WO2017130370A1 - 半導体装置 - Google Patents

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heat dissipation
semiconductor device
insulating layer
heat
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亮司 村井
光徳 愛甲
白澤　敬昭
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三菱電機株式会社
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    • H01L23/49541—Geometry of the lead-frame
    • H01L23/49562—Geometry of the lead-frame for devices being provided for in H01L29/00

Definitions

  • the technology disclosed in this specification relates to, for example, a hybrid vehicle equipped with an engine and a motor as power sources, or an inverter system (power semiconductor device) used in industrial equipment.
  • the lead electrode which is an external terminal
  • this configuration leads to an increase in the size of the entire product package.
  • Power modules are increasingly required to have high performance, high durability, and downsizing.
  • the increase in overall package size due to the increase in current capacity conflicts with the need for downsizing of product size. To do.
  • the lead electrode which is an external terminal connected above the semiconductor element with the solder interposed therebetween is not provided with a heat dissipation mechanism. For this reason, the lead electrode becomes high temperature due to heat generation of the semiconductor element or heat generation of the lead electrode itself. As the current capacity increases, the lead electrode is expected to reach a higher temperature. Therefore, in order to prevent heat generation of the lead electrode, for example, it is necessary to increase the width of the electrode or the thickness of the electrode.
  • One aspect of the technology disclosed in this specification is a semiconductor element, a lead electrode that is an external terminal connected to the upper surface of the semiconductor element, and a cooling element disposed on the lower surface side of the semiconductor element. And a heat dissipating mechanism that is thermally coupled between the lower surface of the lead electrode on the other end side than the one end and the cooling mechanism and includes at least one insulating layer. .
  • One aspect of the technology disclosed in this specification is a semiconductor element, a lead electrode that is an external terminal connected to the upper surface of the semiconductor element, and a cooling element disposed on the lower surface side of the semiconductor element. And a heat dissipating mechanism that is thermally coupled between the lower surface of the lead electrode on the other end side than the one end and the cooling mechanism and includes at least one insulating layer. . According to such a configuration, it is possible to improve the heat dissipation of the semiconductor element and the heat dissipation of the lead electrode which is an external terminal without increasing the product size.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure for realizing a semiconductor device according to the present embodiment.
  • the semiconductor device includes a semiconductor element 100, a lead electrode 102 that is an external terminal connected to the upper surface of the semiconductor element 100 and the solder 101, a lower surface of the semiconductor element 100, and a solder 107.
  • a heat spreader 105 that is sandwiched and connected, a lead electrode 106 that is connected to the upper surface of the heat spreader 105, an insulating layer 104H that is connected to the lower surface of the heat spreader 105, a heat dissipation material 108F that is connected to the lower surface of the insulating layer 104H, and heat dissipation And a cooling mechanism 109 connected to the lower surface of the material 108F.
  • heat generated in the semiconductor element 100 is radiated through the solder 107, the heat spreader 105, the insulating layer 104H, and the heat dissipation material 108F below the semiconductor element 100.
  • the lead electrode 102 connected via the solder 101 above the semiconductor element 100 is not provided with a heat dissipation mechanism. Therefore, the lead electrode 102 becomes high temperature due to heat generated by the semiconductor element 100 or heat generated by the lead electrode 102 itself. As the current capacity increases, the lead electrode 102 is expected to reach a higher temperature. Therefore, in order to prevent the lead electrode 102 from generating heat, for example, it is necessary to increase the width of the electrode or the thickness of the electrode.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure for realizing the semiconductor device according to the present embodiment.
  • the semiconductor device includes a semiconductor element 100, a lead electrode 102 to which the upper surface of the semiconductor element 100 and the lower surface of one end are connected with the solder 101 interposed therebetween, and the other end than one end of the lead electrode 102.
  • the heat dissipation block 103 connected to the lower surface of the side, the insulating layer 104 at least partially connected to the lower surface of the heat dissipation block 103, and the heat dissipation material 108 connected to the lower surface of the insulating layer 104 are provided.
  • the semiconductor device further includes a heat spreader 105 connected to the lower surface of the semiconductor element 100 with the solder 107 interposed therebetween, and a lead electrode 106 connected to the upper surface of the heat spreader 105.
  • An insulating layer 104 is connected to the lower surface of the heat spreader 105.
  • the insulating layer 104 is continuously formed from the lower surface of the heat spreader 105 to the lower surface of the heat dissipation block 103. That is, in the insulating layer 104, a portion on the lower surface of the heat spreader 105 and a portion on the lower surface of the heat dissipation block 103 are continuously formed.
  • the semiconductor device further includes a cooling mechanism 109 connected to the lower surface of the heat dissipation material 108 on the lower surface side of the semiconductor element 100.
  • the heat dissipation block 103, the insulating layer 104, and the heat dissipation material 108 are thermally coupled to each other and are disposed between the lower surface of the lead electrode 102 and the other end side of the lead electrode 102 and the cooling mechanism 109. It can be considered as a heat dissipation mechanism.
  • the semiconductor element 100 is, for example, a semiconductor such as a metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (ie, MOSFET) or an insulated gate bipolar transistor (ie, IGBT). Chip.
  • the heat dissipation material 108, the heat dissipation block 103, and the heat spreader 105 are, for example, a metal such as Cu, Ni, Al, or Mo, an alloy thereof, or a stacked structure thereof.
  • the cooling mechanism 109 is a structure having, for example, a fin structure inside.
  • the heat generated in the semiconductor element 100 is radiated from the lower surface of the semiconductor element 100 to the cooling mechanism 109 via the solder 107, the heat spreader 105, the insulating layer 104, and the heat dissipation material 108. Further, the heat generated by the semiconductor element 100 is radiated from the upper surface of the semiconductor element 100 to the cooling mechanism 109 via the solder 101, the lead electrode 102, the heat dissipation block 103, and the heat dissipation material 108.
  • the heat radiation to the cooling mechanism 109 from both the upper surface and the lower surface of the semiconductor element 100 can be realized by radiating heat through such a path.
  • heat generated from the lead electrode 102 itself during current application is also radiated to the cooling mechanism 109 via the heat dissipation block 103, the insulating layer 104, and the heat dissipation material 108. Therefore, the temperature rise of the lead electrode 102 can be suppressed.
  • the cooling mechanism 109 is connected to the heat radiating material 108 with the heat radiating grease and the air cooling plate interposed therebetween, and the cooling mechanism 109 is connected to the heat radiating material 108 with the heat radiating grease and the water cooling plate interposed therebetween. It can be assumed that the mechanism 109 is connected or that the cooling mechanism 109 is directly connected to the heat dissipation material 108.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure for realizing the semiconductor device according to the present embodiment.
  • the semiconductor device includes a semiconductor element 100, a lead electrode 102A connected to the upper surface of the semiconductor element 100 with the solder 101 interposed therebetween, and a heat dissipation block 103A connected to the lower surface of the lead electrode 102A.
  • the insulating layer 104 connected to the lower surface of the heat dissipation block 103A and the heat dissipation material 108 are provided.
  • the semiconductor device further includes a heat spreader 105 and a lead electrode 106.
  • An insulating layer 104 is connected to the lower surface of the heat spreader 105.
  • the semiconductor device further includes a cooling mechanism 109 connected to the lower surface of the heat dissipation material 108.
  • a screw receiving shape for fastening an external bus bar (not shown here) is formed in the lead electrode 102A and the heat dissipation block 103A.
  • the lead electrode 102A is formed with a hole 200 penetrating from the upper surface to the lower surface of the lead electrode 102A, and the screw hole 201 whose side surface is threaded is formed on the upper surface of the heat dissipation block 103A. It is formed so as to be connected to the through hole 200 of the electrode 102A.
  • the heat dissipation block 103A, the insulating layer 104, and the heat dissipation material 108 are also used. Heat is radiated to the cooling mechanism 109. Therefore, the temperature rise of the lead electrode 102A can be suppressed.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure for realizing the semiconductor device according to the present embodiment.
  • the semiconductor device includes a semiconductor element 100, a lead electrode 102B connected to the upper surface of the semiconductor element 100 and the solder 101, and a heat dissipation block 103B connected to the lower surface of the lead electrode 102B.
  • the insulating layer 104 connected to the lower surface of the heat dissipation block 103B and the heat dissipation material 108 are provided.
  • the semiconductor device further includes a heat spreader 105 and a lead electrode 106.
  • An insulating layer 104 is connected to the lower surface of the heat spreader 105.
  • the semiconductor device further includes a cooling mechanism 109 connected to the lower surface of the heat dissipation material 108.
  • a screw shape for fastening an external bus bar (not shown here) is formed on the lead electrode 102B and the heat dissipation block 103B.
  • the lead electrode 102B is formed with a hole 202 penetrating from the upper surface to the lower surface of the lead electrode 102B, and a protrusion 203 whose side surface is threaded is formed on the upper surface of the heat dissipation block 103B. It is formed so as to penetrate through the hole 202 penetrated by 102B.
  • the heat dissipation block 103B, the insulating layer 104, and the heat dissipation material 108 are also used. Heat is radiated to the cooling mechanism 109. Therefore, the temperature rise of the lead electrode 102B can be suppressed.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure for realizing the semiconductor device according to the present embodiment.
  • the semiconductor device includes a semiconductor element 100, a lead electrode 102A connected to the upper surface of the semiconductor element 100 with the solder 101 interposed therebetween, and a heat dissipation block 103A connected to the lower surface of the lead electrode 102A.
  • an insulating layer 104B connected to the lower surface of the heat dissipating block 103A, and a heat dissipating material 108B connected to the lower surface of the insulating layer 104B.
  • the semiconductor device further includes a heat spreader 105 connected to the lower surface of the semiconductor element 100 with the solder 107 interposed therebetween, a lead electrode 106 connected to the upper surface of the heat spreader 105, and an insulating layer 104A connected to the lower surface of the heat spreader 105. And a heat dissipation material 108A connected to the lower surface of the insulating layer 104A.
  • the semiconductor device further includes a cooling mechanism 109 connected to the lower surface of the heat dissipation material 108A and the lower surface of the heat dissipation material 108B.
