JP2019102519A - 半導体装置 - Google Patents

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JP2019102519A
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conductor layer
external connection
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inner conductor
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明徳 榊原
Akinori Sakakibara
明徳 榊原
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】絶縁基板の内側導体層と外部接続端子との間に生じる応力を抑制する。【解決手段】半導体装置は、半導体素子と、半導体素子が配置された絶縁基板と、絶縁基板を介して半導体素子へ電気的に接続された外部接続端子とを備える。絶縁基板は、絶縁層と、絶縁層の一方側に位置するととともに半導体素子へ電気的に接続された内側導体層と、絶縁基板の他方側に位置する外側導体層とを有する。外部接続端子は、その長手方向に沿って、薄肉区間と、薄肉区間よりも厚みの大きい厚肉区間とを有し、薄肉区間において絶縁基板の内側導体層に接合されている。【選択図】図２

Description

本明細書が開示する技術は、半導体装置に関する。
特許文献１に、半導体装置が開示されている。この半導体装置は、半導体素子と、半導体素子が配置された絶縁基板と、絶縁基板を介して半導体素子へ電気的に接続された外部接続端子とを備える。絶縁基板は、絶縁層と、絶縁層の一方側に位置するととともに半導体素子へ電気的に接続された内側導体層と、絶縁基板の他方側に位置する外側導体層とを有する。外部接続端子の一端は、絶縁基板の内側導体層に接合されている。
国際公開第２０１３／００５４７４号
半導体装置の温度が上昇すると、絶縁基板の内側導体層と外部接続端子は、それぞれ熱膨張する。このとき、絶縁基板の内側導体層の熱膨張は、隣接する絶縁層によって抑制されるので、外部接続端子の熱膨張よりも小さくなる。その結果、内側導体層と外部接続端子との接合部分では、熱膨張の差に起因して比較的に高い応力が生じやすく、これによって半導体装置の耐久性が低下するおそれがある。本明細書は、このような問題を少なくとも部分的に解決し得る技術を提供する。
本明細書が開示する半導体装置は、半導体素子と、半導体素子が配置された絶縁基板と、絶縁基板を介して半導体素子へ電気的に接続された外部接続端子とを備える。絶縁基板は、絶縁層と、絶縁層の一方側に位置するととともに半導体素子へ電気的に接続された内側導体層と、絶縁基板の他方側に位置する外側導体層とを有する。外部接続端子は、その長手方向に沿って、薄肉区間と、薄肉区間よりも厚みの大きい厚肉区間とを有し、薄肉区間において絶縁基板の内側導体層に接合されている。
上記した半導体装置では、外部接続端子が、厚みの小さい薄肉区間を有しており、薄肉区間において絶縁基板の内側導体層に接合されている。厚みの小さい薄肉区間では、外部接続端子に生じる熱応力が抑制されるので、外部接続端子と内側導体層との間の接合部分に生じる応力が低減される。その一方で、外部接続端子は、厚みの大きい厚肉区間も有しており、厚肉区間において外部との接続に必要とされる強度を維持することができる。
