JP7459672B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。本開示に係る半導体装置は、第1主面を有する放熱板と、第1主面上に配置される第1接合材と、第1回路パターンを含み、第1接合材により放熱板に接合される第1基板と、第1基板の厚さ方向に見て、第1基板の外周を取り囲むように放熱板に取り付けられる枠体と、第1回路パターン上に配置されるワイドバンドギャップ半導体チップと、ワイドバンドギャップ半導体チップと電気的に並列に接続され、枠体によって取り囲まれる空間に配置されるスナバコンデンサと、第1基板よりも熱伝導率の小さい熱分離部と、を備える。スナバコンデンサは、誘電体を含む本体部と、本体部と第1回路パターンとを接続する電極と、を含む。熱分離部は、第1基板の厚さ方向において本体部と第1基板との間に配置される。なお、ワイドバンドギャップ半導体チップとは、バンドギャップがシリコンよりも大きい材質から構成される半導体層を動作層として有する半導体チップをいう。ワイドバンドギャップ半導体チップは、例えば、炭化ケイ素、窒化ガリウムまたは酸化ガリウムから構成される半導体層を動作層として有する。
次に、本開示の半導体装置の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。
本開示の実施の形態1における半導体装置の構成について説明する。図1は、実施の形態1における半導体装置を第1基板の厚さ方向に見た概略平面図である。図2は、図1中の線分II-IIで切断した場合の拡大断面図である。図3は、実施の形態1における半導体装置の等価回路図である。なお、理解を容易にする観点から、図2において、第1ダイオードチップ23a、第1トランジスタチップ24aおよび第2接合材13bを図示している。
次に、他の実施の形態である実施の形態2について説明する。図4は、実施の形態2における半導体装置を第1基板の厚さ方向に見た概略平面図である。図5は、図4中の線分V-Vで切断した場合の拡大断面図である。実施の形態2の半導体装置は、スナバコンデンサを搭載する第2基板を含む点において実施の形態1の場合と異なっている。また、図5においては、第1ダイオードチップ23aの図示を省略している。
次に、さらに他の実施の形態である実施の形態3について説明する。図6は、実施の形態3における半導体装置を切断した場合の拡大断面図である。実施の形態3の半導体装置は、第2基板が第2金属板を含む点において実施の形態2の場合と異なっている。
次に、さらに他の実施の形態である実施の形態4について説明する。図8は、実施の形態4における半導体装置の一部を切断した場合の拡大断面図である。図8において、第1基板等の図示を省略している。実施の形態4の半導体装置は、電極が端子を含まない点において実施の形態2の場合と異なっている。
次に、さらに他の実施の形態である実施の形態5について説明する。図9は、実施の形態5における半導体装置を第1基板の厚さ方向に見た概略平面図である。実施の形態5の半導体装置は、第5回路板が第1トランジスタチップおよび第2トランジスタチップと直接接続されていない点において実施の形態2の場合と異なっている。
次に、さらに他の実施の形態である実施の形態6について説明する。図10は、実施の形態6における半導体装置を第1基板の厚さ方向に見た概略平面図である。実施の形態6の半導体装置は、第2基板41aが第2回路板16b上に配置され、第2基板41bが第3回路板16c上に配置されている点において実施の形態5の場合と異なっている。
次に、さらに他の実施の形態である実施の形態7について説明する。図11は、実施の形態7における半導体装置を第1基板の厚さ方向に見た概略平面図である。実施の形態7の半導体装置は、第2基板41aおよび第2基板41bがスルーホールを有しない点において実施の形態6の場合と異なっている。
次に、さらに他の実施の形態である実施の形態8について説明する。図12は、実施の形態8における半導体装置を切断した場合の拡大断面図である。実施の形態8の半導体装置は、第2基板がスルーホールを有しない点において実施の形態2の場合と異なっている。
次に、さらに他の実施の形態である実施の形態9について説明する。図13は、実施の形態9における半導体装置を切断した場合の拡大断面図である。実施の形態9の半導体装置は、第2基板がスルーホールを有しない点において実施の形態3の場合と異なっている。
次に、さらに他の実施の形態である実施の形態10について説明する。図14は、実施の形態10における半導体装置を第1基板の厚さ方向に見た概略平面図である。実施の形態10の半導体装置は、第2基板がスルーホールを有しない点において実施の形態2の場合と異なっている。
次に、さらに他の実施の形態である実施の形態11について説明する。図15は、実施の形態11における半導体装置を第1基板の厚さ方向に見た概略平面図である。図16は、実施の形態11における半導体装置を切断した場合の拡大断面図である。図16は、図15中の線分XVI-XVIで切断した場合の拡大断面図である。実施の形態11の半導体装置は、第2基板41aが配置される金属板と第1トランジスタチップが配置される第1回路板とが分断されている点および第2基板41bが配置される金属板と第2トランジスタチップが配置される第2回路板とが分断されている点において実施の形態10の場合と異なっている。図15において、金属板16e,16gを破線で示している。
次に、さらに他の実施の形態である実施の形態12について説明する。図17は、実施の形態12における半導体装置を切断した場合の拡大断面図である。実施の形態12の半導体装置は、金属板および第7接合材を含まない点において実施の形態11の場合と異なっている。