  • a screw receiving shape for fastening an external bus bar (not shown here) is formed in the lead electrode 102A and the heat dissipation block 103A.
  • a through hole 200 is formed in the lead electrode 102A, and a screw hole 201 having a threaded side surface is connected to the through hole 200 of the lead electrode 102A in the heat dissipation block 103A.
  • an insulating layer 104A which is a portion connected to the lower surface of the heat spreader 105
  • an insulating layer 104B which is a portion connected to the lower surface of the heat dissipation block 103A, are arranged apart from each other, and are disposed on the lower surface of the insulating layer 104A.
  • the heat dissipating material 108A, which is a connected portion, and the heat dissipating material 108B, which is a portion connected to the lower surface of the insulating layer 104B, are arranged apart from each other.
  • the heat dissipation block 103A, the insulating layer 104B, and the heat dissipation material 108B are also used. Heat is radiated to the cooling mechanism 109. Therefore, the temperature rise of the lead electrode 102A can be suppressed.
  • the insulating layer 104A and the insulating layer 104B are arranged apart from each other, and the heat dissipating material 108A and the heat dissipating material 108B are arranged apart from each other, so that the insulating layer 104A on which the semiconductor element 100 is arranged and Regardless of the structure on the heat radiating material 108A side, the shape for fastening the external bus bar can be changed only by changing the structure on the insulating layer 104B and the heat radiating material 108B side.
  • the insulating layer on the semiconductor element 100 side and the insulating layer on the heat dissipation block 103B side may be separated.
  • the heat dissipation material on the semiconductor element 100 side and the heat dissipation material on the heat dissipation block 103B side may be separated.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure for realizing the semiconductor device according to the present embodiment.
  • the semiconductor device includes a semiconductor element 100, a lead electrode 102 ⁇ / b> A to which the upper surface of the semiconductor element 100 and the lower surface of one end are connected with the solder 101 interposed therebetween, and the other end than one end of the lead electrode 102 ⁇ / b> A.
  • the heat dissipating block 103A connected to the lower surface of the side
  • the insulating layer 104C connected to the lower surface of the heat dissipating block 103A
  • the heat dissipating material 108C connected to the lower surface of the insulating layer 104C.
  • the semiconductor device further includes a heat spreader 105 connected to the lower surface of the semiconductor element 100 with the solder 107 interposed therebetween, a lead electrode 106 connected to the upper surface of the heat spreader 105, and an insulating layer 104A connected to the lower surface of the heat spreader 105. And a heat dissipation material 108A connected to the lower surface of the insulating layer 104A.
  • the semiconductor device further includes a cooling mechanism 109 connected to the lower surface of the heat radiating material 108A and the lower surface of the heat radiating material 108C.
  • the semiconductor device further includes an external bus bar 111 having one end connected to the upper surface on the other end side of the lead electrode 102A, and a heat radiation block 110 connected to the lower surface on the other end side than the one end of the bus bar 111.
  • the heat dissipation block 110 is also connected to the upper surface of the insulating layer 104C, which is a portion connected to the lower surface of the heat dissipation block 103A.
  • the screw electrode shape for fastening the external bus bar 111 is formed in the lead electrode 102A and the heat dissipation block 103A. Specifically, a through hole 200 is formed in the lead electrode 102A, and a screw hole 201 having a threaded side surface is connected to the through hole 200 of the lead electrode 102A in the heat dissipation block 103A. Formed. Further, a through hole 204 is formed in the external bus bar 111. The through hole 204 in the external bus bar 111 is formed so as to overlap the through hole 200 in the lead electrode 102A.
  • the insulating layer 104A and the insulating layer 104C are arranged apart from each other, and the heat dissipating material 108A and the heat dissipating material 108C are arranged apart from each other. Note that the insulating layer 104A and the insulating layer 104C may be formed continuously. Further, the heat dissipation material 108A and the heat dissipation material 108C may be formed continuously.
  • the insulating layer 104A and the insulating layer 104C are arranged apart from each other, and the heat dissipating material 108A and the heat dissipating material 108C are arranged apart from each other, so that the insulating layer 104A on which the semiconductor element 100 is arranged and Regardless of the structure on the heat radiating material 108A side, the shape for fastening the external bus bar 111 can be changed only by changing the structure on the insulating layer 104C and the heat radiating material 108C side. Further, since the insulating layer 104C and the heat radiating material 108C are formed extending to the lower surfaces of the external bus bar 111 and the heat radiating block 110, heat can be efficiently radiated.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure for realizing the semiconductor device according to the present embodiment.
  • the semiconductor device includes a semiconductor element 100, a lead electrode 102A, a heat dissipation block 103A, an insulating layer 104B, and a heat dissipation material 108B.
  • the semiconductor device further includes a heat spreader 105, a lead electrode 106, an insulating layer 104A, and a heat dissipation material 108A.
  • the semiconductor device further includes a cooling mechanism 109 connected to the lower surface of the heat dissipation material 108A and the lower surface of the heat dissipation material 108B.
  • a screw receiving shape for fastening an external bus bar (not shown here) is formed in the lead electrode 102A and the heat dissipation block 103A.
  • a through hole 200 is formed in the lead electrode 102A, and a screw hole 201 having a threaded side surface is connected to the through hole 200 of the lead electrode 102A in the heat dissipation block 103A.
  • the insulating layer 104A and the insulating layer 104B are arranged apart from each other, and the heat dissipating material 108A and the heat dissipating material 108B are arranged apart from each other.
  • the semiconductor device is further formed by exposing a screw receiving shape for fastening an external bus bar and covering the entire semiconductor device, specifically, at least a part of the heat dissipation block 103A, and A resin portion 112 is provided to cover one end of the lead electrode 102A.
  • a resin part 112 for example, an epoxy resin is assumed.
  • the heat dissipation block 103A, the insulating layer 104B, and the heat dissipation material 108B are also used. Heat is radiated to the cooling mechanism 109. Therefore, the temperature rise of the lead electrode 102A can be suppressed. In addition, the reliability of the semiconductor device is increased by covering the semiconductor device with the resin portion 112.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure for realizing the semiconductor device according to the present embodiment.
  • the semiconductor device includes a semiconductor element 100, a lead electrode 102A, a heat dissipation block 103A, an insulating layer 104B, and a heat dissipation material 108B.
  • the semiconductor device further includes a heat spreader 105, a lead electrode 106, an insulating layer 104A, and a heat dissipation material 108A.
  • the semiconductor device further includes a cooling mechanism 109 connected to the lower surface of the heat dissipation material 108A and the lower surface of the heat dissipation material 108B.
  • a screw receiving shape for fastening an external bus bar (not shown here) is formed in the lead electrode 102A and the heat dissipation block 103A.
  • a through hole 200 is formed in the lead electrode 102A, and a screw hole 201 having a threaded side surface is connected to the through hole 200 of the lead electrode 102A in the heat dissipation block 103A.
  • the insulating layer 104A and the insulating layer 104B are arranged apart from each other, and the heat dissipating material 108A and the heat dissipating material 108B are arranged apart from each other.
  • the semiconductor device further includes a heat dissipation material 108A, an insulating layer 104A, a heat spreader 105, some lead electrodes 106, solder 107, a semiconductor element 100, solder 101, and some lead electrodes 102A.
  • 112A is formed to cover the surface.
  • the semiconductor device also includes a resin portion 112B formed to cover the heat dissipation material 108B, the insulating layer 104B, the heat dissipation block 103A, and a part of the lead electrodes 102A.
  • the resin part 112B covering at least a part of the heat dissipation block 103A and the resin part 112A covering one end of the lead electrode 102A are formed apart from each other.
  • an epoxy resin is assumed.
  • the heat dissipation block 103A, the insulating layer 104B, and the heat dissipation material 108B are also used. Heat is radiated to the cooling mechanism 109. Therefore, the temperature rise of the lead electrode 102A can be suppressed. Further, the reliability of the semiconductor device is increased by covering the semiconductor device with the resin portion 112A and the resin portion 112B.
  • the resin portion 112A and the resin portion 112B are formed apart from each other, the insulating layer 104B and the heat dissipation material 108B are independent of the structure on the insulating layer 104A and heat dissipation material 108A side where the semiconductor element 100 is disposed.
  • Resin portion 112 ⁇ / b> B can be formed in a flexible manner corresponding to the change in the structure on the side. Therefore, the shape for fastening the external bus bar can be flexibly changed.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure for realizing the semiconductor device according to the present embodiment.
  • the semiconductor device includes a semiconductor element 100, a lead electrode 102A, a nut 205 connected to the lower surface of the lead electrode 102A, a heat dissipation block 103C connected to the lower surface of the nut 205, and a heat dissipation.
  • An insulating layer 104B connected to the lower surface of the block 103C and a heat dissipation material 108B are provided.
  • the semiconductor device further includes a heat spreader 105, a lead electrode 106, an insulating layer 104A, and a heat dissipation material 108A.
  • the semiconductor device further includes a cooling mechanism 109 connected to the lower surface of the heat dissipation material 108A and the lower surface of the heat dissipation material 108B.
  • the lead electrode 102A and the nut 205 are formed with a screw receiving shape for fastening an external bus bar (not shown here).
  • the lead electrode 102A is formed with a hole 200 penetrating from the upper surface to the lower surface of the lead electrode 102A, and the nut 205 has a screw hole 206 having a screw threaded on its side surface. It is formed so as to connect with the penetrated hole 200.
  • the insulating layer 104A and the insulating layer 104B are arranged apart from each other, and the heat dissipating material 108A and the heat dissipating material 108B are arranged apart from each other.
  • the semiconductor device is further formed to expose a screw receiving shape for fastening an external bus bar and to cover the entire semiconductor device, specifically, at least a part of the nut 205 and the lead A resin portion 112 is provided to cover one end of the electrode 102A.
  • the resin part on the semiconductor element 100 side and the resin part on the heat dissipation block 103C side may be separated.
  • the nut 205 the heat dissipation block 103C, the insulating layer 104B, and the heat dissipation material 108B are also provided.
