で形成する場合よりも生産性が良好となるとともに、第1および第2の配線部材8、9を小型化することができる。
また放熱部8aが冷却器6の表面6aに沿って延びているため、冷却器6の冷却面(表面6a)に対向する面積を大きく確保することができ、放熱量を増やすことができる。
また接合部Aでは位置精度が非常に重要になる。特に、溶接では位置精度が接合品質を左右する重要なパラメータとなる。本実施の形態においては、2つの放熱部8aが接合部Aの両端部から延びているため、2つの放熱部8aを位置合わせに用いることで、第1および第2の配線部材8、9の接合時の位置合わせが容易になる。
また、半導体スイッチング素子2の温度が高く、封止絶縁体10表面の温度上昇が大きくなり他の電子部品と熱干渉が問題になる場合がある。その際は、放熱部8aが半導体スイッチング素子2の真上に配置されていることで、封止絶縁体10表面の温度上昇を抑制することができる。なお、半導体スイッチング素子2の発熱は放熱部8a、封止絶縁体10、冷却器6の順に伝わって放熱されるため、封止絶縁体10の表面から外部に漏れにくくなり、電力半導体装置1が搭載される筺体内の温度上昇を抑制することが可能となる。
(実施の形態2)
図3および図4を参照して、本実施の形態の構成は、図1および図2に示す実施の形態1の構成と比較して第1および第2の配線部材8、9の構成において異なっている。本実施の形態の第1の配線部材8の放熱部8aは、折り曲げ部8cに対してたとえば90°の角度で(つまり垂直な方向に)延びており、かつ折り曲げ部8cから第2の配線部材9側に折り曲げられている。この放熱部8aの先端部8a1は、他の導電物質には接続されておらず封止絶縁体10に接触しており、かつその周囲を封止絶縁体10により覆われている。
図3および図4を参照して、本実施の形態の構成は、図1および図2に示す実施の形態1の構成と比較して第1および第2の配線部材8、9の構成において異なっている。本実施の形態の第1の配線部材8の放熱部8aは、折り曲げ部8cに対してたとえば90°の角度で(つまり垂直な方向に)延びており、かつ折り曲げ部8cから第2の配線部材9側に折り曲げられている。この放熱部8aの先端部8a1は、他の導電物質には接続されておらず封止絶縁体10に接触しており、かつその周囲を封止絶縁体10により覆われている。
この放熱部8aは、接合部Aから冷却器6の表面6aに沿って延びるように、たとえば冷却器6の表面6aに平行に延びるように形成されている。また冷却器6の表面6aに垂直な方向から見たときに、放熱部8aは、半導体スイッチング素子2と重ならない位置(領域R)に配置されている。
第2の配線部材9の折り曲げ部9bは延在部9aよりも下方側に(半導体スイッチング素子2および冷却器6側に)延びるように形成されている。第2の配線部材9の延在部9aは放熱部8aよりも上方に延在している。
なお、本実施の形態の上記以外の構成については、実施の形態1の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
放熱部8aからの熱は冷却器6に向かって流れていく。このため本実施の形態のように冷却器6の表面6aに垂直な方向から見たときに、放熱部8aが半導体スイッチング素子2と重ならない位置(領域R)に配置されることで、放熱部8aから冷却器6へ向かう熱による半導体スイッチング素子2との熱干渉を抑制することができる。
放熱部8aを折り曲げ部8cに対して垂直な方向であって、第2の配線部材9側に延ばすことによって、放熱部8aにより第1の配線部材8に対する第2の配線部材9の位置合わせが可能となる。これにより、接合部Aの接合が安定し信頼性の向上を図ることができる。
(実施の形態3)
図5を参照して、本実施の形態の構成は、図1および図2に示す実施の形態1の構成と比較して第1および第2の配線部材8、9の構成において異なっている。本実施の形態の構成においては、第2の配線部材9は、折り曲げ部を有しておらず、放熱部9cを有している。このため、この放熱部9cは延在部9aと一体に形成されており、かつ第2の配線部材9の延在部9aから一直線上に延びている。また第1の配線部材8は放熱部を有していない。
図5を参照して、本実施の形態の構成は、図1および図2に示す実施の形態1の構成と比較して第1および第2の配線部材8、9の構成において異なっている。本実施の形態の構成においては、第2の配線部材9は、折り曲げ部を有しておらず、放熱部9cを有している。このため、この放熱部9cは延在部9aと一体に形成されており、かつ第2の配線部材9の延在部9aから一直線上に延びている。また第1の配線部材8は放熱部を有していない。
第2の配線部材9の放熱部9cは、延在部9aから二股に分かれて伸びており、その放熱部9cの二股の間に第1の配線部材8の折り曲げ部8cが配置されている。これにより第1の配線部材8の折り曲げ部8cと第2の配線部材9の二股の放熱部9cの間の部分とで第1および第2の配線部材8、9の接合部Aが構成されている。