実施例１の半導体装置１０の平面図を示す。 図１中のＩＩ−ＩＩ線における断面図を示す。 図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図を示す。 第１主端子４０と下側絶縁基板３０の内側導体層３４と間の接合部分を拡大して示す。ここで、図中の矢印Ｖａは、下側絶縁基板３０に垂直な方向を示し、平面Ｈａは、下側絶縁基板３０に平行な平面を示す。 第２主端子５０と上側絶縁基板２０の内側導体層２４と間の接合部分を拡大して示す。ここで、図中の矢印Ｖｂは、上側絶縁基板２０に垂直な方向を示し、平面Ｈｂは、上側絶縁基板２０に平行な平面を示す。 信号端子６０と上側絶縁基板２０の内側導体層２４と間の接合部分を拡大して示す。 第１主端子４０の一変形例を示す。この変形例では、第１主端子４０の厚肉区間４４の一部と、下側絶縁基板３０の絶縁層３２の少なくとも一部が、下側絶縁基板３０と平行な同一の平面Ｈａ内に位置する。 第１主端子４０の他の一変形例を示す。この変形例では、第１主端子４０の厚肉区間４４の厚みが、第１主端子４０の長手方向に沿って変化している。 第１主端子４０の他の一変形例を示す。この変形例では、薄肉区間４２に対して厚肉区間４４が、上側絶縁基板２０側に突出している。
本技術の一実施形態では、外部接続端子の厚肉区間の少なくとも一部と、絶縁基板の内側導体層の少なくとも一部とが、絶縁基板と平行な同一の平面内に位置してもよい。このような構成によると、半導体装置の全体の厚みを抑制しつつ、厚肉区間の厚みを大きくすることができる。ここで、半導体装置の厚みとは、絶縁基板に垂直な方向における半導体装置の寸法を意味する。
本技術の一実施形態では、外部接続端子の厚肉区間の一部と、絶縁基板の絶縁層の少なくとも一部とが、前記絶縁基板と平行な同一の平面内に位置してもよい。このような構成によると、半導体装置の厚みをさらに小さくすることができる。
本技術の一実施形態では、薄肉区間における厚みが、絶縁基板の内側導体層の厚みより小さくてもよい。前述したように、内側導体層の熱膨張は、隣接する絶縁層によって制限される。そのことから、外部接続端子の薄肉区間における厚みが、内側導体層の厚みよりも小さいと、外部接続端子と内側導体層との間の接合部分に生じる応力が効果的に低減される。
本技術の一実施形態では、半導体装置が、半導体素子を封止する封止体をさらに備えてもよい。この場合、外部接続端子の薄肉区間は、封止体の内部に位置しており、外部接続端子の厚肉区間は、薄肉区間から封止体の外部へと延びているとよい。このような構成によると、半導体素子を封止体によって保護することができる。
上記した実施形態において、絶縁基板の外側導体層は、封止体の表面に露出していてもよい。このような構成によると、半導体素子で発生する熱が、絶縁基板を介して外部へ効率よく放出される。即ち、絶縁基板は、放熱板としても機能することができる。
上記した実施形態において、半導体装置は、半導体素子を挟んで絶縁基板と対向する第２絶縁基板をさらに備えてもよい。この場合、第２絶縁基板は、第２絶縁層と、第２絶縁層の一方側に位置するととともに半導体素子へ電気的に接続された第２内側導体層と、第２絶縁層の他方側に位置する第２外側導体層とを有するとよい。そして、第２絶縁基板の第２外側導体層は、封止体の表面に露出しているとよい。このような構成によると、半導体素子で発生する熱は、さらに第２絶縁基板を介して外部へ効率よく放出される。即ち、第１絶縁基板と第２絶縁基板との両者によって、半導体素子を両面から冷却することができる。
上記した実施形態において、半導体装置は、第２絶縁基板を介して半導体素子へ電気的に接続された第２外部接続端子をさらに備えてもよい。この場合、第２外部接続端子は、その長手方向において、薄肉区間と、薄肉区間よりも厚みの大きい厚肉区間とを有し、薄肉区間において第２絶縁基板の第２内側導体層に接合されているとよい。このような構成によると、前述した外部接続端子と同様に、第２外部接続端子と第２内側導体層との間の接合部分に生じる応力が低減される。また、第２外部接続端子は、外部との接続に必要とされる強度を維持することもできる。
上記した実施形態において、第２外部接続端子の厚肉区間の少なくとも一部と、第２絶縁基板の第２内側導体層の少なくとも一部とは、第２絶縁基板と平行な同一の平面内に位置するとよい。このような構成によると、半導体装置の全体の厚みを抑制しつつ、厚肉区間の厚みを大きくすることができる。
上記した実施形態において、第２外部接続端子の厚肉区間の一部と、第２絶縁基板の第２絶縁層の少なくとも一部とは、第２絶縁基板と平行な同一の平面内に位置してもよい。このような構成によると、半導体装置の厚みをさらに小さくすることができる。