  • the heat is radiated to the cooling mechanism 109 via Therefore, the temperature rise of the lead electrode 102A can be suppressed.
  • the reliability of the semiconductor device is increased by covering the semiconductor device with the resin portion 112.
  • the structure can withstand even when high torque is applied when fastened to the external bus bar.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure for realizing the semiconductor device according to the present embodiment.
  • the semiconductor device includes a semiconductor element 100, a lead electrode 102A, a nut 205A connected to the lower surface of the lead electrode 102A, and a heat dissipation block 103D connected to the lower surface and side surfaces of the nut 205A.
  • the insulating layer 104B connected to the lower surface of the heat dissipation block 103D and the heat dissipation material 108B are provided.
  • the semiconductor device further includes a heat spreader 105, a lead electrode 106, an insulating layer 104A, and a heat dissipation material 108A.
  • the semiconductor device further includes a cooling mechanism 109 connected to the lower surface of the heat dissipation material 108A and the lower surface of the heat dissipation material 108B.
  • a screw receiving shape for fastening an external bus bar (not shown here) is formed on the lead electrode 102A and the nut 205A.
  • the lead electrode 102A is formed with a through-hole 200
  • the nut 205A has a screw hole 206A with a screw threaded on the side surface connected to the through-hole 200 of the lead electrode 102A. It is formed.
  • the insulating layer 104A and the insulating layer 104B are arranged apart from each other, and the heat dissipating material 108A and the heat dissipating material 108B are arranged apart from each other.
  • the cooling mechanism 109 it is possible to realize heat dissipation from both the upper surface and the lower surface of the semiconductor element 100 to the cooling mechanism 109.
  • the nut 205A, the heat dissipation block 103D, the insulating layer 104B, and the heat dissipation material 108B are also provided. The heat is radiated to the cooling mechanism 109 via Therefore, the temperature rise of the lead electrode 102A can be suppressed.
  • the structure can withstand even when high torque is applied when fastened to the external bus bar. Further, since the heat dissipation block 103D is formed in contact with the side surface of the nut 205A in addition to the lower surface of the nut 205A, the heat dissipation performance is improved.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure for realizing the semiconductor device according to the present embodiment.
  • the semiconductor device includes a semiconductor element 100, a lead electrode 102B connected to the upper surface of the semiconductor element 100 with the solder 101 interposed therebetween, and an insulating layer 104D connected to the lower surface of the lead electrode 102B. Is provided.
  • the semiconductor device further includes a heat spreader 105A connected to the lower surface of the semiconductor element 100 with the solder 107 interposed therebetween, a lead electrode 106 connected to the upper surface of the heat spreader 105A, and an insulating layer 104E connected to the lower surface of the heat spreader 105A.
  • a heat dissipation material 108D connected to the lower surface of the insulating layer 104E, and a cooling mechanism 109 connected to the lower surface of the heat dissipation material 108D.
  • the insulating layer 104D is connected to the upper surface of the heat spreader 105A. Further, a part of the lead electrode 102B is bent downward, and the bent portion is connected to the insulating layer 104D.
  • the insulating layer 104D, the insulating layer 104E, the heat spreader 105A, and the heat dissipation material 108D are thermally coupled to each other, and the lower surface on the other end side of the lead electrode 102B and the cooling mechanism 109 It can be considered as a heat dissipation mechanism disposed between them.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure for realizing the semiconductor device according to the present embodiment.
  • the semiconductor device includes a semiconductor element 100, a lead electrode 102C connected to the upper surface of the semiconductor element 100 with the solder 101 interposed therebetween, and a heat dissipation block 103 connected to the lower surface of the lead electrode 102C.
  • the insulating layer 104 and the heat dissipation material 108 are provided.
  • the semiconductor device further includes a heat spreader 105 and a lead electrode 106.
  • An insulating layer 104 is connected to the lower surface of the heat spreader 105.
  • the semiconductor device further includes a cooling mechanism 109 connected to the lower surface of the heat dissipation material 108.
  • the semiconductor device further includes an external bus bar 111A that is welded to the lead electrode 102C and connected to the upper surface of the heat dissipation block 103.
  • the lead electrode 102 ⁇ / b> C is formed with a protrusion 207 that rises from the heat dissipation block 103 at a location welded to the external bus bar 111 ⁇ / b> A.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure for realizing the semiconductor device according to the present embodiment.
  • the semiconductor device includes a semiconductor element 100, a lead electrode 102, a heat dissipation block 103 ⁇ / b> E that is directly connected to the lower surface of the other end side of the lead electrode 102, and a lower surface of the heat dissipation block 103 ⁇ / b> E. And an insulating layer 104F connected to the substrate.
  • the semiconductor device further includes a heat spreader 105B connected to the lower surface of the semiconductor element 100 with the solder 107 interposed therebetween, a lead electrode 106 connected to the upper surface of the heat spreader 105B, and an insulating layer 104G connected to the lower surface of the heat spreader 105B. And a heat dissipation material 108E connected to the lower surface of the insulating layer 104G, and a cooling mechanism 109 connected to the lower surface of the heat dissipation material 108E.
  • the insulating layer 104F is connected to the upper surface of the heat spreader 105B. Note that, for example, as illustrated in FIG. 11, it may be bent toward the heat dissipation block 103 ⁇ / b> E.
  • the semiconductor device includes the semiconductor element 100, the lead electrode 102 that is an external terminal whose lower surface at one end is connected to the upper surface of the semiconductor element 100, and the lower surface side of the semiconductor element 100.
  • a cooling mechanism 109 disposed; and a heat dissipation mechanism that is disposed in thermal coupling between the lower surface of the other end side of the lead electrode 102 and the cooling mechanism 109 and includes at least one insulating layer 104. Is provided.
  • the semiconductor device includes a semiconductor element 100, a lead electrode 102 ⁇ / b> B that is an external terminal connected to the upper surface of the semiconductor element 100, a cooling mechanism 109 disposed on the lower surface side of the semiconductor element 100, and a lead electrode 102B is provided in a thermally coupled manner between the lower surface on the other end side than the one end of 102B and the cooling mechanism 109, and includes a heat dissipation mechanism including at least one insulating layer 104D and insulating layer 104E.
  • the heat dissipation mechanism includes the first heat dissipation block, the insulating layer 104, and the heat dissipation material 108.
  • the heat dissipation block 103 corresponds to the first heat dissipation block.
  • the heat dissipation block 103 is connected to the lower surface on the other end side of the lead electrode 102.
  • At least a part of the insulating layer 104 is connected to the lower surface of the heat dissipation block 103.
  • the heat dissipation material 108 is connected to the lower surface of the insulating layer 104.
  • heat generated in the lead electrode 102 which is an external terminal is transmitted to the cooling mechanism 109 via the heat dissipation block 103, the insulating layer 104 and the heat dissipation material 108, so that the heat dissipation performance of the lead electrode 102 is improved. be able to.
  • the insulating layer 104 includes the first portion disposed between the semiconductor element 100 and the cooling mechanism 109 and the second portion connected to the lower surface of the heat dissipation block 103. And having a portion. The first portion and the second portion are formed continuously. According to such a configuration, the heat generated in the semiconductor element 100 and the heat generated in the lead electrode 102 are transmitted to the cooling mechanism 109 via the common insulating layer 104. The heat dissipation of the electrode 102 can be improved.
  • the insulating layer is connected to the first portion disposed between the semiconductor element 100 and the cooling mechanism 109 and the lower surface of the first heat dissipation block. 2 parts.
  • the insulating layer 104A corresponds to the first portion.
  • the heat dissipation block 103A corresponds to the first heat dissipation block.
  • the insulating layer 104B corresponds to the second portion.
  • the insulating layer 104A and the insulating layer 104B are formed to be separated from each other.
  • the heat dissipation material has a third portion connected to the lower surface of the insulating layer 104A and a fourth portion connected to the lower surface of the insulating layer 104B.
  • the heat dissipating material 108A corresponds to the third portion.
  • the heat dissipation material 108B corresponds to the fourth portion.
  • the insulating layer 104A and the insulating layer 104B are disposed apart from each other, and the heat dissipating material 108A and the heat dissipating material 108B are disposed apart from each other, whereby the semiconductor element 100 is disposed.
  • the shape for fastening the external bus bar can be changed only by changing the structure on the insulating layer 104B and the heat dissipation material 108B side, regardless of the structure on the insulating layer 104A and heat dissipation material 108A side. Therefore, the freedom of structure selection is improved.
  • the lead electrode 102A is formed with the hole 200 penetrating from the upper surface to the lower surface of the lead electrode 102A.
  • a screw hole 201 is formed on the upper surface of the heat dissipation block 103A at a position overlapping the hole 200 in the lead electrode 102A in plan view.
  • the heat radiation block 103A, the insulating layer 104, and the heat radiation are related to the heat generated from the lead electrode 102A itself during current application and the heat generated at the contact portion between the lead electrode 102A and the external bus bar. Heat is radiated to the cooling mechanism 109 via the material 108. Therefore, the temperature rise of the lead electrode 102A can be suppressed.
  • the lead electrode 102B is formed with the hole 202 penetrating from the upper surface to the lower surface of the lead electrode 102B.
  • a protrusion 203 is formed on the upper surface of the heat dissipation block 103B at a position overlapping the hole 202 in the lead electrode 102B in plan view.
  • the heat radiation block 103B, the insulating layer 104, and the heat radiation are related to the heat generated from the lead electrode 102B itself during current application and the heat generated at the contact portion between the lead electrode 102B and the external bus bar. Heat is radiated to the cooling mechanism 109 via the material 108. Therefore, the temperature rise of the lead electrode 102B can be suppressed.
  • the lead electrode 102A is formed with the hole 200 penetrating from the upper surface to the lower surface of the lead electrode 102A.
  • the semiconductor device also includes a nut 205 in which a screw hole 206 is formed at a position overlapping the hole 200 in the lead electrode 102A in plan view.
  • the first heat dissipation block is connected to at least the lower surface of the nut 205.
  • the heat dissipation block 103C corresponds to the first heat dissipation block.