なお、本実施の形態の上記以外の構成については、実施の形態1の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
本実施の形態においては、第2の配線部材9の放熱部9cが延在部9aと一体に形成され、かつ延在部9aと一直線上に配置されているため、第2の配線部材9の加工が容易となる。
(実施の形態4)
図6を参照して、本実施の形態の構成は、図3および図4に示す実施の形態2の構成と比較して放熱部8aと冷却器6との間に放熱部材11および絶縁部材12が追加されている点において異なっている。
図6を参照して、本実施の形態の構成は、図3および図4に示す実施の形態2の構成と比較して放熱部8aと冷却器6との間に放熱部材11および絶縁部材12が追加されている点において異なっている。
本実施の形態の構成において、放熱部材11は絶縁部材12を介在して放熱部8aに取り付けられている。放熱部材11は配線基板3に接続するように配置されている。絶縁部材12は放熱部材11と放熱部8aとの双方に接するように放熱部材11と放熱部8aとの間に配置されている。
放熱部材11は、たとえばアルミニウム、銅などの高熱伝導材の金属からなっている。絶縁部材12は、電気絶縁可能で弾性のある材料からなっており、たとえばセラミック、シリカなどのフィラー入りのエポキシ樹脂シート(絶縁シート)である。組み立てにおいては、第1および第2の配線部材8、9とを互いに接合した後に放熱部材11が配線基板3に設けられることが望ましい。なお放熱部材11は、配線基板3に設けられた後に、絶縁部材12を介在して放熱部8aに接続される。
放熱部材11は配線基板3ではなく冷却器6に直接接続されていてもよい。
なお、本実施の形態の上記以外の構成については、実施の形態2の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
なお、本実施の形態の上記以外の構成については、実施の形態2の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
本実施の形態においては、実施の形態2の構成に比べて、より多くの熱を放熱部8aから放熱部材11を通して冷却器6へ放熱することができる。また、放熱部8aが半導体スイッチング素子2との外部回路との間の電流経路を構成しない。このため、放熱部8aの構成が複雑になっても発熱が増加することが無く、放熱効率が低くなることはない。また熱は放熱部材11を流れる方が封止絶縁体10を流れるときよりも広がらずに冷却器6まで到達できるため、他の電子部品との熱干渉がさらに低減され得る。
なお、放熱部材11を設けた後に第1および第2の配線部材8、9の接合を行うと、接合部Aの熱容量が増加し第1および第2の配線部材8、9の接合性が低下する。しかし、第1および第2の配線部材8、9同士の接合が終わった後に放熱部材11を配線基板3に設けることで第1および第2の配線部材8、9の接合性の悪化を防止することができる。
また放熱部材11と放熱部8aとの間に、弾性のある絶縁部材12を設けることにより、放熱部8aの高さ方向の位置ずれを絶縁部材12によって吸収することができる。
(その他)
上記の実施の形態1〜4においては、半導体スイッチング素子2の上面側に第1および第2の配線部材8、9を電気的に接続した構成について説明したが、図7に示すように第1および第2の配線部材8、9は半導体スイッチング素子2の下面側に電気的に接続されてもよい。この場合には、第1および第2の配線部材8、9は、半導体スイッチング素子2の下面側に電気的に接続された配線基板3に電気的に接続するように設けられてもよい。
上記の実施の形態1〜4においては、半導体スイッチング素子2の上面側に第1および第2の配線部材8、9を電気的に接続した構成について説明したが、図7に示すように第1および第2の配線部材8、9は半導体スイッチング素子2の下面側に電気的に接続されてもよい。この場合には、第1および第2の配線部材8、9は、半導体スイッチング素子2の下面側に電気的に接続された配線基板3に電気的に接続するように設けられてもよい。
また図7に示すように、半導体スイッチング素子2の上面側に電気的に接続された第1および第2の配線部材8、9と、半導体スイッチング素子2の下面側に電気的に接続された第1および第2の配線部材8、9と双方が設けられてもよい。
また上記の実施の形態1〜4においては、第1および第2の配線部材8、9の一方のみに放熱部8a、9cを設けた構成について説明したが、図8および図9に示すように第1および第2の配線部材8、9の双方に放熱部8a、9cが設けられてもよい。図8および図9に示す構成においては、放熱部8aはたとえば接合部Aから第2の配線部材9側とは反対側に延びており、放熱部9cはたとえば接合部Aから第1の配線部材8側とは反対側に延びているが、放熱部8a、9cの各々の延びる方向はこれに限定されるものではない。たとえば放熱部8a、9cは互いに異なる方向に延びていてもよく、また互いに同じ方向に延びていてもよい。