上記した実施形態において、第２外部接続端子の薄肉区間における厚みが、第２絶縁基板の第２内側導体層の厚みより小さくてもよい。第２内側導体層の熱膨張は、隣接する第２絶縁層によって制限される。そのことから、第２外部接続端子の薄肉区間における厚みが、第２内側導体層の厚みよりも小さいと、第２外部接続端子と第２内側導体層との間の接合部分に生じる応力が効果的に低減される。
上記した実施形態において、第２外部接続端子の薄肉区間は、封止体の内部に位置しており、第２外部接続端子の厚肉区間は、薄肉区間から封止体の外部へと延びているとよい。
図面を参照して、実施例の半導体装置１０について説明する。半導体装置１０は、例えば電気自動車において、コンバータやインバータといった電力変換回路に採用することができる。ここでいう電気自動車は、車輪を駆動するモータを有する自動車を広く意味し、例えば、外部の電力によって充電される電気自動車、モータに加えてエンジンを有するハイブリッド車、及び燃料電池を電源とする燃料電池車等を含む。
図１−図３に示すように、半導体装置１０は、半導体素子１２と、半導体素子１２を封止する封止体１４とを備える。半導体素子１２は、電力回路用のいわゆるパワー半導体素子である。半導体素子１２の具体的な種類や構造は特に限定されない。半導体素子１２には、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）素子又はＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子等を採用することができる。また、半導体素子１２に用いられる半導体材料についても特に限定されず、例えばシリコン（Ｓｉ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、又は窒化ガリウム（ＧａＮ）といった窒化物半導体であってよい。半導体素子１２は、上面電極１２ａと下面電極１２ｂと複数の信号パッド１２ｃとを有する。上面電極１２ａと下面電極１２ｂは電力用の電極であり、信号パッド１２ｃは信号用の電極である。上面電極１２ａ及び信号パッド１２ｃは半導体素子１２の上面に位置しており、下面電極１２ｂは半導体素子１２の下面に位置している。
封止体１４は、特に限定されないが、例えばエポキシ樹脂といった熱硬化性樹脂又はその他の絶縁体で構成されることができる。封止体１４は、例えばモールド樹脂又はパッケージとも称される。半導体装置１０は、一つの半導体素子１２に限られず、複数の半導体素子を備えてもよい。この場合でも、複数の半導体素子は、単一の封止体１４によって封止されることができる。また、複数の半導体素子は、封止体１４の内部において、直列に接続されてもよいし、並列に接続されてもよいし、直並列に接続されてもよい。
半導体装置１０は、上側絶縁基板２０と下側絶縁基板３０とをさらに備える。上側絶縁基板２０と下側絶縁基板３０とは、半導体素子１２を挟んで互いに対向している。上側絶縁基板２０は、絶縁層２２と、絶縁層２２の一方側に位置する内側導体層２４と、絶縁層２２の他方側に位置する外側導体層２６とを有する。内側導体層２４と外側導体層２６とは、絶縁層２２によって互いに絶縁されている。上側絶縁基板２０の内側導体層２４は、封止体１４の内部で半導体素子１２へ接合されており、半導体素子１２へ電気的に接続されている。一例ではあるが、本実施例における内側導体層２４は複数の部分に分割されており、それぞれの部分が半導体素子１２の上面電極１２ａ又はいずれかの信号パッド１２ｃにはんだ付けされている。従って、内側導体層２４と上面電極１２ａ又は信号パッド１２ｃとの間には、それぞれはんだ層２８が形成されている。但し、上側絶縁基板２０と半導体素子１２との間の接合構造は、はんだ付けに限定されない。
上側絶縁基板２０は、半導体素子１２と電気的に接続されているだけでなく、半導体素子１２と熱的にも接続されている。また、上側絶縁基板２０の外側導体層２６は、封止体１４の表面に露出しており、半導体素子１２の熱を封止体１４の外部へ放出することができる。これにより、上側絶縁基板２０は、半導体装置１０において回路の一部を構成するだけでなく、放熱板としても機能することができる。