  • the nut 205 is disposed at a location where the external bus bar is fastened, the structure can withstand even when high torque is applied when fastened to the external bus bar.
  • the first heat dissipating block is connected to the lower surface and the side surface of the nut 205A.
  • the heat dissipation block 103D corresponds to the first heat dissipation block.
  • the nut 205A, the heat dissipation block 103D, and the insulating layer 104B are also related to the heat generated from the lead electrode 102A itself during current application and the heat generated at the contact portion between the lead electrode 102A and the external bus bar. Then, heat is radiated to the cooling mechanism 109 via the heat radiating material 108B. Therefore, the temperature rise of the lead electrode 102A can be suppressed.
  • the structure can withstand even when high torque is applied when fastened to the external bus bar. Further, since the heat dissipation block 103D is formed in contact with the side surface of the nut 205A in addition to the lower surface of the nut 205A, the heat dissipation performance is improved.
  • the semiconductor device includes the resin portion 112 formed to cover at least a part of the nut 205 and one end of the lead electrode 102A. According to such a configuration, the reliability of the semiconductor device is increased by covering the semiconductor device with the resin portion 112.
  • the semiconductor device is connected to the bus bar 111 whose one end is connected to the other end side of the lead electrode 102 ⁇ / b> A and the lower surface on the other end side of the bus bar 111.
  • a second heat dissipation block corresponds to the second heat dissipation block.
  • the second part of the insulating layer is also connected to the lower surface of the heat dissipation block 110.
  • the insulating layer 104C corresponds to the second portion. According to such a configuration, the insulating layer 104C and the heat dissipation material 108C are formed to extend to the lower surfaces of the external bus bar 111 and the heat dissipation block 110, so that heat can be efficiently radiated.
  • the protrusion 207 is formed on the other end side of the lead electrode 102C.
  • the bus bar 111A is welded to the protrusion 207 of the lead electrode 102C.
  • heat radiation from both the upper surface and the lower surface of the semiconductor element 100 to the cooling mechanism 109 can be realized.
  • heat generated from the lead electrode 102 ⁇ / b> C itself during current application is also radiated to the cooling mechanism 109 via the heat dissipation block 103, the insulating layer 104, and the heat dissipation material 108. Therefore, the temperature rise of the lead electrode 102C can be suppressed.
  • the semiconductor device includes the resin portion 112 formed to cover at least a part of the first heat dissipation block and one end of the lead electrode 102A.
  • the heat dissipation block 103A corresponds to the first heat dissipation block. According to such a configuration, according to such a configuration, the reliability of the semiconductor device is enhanced by covering the semiconductor device with the resin portion 112.
  • the resin portion has the fifth portion that covers at least a part of the first heat dissipation block and the sixth portion that covers one end of the lead electrode 102A.
  • the heat dissipation block 103A corresponds to the first heat dissipation block.
  • the resin portion 112B corresponds to the fifth portion.
  • the resin portion 112A corresponds to the sixth portion.
  • the resin portion 112B and the resin portion 112A are formed to be separated from each other. According to such a configuration, the reliability of the semiconductor device is enhanced by covering the semiconductor device with the resin portion 112A and the resin portion 112B.
  • the resin portion 112A and the resin portion 112B are formed apart from each other, the insulating layer 104B and the heat dissipation material 108B are independent of the structure on the insulating layer 104A and heat dissipation material 108A side where the semiconductor element 100 is disposed.
  • Resin portion 112 ⁇ / b> B can be formed in a flexible manner in response to a change in the structure on the side. Therefore, the shape for fastening the external bus bar can be flexibly changed.
  • the heat dissipation mechanism includes the heat spreader 105A, the second insulating layer, and the heat dissipation material 108D.
  • the insulating layer 104E corresponds to the second insulating layer.
  • the heat spreader 105A is connected to the lower surface of the semiconductor element 100, and is connected to the lower surface of the lead electrode 102B with the first insulating layer among the insulating layers interposed therebetween.
  • the insulating layer 104D corresponds to the first insulating layer.
  • the insulating layer 104E is connected to the lower surface of the heat spreader 105A.
  • the heat dissipation material 108D is connected to the lower surface of the insulating layer 104E.
  • heat radiation from both the upper surface and the lower surface of the semiconductor element 100 to the cooling mechanism 109 can be realized.
  • heat generated from the lead electrode 102B itself during current application is also radiated to the cooling mechanism 109 via the insulating layer 104D, the heat spreader 105A, the insulating layer 104E, and the heat dissipation material 108D. Therefore, the temperature rise of the lead electrode 102B can be suppressed.
  • the lead electrode 102B is formed such that the lower surface connected to the heat spreader 105A is bent toward the heat spreader 105A. According to such a configuration, even when the height of the lead electrode 102B connected to the semiconductor element 100 is different from the height of the lead electrode 102B connected to the heat spreader 105A, the lead electrode 102B moves toward the heat spreader 105A. By appropriately adjusting the bent shape, it is possible to appropriately connect the semiconductor element 100 and the heat spreader 105A.
