JP5186877B2

JP5186877B2 - 半導体装置

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Publication number: JP5186877B2
Application number: JP2007267375A
Authority: JP
Inventors: 真人林
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-10-15
Filing date: 2007-10-15
Publication date: 2013-04-24
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Description

本発明は、発熱性の半導体素子を含む半導体装置に係り、放熱性、搭載性、高密度性、並びに耐久性に優れた半導体装置の構造に関するものである。

自動車等の車両には、半導体素子のスイッチング機能を利用して、燃料噴射制御、点火制御、モータ制御、油圧制御、電力分配制御等の様々な制御を行う半導体装置が種々と搭載されている。
近年、これらの半導体装置の更なる高機能化、高速応答化を図るべく、半導体素子には高い信頼性とともに更なる高電力化、高周波化、小型化等が要求されている。
この為、これらの半導体素子としては、パワーＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜型電界効果トランジスタ）、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ＢＳＩＴ（バイポーラモード静電誘導トランジスタ）等のパワーデバイスが用いられている。
このようなパワーデバイスの多くは、作動に伴って発熱し、制御回路の性能や信頼性に影響を与える虞があることから、これらの発熱性の半導体素子を含む半導体装置には種々と放熱対策が講じられている。

例えば、特許文献１には、発熱性の電子部品を含む各種電子部品が実装されるプリント板と、該プリント板の電子部品実装面に対し熱伝導性の良好な絶縁物を介して接するバスバーとを具備することを特徴とする電子部品の実装構造が開示されている。
又、特許文献２には、バスバー基板と、その電流回路の電流を制御するＦＥＴと、このＦＥＴの作動を制御する電子回路基板とを備え、上記ＦＥＴを両基板の間に配設した電気接続箱が開示されている。
又、特許文献３には、放熱部が設けてある箱本体に回路基板を前記放熱部に載置して収容する基板収容箱において、前記放熱部に載置してある第１回路基板と、該第１回路基板に対して平行的に前記箱本体の周壁から突設しており、貫通ネジ穴が形成してある載置部と、該載置部に載置してあり、前記貫通ネジ穴と連通する貫通穴が形成してある第２回路基板と、前記貫通穴を挿通して前記貫通ネジ穴との螺結により前記第２回路基板を前記載置部に固定した状態で、先端部が前記第１回路基板を前記放熱部へ押圧する押圧ネジとを備えることを特徴とする基板収容箱が開示されている。

ところで、近年、ディーゼルエンジンの暖気を行うグロープラグにおいて、始動時における高速昇温を図る為に低抵抗化が進んでおり、又、燃費向上、燃焼排気エミッションの低減等の要求から、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御等により、始動時のみならず常時グロープラグへの通電が行われるようになっている。
この為グロープラグの制御を行うＧＣＵ（グロープラグコントローラ）では、数十Ａの大電流を流す必要があり、スイッチング素子としてパワーＭＯＳＦＥＴが搭載され、安定した大電流の入出力と高い放熱性とを兼ね備えたＧＣＵの構造が望まれている。

例えば、図７（ａ）、（ｂ）に示すような従来のＧＣＵ１０ｘは、パワーＭＯＳＦＥＴ２００ｘと、図略のＥＣＵからの信号に従ってパワーＭＯＳＦＥＴ２００ｘの開閉を制御して図略のグロープラグへの通電を制御する集積回路１５０ｘを含む制御回路基板１００ｘと、これらを収納する樹脂製の筐体５００ｘとによって構成されている。
ＧＣＵ１０ｘでは、発熱性のパワーＭＯＳＦＥＴ２００ｘと制御回路基板１００ｘとを分離することにより、パワーＭＯＳＦＥＴ２００ｘからの熱による集積回路１５０ｘへの影響を少なくしている。又、金属製のバスバー３００ｘにパワーＭＯＳＦＥＴ２００ｘを実装して、パワーＭＯＳＦＥＴ２００ｘの裏面に設けられたドレイン端子２１１と接続することにより、バスバー３００ｘを、パワーＭＯＳＦＥＴ２００ｘへの大電流の供給を行う導通回路として利用すると共に、放熱板として利用している。更に、バスバー３００ｘには、絶縁性の接着層４１０ｘを介して、ヒートシンク４００ｘが配設され、更なる放熱性の向上を図っている。
特開平５−６７８８９号公報特開平１０−３５３７５号公報特開２００４−１４６９０号公報