本実施例における上側絶縁基板２０には、ＤＢＣ（Direct Bonded Copper）基板が採用されている。絶縁層２２は、例えば酸化アルミニウム、窒化シリコン、窒化アルミニウム等といったセラミックで構成されており、内側導体層２４と外側導体層２６とのそれぞれは、銅で構成されている。但し、上側絶縁基板２０はＤＢＣ基板に限定されず、絶縁層２２の両面にアルミニウムを接合したＤＢＡ(Direct Bonded Aluminum)基板であってもよい。上側絶縁基板２０の具体的な構成は特に限定されない。絶縁層２２は、セラミックに限定されず、他の絶縁体で構成されていてもよい。内側導体層２４と外側導体層２６とについても、銅やアルミニウムに限定されず、その他の金属で構成されていてもよい。そして、絶縁層２２と各導体層２４、２６との間の接合構造についても、特に限定されない。
下側絶縁基板３０は、絶縁層３２と、絶縁層３２の一方側に位置する内側導体層３４と、絶縁層３２の他方側に位置する外側導体層３６とを有する。内側導体層３４と外側導体層３６とは、絶縁層３２によって互いに絶縁されている。下側絶縁基板３０の内側導体層３４は、半導体素子１２へ接合されており、半導体素子１２へ電気的に接続されている。一例ではあるが、本実施例における内側導体層３４は、半導体素子１２の下面電極１２ｂにはんだ付けされており、内側導体層３４と下面電極１２ｂとの間には、はんだ層３８が形成されている。但し、下側絶縁基板３０と半導体素子１２との間の接合構造は、はんだ付けに限定されない。
下側絶縁基板３０についても、半導体素子１２と電気的に接続されているだけでなく、半導体素子１２と熱的にも接続されている。そして、下側絶縁基板３０の外側導体層３６は、封止体１４の表面に露出しており、半導体素子１２の熱を封止体１４の外部へ放出することができる。これにより、下側絶縁基板３０もまた、半導体装置１０において回路の一部を構成するだけでなく、放熱板としても機能することができる。即ち、本実施例における半導体装置１０は、半導体素子１２の両側に放熱板が配置された両面冷却構造を有している。
本実施例における下側絶縁基板３０にも、ＤＢＣ（Direct Bonded Copper）基板が採用されている。但し、上述した上側絶縁基板２０と同様に、下側絶縁基板３０の具体的な種類や構成については特に限定されない。下側絶縁基板３０の絶縁層３２は、セラミック又はその他の絶縁材料で構成されていればよい。また、下側絶縁基板３０の各導体層３４、３６は、銅、アルミニウム又はその他の導体で構成されていればよい。そして、絶縁層３２と各導体層３４、３６との間の接合構造についても、特に限定されない。
半導体装置１０は、複数の外部接続端子４０、５０、６０をさらに備える。一例ではあるが、複数の外部接続端子４０、５０、６０には、第１主端子４０、第２主端子５０及び複数の信号端子６０が含まれる。各々の外部接続端子４０、５０、６０は、銅又はアルミニウムといった導体で構成されている。外部接続端子４０、５０、６０は、封止体１４の内部から外部に亘って延びており、外部の回路に接続される。封止体１４の内部では、外部接続端子４０、５０、６０が、上側絶縁基板２０又は下側絶縁基板３０を介して、半導体素子１２へ電気的に接続されている。例えば、図２に示すように、第１主端子４０は、封止体１４の内部において、下側絶縁基板３０の内側導体層３４に接合されている。これにより、第１主端子４０は、下側絶縁基板３０の内側導体層３４を介して、半導体素子１２の下面電極１２ｂへ電気的に接続されている。なお、第１主端子４０は、はんだ付けによって内側導体層３４に接合されており、第１主端子４０と内側導体層３４との間には、はんだ層４８が形成されている。但し、第１主端子４０と内側導体層３４との間の接合は、はんだ付けに限定されない。第１主端子４０と内側導体層３４との間は、例えば金属ペーストといった接合材を用いて接合されてもよいし、溶接によって接合されてもよい。