  • the semiconductor device includes the heat dissipation block 103E that is directly connected to the lower surface of the other end side of the lead electrode 102.
  • the heat spreader 105B is connected to the lower surface of the lead electrode 102 with the heat dissipation block 103E and the first insulating layer interposed therebetween.
  • the insulating layer 104F corresponds to the first insulating layer.
  • each component is a conceptual unit, and one component consists of a plurality of structures, one component corresponds to a part of the structure, and a plurality of components. And the case where the components are provided in one structure.
  • each component includes a structure having another structure or shape as long as the same function is exhibited.
  • the material when a material name or the like is described without being particularly specified, the material contains other additives, for example, an alloy or the like unless a contradiction arises. Shall be included.
  • 100 semiconductor element 101, 107 solder, 102, 102A, 102B, 102C, 106 lead electrode, 103, 103A, 103B, 103C, 103D, 103E, 110 heat dissipation block, 104, 104A, 104B, 104C, 104D, 104E, 104F , 104G, 104H insulating layer, 105, 105A, 105B heat spreader, 108, 108A, 108B, 108C, 108D, 108E, 108F heat dissipation material, 109 cooling mechanism, 111, 111A bus bar, 112, 112A, 112B resin part, 200, 202 , 204 holes, 201, 206, 206A screw holes, 203, 207 protrusions, 205, 205A nuts.

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Abstract

　本願明細書に開示される技術は、製品サイズを大型化させずに、半導体素子の放熱性とリード電極の放熱性とを向上させることができる技術に関するものである。本技術に関する半導体装置は、半導体素子１００と、半導体素子１００の上面に一端の下面が接続される外部端子であるリード電極１０２と、半導体素子１００の下面側に配置される冷却機構１０９と、リード電極１０２の一端よりも他端側の下面と冷却機構１０９との間に熱的に結合して配置され、かつ、少なくとも１つの絶縁層１０４を含む放熱機構とを備えるものである。

Description

半導体装置
　本願明細書に開示される技術は、たとえば、エンジンとモータとを動力源として備えるハイブリッド自動車、または、産業機器などに使用されるインバータシステム（電力用半導体装置）に関するものである。
　パワーモジュールの電流大容量化に伴い、外部端子であるリード電極は、発熱抑制のためにリード電極面積、または、外部電極との接合面積を広げる必要がある。しかしながら、このように構成すると、製品全体のパッケージの大型化につながる。パワーモジュールにはますます、高性能、高耐久性、および、小型化が必要とされており、電流の大容量化に伴う製品全体のパッケージの大型化は、製品サイズの小型化のニーズに相反するものである。
　従来の半導体装置は、半導体素子において発せられる熱は、半導体素子の下方におけるはんだ、ヒートスプレッダ、絶縁層、および、放熱材を通じて放熱される。しかしながら、半導体素子の上方においてはんだを挟んで接続された外部端子であるリード電極には、放熱機構が備えられていない。そのため、半導体素子の発熱またはリード電極自身の発熱により、リード電極が高温となってしまう。電流大容量化に伴ってリード電極はさらに高温となることが予想されるため、リード電極の発熱を防ぐためには、たとえば、電極の幅または電極の厚みを大きくする必要がある。
　半導体素子の放熱性とリード電極の放熱性とを向上させる技術として、たとえば、特許文献１には、半導体素子と接続された外部端子の上面に別の絶縁基板を載置し、当該絶縁基板をモジュール外部に露出させることで、半導体素子の上面からの放熱を促し、外部端子の発熱を抑制する技術が開示される。
特開２０１３－１４９７３０号公報
　しかしながら、このような技術が採用される場合には、モジュール厚みが増すため、製品サイズの小型化が阻害されることとなる。また、半導体素子の双方の面において冷却構造を備えることを必要とするため、製品サイズが大型化し、また、当該部分がインバータシステムに組み込まれる際の工程が複雑化する。
　本願明細書に開示される技術は、以上に記載されたような問題を解決するためになされたものであり、製品サイズを大型化させずに、半導体素子の放熱性とリード電極の放熱性とを向上させることができる技術に関するものである。
　本願明細書に開示される技術の一の態様は、半導体素子と、前記半導体素子の上面に一端の下面が接続される外部端子であるリード電極と、前記半導体素子の下面側に配置される冷却機構と、前記リード電極の前記一端よりも他端側の下面と前記冷却機構との間に熱的に結合して配置され、かつ、少なくとも１つの絶縁層を含む放熱機構とを備えるものである。
　本願明細書に開示される技術の一の態様は、半導体素子と、前記半導体素子の上面に一端の下面が接続される外部端子であるリード電極と、前記半導体素子の下面側に配置される冷却機構と、前記リード電極の前記一端よりも他端側の下面と前記冷却機構との間に熱的に結合して配置され、かつ、少なくとも１つの絶縁層を含む放熱機構とを備えるものである。このような構成によれば、製品サイズを大型化させずに、半導体素子の放熱性と外部端子であるリード電極の放熱性とを向上させることができる。
　本願明細書に開示される技術に関する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。 実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。 実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。 実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。 実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。 実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。 実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。 実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。 実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。 実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。 実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。 実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。 実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。
　以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。なお、図面は概略的に示されるものであり、異なる図面にそれぞれ示される画像の大きさと位置との相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を省略する場合がある。
　また、以下に記載される説明において、「上」、「下」、「側」、「底」、「表」または「裏」などの特定の位置と方向とを意味する用語が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、実際に実施される際の方向とは関係しないものである。
　＜第１の実施の形態＞
　以下、本実施の形態に関する半導体装置について説明する。
　＜半導体装置の構成について＞
　図１は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図１に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、半導体素子１００の上面とはんだ１０１を挟んで接続される外部端子であるリード電極１０２と、半導体素子１００の下面とはんだ１０７を挟んで接続されるヒートスプレッダ１０５と、ヒートスプレッダ１０５の上面に接続されるリード電極１０６と、ヒートスプレッダ１０５の下面に接続される絶縁層１０４Ｈと、絶縁層１０４Ｈの下面に接続される放熱材１０８Ｆと、放熱材１０８Ｆの下面に接続される冷却機構１０９とを備える。
　図１に例示される構造では、半導体素子１００において発せられる熱は、半導体素子１００の下方におけるはんだ１０７、ヒートスプレッダ１０５、絶縁層１０４Ｈ、および、放熱材１０８Ｆを通じて放熱される。しかしながら、半導体素子１００の上方においてはんだ１０１を挟んで接続されたリード電極１０２には、放熱機構が備えられていない。そのため、半導体素子１００の発熱またはリード電極１０２自身の発熱により、リード電極１０２が高温となってしまう。電流大容量化に伴ってリード電極１０２はさらに高温となることが予想されるため、リード電極１０２の発熱を防ぐためには、たとえば、電極の幅または電極の厚みを大きくする必要がある。
　図２は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図２に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、半導体素子１００の上面とはんだ１０１を挟んで一端の下面が接続されるリード電極１０２と、リード電極１０２の一端よりも他端側の下面に接続される放熱ブロック１０３と、少なくとも一部が放熱ブロック１０３の下面に接続される絶縁層１０４と、絶縁層１０４の下面に接続される放熱材１０８とを備える。また、半導体装置は、さらに、半導体素子１００の下面とはんだ１０７を挟んで接続されるヒートスプレッダ１０５と、ヒートスプレッダ１０５の上面に接続されるリード電極１０６とを備える。ヒートスプレッダ１０５の下面には、絶縁層１０４が接続される。ここで、絶縁層１０４は、ヒートスプレッダ１０５の下面から放熱ブロック１０３の下面に亘って、連続して形成される。すなわち、絶縁層１０４は、ヒートスプレッダ１０５の下面における部分と放熱ブロック１０３の下面における部分とが、連続して形成される。また、半導体装置は、さらに、半導体素子１００の下面側の、放熱材１０８の下面に接続される冷却機構１０９を備える。ここで、放熱ブロック１０３と、絶縁層１０４と、放熱材１０８とは、互いに熱的に結合され、かつ、リード電極１０２の一端よりも他端側の下面と冷却機構１０９との間に配置される放熱機構と考えることができる。
　半導体素子１００は、たとえば、金属－酸化膜－半導体電界効果トランジスタ（ｍｅｔａｌ－ｏｘｉｄｅ－ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｆｉｅｌｄ－ｅｆｆｅｃｔ　ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、すなわちＭＯＳＦＥＴ）、または、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　ｇａｔｅ　ｂｉｐｏｌａｒ　ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、すなわちＩＧＢＴ）などの半導体チップである。放熱材１０８、放熱ブロック１０３、および、ヒートスプレッダ１０５は、たとえば、Ｃｕ、Ｎｉ、ＡｌまたはＭｏなどの金属、その合金、または、それらの積層構造である。冷却機構１０９は、たとえば、内部にフィン構造などを有する構造体である。