ところが、ＧＣＵ１０ｘにおいて、制御回路基板１００ｘは、樹脂製の筐体５００ｘにネジ１７０ｘによりネジ止め固定されており、バスバー３００ｘに実装されたパワーＭＯＳＦＥＴ２００ｘのドレイン端子２１０ｘ、ソース端子２２０ｘ、ゲート端子２３０ｘは、制御回路基板１００ｘと接続されている。

一般的に、ドレイン端子２１０ｘ、ソース端子２２０ｘ、ゲート端子２３０ｘには、銅又は銅を含む合金が使用され、そのＴＥＣ（線熱膨張係数）は、材質によって多少の差はあるが、１６〜２０ｐｐｍ程度であり、制御回路基板に用いられるガラスエポキシ樹脂やポリアミド等からなる基板と銅との積層板のＴＥＣは２０ｐｐｍ以下で、銅と略同等である。
一方、筐体５００ｘには、成形上の利便性等により、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の熱可塑性樹脂が用いられている。そのＴＥＣは、５０〜６０ｐｐｍ程度であり、銅に比べて大きい。

このため、ドレイン端子２１０ｘ、ソース端子２２０ｘ、ゲート端子２３０ｘのＴＥＣと、筐体５００ｘのＴＥＣとの差により、パワーＭＯＳＦＥＴ２００ｘの冷熱により発生する各端子２１０ｘ、２２０ｘ、２３０ｘの伸縮と筐体５００ｘの伸縮とに差が生じる。これにより各端子２１０ｘ、２２０ｘ、２３０ｘには、大きな冷熱ストレスが生じ、制御回路基板１００ｘと各端子２１０ｘ、２２０ｘ、２３０ｘとの接続部においてハンダ付けした部位の剥離を招いたり、各端子２１０ｘ、２２０ｘ、２３０ｘそのものが金属疲労を起こして断線したりする等、ＧＣＵ１０ｘの信頼性を損なう虞がある。

そこで、本発明は上記実情に鑑み、特許文献１〜３にあるような従来技術では、解決できない新規な課題として、発熱性の半導体素子と該半導体素子を制御する制御回路部とを放熱性の向上を図るべく離隔した状態で載置して、導通線によって半導体素子と制御回路部とを接続した半導体装置において、該導電線への冷熱ストレスを解消し、優れた放熱性を具備すると共に、優れた耐久性を具備する半導体装置の提供を目的とするものである。

請求項１の発明では、少なくとも、発熱性の半導体素子と、該半導体素子をその表面に実装する金属製のバスバーと、上記半導体素子の作動を制御する集積回路を有した回路基板とを具備する半導体装置において、上記回路基板と上記バスバーの実装面とが略平行になるように配設した階層構造として、上記集積回路への上記半導体素子の発熱の影響を少なくするに当たり、上記半導体素子と上記回路基板とを接続する導通線の線熱膨張係数と、上記バスバーの線熱膨張係数と、上記回路基板の線膨張係数とを略同一とすべく、上記バスバーと上記導通線とを線膨張係数が１６から２０ｐｐｍの銅、銅−亜鉛合金、銅−錫合金、銅−ニッケル合金、銅−亜鉛−ニッケル合金のいずれかの金属材料を用いて形成し、上記回路基板を線膨張係数が２０ｐｐｍ以下のガラスエポキシ基板を用いて形成すると共に、上記バスバーの実装面の複数箇所に、該実装面に対して略垂直方向に伸びる支持部を延設して、上記回路基板を該支持部によって支持固定する。