図３に示すように、第２主端子５０は、封止体１４の内部において、上側絶縁基板２０の内側導体層２４に接合されている。これにより、第２主端子５０は、上側絶縁基板２０の内側導体層２４を介して、半導体素子１２の上面電極１２ａへ電気的に接続されている。なお、第２主端子５０は、はんだ付けによって内側導体層２４に接合されており、第２主端子５０と内側導体層２４との間には、はんだ層５８が形成されている。但し、第２主端子５０と内側導体層２４との間の接合は、はんだ付けに限定されない。第２主端子５０と内側導体層２４との間は、例えば金属ペーストといった接合材を用いて接合されてもよいし、溶接によって接合されてもよい。
図２、図３に示すように、各々の信号端子６０は、封止体１４の内部において、上側絶縁基板２０の内側導体層２４に接合されている。これにより、各々の信号端子６０は、上側絶縁基板２０の内側導体層２４を介して、半導体素子１２の対応する信号パッド１２ｃへ電気的に接続されている。なお、信号端子６０は、はんだ付けによって内側導体層２４に接合されており、信号端子６０と内側導体層２４との間には、はんだ層６８が形成されている。但し、信号端子６０と内側導体層２４との間の接合は、はんだ付けに限定されない。信号端子６０と内側導体層２４との間は、例えば金属ペーストといった接合材を用いて接合されてもよいし、溶接によって接合されてもよい。
上記した半導体装置１０では、その温度が上昇したときに、絶縁基板２０、３０の内側導体層２４、３４及び各々の外部接続端子４０、５０、６０が、それぞれ熱膨張する。このとき、絶縁基板２０、３０の内側導体層２４、３４の熱膨張は、隣接する絶縁層２２、３２によって抑制されるので、外部接続端子４０、５０、６０の熱膨張よりも小さくなる。その結果、内側導体層２４、３４と外部接続端子４０、５０、６０との接合部分では、熱膨張の差に起因して比較的に高い応力が生じやすい。その結果、半導体装置１０の耐久性が低下するおそれがある。
上記の問題に関して、図４に示すように、第１主端子４０は、その長手方向に沿って、薄肉区間４２と、薄肉区間４２よりも厚みの大きい厚肉区間４４とを有する。そして、第１主端子４０は、薄肉区間４２において、下側絶縁基板３０の内側導体層３４に接合されている。なお、第１主端子４０の薄肉区間４２は、封止体１４の内部に位置しており、第１主端子４０の厚肉区間４４は、薄肉区間４２から封止体１４の外部へと延びている（図２参照）。ここで、第１主端子４０の厚みとは、第１主端子４０が接合された下側絶縁基板３０に垂直な方向Ｖａにおける、第１主端子４０の寸法を意味する。
上記したように、第１主端子４０は、厚みの小さい薄肉区間４２を有しており、薄肉区間４２において下側絶縁基板３０の内側導体層３４に接合されている。厚みの小さい薄肉区間４２では、第１主端子４０に生じる熱応力が抑制されるので、第１主端子４０と内側導体層３４との間の接合部分に生じる応力が低減される。加えて、第１主端子４０は、厚みの大きい厚肉区間４４も有しているので、厚肉区間４４において外部との接続に必要とされる強度を維持することができる。
図４に示すように、本実施例の半導体装置１０では、第１主端子４０の厚肉区間４４の少なくとも一部と、下側絶縁基板３０の内側導体層３４の少なくとも一部とが、下側絶縁基板３０と平行な同一の平面Ｈａ内に位置している。このような構成によると、半導体装置１０の全体の厚みを抑制しつつ、厚肉区間４４の厚みを大きくすることができる。ここで、半導体装置１０の厚みとは、下側絶縁基板３０に垂直な方向Ｖａにおける半導体装置１０の寸法を意味する。なお、図４に示す例では、薄肉区間４２と厚肉区間４４との間の境界４６が、下側絶縁基板３０に対向する範囲内に位置するが、当該境界４６は、下側絶縁基板３０に対向する範囲の外側に位置してもよい。
本実施例の半導体装置１０では、第１主端子４０の薄肉区間４２における厚みが、下側絶縁基板３０の内側導体層３４の厚みより小さくなっている。前述したように、内側導体層３４の熱膨張は、隣接する絶縁層３２によって制限される。そのことから、第１主端子４０の薄肉区間４２における厚みが、内側導体層３４の厚みよりも小さいと、第１主端子４０と内側導体層３４との間の接合部分に生じる応力が効果的に低減される。