　半導体素子１００において発せられる熱は、半導体素子１００の下面からは、はんだ１０７、ヒートスプレッダ１０５、絶縁層１０４、および、放熱材１０８を介して冷却機構１０９へ放熱される。また、半導体素子１００で発せられる熱は、半導体素子１００の上面からは、はんだ１０１、リード電極１０２、放熱ブロック１０３、および、放熱材１０８を介して冷却機構１０９へ放熱される。
　このような経路で放熱されることで、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２自身から発する熱に関しても、放熱ブロック１０３、絶縁層１０４、および、放熱材１０８を介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２の温度上昇を抑えることができる。
　また、放熱ブロック１０３の厚みをヒートスプレッダ１０５の厚みよりも厚くする場合には、リード電極１０２に対する曲げ加工が不要となる。冷却機構１０９は、たとえば、放熱材１０８に対して放熱用グリスと空冷のプレートとを挟んで冷却機構１０９が接続されるもの、放熱材１０８に対して放熱用グリスと水冷プレートとを挟んで冷却機構１０９が接続されるもの、または、放熱材１０８に対して直接冷却機構１０９が接続されるものが想定することができる。
　＜第２の実施の形態＞
　本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
　＜半導体装置の構成について＞
　図３は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図３に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、半導体素子１００の上面とはんだ１０１を挟んで接続されるリード電極１０２Ａと、リード電極１０２Ａの下面に接続される放熱ブロック１０３Ａと、放熱ブロック１０３Ａの下面に接続される絶縁層１０４と、放熱材１０８とを備える。また、半導体装置は、さらに、ヒートスプレッダ１０５と、リード電極１０６とを備える。ヒートスプレッダ１０５の下面には、絶縁層１０４が接続される。また、半導体装置は、さらに、放熱材１０８の下面に接続される冷却機構１０９を備える。
　リード電極１０２Ａおよび放熱ブロック１０３Ａには、外部のバスバー（ここでは、図示しない）を締結するためのネジ受け形状が形成される。具体的には、リード電極１０２Ａには、リード電極１０２Ａの上面から下面に向かって貫通する穴２００が形成され、放熱ブロック１０３Ａの上面には、側面にネジが切られたネジ穴２０１が、リード電極１０２Ａの貫通された穴２００とつながるように形成される。
　このように構成されることで、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２Ａ自身から発する熱、および、リード電極１０２Ａと外部のバスバーとの接触部分において発せられる熱に関しても、放熱ブロック１０３Ａ、絶縁層１０４、および、放熱材１０８を介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ａの温度上昇を抑えることができる。
　＜第３の実施の形態＞
　本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
　＜半導体装置の構成について＞
　図４は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図４に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、半導体素子１００の上面とはんだ１０１を挟んで接続されるリード電極１０２Ｂと、リード電極１０２Ｂの下面に接続される放熱ブロック１０３Ｂと、放熱ブロック１０３Ｂの下面に接続される絶縁層１０４と、放熱材１０８とを備える。また、半導体装置は、さらに、ヒートスプレッダ１０５と、リード電極１０６とを備える。ヒートスプレッダ１０５の下面には、絶縁層１０４が接続される。また、半導体装置は、さらに、放熱材１０８の下面に接続される冷却機構１０９を備える。
　リード電極１０２Ｂおよび放熱ブロック１０３Ｂには、外部のバスバー（ここでは、図示しない）を締結するためのネジ形状が形成される。具体的には、リード電極１０２Ｂには、リード電極１０２Ｂの上面から下面に向かって貫通する穴２０２が形成され、放熱ブロック１０３Ｂの上面には、側面にネジが切られた突起２０３が、リード電極１０２Ｂの貫通された穴２０２を貫通するように形成される。
　このように構成されることで、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２Ｂ自身から発する熱、および、リード電極１０２Ｂと外部のバスバーとの接触部分において発せられる熱に関しても、放熱ブロック１０３Ｂ、絶縁層１０４、および、放熱材１０８を介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ｂの温度上昇を抑えることができる。
　＜第４の実施の形態＞
　本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
　＜半導体装置の構成について＞
　図５は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図５に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、半導体素子１００の上面とはんだ１０１を挟んで接続されるリード電極１０２Ａと、リード電極１０２Ａの下面に接続される放熱ブロック１０３Ａと、放熱ブロック１０３Ａの下面に接続される絶縁層１０４Ｂと、絶縁層１０４Ｂの下面に接続される放熱材１０８Ｂとを備える。また、半導体装置は、さらに、半導体素子１００の下面とはんだ１０７を挟んで接続されるヒートスプレッダ１０５と、ヒートスプレッダ１０５の上面に接続されるリード電極１０６と、ヒートスプレッダ１０５の下面に接続される絶縁層１０４Ａと、絶縁層１０４Ａの下面に接続される放熱材１０８Ａとを備える。また、半導体装置は、さらに、放熱材１０８Ａの下面、および、放熱材１０８Ｂの下面に接続される冷却機構１０９を備える。
　リード電極１０２Ａおよび放熱ブロック１０３Ａには、外部のバスバー（ここでは、図示しない）を締結するためのネジ受け形状が形成される。具体的には、リード電極１０２Ａには、貫通された穴２００が形成され、放熱ブロック１０３Ａには、側面にネジが切られたネジ穴２０１が、リード電極１０２Ａの貫通された穴２００とつながるように形成される。また、ヒートスプレッダ１０５の下面に接続される部分である絶縁層１０４Ａと、放熱ブロック１０３Ａの下面に接続される部分である絶縁層１０４Ｂとが互いに離間して配置され、また、絶縁層１０４Ａの下面に接続される部分である放熱材１０８Ａと、絶縁層１０４Ｂの下面に接続される部分である放熱材１０８Ｂとが互いに離間して配置される。
　このように構成されることで、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２Ａ自身から発する熱、および、リード電極１０２Ａと外部のバスバーとの接触部分において発せられる熱に関しても、放熱ブロック１０３Ａ、絶縁層１０４Ｂ、および、放熱材１０８Ｂを介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ａの温度上昇を抑えることができる。また、絶縁層１０４Ａと絶縁層１０４Ｂとが互いに離間して配置され、かつ、放熱材１０８Ａと放熱材１０８Ｂとが互いに離間して配置されることにより、半導体素子１００が配置される絶縁層１０４Ａおよび放熱材１０８Ａ側の構造によらずに、絶縁層１０４Ｂおよび放熱材１０８Ｂ側の構造の変更のみによって、外部のバスバーを締結するための形状を変更することができる。なお、図４に例示される構造において、半導体素子１００側の絶縁層と放熱ブロック１０３Ｂ側の絶縁層とが分離していてもよい。また、図４に例示される構造において、半導体素子１００側の放熱材と放熱ブロック１０３Ｂ側の放熱材とが分離していてもよい。
　＜第５の実施の形態＞
　本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
　＜半導体装置の構成について＞
　図６は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図６に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、半導体素子１００の上面とはんだ１０１を挟んで一端の下面が接続されるリード電極１０２Ａと、リード電極１０２Ａの一端よりも他端側の下面に接続される放熱ブロック１０３Ａと、放熱ブロック１０３Ａの下面に接続される絶縁層１０４Ｃと、絶縁層１０４Ｃの下面に接続される放熱材１０８Ｃとを備える。また、半導体装置は、さらに、半導体素子１００の下面とはんだ１０７を挟んで接続されるヒートスプレッダ１０５と、ヒートスプレッダ１０５の上面に接続されるリード電極１０６と、ヒートスプレッダ１０５の下面に接続される絶縁層１０４Ａと、絶縁層１０４Ａの下面に接続される放熱材１０８Ａとを備える。また、半導体装置は、さらに、放熱材１０８Ａの下面、および、放熱材１０８Ｃの下面に接続される冷却機構１０９を備える。
　また、半導体装置は、さらに、リード電極１０２Ａの他端側の上面に一端が接続される外部のバスバー１１１と、バスバー１１１の一端よりも他端側の下面に接続される放熱ブロック１１０とを備える。ここで、放熱ブロック１０３Ａの下面に接続される部分である絶縁層１０４Ｃの上面には、放熱ブロック１１０も接続される。
　リード電極１０２Ａおよび放熱ブロック１０３Ａには、外部のバスバー１１１を締結するためのネジ受け形状が形成される。具体的には、リード電極１０２Ａには、貫通された穴２００が形成され、放熱ブロック１０３Ａには、側面にネジが切られたネジ穴２０１が、リード電極１０２Ａの貫通された穴２００とつながるように形成される。また、外部のバスバー１１１には、貫通された穴２０４が形成される。外部のバスバー１１１における貫通された穴２０４は、リード電極１０２Ａにおける貫通された穴２００と重なるように形成される。また、絶縁層１０４Ａと絶縁層１０４Ｃとが互いに離間して配置され、また、放熱材１０８Ａと放熱材１０８Ｃとが互いに離間して配置される。なお、絶縁層１０４Ａと絶縁層１０４Ｃとが連続的に形成される場合であってもよい。また、放熱材１０８Ａと放熱材１０８Ｃとが連続的に形成される場合であってもよい。
　このように構成されることで、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２Ａ自身から発する熱、および、リード電極１０２Ａと外部のバスバーとの接触部分において発せられる熱に関しても、放熱ブロック１０３Ａ、外部のバスバー１１１、放熱ブロック１１０、絶縁層１０４Ｃ、および、放熱材１０８Ｃを介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ａの温度上昇を抑えることができる。また、絶縁層１０４Ａと絶縁層１０４Ｃとが互いに離間して配置され、かつ、放熱材１０８Ａと放熱材１０８Ｃとが互いに離間して配置されることにより、半導体素子１００が配置される絶縁層１０４Ａおよび放熱材１０８Ａ側の構造によらずに、絶縁層１０４Ｃおよび放熱材１０８Ｃ側の構造の変更のみによって、外部のバスバー１１１を締結するための形状を変更することができる。また、絶縁層１０４Ｃおよび放熱材１０８Ｃが外部のバスバー１１１および放熱ブロック１１０の下面に至るまで延びて形成されるため、効率的に放熱することができる。
　＜第６の実施の形態＞
　本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
　＜半導体装置の構成について＞
　図７は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図７に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、リード電極１０２Ａと、放熱ブロック１０３Ａと、絶縁層１０４Ｂと、放熱材１０８Ｂとを備える。また、半導体装置は、さらに、ヒートスプレッダ１０５と、リード電極１０６と、絶縁層１０４Ａと、放熱材１０８Ａとを備える。また、半導体装置は、さらに、放熱材１０８Ａの下面、および、放熱材１０８Ｂの下面に接続される冷却機構１０９を備える。
　リード電極１０２Ａおよび放熱ブロック１０３Ａには、外部のバスバー（ここでは、図示しない）を締結するためのネジ受け形状が形成される。具体的には、リード電極１０２Ａには、貫通された穴２００が形成され、放熱ブロック１０３Ａには、側面にネジが切られたネジ穴２０１が、リード電極１０２Ａの貫通された穴２００とつながるように形成される。また、絶縁層１０４Ａと絶縁層１０４Ｂとが互いに離間して配置され、また、放熱材１０８Ａと放熱材１０８Ｂとが互いに離間して配置される。
　また、半導体装置は、さらに、外部のバスバーを締結するためのネジ受け形状を露出させ、かつ、半導体装置全体を覆って形成される、具体的には、放熱ブロック１０３Ａの少なくとも一部、および、リード電極１０２Ａの一端を覆って形成される樹脂部１１２を備える。樹脂部１１２の材料としては、たとえば、エポキシ樹脂などが想定される。
　このように構成されることで、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２Ａ自身から発する熱、および、リード電極１０２Ａと外部のバスバーとの接触部分において発せられる熱に関しても、放熱ブロック１０３Ａ、絶縁層１０４Ｂ、および、放熱材１０８Ｂを介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ａの温度上昇を抑えることができる。また、半導体装置を樹脂部１１２で覆うことにより、半導体装置の信頼性が高まる。