請求項１の発明によれば、上記導通線の線熱膨張係数と上記バスバーの線熱膨張係数とを同一とすることができるので、上記半導体素子の発熱と冷却とが繰り返されても、上記回路基板と上記バスバーの実装面との間を階層構造で支える上記バスバーの上記支持部の軸方向の伸縮と上記回路基板と上記バスバーの実装面に実装された上記半導体素子とを繋ぐ上記導通線の軸方向の伸縮とが常に一致し、上記導通線に対して上下方向の冷熱ストレスが生じ難い。
又、請求項１の発明によれば、上記バスバーの実装面と上記導通線と上記回路基板との線熱膨張係数を略同一とすることができるので、上記バスバーの実装面に対して略平行となる上記導通線の水平方向伸縮と上記回路基板の水平方向の伸縮との差が小さくなり、従来の線熱膨張係数が５０〜６０ｐｐｍのＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の熱可塑性樹脂からなる筐体に上記回路基板を固定した場合に比べ、上記導通線に対して水平方向の冷熱ストレスも遥かに生じ難い。
加えて、上記金属材料は、熱伝導率も高く、放熱性に優れているので、上記バスバーに実装された上記半導体素子を速やかに冷却できる。
更に、これらの金属材料は、抵抗値が低く、上記半導体素子への大電流の供給が容易である。
従って、回路基板と半導体素子とを階層構造に配設して、集積回路への半導体素子の発熱の影響を少なくして、動作安定性の向上を図った半導体装置の耐久性が更に向上する。

請求項２の発明では、上記半導体素子と上記バスバーと上記回路基板とを内部に収納する絶縁性樹脂からなる筐体を具備し、上記回路基板を上記筐体の内周壁から離隔して保持する。

請求項２の発明によれば、上記半導体素子と上記回路基板とが上記筐体の熱収縮に伴う冷熱ストレスを全く受けることがないので、半導体装置の耐久性が更に向上する。

請求項３の発明では、複数の上記半導体素子を上記バスバーに実装し、上記バスバーと複数の上記半導体素子とを導通せしめる。

請求項３の発明によれば、複数の上記半導体素子へバスバーから共通の電位を供給できる。バスバーは、基板上での回路形成に比較して遙に抵抗値を低くできるので、上記半導体素子への大電流の供給が容易である。従って、半導体装置の耐久性と安定性とが更に向上する。又、複数の半導体素子を一つのバスバーに実装することにより効率的に放熱できるので、集積密度を上げ、半導体装置の更なる小型化を図ることもできる。

請求項４の発明では、上記バスバーの実装面に対向する面側に、電気絶縁性の接着剤を介して、高熱伝導率を有する材料からなるヒートシンクを配設する。

請求項４の発明によれば、上記半導体素子から放出された熱が上記バスバーを介して上記ヒートシンクに放出され、上記半導体素子が速やかに冷却されるので、半導体装置の更なる耐久性の向上並びに動作の安定化を図ることができる。

請求項５の発明では、内燃機関の気筒毎に設けられたグロープラグへの通電を上記半導体素子のスイッチングによって制御するグロープラグ制御装置に、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体装置を適用する。

請求項５の発明によれば、半導体素子の導通線への冷熱ストレスが生じがたく、耐久性に優れたグロープラグ制御装置が実現できる。

図１を参照して本発明の第１の実施形態として半導体装置１０について説明する。バスバー３００は、例えば銅、銅とニッケルとの合金等の金属材料によって平板上に形成されている。その表面には、動作時のオン電流によって発熱する発熱性の半導体素子２００が実装されている。
回路基板１００は、ガラスエポキシ樹脂等の基板に半導体素子２００を制御する集積回路１５０や抵抗、コンデンサ、コイル等の受動部品が実装され、入出力回路等が形成されている。
バスバー３００の外周縁の複数箇所が支持部３１０、３２０として実装面に対して略垂直方向に伸びる略柱状に延設されている。バスバー３００の実装面と回路基板１００とは、略並行に配設されており、支持部３１０、３２０によって、回路基板１００がバスバー３００と階層状態となるように支持固定されている。
半導体素子２００は、回路基板１００に形成された回路と導通線２１０によって導通状態となっている。