次に、さらに他の実施の形態である実施の形態13について説明する。図18は、実施の形態13における半導体装置を切断した場合の拡大断面図である。実施の形態13の半導体装置は、第2基板の第2絶縁板が直接第1絶縁板上に配置される点において実施の形態12の場合と異なっている。
なお、上記の実施の形態においては、半導体装置は、スナバコンデンサを2つ含むこととしたが、これに限らず、半導体装置は、スナバコンデンサを1つ含むことにしてもよい。半導体装置がスナバコンデンサを1つ含む場合、例えば、P端子に接続される第1回路板とN端子に接続される第3回路板とを接続するように配置してもよい。このようにすることにより、半導体装置に含まれるスナバコンデンサの数を減らすことができる。
12 放熱板
12a 第1主面
12b 第2主面
13a 第1接合材
13b 第2接合材
13c 第3接合材
13d 第4接合材
13e 第5接合材
13f 第6接合材
13g 第7接合材
14a 第1基板
15 第1回路パターン
16a,16d 第1回路板
16b,16f 第2回路板
16c 第3回路板
16e 金属板
17 枠体
18a P端子
18b O端子
18c N端子
19 空間
21 第1絶縁板
22 第1金属板
23a,23b 第1ダイオードチップ
23c,23d 第2ダイオードチップ
24a,24b 第1トランジスタチップ
24c,24d 第2トランジスタチップ
25a 第1壁部
25b 第2壁部
25c 第3壁部
25d 第4壁部
26a,26b,26c,27a,27b,27c,27d,28a,28b,28c,28d,55a,55b,58a,58b,59a,59b,61a,62a,63a,63b ワイヤ
29 樹脂部
30 熱分離部
31a,31b スナバコンデンサ
32a,32b 本体部
33a,33b,34a,34b 電極
35a,35b,37a,37b 外部電極
36a,36b,38a,38b 端子
41a,41b,56a 第2基板
42a,42b 第2回路パターン
43a,43b 第2絶縁板
44a,44b 第4回路板
45a,45b 第5回路板
46a,46b,47a,47b,48a,48b スルーホール
51a 壁面
52a 金属層
57a 第2金属板
65a 領域
D1,D2 距離
T1,T2,T3,T4,T5 厚さ
Claims (10)
- 第1主面を有する放熱板と、
前記第1主面上に配置される第1接合材と、
第1回路パターンを含み、前記第1接合材により前記放熱板に接合される第1基板と、
前記第1基板の厚さ方向に見て、前記第1基板の外周を取り囲むように前記放熱板に取り付けられる枠体と、
前記第1回路パターン上に配置される第1ワイドバンドギャップ半導体チップと、
前記第1回路パターン上に配置され、前記第1ワイドバンドギャップ半導体チップと第1方向に間隔をあけて配置される第2ワイドバンドギャップ半導体チップと、
前記第1ワイドバンドギャップ半導体チップおよび前記第2ワイドバンドギャップ半導体チップと電気的にそれぞれ並列に接続され、前記枠体によって取り囲まれる空間内であって、前記第1基板の厚さ方向に見て、前記第1ワイドバンドギャップ半導体チップと前記第2ワイドバンドギャップ半導体チップとの間に配置されるスナバコンデンサと、
前記第1基板よりも熱伝導率の小さい熱分離部と、を備え、
前記スナバコンデンサは、
誘電体を含む本体部と、
前記本体部と前記第1回路パターンとを接続する電極と、を含み、
前記熱分離部は、前記第1基板の厚さ方向において前記本体部と前記第1基板との間に配置される、半導体装置。 - 前記半導体装置は、前記空間を充填する樹脂部をさらに備え、
前記樹脂部の一部は、前記熱分離部を構成する、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記半導体装置は、前記第1基板よりも熱伝導率が小さく、前記スナバコンデンサを搭載する第2基板をさらに備え、
前記第2基板の一部は、前記熱分離部を構成する、請求項1または請求項2に記載の半導体装置。 - 前記第2基板は、厚さ方向に貫通するスルーホールを有し、
前記第2基板は、
前記電極が接続される第2回路パターンと、
前記スルーホールを取り囲む壁面を覆い、前記第1回路パターンと前記第2回路パターンとを電気的に接続する金属層と、を含む、請求項3に記載の半導体装置。 - 前記第2基板は、前記電極が接続される第2回路パターンを含み、
前記半導体装置は、前記第1回路パターンと前記第2回路パターンとを電気的に接続する導電性部材をさらに備える、請求項3に記載の半導体装置。 - 前記電極は、前記第1基板の厚さ方向に見て、前記第1ワイドバンドギャップ半導体チップの外縁のうちの前記電極に最も近い部分から前記第1基板の厚さ以上離れた前記第1回路パターンの部分に接続される、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記電極は、金属製であって板状の端子を含む、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第1基板の厚さ方向における前記熱分離部の厚さは、前記第1ワイドバンドギャップ半導体チップの厚さよりも大きい、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記電極は、前記第1基板の厚さ方向に延びることにより、前記本体部と前記第1基板との間に空間を形成する、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第1ワイドバンドギャップ半導体チップは、炭化ケイ素、窒化ガリウムまたは酸化ガリウムから構成される半導体層を有する、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の半導体装置。
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