　＜第７の実施の形態＞
　本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
　＜半導体装置の構成について＞
　図８は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図８に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、リード電極１０２Ａと、放熱ブロック１０３Ａと、絶縁層１０４Ｂと、放熱材１０８Ｂとを備える。また、半導体装置は、さらに、ヒートスプレッダ１０５と、リード電極１０６と、絶縁層１０４Ａと、放熱材１０８Ａとを備える。また、半導体装置は、さらに、放熱材１０８Ａの下面、および、放熱材１０８Ｂの下面に接続される冷却機構１０９を備える。
　リード電極１０２Ａおよび放熱ブロック１０３Ａには、外部のバスバー（ここでは、図示しない）を締結するためのネジ受け形状が形成される。具体的には、リード電極１０２Ａには、貫通された穴２００が形成され、放熱ブロック１０３Ａには、側面にネジが切られたネジ穴２０１が、リード電極１０２Ａの貫通された穴２００とつながるように形成される。また、絶縁層１０４Ａと絶縁層１０４Ｂとが互いに離間して配置され、また、放熱材１０８Ａと放熱材１０８Ｂとが互いに離間して配置される。
　また、半導体装置は、さらに、放熱材１０８Ａと、絶縁層１０４Ａと、ヒートスプレッダ１０５と、一部のリード電極１０６と、はんだ１０７と、半導体素子１００と、はんだ１０１と、一部のリード電極１０２Ａとを覆って形成される樹脂部１１２Ａを備える。また、半導体装置は、放熱材１０８Ｂと、絶縁層１０４Ｂと、放熱ブロック１０３Ａと、一部のリード電極１０２Ａとを覆って形成される樹脂部１１２Ｂを備える。放熱ブロック１０３Ａの少なくとも一部を覆う樹脂部１１２Ｂと、リード電極１０２Ａの一端を覆う樹脂部１１２Ａとは、互いに離間して形成される。樹脂部１１２Ａおよび樹脂部１１２Ｂの材料としては、たとえば、エポキシ樹脂などが想定される。
　このように構成されることで、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２Ａ自身から発する熱、および、リード電極１０２Ａと外部のバスバーとの接触部分において発せられる熱に関しても、放熱ブロック１０３Ａ、絶縁層１０４Ｂ、および、放熱材１０８Ｂを介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ａの温度上昇を抑えることができる。また、半導体装置を樹脂部１１２Ａおよび樹脂部１１２Ｂで覆うことにより、半導体装置の信頼性が高まる。また、樹脂部１１２Ａと樹脂部１１２Ｂとが互いに離間して形成されることにより、半導体素子１００が配置される絶縁層１０４Ａおよび放熱材１０８Ａ側の構造によらずに、絶縁層１０４Ｂおよび放熱材１０８Ｂ側の構造の変更に対して柔軟に対応して、樹脂部１１２Ｂを形成することができる。したがって、外部のバスバーを締結するための形状を柔軟に変更することができる。
　＜第８の実施の形態＞
　本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
　＜半導体装置の構成について＞
　図９は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図９に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、リード電極１０２Ａと、リード電極１０２Ａの下面に接続されるナット２０５と、ナット２０５の下面に接続される放熱ブロック１０３Ｃと、放熱ブロック１０３Ｃの下面に接続される絶縁層１０４Ｂと、放熱材１０８Ｂとを備える。また、半導体装置は、さらに、ヒートスプレッダ１０５と、リード電極１０６と、絶縁層１０４Ａと、放熱材１０８Ａとを備える。また、半導体装置は、さらに、放熱材１０８Ａの下面、および、放熱材１０８Ｂの下面に接続される冷却機構１０９を備える。
　リード電極１０２Ａおよびナット２０５には、外部のバスバー（ここでは、図示しない）を締結するためのネジ受け形状が形成される。具体的には、リード電極１０２Ａには、リード電極１０２Ａの上面から下面に向かって貫通する穴２００が形成され、ナット２０５には、側面にネジが切られたネジ穴２０６が、リード電極１０２Ａの貫通された穴２００とつながるように形成される。また、絶縁層１０４Ａと絶縁層１０４Ｂとが互いに離間して配置され、また、放熱材１０８Ａと放熱材１０８Ｂとが互いに離間して配置される。また、半導体装置は、さらに、外部のバスバーを締結するためのネジ受け形状を露出させ、かつ、半導体装置全体を覆って形成される、具体的には、ナット２０５の少なくとも一部、および、リード電極１０２Ａの一端を覆って形成される樹脂部１１２を備える。なお、半導体素子１００側の樹脂部と放熱ブロック１０３Ｃ側の樹脂部とが分離していてもよい。
　このように構成されることで、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２Ａ自身から発する熱、および、リード電極１０２Ａと外部のバスバーとの接触部分において発せられる熱に関しても、ナット２０５、放熱ブロック１０３Ｃ、絶縁層１０４Ｂ、および、放熱材１０８Ｂを介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ａの温度上昇を抑えることができる。また、半導体装置を樹脂部１１２で覆うことにより、半導体装置の信頼性が高まる。
　また、外部のバスバーを締結する箇所にナット２０５が配置されるため、外部のバスバーとの締結時に高いトルクがかかる場合であっても耐えうる構造となる。
　＜第９の実施の形態＞
　本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
　＜半導体装置の構成について＞
　図１０は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図１０に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、リード電極１０２Ａと、リード電極１０２Ａの下面に接続されるナット２０５Ａと、ナット２０５Ａの下面および側面に接続される放熱ブロック１０３Ｄと、放熱ブロック１０３Ｄの下面に接続される絶縁層１０４Ｂと、放熱材１０８Ｂとを備える。また、半導体装置は、さらに、ヒートスプレッダ１０５と、リード電極１０６と、絶縁層１０４Ａと、放熱材１０８Ａとを備える。また、半導体装置は、さらに、放熱材１０８Ａの下面、および、放熱材１０８Ｂの下面に接続される冷却機構１０９を備える。
　リード電極１０２Ａおよびナット２０５Ａには、外部のバスバー（ここでは、図示しない）を締結するためのネジ受け形状が形成される。具体的には、リード電極１０２Ａには、貫通された穴２００が形成され、ナット２０５Ａには、側面にネジが切られたネジ穴２０６Ａが、リード電極１０２Ａの貫通された穴２００とつながるように形成される。また、絶縁層１０４Ａと絶縁層１０４Ｂとが互いに離間して配置され、また、放熱材１０８Ａと放熱材１０８Ｂとが互いに離間して配置される。
　このように構成されることで、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２Ａ自身から発する熱、および、リード電極１０２Ａと外部のバスバーとの接触部分において発せられる熱に関しても、ナット２０５Ａ、放熱ブロック１０３Ｄ、絶縁層１０４Ｂ、および、放熱材１０８Ｂを介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ａの温度上昇を抑えることができる。
　また、外部のバスバーを締結する箇所にナット２０５Ａが配置されるため、外部のバスバーとの締結時に高いトルクがかかる場合であっても耐えうる構造となる。また、放熱ブロック１０３Ｄが、ナット２０５Ａの下面に加えてナット２０５Ａの側面にも接触して形成されるため、放熱性能が高まる。
　＜第１０の実施の形態＞
　本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
　＜半導体装置の構成について＞
　図１１は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図１１に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、半導体素子１００の上面とはんだ１０１を挟んで接続されるリード電極１０２Ｂと、リード電極１０２Ｂの下面に接続される絶縁層１０４Ｄとを備える。また、半導体装置は、さらに、半導体素子１００の下面とはんだ１０７を挟んで接続されるヒートスプレッダ１０５Ａと、ヒートスプレッダ１０５Ａの上面に接続されるリード電極１０６と、ヒートスプレッダ１０５Ａの下面に接続される絶縁層１０４Ｅと、絶縁層１０４Ｅの下面に接続される放熱材１０８Ｄと、放熱材１０８Ｄの下面に接続される冷却機構１０９とを備える。ここで、絶縁層１０４Ｄは、ヒートスプレッダ１０５Ａの上面に接続される。また、リード電極１０２Ｂは、一部が下方に曲がって形成され、当該曲がった箇所が、絶縁層１０４Ｄと接続される。ここで、絶縁層１０４Ｄと、絶縁層１０４Ｅと、ヒートスプレッダ１０５Ａと、放熱材１０８Ｄとは、互いに熱的に結合され、かつ、リード電極１０２Ｂの一端よりも他端側の下面と冷却機構１０９との間に配置される放熱機構と考えることができる。
　このように構成されることで、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２Ｂ自身から発する熱に関しても、絶縁層１０４Ｄ、ヒートスプレッダ１０５Ａ、絶縁層１０４Ｅ、および、放熱材１０８Ｄを介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ｂの温度上昇を抑えることができる。
　＜第１１の実施の形態＞
　本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
　＜半導体装置の構成について＞
　図１２は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図１２に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、半導体素子１００の上面とはんだ１０１を挟んで接続されるリード電極１０２Ｃと、リード電極１０２Ｃの下面に接続される放熱ブロック１０３と、絶縁層１０４と、放熱材１０８とを備える。また、半導体装置は、さらに、ヒートスプレッダ１０５と、リード電極１０６とを備える。ヒートスプレッダ１０５の下面には、絶縁層１０４が接続される。また、半導体装置は、さらに、放熱材１０８の下面に接続される冷却機構１０９を備える。
　また、半導体装置は、さらに、リード電極１０２Ｃと溶接され、かつ、放熱ブロック１０３の上面に接続される外部のバスバー１１１Ａを備える。ここで、リード電極１０２Ｃには、外部のバスバー１１１Ａと溶接される箇所において、放熱ブロック１０３から起き上がる突起２０７が形成される。
　このように構成されることで、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２Ｃ自身から発する熱に関しても、放熱ブロック１０３、絶縁層１０４、および、放熱材１０８を介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ｃの温度上昇を抑えることができる。
　＜第１２の実施の形態＞
　本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
　＜半導体装置の構成について＞
　図１３は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図１３に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、リード電極１０２と、リード電極１０２の一端よりも他端側の下面に直接接続される放熱ブロック１０３Ｅと、放熱ブロック１０３Ｅの下面に接続される絶縁層１０４Ｆとを備える。また、半導体装置は、さらに、半導体素子１００の下面とはんだ１０７を挟んで接続されるヒートスプレッダ１０５Ｂと、ヒートスプレッダ１０５Ｂの上面に接続されるリード電極１０６と、ヒートスプレッダ１０５Ｂの下面に接続される絶縁層１０４Ｇと、絶縁層１０４Ｇの下面に接続される放熱材１０８Ｅと、放熱材１０８Ｅの下面に接続される冷却機構１０９とを備える。ここで、絶縁層１０４Ｆは、ヒートスプレッダ１０５Ｂの上面に接続される。なお、たとえば、図１１に例示されるように、放熱ブロック１０３Ｅ側へ曲がって形成されていてもよい。
　このように構成されることで、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２自身から発する熱に関しても、放熱ブロック１０３Ｅ、絶縁層１０４Ｆ、ヒートスプレッダ１０５Ｂ、絶縁層１０４Ｇ、および、放熱材１０８Ｅを介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２の温度上昇を抑えることができる。
　＜以上に記載された実施の形態によって生じる効果について＞