図５に示すように、第２主端子５０についても、その長手方向に沿って、薄肉区間５２と、薄肉区間５２よりも厚みの大きい厚肉区間５４とを有している。そして、第２主端子５０は、その薄肉区間５２において、上側絶縁基板２０の内側導体層２４に接合されている。なお、第２主端子５０の薄肉区間５２は、封止体１４の内部に位置しており、第２主端子５０の厚肉区間５４は、薄肉区間５２から封止体１４の外部へと延びている（図３参照）。ここで、第２主端子５０の厚みとは、第２主端子５０が接合された上側絶縁基板２０に垂直な方向Ｖｂにおける、第２主端子５０の寸法を意味する。なお、図５に示す例では、薄肉区間５２と厚肉区間５４との間の境界５６が、上側絶縁基板２０に対向する範囲内に位置するが、当該境界５６は、上側絶縁基板２０に対向する範囲の外側に位置してもよい。
上記したように、第２主端子５０もまた、厚みの小さい薄肉区間５２を有しており、薄肉区間５２において上側絶縁基板２０の内側導体層２４に接合されている。厚みの小さい薄肉区間５２では、第２主端子５０に生じる熱応力が抑制されるので、第２主端子５０と内側導体層２４との間の接合部分に生じる応力が低減される。加えて、第２主端子５０は、厚みの大きい厚肉区間５４も有しているので、厚肉区間５４において外部との接続に必要とされる強度を維持することができる。
図５に示すように、本実施例の半導体装置１０では、第２主端子５０の厚肉区間５４の少なくとも一部と、上側絶縁基板２０の内側導体層２４の少なくとも一部とが、上側絶縁基板２０と平行な同一の平面Ｈｂ内に位置している。このような構成によると、半導体装置１０の全体の厚みを抑制しつつ、厚肉区間５４の厚みを大きくすることができる。
本実施例の半導体装置１０では、第２主端子５０の薄肉区間５２における厚みが、上側絶縁基板２０の内側導体層２４の厚みより小さくなっている。前述したように、内側導体層２４の熱膨張は、隣接する絶縁層２２によって制限される。そのことから、第２主端子５０の薄肉区間５２における厚みが、内側導体層２４の厚みよりも小さいと、第２主端子５０と内側導体層２４との間の接合部分に生じる応力が効果的に低減される。
図６に示すように、信号端子６０についても、その長手方向に沿って、薄肉区間６２と、薄肉区間６２よりも厚みの大きい厚肉区間６４とを有している。そして、信号端子６０は、その薄肉区間６２において、上側絶縁基板２０の内側導体層２４に接合されている。なお、信号端子６０の薄肉区間６２は、封止体１４の内部に位置しており、信号端子６０の厚肉区間６４は、薄肉区間６２から封止体１４の外部へと延びている（図２、図３参照）。ここで、信号端子６０の厚みとは、信号端子６０が接合された上側絶縁基板２０に垂直な方向Ｖｂにおける、信号端子６０の寸法を意味する。なお、図６に示す例では、薄肉区間６２と厚肉区間６４との間の境界６６が、上側絶縁基板２０に対向する範囲内に位置するが、当該境界６６は、上側絶縁基板２０に対向する範囲の外側に位置してもよい。
上記したように、信号端子６０もまた、厚みの小さい薄肉区間６２を有しており、薄肉区間６２において上側絶縁基板２０の内側導体層２４に接合されている。厚みの小さい薄肉区間６２では、信号端子６０に生じる熱応力が抑制されるので、信号端子６０と内側導体層２４との間の接合部分に生じる応力が低減される。加えて、信号端子６０は、厚みの大きい厚肉区間６４も有しているので、厚肉区間６４において外部との接続に必要とされる強度を維持することができる。
図６に示すように、本実施例の半導体装置１０では、信号端子６０の厚肉区間６４の少なくとも一部と、上側絶縁基板２０の内側導体層２４の少なくとも一部とが、上側絶縁基板２０と平行な同一の平面Ｈｂ内に位置している。このような構成によると、半導体装置１０の全体の厚みを抑制しつつ、厚肉区間６４の厚みを大きくすることができる。
本実施例の半導体装置１０では、信号端子６０の薄肉区間６２における厚みが、上側絶縁基板２０の内側導体層２４の厚みより小さくなっている。前述したように、内側導体層２４の熱膨張は、隣接する絶縁層２２によって制限される。そのことから、信号端子６０の薄肉区間６２における厚みが、内側導体層２４の厚みよりも小さいと、信号端子６０と内側導体層２４との間の接合部分に生じる応力が効果的に低減される。