バスバー３００、支持部３１０、３２０及び導通線２１０に用いられている銅及び銅合金のＴＥＣは、１６〜２０ｐｐｍ程度であり、回路基板１００に用いられるガラスエポキシ樹脂のＴＥＣは２０ｐｐｍ以下である。
従って、半導体素子２００の発熱と冷却とが繰り返されても、支持部３１０、３２０と導通線２１０のＴＥＣが略同一であるので、支持部３１０、３２０の軸方向の伸縮が常に一致し、導通線２１０に対して上下方向の冷熱ストレスが生じ難い。
又、バスバー３００の実装面と導通線２１０と回路基板との線熱膨張係数が略同一であるので、バスバー３００の実装面に対して水平方向の伸縮も常に一致し、導通線２１０に対して水平方向の冷熱ストレスも生じ難い。
従って、回路基板１００と半導体素子２００とを階層構造に配設して、集積回路１５０への半導体素子２００の発熱の影響を少なくして、動作安定性の向上を図った半導体装置１０の耐久性が向上する。

バスバー３００と支持部３１０、３２０とは、銅、銅と亜鉛との合金、銅と錫との合金、銅とニッケルとの合金、銅と亜鉛とニッケルとの合金のいずれかの金属材料を用いて形成するのが好ましい。
回路基板１００は、ガラスエポキシ樹脂と銅とを積層したものやポリアミドと銅とを積層したものなどを用いるのが望ましい。
特に、半導体素子２００として、パワーＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜型電界効果トランジスタ）、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ＢＳＩＴ（バイポーラモード静電誘導トランジスタ）等の大電流を制御するパワーデバイスを用いた場合に、本発明の効果が大きい。
又、本実施形態においては、バスバー３００の実装面と支持部３１０、３２０とが一体的に形成された例を示したが、必ずしも両者は一体である必要はなく、バスバー３００と導通線２１０と複数の支持部３１０、３２０とが略同一の線熱膨張係数を有する材料を用いて形成されていれば、支持部３１０、３２０がバスバー３００と別部材で形成されていても本発明の効果を発揮できる。

図２を参照して、本発明の第２の実施形態における半導体装置としてＧＣＵ１０（グロープラグ制御ユニット）について詳述する。
図２は、ＧＣＵ１０の要部の構成概要を示す分解斜視図である。
回路基板１００には、後述する回路が形成され、集積回路１５０、シャント抵抗１４０等が実装されている。
電源コネクタ部１１０には、電源端子１１１がインサート成形され、出力コネクタ部１２０には、出力端子１２１がインサート成形され、入力コネクタ部１３０には、入力端子１３１がインサート成形されている。
回路基板１００には、電源端子挿入孔１１２、出力端子挿入孔１２２、入力端子挿入孔１３２が穿設されている。
電源端子１１１、出力端子１２１、入力端子１３１は、それぞれ電源端子挿入孔１１２、出力端子挿入孔１２２、入力端子挿入孔１３２に挿入され、回路基板１００に形成された回路にハンダ付け等により導通接続されている。

平板状のバスバー３００の表面には、半導体素子としてパワーＭＯＳＦＥＴ２００が、複数個実装され、ハンダ箔２４０によって固着され、バスバー３００とパワーＭＯＳＦＥＴ２００の下面に放熱板を兼ねて設けられている下面ドレイン端子２１１と導通している。尚、本実施形態においては、パワーＭＯＳＦＥＴ２００が４個載置された例を示したが、搭載する半導体素子の数を限定するものではなく適宜変更可能である。
パワーＭＯＳＦＥＴ２００と回路基板１００とを接続する導通線として、ドレイン端子２１０、ソース端子２２０、ゲート端子２３０が、パワーＭＯＳＦＥＴ２００から垂直方向に伸びて、回路基板１００に穿設されたドレイン端子挿入孔２１１、ソース端子挿入孔２２１、ゲート端子挿入孔２３１に挿入され、回路基板１００の表面に形成された回路と接続されている。パワーＭＯＳＦＥＴ２００は、ネジ２５０を用いてバスバー３００にネジ止めしても良い。

