JP7512706B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
第1実施形態に係る半導体装置は、パワー半導体素子2つ分の機能を有する「2イン1」と呼ばれる半導体モジュールである。第1実施形態に係る半導体装置は、図1に示すように、絶縁回路基板1と、絶縁回路基板1上に接合材2a,2bを介して搭載された半導体チップ3a,3bとを備える。半導体チップ3a,3bの上面には、インターポーザ4a,4bがそれぞれ配置されている。半導体チップ3a,3bの上方には、インターポーザ4a,4bを介してプリント基板6が配置されている。半導体チップ3a,3b、インターポーザ4a,4b及びプリント基板6の周囲は、封止部材10により封止され、周囲と電気的に絶縁されている。
平面サイズや厚さは、上側絶縁層62a、下側絶縁層62b、上側配線層63a及び下側配線層63bの平面サイズや厚さに応じて適宜調整可能である。
第2実施形態に係る半導体装置は、図8に示すように、絶縁回路基板1の上側導体層12b上にはんだ又は焼結材等からなる接合材2cを介して接続配線(バー配線)83が配置されている点が、図1に示した第1実施形態に係る半導体装置と異なる。接続配線83は、プリント基板6の下側配線層63b、下側絶縁層62b、炭素層61、上側絶縁層62a及び上側配線層63aを貫通する。
第3実施形態に係る半導体装置は、図9に示すように、絶縁回路基板1の上側導体層12b上の接続配線(84,85、86)が三層構造である点が、図8に示した第2実施形態に係る半導体装置と異なる。接続配線(84,85、86)は例えば板状を有し、図9の奥行方向に延伸する互いに対向する主面を有する。接続配線(84,85、86)は、絶縁回路基板1の上面の法線方向に平行に互いに対向する主面を有する炭素層84と、炭素層84の互いに対向する主面を挟むように配置された導電層85,86とを備える。
第4実施形態に係る半導体装置は、図11に示すように、半導体チップ3a,3bとプリント基板6との間にインターポーザ4a,4bを設けない点が、図10に示した第3実施形態に係る半導体装置と異なる。例えば、半導体チップ3a,3bの上面は、ポスト電極4c,4dによりプリント基板6の下側配線層63bに接合されている。第4実施形態に係る半導体装置の他の構成は、図10に示した第3実施形態に係る半導体装置と同様であるので、重複した説明を省略する。
第5実施形態に係る半導体装置は、図11に示すように、パワー半導体素子1つ分の機能を有する「1イン1」と呼ばれる半導体モジュールである点が、図1に示した第1実施形態に係る半導体装置と異なる。絶縁回路基板1の上側導体層12上には、接合材2aを介して半導体チップ3aが配置されている。第5実施形態に係る半導体装置の他の構成は、第1実施形態に係る半導体装置と同様であるので、重複した説明を省略する。
第6実施形態に係る半導体装置は、図12に示すように、半導体チップ3a,3bをそれぞれ配置する絶縁回路基板1a,1bが互いに分離している点が、図1に示した第1実施形態に係る半導体装置と異なる。絶縁回路基板1aは、絶縁基板11aと、絶縁基板11aの上面に配置された上側導体層12aと、絶縁基板11aの下面に配置された下側導体層13aとを備える。絶縁回路基板1bは、絶縁基板11bと、絶縁基板11bの上面に配置された上側導体層12bと、絶縁基板11bの下面に配置された下側導体層13bとを備える。第6実施形態に係る半導体装置の他の構成は、第1実施形態に係る半導体装置と同様であるので、重複した説明を省略する。
上記のように、本発明は第1~第6実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
2a~2c,5a,5b…接合材
3a,3b…半導体チップ
4a,4b…インターポーザ
6…プリント基板
7a~7m…接続部材(フィルドビア)
9…保護層(レジスト)
10…封止部材
11,11a,11b…絶縁基板
12,12a,12b…上側導体層
13,13a,13b…下側導体層
21~23…外部接続端子
31…第1主電極(ソース電極)
32…制御電極(ゲート電極)
33…第2主電極(ドレイン電極)
41a~41j…ポスト電極(バンプ)
42…絶縁層
43a,43b…導電層
61…炭素層
62a…上側絶縁層
62b…下側絶縁層
63a…上側配線層
63b…下側配線層
81…導電ブロック
82…ポスト電極(バンプ)
83…接続配線(バー配線)
84…炭素層
85,86…導電層
Claims (10)
- 絶縁回路基板と、
前記絶縁回路基板上に配置された半導体チップと、
前記半導体チップの上方に配置され、第1炭素層と、前記第1炭素層の上面に配置された第1絶縁層と、前記第1絶縁層の上面に配置された第1配線層と、前記第1炭素層の下面に配置された第2絶縁層と、前記第2絶縁層の下面に配置された第2配線層と、前記第1炭素層、前記第1絶縁層及び前記第2絶縁層を貫通し、前記第1配線層及び前記第2配線層に接続する接続部材と、を有するプリント基板と、
を備え、
前記接続部材が、前記半導体チップに対向する領域に設けられていることを特徴とする半導体装置。 - 前記第1炭素層の熱伝導率が、前記第1及び第2配線層の熱伝導率よりも高い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炭素層の面方向の熱伝導率が、前記第1炭素層の厚さ方向の熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
- 前記第1炭素層が、グラファイト又はグラフェンからなることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記半導体チップと前記第2配線層とを接続するインターポーザを更に備えることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記半導体チップが、炭化珪素、窒化ガリウム及び酸化ガリウムのいずれからなることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記絶縁回路基板の上面に配置された導電ブロックと、
前記導電ブロックの上面と配置され、前記第2配線層に接続するポスト電極と、
を更に備えることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記絶縁回路基板の上面に配置され、前記プリント基板を貫通する接続配線を更に備えることを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記接続配線が、
前記絶縁回路基板の上面に配置され、前記絶縁回路基板の上面の法線方向に平行に互いに対向する主面を有する第2炭素層と、
前記第2炭素層の前記互いに対向する主面にそれぞれ配置された第1及び第2導電層と、
を備えることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置。 - 前記第2炭素層の面方向の熱伝導率が、前記第2炭素層の厚さ方向の熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項9に記載の半導体装置。
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