JP2014146645A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る半導体装置は、表面および裏面に導電パターンを有し、はんだを介してヒートスプレッダに接合された絶縁基板と、前記絶縁基板の表面側の前記導電パターン上に接合された電力半導体素子とを備え、前記ヒートスプレッダは、前記絶縁基板との間のはんだ接合面に、前記絶縁基板の周縁部に沿って配置された複数の第1のディンプルを有することを特徴とするものである。
【選択図】図2
Description
図1〜図5を参照しながら、本発明に係る半導体装置の実施の形態1について以下説明する。図1は、実施の形態1に係る半導体装置1の平面図であって、樹脂パッケージを省略して図示したものである。また図2(a)は、図1のII−II線から見た断面図であり、図2(b)は、その一部拡大図である。この半導体装置1は、概略、ヒートスプレッダ10、絶縁基板20、半導体素子30、および樹脂パッケージ(図示せず)を有する。
図6〜図12を参照しながら、本発明に係る半導体装置の実施の形態2について以下詳細に説明する。実施の形態2に係る半導体装置2は、単一のヒートスプレッダ10上に2つまたはそれ以上の絶縁基板20をはんだ接合し、各絶縁基板20上に電力半導体素子30を実装した点を除き、実施の形態1の半導体装置1と同様の構成を有するので、重複する点については説明を省略する。
上記実施の形態1および2に係るヒートスプレッダ10は、絶縁基板20の周縁部に沿って連続的に配置されたディンプル42を有するものであるであった。これに対し、変形例1に係るヒートスプレッダ10のディンプル42は、図10(a),(b)に示すように複数列に配置することにより、はんだ40に生じる引け巣46を抑制する効果を高めることができる。また複数列のディンプル42を千鳥模様(市松模様)に配置することにより(図示せず)、引け巣46を抑制する効果をさらに改善することができる。
また上述のように、ヒートスプレッダ10は、短辺および長辺を含む矩形の平面形状を有する場合、とりわけ長辺に沿ってより大きく湾曲する。したがって、はんだ40の引け巣46は、絶縁基板20の中央部からより離れた領域において、すなわち絶縁基板20の周縁部であって、ヒートスプレッダ10の短辺に沿って発生しやすい。そこで、変形例2に係るヒートスプレッダ10のディンプル42は、絶縁基板20の周縁部全体に沿って配置されるのではなく、図11に示すように、絶縁基板20の周縁部であって、ヒートスプレッダ10の短辺側のみに沿って配置することが好ましい。これにより、ヒートスプレッダ10にディンプル42を形成する作業工数を削減して、はんだ40の引け巣46の発生を抑制しつつ、より安価なヒートスプレッダ10を採用して、生産コストを低減することができる。
はんだ40の引け巣46は、とりわけ電力半導体素子30の直下に発生すると、電力半導体素子30から生じる熱をヒートスプレッダ10に十分に伝熱することができず、電力半導体素子30の放熱性および信頼性が損なわれる惧れがある。同様に、はんだ40の引け巣46がワイヤ接合部34の直下に発生するとワイヤ接合不良が発生しやすい。そこで、変形例3に係るヒートスプレッダ10のディンプル42は、図12に示すように、電力半導体素子30およびワイヤ接合部34の直下近傍のヒートスプレッダ10のはんだ接合領域にのみ配置することにより、これらの部材の直下におけるはんだ40の引け巣46の発生を回避することができる。こうして、電力半導体素子30およびワイヤ接合部34の信頼性を改善しつつ、加工すべきディンプル42の個数(作業工数)を減らすことにより、生産コストを低減することができる。
図13を参照しながら、本発明に係る半導体装置の実施の形態3について以下詳細に説明する。実施の形態3に係る半導体装置3は、ヒートスプレッダ10に第1のディンプル42を形成することに加え、またはこれに代わって、絶縁基板20の裏面側の回路パターン22bにも第2のディンプル44を形成する点を除き、実施の形態1および2の半導体装置と同様の構成を有するので、重複する点については説明を省略する。
Claims (5)
- 表面および裏面に導電パターンを有し、はんだを介してヒートスプレッダに接合された絶縁基板と、
前記絶縁基板の表面側の前記導電パターン上に接合された電力半導体素子とを備え、
前記ヒートスプレッダは、前記絶縁基板との間のはんだ接合面に、前記絶縁基板の周縁部に沿って配置された複数の第1のディンプルを有することを特徴とする半導体装置。 - 前記ヒートスプレッダは、短辺および長辺を含む矩形の平面形状を有し、前記はんだを介して前記絶縁基板に接合された後、冷却されるとき、長辺に沿ってより大きく湾曲し、
前記第1のディンプルは、前記絶縁基板の周縁部において、前記ヒートスプレッダの短辺のみに沿って配置されることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第1のディンプルは、前記絶縁基板の周縁部において、前記電力半導体素子に対向する領域のみに配置されることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記絶縁基板の裏面側の前記導電パターンは、前記第1のディンプルと対向する位置に複数の第2のディンプルを有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1に記載の半導体装置。
- 前記第1のディンプルは、前記絶縁基板がはんだを介して前記ヒートスプレッダに接合されて、前記はんだが冷却されて凝固するとき、前記はんだを局所的に加熱する領域のみに配置されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1に記載の半導体装置。
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