バスバー３００の角部の３箇所にバスバー３００の実装面に対して略垂直方向に板状に伸びる支持部３１０、３２０、３３０が形成されている。
回路基板１００には、支持部挿入孔３２１、３３１が穿設されており、支持部３１０は、電源端子挿入孔１１２に電源端子１１１と共に挿入され、支持部３２０、３３０は支持部挿入孔３２１、３３１に挿入され、回路基板１００をバスバー３００の実装面に対して略行の階層状態となるように支持固定している。
従って、本実施形態においても、上記実施形態と同様に、導通線として回路基板１００とパワーＭＯＳＦＥＴ２００とを導通接続するドレイン端子２１０、ソース端子２２０、ゲート端子２３０に働く冷熱ストレスを緩和することができる。

更に、バスバー３００の角部の３箇所に設けられた支持部３１０、３２０、３３０のて３箇所で支持することにより、回路基板１００に反りなどがあっても、回路基板１００を安定して支持固定できる。
又、３点支持とすることにより、回路基板１００とバスバー３００とのそれぞれの角部の内一箇所が拘束されていないので、回路基板１００、バスバー３００とも、熱収縮による歪を逃がすことができ、ドレイン端子２１０、ソース端子２２０、ゲート端子２３０に働く冷熱ストレスを更に緩和することができる。。

加えて、支持部３１０の形成されている外周辺と支持部３２０、３３０の形成されている外周辺とは、互いに直交している。この為、支持部３１０と支持部３２０、３３０とが互いに剛性を補強し相い、振動等の外力に対する支持剛性が高められている。従って、ＧＣＵ１０の耐久性が更に向上している。

支持部３１０は、電源端子１１１と電気的に接続状態となっており、複数のパワーＭＯＳＦＥＴ２００に共通の電源電位を供給可能となっている。

バスバー３００の実装面と対向する下面側には、熱伝導性が良く電気絶縁性の接着剤４１０を介してヒートシンク４００が接着されている。ヒートシンク４００は、アルミニウム等の高い熱伝導率を有した金属材料等を用いて形成され、パワーＭＯＳＦＥＴ２００からの放熱性を向上させている。

バスバー３００は、回路基板１００上での回路形成に比較して遙に抵抗値を低くできるので、パワーＭＯＳＦＥＴ２００への大電流の供給が容易である。
又、電源入力回路をバスバー３００によって形成することによって、回路基板１００に電源入力回路を形成する必要がないので出力用回路の占有面積を多く取る事ができ、大電流を流しやすくなる。従って、ＧＣＵ１０の耐久性と安定性との更なる向上が期待できる。更に、複数のパワーＭＯＳＦＥＴ２００を一つのバスバー３００に実装することにより、効率的に放熱できるので、集積密度を上げ、ＧＣＵ１０の小型化を図ることも期待できる。

図３は、ＧＣＵ１０の組付け状態での詳細を示し、（ａ）は、平面模式図、（ｂ）は断面図である。尚、本図に示した回路基板１００の回路パターンは模式的なもので、実際の回路を限定するものではない。
パワーＭＯＳＦＥＴ２００を実装したバスバー３００と集積回路１５０を含む回路基板１００とは、絶縁性樹脂からなる筐体５００に収納されている。又、筐体５００の下端部において、ヒートシンク４００に固定してある。
回路基板１００の外周縁と筐体５００の内周壁との間には間隙が設けられており、回路基板１００は筐体５００の熱収縮の影響を受けない。

電源端子１１１とバスバー３００の支持部３１０とは、回路基板１００の電源端子挿入孔１１２に挿入され、回路基板１００の表面に形成された電極パターン１１３と接続されている。
出力端子１２１は、回路基板１００の出力端子１２２に挿入され、回路基板１００の表面に形成された回路パターン１２３の一端に接続けされ、回路パターン１２３の他端には、所定の抵抗値を有するシャント抵抗１４０の一端が接続されている
更にシャント抵抗１４０の他端は、パワーＭＯＳＦＥＴ２００のソース端子２２０と回路パターン２２２を介して接続されている。
シャント抵抗１４０の上流側には回路１４１が形成され、下流側には回路１４２が形成され、それぞれ集積回路１５０の入出力端子１５１の内、所定の位置に接続され、シャント抵抗１４０の電圧降下を測定して、ソース端子２２０から出力される電流値が測定可能となっている。