外部接続端子４０、５０、６０の構成は、様々に変更することができる。例えば、図４に示した第１主端子４０では、薄肉区間４２と厚肉区間４４との間の境界４６が、下側絶縁基板３０の絶縁層３２に対向する範囲内に位置している。これに対して、図７に示すように、第１主端子４０の一変形例では、薄肉区間４２と厚肉区間４４との間の境界４６が、下側絶縁基板３０の絶縁層３２に対向する範囲よりも外側に位置してもよい。この場合、第１主端子４０の厚肉区間４４の一部と、下側絶縁基板３０の絶縁層３２の少なくとも一部とが、下側絶縁基板３０と平行な同一の平面Ｈａ内に位置してもよい。このような構成によると、半導体装置１０の厚みをさらに小さくすることができる。あるいは、第１主端子４０の厚肉区間４４をより厚くすることができる。この変形例の構成は、第１主端子４０に限られず、第２主端子５０及び信号端子６０といった他の外部接続端子にも同様に採用することができる。
あるいは、図８に示すように、第１主端子４０の他の一変形例では、厚肉区間４４における厚みが、長手方向に沿って段階的に（又は連続的に）変化してもよい。一例ではあるが、この場合、厚肉区間４４における厚みを、隣接する下側絶縁基板３０のプロファイルに沿って変化させてもよい。このような構成によると、例えば第１主端子４０の強度を高めることができる。この変形例の構成は、第１主端子４０に限られず、第２主端子５０及び信号端子６０といった他の外部接続端子にも同様に採用することができる。
あるいは、図９に示すように、第１主端子４０の他の一変形例では、薄肉区間４２に対して厚肉区間４４の突出する方向が、第１主端子４０が接合された下側絶縁基板３０側ではなく、下側絶縁基板３０に対向する上側絶縁基板２０側であってもよい。この場合、第１主端子４０の厚肉区間４４の少なくとも一部と、上側絶縁基板２０の内側導体層２４の少なくとも一部とが、上側絶縁基板２０と平行な同一の平面Ｈｂ内に位置してもよい。このような構成によっても、半導体装置１０の全体の厚みを抑制しつつ、厚肉区間４４の厚みを大きくすることができる。この変形例の構成は、第１主端子４０に限られず、第２主端子５０及び信号端子６０といった他の外部接続端子にも同様に採用することができる。
図９に示した変形例では、薄肉区間４２と厚肉区間４４との間の境界４６が、上側絶縁基板２０の絶縁層２２に対向する範囲内に位置している。これに対して、さらに他の変形例では、薄肉区間４２と厚肉区間４４との間の境界４６が、上側絶縁基板２０の絶縁層２２に対向する範囲よりも外側に位置してもよい。この場合、第１主端子４０の厚肉区間４４の一部と、上側絶縁基板２０の絶縁層２２の少なくとも一部とが、上側絶縁基板２０と平行な同一の平面Ｈｂ内に位置してもよい。このような構成によると、半導体装置１０の厚みをさらに小さくすることができる。
本明細書で説明した半導体装置１０は、互いに対向する二つの絶縁基板２０、３０を備える。しかしながら、他の実施形態として、半導体装置１０は、単一の絶縁基板を備えてもよく、三以上の絶縁基板を備えてもよい。また、さらに他の実施形態として、半導体装置１０は、複数の外部接続端子４０、５０、６０に代えて、単一の外部接続端子を備えてもよい。あるいは、半導体装置１０が複数の外部接続端子４０、５０、６０を備える場合でも、複数の外部接続端子４０、５０、６０のうちの少なくとも一つが、薄肉区間４２と厚肉区間４４を有すればよい。
以上、いくつかの具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものである。
１０：半導体装置
１２：半導体素子
１４：封止体
２０：上側絶縁基板
２２：上側絶縁基板２０の絶縁層
２４：上側絶縁基板２０の内側導体層
２６：上側絶縁基板２０の外側導体層
３０：下側絶縁基板
３２：下側絶縁基板３０の絶縁層
３４：下側絶縁基板３０の内側導体層
３６：下側絶縁基板３０の外側導体層
４０：外部接続端子（第１主端子）
４２：外部接続端子４０（第１主端子）の薄肉区間