また上記の実施の形態においては、第1および第2の配線部材8、9が溶接により接合される場合について説明したが、はんだやロウ付けにより接合されてもよい。はんだやロウ付けにより接合される場合であっても、銅などの高熱伝導材料に大きな接合部Aを得ようとすることが難しいため、接合部Aが小さくなる。これにより、接合部Aの発熱が問題となるため、はんだやロウ付けを用いる場合にも上記の各実施の形態に記載の構成を用いることが有効である。
また、はんだやロウ付けでは、第1および第2の配線部材8、9と異なる金属での接合となるため、接合部Aの温度上昇に伴う線膨張差による疲労が懸念される。しかし、上記の各実施の形態に記載のような放熱部8a、9cを設けることで接合部Aの温度上昇を抑制することができるため、熱による疲労を緩和することができる。
また上記の実施の形態は適宜組み合わせることが可能である。また上記においては電力半導体装置について説明したが、電力用に限られず半導体装置全般に上記の実施の形態を適用することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 電力半導体装置、2 半導体スイッチング素子(半導体素子)、3 配線基板、4a,4b 接合部材、5 放熱接合部材、6 冷却器、7 電極部、8 第1の配線部材、9 第2の配線部材、8a,9c 放熱部、8a1 先端部、8b 接続部、8c,9b 折り曲げ部、9a 延在部、10 封止絶縁体、11 放熱部材、12 絶縁部材。
Claims (6)
- 表面を有する冷却器と、
前記冷却器の前記表面側に配置された半導体素子と、
前記半導体素子に電気的に接続された第1の配線部材と、
前記第1の配線部材と接合されて接合部を構成する第2の配線部材と、
前記半導体素子、前記第1の配線部材および前記接合部を覆うとともに、前記第2の配線部材の一部を露出する封止絶縁体とを備え、
前記第1および第2の配線部材の少なくとも一方の配線部材は、前記接合部から前記封止絶縁体内を延びるように形成された放熱部を有する、半導体装置。 - 前記放熱部は、前記少なくとも一方の配線部材と一体に形成されている、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記放熱部は、前記接合部から前記冷却器の前記表面に沿って延びるように形成されている、請求項1または2に記載の半導体装置。
- 前記放熱部は、前記第1および第2の配線部材のいずれか一方の配線部材を挟み込むように前記第1および第2の配線部材のいずれか他方の配線部材に形成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記冷却器の前記表面に垂直な方向から見たときに、前記放熱部が前記半導体素子と重ならない位置に配置されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記放熱部と前記冷却器との間に配置された絶縁部材および放熱部材をさらに備え、
前記放熱部材は前記絶縁部材を介在して前記放熱部に取り付けられている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置。
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JP2012205733A JP2014060334A (ja) | 2012-09-19 | 2012-09-19 | 半導体装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPWO2018142864A1 (ja) * | 2017-02-06 | 2019-06-27 | 富士電機株式会社 | 半導体モジュール、電気自動車およびパワーコントロールユニット |
-
2012
- 2012-09-19 JP JP2012205733A patent/JP2014060334A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPWO2018142864A1 (ja) * | 2017-02-06 | 2019-06-27 | 富士電機株式会社 | 半導体モジュール、電気自動車およびパワーコントロールユニット |
US10903149B2 (en) | 2017-02-06 | 2021-01-26 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor module, electric vehicle, and power control unit |
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