パワーＭＯＳＦＥＴ２００のドレイン端子２１０は、下面ドレイン端子２１１とパワーＭＯＳＦＥＴ２００の内部で接続されている。
ドレイン端子２１０は、回路基板１００に穿設されたドレイン端子挿入孔２１１に挿入され、更に回路基板１００の表面に形成された回路パターン２１２の一端に接続され、回路パターン２１２の他端は集積回路１５０の入出力端子１５１の内、所定の端子に接続され、ドレイン端子２１０に供給される電源電圧を測定可能となっている。
入力端子１３１は、回路基板１００に穿設された入力端子挿入孔１３２に挿入され、回路パターン１３３の一端に接続され、回路パターン１３３の他端は集積回路１５０の入出力端子１５１の内、所定の端子に接続され、外部に設けられた図略のＥＣＵからの信号を集積回路１５０に入力している。

本発明の第２の実施形態におけるＧＣＵ１０を用いたグロープラグ通電制御装置１を図４に等価回路で示す。
図略の内燃機関は、複数の気筒によって構成されており、気筒毎にグロープラグ７０が設けられている。電源９０からグロープラグ７０への通電をパワーＭＯＳＦＥＴ２００のスイッチングによって制御している。尚、気筒の数は、適宜変更可能であるので図中にはｎで示してある。
パワーＭＯＳＦＥＴ２００は、ＥＣＵ８０からの通電指令に従って集積回路１５０によってオンオフ制御されている。
グロープラグ７０への通電は、内燃機関の燃焼状況に応じて、集積回路１５０によってＰＷＭ（パルス幅変調）制御がなされている。

図５を参照して、本発明の効果を説明する。本図（ａ）は、実施例１として、本発明の第２の実施形態におけるＧＣＵ１０の断面図、本図（ｂ）は、比較例１として、従来構造のＧＣＵ１０ｘの断面図である。
本図（ａ）に示すように、パワーＭＯＳＦＥＴ２００の発熱と冷却とが繰り返されても、支持部３１０、３２０、３３０と導通線２１０、２２０、２３０のＴＥＣが略同一であるので、支持部３１０、３２０、３３０の軸方向の伸縮が常に一致し、導通線２１０、２２０、２３０に対して上下方向の冷熱ストレスが生じ難い。
又、バスバー３００の実装面と導通線２１０、２２０、２３０と回路基板１００とのＴＥＣが略同一であるので、バスバー３００の実装面に対して水平方向の伸縮も常に一致し、導通線２１０、２２０、２３０に対して水平方向の冷熱ストレスも生じ難い。
更に、回路基板１００とパワーＭＯＳＦＥＴ２００とは、筐体５００及び筐体蓋５１０から離隔しているので、筐体５００及び筐体蓋５１０の熱収縮に伴う冷熱ストレスを全く受けることがない。
従って、回路基板１００とパワーＭＯＳＦＥＴ２００とを階層構造に配設して、集積回路１５０へのパワーＭＯＳＦＥＴ２００の発熱の影響を少なくして、動作安定性の向上を図ったＧＣＵ１０の耐久性の向上が期待できる。

一方、本図（ｂ）に示すように、従来構造のＧＣＵ１０ｘでは、回路基板１００ｘが筐体５００ｘにネジ１７０ｘによって固定されている。
従って、筐体５００ｘ及び筐体蓋５１０ｘのＴＥＣと回路基板１００ｘとのＴＥＣとの差が大きいので、筐体５００ｘ及び筐体蓋５１０ｘの熱収縮によって回路基板１００ｘが引っ張られ、導通線２１０ｘ、２２０ｘ、２３０ｘに大きな冷熱ストレスが働き、導通線２１０ｘ、２２０ｘ、２３０ｘの破断や、ハンダ部の剥離を招く虞があった。