４４：外部接続端子４０（第１主端子）の厚肉区間
５０：外部接続端子（第２主端子）
５２：外部接続端子５０（第２主端子）の薄肉区間
５４：外部接続端子５０（第２主端子）の厚肉区間
６０：外部接続端子（信号端子）
６２：外部接続端子６０（信号端子）の薄肉区間
６４：外部接続端子６０（信号端子）の厚肉区間
Ｈａ：下側絶縁基板３０に平行な平面
Ｈｂ：上側絶縁基板２０に平行な平面
Ｖａ：下側絶縁基板３０に垂直な方向
Ｖｂ：上側絶縁基板２０に垂直な方向

Claims (12)

  1. 半導体素子と、
    前記半導体素子が配置された絶縁基板と、
    前記絶縁基板を介して前記半導体素子へ電気的に接続された外部接続端子と、
    を備え、
    前記絶縁基板は、絶縁層と、前記絶縁層の一方側に位置するととともに前記半導体素子へ電気的に接続された内側導体層と、前記絶縁層の他方側に位置する外側導体層とを有し、
    前記外部接続端子は、その長手方向に沿って、薄肉区間と、前記薄肉区間よりも厚みの大きい厚肉区間とを有し、前記薄肉区間において前記絶縁基板の前記内側導体層に接合されている、
    半導体装置。
  2. 前記外部接続端子の前記厚肉区間の少なくとも一部と、前記絶縁基板の前記内側導体層の少なくとも一部とは、前記絶縁基板と平行な同一の平面内に位置する、請求項１に記載の半導体装置。
  3. 前記外部接続端子の前記厚肉区間の一部と、前記絶縁基板の前記絶縁層の少なくとも一部とは、前記絶縁基板と平行な同一の平面内に位置する、請求項２に記載の半導体装置。
  4. 前記薄肉区間の厚みは、前記絶縁基板の前記内側導体層の厚みよりも小さい、請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体装置。
  5. 前記半導体素子を封止する封止体をさらに備え、
    前記外部接続端子の前記薄肉区間は、前記封止体の内部に位置しており、前記外部接続端子の前記厚肉区間は、前記薄肉区間から前記封止体の外部へと延びている、請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置。
  6. 前記絶縁基板の前記外側導体層は、前記封止体の表面に露出している、請求項５に記載の半導体装置。
  7. 前記半導体素子を挟んで前記絶縁基板と対向する第２絶縁基板をさらに備え、
    前記第２絶縁基板は、第２絶縁層と、前記第２絶縁層の一方側に位置するととともに前記半導体素子へ電気的に接続された第２内側導体層と、前記第２絶縁層の他方側に位置する第２外側導体層とを有し、
    前記第２絶縁基板の前記第２外側導体層は、前記封止体の表面に露出している、請求項６に記載の半導体装置。
  8. 前記第２絶縁基板を介して前記半導体素子へ電気的に接続された第２外部接続端子をさらに備え、
    前記第２外部接続端子は、その長手方向において、薄肉区間と、前記薄肉区間よりも厚みの大きい厚肉区間とを有し、前記薄肉区間において前記第２絶縁基板の前記第２内側導体層に接合されている、
    請求項７に記載の半導体装置。
  9. 前記第２外部接続端子の前記厚肉区間の少なくとも一部と、前記第２絶縁基板の前記第２内側導体層の少なくとも一部とは、前記第２絶縁基板と平行な同一の平面内に位置する、請求項８に記載の半導体装置。
  10. 前記第２外部接続端子の前記厚肉区間の一部と、前記第２絶縁基板の前記第２絶縁層の少なくとも一部とは、前記第２絶縁基板と平行な同一の平面内に位置する、請求項９に記載の半導体装置。
  11. 前記薄肉区間における厚みは、前記第２絶縁基板の前記第２内側導体層の厚みよりも小さい、請求項８から１０のいずれか一項に記載の半導体装置。
  12. 前記第２外部接続端子の前記薄肉区間は、前記封止体の内部に位置しており、前記第２外部接続端子の前記厚肉区間は、前記薄肉区間から前記封止体の外部へと延びている、請求項８から１１のいずれか一項に記載の半導体装置。
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