図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に、本発明の要部であるバスバーの形状例を示す。上記実施形態においては、バスバー３００の支持部３１０、３２０、３３０を角部に設けた例を示したが、（ａ）に示すバスバー３００ａのように支持部３１０ａ、３２０ａ、３３０ａの位置は適宜変更可能である。又、（ｂ）に示すバスバー３００ｂのように、支持部３１０ｂ、３２０ｂを断面略Ｌ字形の屈曲形状に形成して支持剛性を高めても良い。更に、上記実施形態では、バスバー３００は矩形に設けた例を示したが、（ｃ）に示すバスバー３００ｃのように、使用形態に応じて異形に設けても良い。又、上記実施形態では、支持部３１０、３２０、３３０は、バスバー３００の外周縁の複数箇所を外側に向かって伸びる帯状に延設して、これを垂直に引き起こして形成したが、（ｄ）に示すバスバー３００ｄのように、平板状のバスバー３００ｄの支持部３１０ｄ、３２０ｄ、３３０ｄをプレス加工等により垂直方向に有低円柱状に突設するように圧延しても良い。
又、バスバー３００と回路基板１００との接続は、上記実施形態では、回路基板１００に穿設した挿入孔１１２、３２１、３３１に支持部３１０、３２０、３３０の先端を挿入したが、支持部３１０、３２０、３３０の先端に屈曲部を設けて、該屈曲部にネジ孔を設けて、回路基板１００をネジ止めする構造としても良い。

本発明は上記実施形態に限定するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、半導体装置の用途、機能に応じて、使用する半導体素子、集積回路の機能、形状等は適宜変更可能であり、例えば、半導体素子のスイッチング機能を利用して、燃料噴射制御、点火制御、モータ制御、油圧制御、電力分配制御等の様々な制御を行う半導体装置への適用が可能である。

は、本発明の第１の実施形態における半導体装置の要部断面図。は、本発明の第２の実施形態におけるグロープラグコントローラの構成概要を示す分解斜視図。は、本発明の第２の実施形態におけるグロープラグコントローラの詳細を示し、（ａ）は、その平面図、（ｂ）は、その断面図。は、本発明の第２の実施形態におけるグロープラグコントローラを用いたグロープラグ制御システムの全体構成を示す等価回路図。（ａ）は、本発明の第２の実施形態における効果を示す要部断面図、（ｂ）は比較例として従来構造のグロープラグコントローラの問題点を示す断面図。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明の他の実施形態におけるバスバーの形状例を示す斜視図。は、従来のグロープラグコントローラの詳細を示し、（ａ）は、その平面図、（ｂ）は、その断面図。

符号の説明

１０半導体装置
１００回路基板
１５０集積回路
２００半導体素子
２１０導通線
３００バスバー
３１０、３２０支持部

Claims

少なくとも、発熱性の半導体素子と、該半導体素子をその表面に実装する金属製のバスバーと、上記半導体素子の作動を制御する集積回路を有した回路基板とを具備する半導体装置において、
上記回路基板と上記バスバーの実装面とが略平行になるように配設した階層構造として、上記集積回路への上記半導体素子の発熱の影響を少なくするに当たり、
上記半導体素子と上記回路基板とを接続する導通線の線熱膨張係数と、上記バスバーの線熱膨張係数と、上記回路基板の線膨張係数とを略同一とすべく、
上記バスバーと上記導通線とを線膨張係数が１６から２０ｐｐｍの銅、銅−亜鉛合金、銅−錫合金、銅−ニッケル合金、銅−亜鉛−ニッケル合金のいずれかの金属材料を用いて形成し、
上記回路基板を線膨張係数が２０ｐｐｍ以下のガラスエポキシ基板を用いて形成すると共に、
上記バスバーの実装面の複数箇所に、該実装面に対して略垂直方向に伸びる支持部を延設して、上記回路基板を該支持部によって支持固定することを特徴とする半導体装置。
上記半導体素子と上記バスバーと上記回路基板とを内部に収納する絶縁性樹脂からなる筐体を具備し、上記回路基板を上記筐体の内周壁から離隔して保持する請求項１に記載の半導体装置。
複数の上記半導体素子を上記バスバーに実装し、上記バスバーと複数の上記半導体素子とを導通せしめる請求項１又は２に記載の半導体装置。
上記バスバーの実装面と対向する面側に、電気絶縁性の接着剤を介して、高熱伝導率を有する材料からなるヒートシンクを配設した請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導体装置。
内燃機関の気筒毎に設けられたグロープラグへの通電を上記半導体素子のスイッチングによって制御するグロープラグ制御装置に適用される請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体装置。