　以下に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果を例示する。なお、以下では、以上に記載された実施の形態に例示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。また、当該置き換えは、複数の実施の形態に跨ってなされてもよい。すなわち、異なる実施の形態において例示されたそれぞれの構成が組み合わされて、同様の効果が生じる場合であってもよい。
　以上に記載された実施の形態によれば、半導体装置は、半導体素子１００と、半導体素子１００の上面に一端の下面が接続される外部端子であるリード電極１０２と、半導体素子１００の下面側に配置される冷却機構１０９と、リード電極１０２の一端よりも他端側の下面と冷却機構１０９との間に熱的に結合して配置され、かつ、少なくとも１つの絶縁層１０４を含む放熱機構とを備えるものである。または、半導体装置は、半導体素子１００と、半導体素子１００の上面に一端の下面が接続される外部端子であるリード電極１０２Ｂと、半導体素子１００の下面側に配置される冷却機構１０９と、リード電極１０２Ｂの一端よりも他端側の下面と冷却機構１０９との間に熱的に結合して配置され、かつ、少なくとも１つの絶縁層１０４Ｄおよび絶縁層１０４Ｅを含む放熱機構とを備えるものである。
　このような構成によれば、製品サイズを大型化させずに、半導体素子１００の放熱性と外部端子であるリード電極の放熱性とを向上させることができる。
　なお、これらの構成以外の本願明細書に例示される他の構成については適宜省略することができる。すなわち、これらの構成のみで、以上に記載された効果を生じさせることができる。しかしながら、本願明細書に例示される他の構成のうちの少なくとも１つを以上に記載された構成に適宜追加した場合、すなわち、以上に記載された構成としては記載されなかった本願明細書に例示される他の構成を以上に記載された構成に追加した場合でも、同様に以上に記載された効果を生じさせることができる。
　また、以上に記載された実施の形態によれば、放熱機構は、第１の放熱ブロックと、絶縁層１０４と、放熱材１０８とを有する。ここで、放熱ブロック１０３は、第１の放熱ブロックに対応するものである。放熱ブロック１０３は、リード電極１０２の一端よりも他端側の下面に接続される。絶縁層１０４は、少なくとも一部が放熱ブロック１０３の下面に接続される。放熱材１０８は、絶縁層１０４の下面に接続される。このような構成によれば、外部端子であるリード電極１０２において生じた熱が放熱ブロック１０３、絶縁層１０４および放熱材１０８を介して冷却機構１０９へ伝えられるため、リード電極１０２の放熱性を高めることができる。
　また、以上に記載された実施の形態によれば、絶縁層１０４は、半導体素子１００と冷却機構１０９との間に配置される第１の部分と、放熱ブロック１０３の下面に接続される第２の部分とを有する。そして、第１の部分と第２の部分とは連続して形成される。このような構成によれば、半導体素子１００において生じた熱と、リード電極１０２において生じた熱とが共通の絶縁層１０４を介して冷却機構１０９へ伝えられるため、半導体素子１００の放熱性およびリード電極１０２の放熱性を高めることができる。
　また、以上に記載された実施の形態によれば、絶縁層は、半導体素子１００と冷却機構１０９との間に配置される第１の部分と、第１の放熱ブロックの下面に接続される第２の部分とを有する。ここで、絶縁層１０４Ａは、第１の部分に対応するものである。また、放熱ブロック１０３Ａは、第１の放熱ブロックに対応するものである。また、絶縁層１０４Ｂは、第２の部分に対応するものである。そして、絶縁層１０４Ａと絶縁層１０４Ｂとは互いに離間して形成される。また、放熱材は、絶縁層１０４Ａの下面に接続される第３の部分と、絶縁層１０４Ｂの下面に接続される第４の部分とを有する。ここで、放熱材１０８Ａは、第３の部分に対応するものである。また、放熱材１０８Ｂは、第４の部分に対応するものである。このような構成によれば、絶縁層１０４Ａと絶縁層１０４Ｂとが互いに離間して配置され、かつ、放熱材１０８Ａと放熱材１０８Ｂとが互いに離間して配置されることにより、半導体素子１００が配置される絶縁層１０４Ａおよび放熱材１０８Ａ側の構造によらずに、絶縁層１０４Ｂおよび放熱材１０８Ｂ側の構造の変更のみによって、外部のバスバーを締結するための形状を変更することができる。したがって、構造選択の自由度が向上する。
　また、以上に記載された実施の形態によれば、リード電極１０２Ａには、リード電極１０２Ａの上面から下面に向かって貫通する穴２００が形成される。放熱ブロック１０３Ａの上面には、リード電極１０２Ａにおける穴２００と平面視において重なる位置においてネジ穴２０１が形成される。このような構成によれば、電流通電時のリード電極１０２Ａ自身から発する熱、および、リード電極１０２Ａと外部のバスバーとの接触部分において発せられる熱に関し、放熱ブロック１０３Ａ、絶縁層１０４、および、放熱材１０８を介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ａの温度上昇を抑えることができる。
　また、以上に記載された実施の形態によれば、リード電極１０２Ｂには、リード電極１０２Ｂの上面から下面に向かって貫通する穴２０２が形成される。放熱ブロック１０３Ｂの上面には、リード電極１０２Ｂにおける穴２０２と平面視において重なる位置において突起２０３が形成される。このような構成によれば、電流通電時のリード電極１０２Ｂ自身から発する熱、および、リード電極１０２Ｂと外部のバスバーとの接触部分において発せられる熱に関し、放熱ブロック１０３Ｂ、絶縁層１０４、および、放熱材１０８を介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ｂの温度上昇を抑えることができる。
　また、以上に記載された実施の形態によれば、リード電極１０２Ａには、リード電極１０２Ａの上面から下面に向かって貫通する穴２００が形成される。また、半導体装置は、リード電極１０２Ａにおける穴２００と平面視において重なる位置においてネジ穴２０６が形成されるナット２０５を備える。第１の放熱ブロックは、ナット２０５の少なくとも下面に接続される。ここで、放熱ブロック１０３Ｃは、第１の放熱ブロックに対応するものである。このような構成によれば、電流通電時のリード電極１０２Ａ自身から発する熱、および、リード電極１０２Ａと外部のバスバーとの接触部分において発せられる熱に関し、ナット２０５、放熱ブロック１０３Ｃ、絶縁層１０４Ｂ、および、放熱材１０８Ｂを介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ａの温度上昇を抑えることができる。また、外部のバスバーを締結する箇所にナット２０５が配置されるため、外部のバスバーとの締結時に高いトルクがかかる場合であっても耐えうる構造となる。
　また、以上に記載された実施の形態によれば、第１の放熱ブロックは、ナット２０５Ａの下面および側面に接続される。ここで、放熱ブロック１０３Ｄは、第１の放熱ブロックに対応するものである。このような構成によれば、電流通電時のリード電極１０２Ａ自身から発する熱、および、リード電極１０２Ａと外部のバスバーとの接触部分において発せられる熱に関しても、ナット２０５Ａ、放熱ブロック１０３Ｄ、絶縁層１０４Ｂ、および、放熱材１０８Ｂを介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ａの温度上昇を抑えることができる。また、外部のバスバーを締結する箇所にナット２０５Ａが配置されるため、外部のバスバーとの締結時に高いトルクがかかる場合であっても耐えうる構造となる。また、放熱ブロック１０３Ｄが、ナット２０５Ａの下面に加えてナット２０５Ａの側面にも接触して形成されるため、放熱性能が高まる。
　また、以上に記載された実施の形態によれば、半導体装置は、ナット２０５の少なくとも一部、および、リード電極１０２Ａの一端を覆って形成される樹脂部１１２を備える。このような構成によれば、半導体装置を樹脂部１１２で覆うことにより、半導体装置の信頼性が高まる。
　また、以上に記載された実施の形態によれば、半導体装置は、リード電極１０２Ａの他端側に一端が接続されるバスバー１１１と、バスバー１１１の一端よりも他端側の下面に接続される第２の放熱ブロックとを備える。ここで、放熱ブロック１１０は、第２の放熱ブロックに対応するものである。また、絶縁層の第２の部分は、放熱ブロック１１０の下面にも接続される。ここで、絶縁層１０４Ｃは、第２の部分に対応するものである。このような構成によれば、絶縁層１０４Ｃおよび放熱材１０８Ｃが外部のバスバー１１１および放熱ブロック１１０の下面に至るまで延びて形成されるため、効率的に放熱することができる。
　また、以上に記載された実施の形態によれば、リード電極１０２Ｃの他端側には、突起２０７が形成される。また、バスバー１１１Ａは、リード電極１０２Ｃの突起２０７に溶接される。このような構成によれば、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２Ｃ自身から発する熱に関しても、放熱ブロック１０３、絶縁層１０４、および、放熱材１０８を介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ｃの温度上昇を抑えることができる。
　また、以上に記載された実施の形態によれば、半導体装置は、第１の放熱ブロックの少なくとも一部、および、リード電極１０２Ａの一端を覆って形成される樹脂部１１２を備える。ここで、放熱ブロック１０３Ａは、第１の放熱ブロックに対応するものである。このような構成によれば、このような構成によれば、半導体装置を樹脂部１１２で覆うことにより、半導体装置の信頼性が高まる。
　また、以上に記載された実施の形態によれば、樹脂部は、第１の放熱ブロックの少なくとも一部を覆う第５の部分と、リード電極１０２Ａの一端を覆う第６の部分とを有する。ここで、放熱ブロック１０３Ａは、第１の放熱ブロックに対応するものである。また、樹脂部１１２Ｂは、第５の部分に対応するものである。また、樹脂部１１２Ａは、第６の部分に対応するものである。また、樹脂部１１２Ｂと樹脂部１１２Ａとは、互いに離間して形成される。このような構成によれば、半導体装置を樹脂部１１２Ａおよび樹脂部１１２Ｂで覆うことにより、半導体装置の信頼性が高まる。また、樹脂部１１２Ａと樹脂部１１２Ｂとが互いに離間して形成されることにより、半導体素子１００が配置される絶縁層１０４Ａおよび放熱材１０８Ａ側の構造によらずに、絶縁層１０４Ｂおよび放熱材１０８Ｂ側の構造の変更に対して柔軟に対応して、樹脂部１１２Ｂを形成することができる。したがって、外部のバスバーを締結するための形状を柔軟に変更することができる。
　また、以上に記載された実施の形態によれば、放熱機構は、ヒートスプレッダ１０５Ａと、第２の絶縁層と、放熱材１０８Ｄとを有する。ここで、絶縁層１０４Ｅは、第２の絶縁層に対応するものである。ヒートスプレッダ１０５Ａは、半導体素子１００の下面に接続され、かつ、絶縁層のうちの第１の絶縁層を挟んでリード電極１０２Ｂの下面に接続される。ここで、絶縁層１０４Ｄは、第１の絶縁層に対応するものである。絶縁層１０４Ｅは、ヒートスプレッダ１０５Ａの下面に接続される。放熱材１０８Ｄは、絶縁層１０４Ｅの下面に接続される。このような構成によれば、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２Ｂ自身から発する熱に関しても、絶縁層１０４Ｄ、ヒートスプレッダ１０５Ａ、絶縁層１０４Ｅ、および、放熱材１０８Ｄを介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ｂの温度上昇を抑えることができる。
　また、以上に記載された実施の形態によれば、リード電極１０２Ｂは、ヒートスプレッダ１０５Ａに接続される下面がヒートスプレッダ１０５Ａ側に曲がって形成される。このような構成によれば、リード電極１０２Ｂの半導体素子１００と接続される側の高さと、ヒートスプレッダ１０５Ａと接続される側の高さとが異なる場合であっても、リード電極１０２Ｂのヒートスプレッダ１０５Ａ側への曲がり形状を適宜調整することによって、半導体素子１００およびヒートスプレッダ１０５Ａと適切に接続することができる。
　また、以上に記載された実施の形態によれば、半導体装置が、リード電極１０２の一端よりも他端側の下面に直接接続される放熱ブロック１０３Ｅを備える。また、ヒートスプレッダ１０５Ｂは、放熱ブロック１０３Ｅ、および、第１の絶縁層を挟んでリード電極１０２の下面に接続される。ここで、絶縁層１０４Ｆは、第１の絶縁層に対応するものである。このような構成によれば、電流通電時のリード電極１０２自身から発する熱に関し、放熱ブロック１０３Ｅ、絶縁層１０４Ｆ、ヒートスプレッダ１０５Ｂ、絶縁層１０４Ｇ、および、放熱材１０８Ｅを介して冷却機構１０９へ放熱される。
　＜以上に記載された実施の形態における変形例について＞
　以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面において例示であって、本願明細書に記載されたものに限られることはないものとする。したがって、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの実施の形態における少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
　また、矛盾が生じない限り、以上に記載された実施の形態において「１つ」備えられるものとして記載された構成要素は、「１つ以上」備えられていてもよいものとする。さらに、それぞれの構成要素は概念的な単位であって、１つの構成要素が複数の構造物から成る場合と、１つの構成要素がある構造物の一部に対応する場合と、さらには、複数の構成要素が１つの構造物に備えられる場合とを含むものとする。また、それぞれの構成要素には、同一の機能を発揮する限り、他の構造または形状を有する構造物が含まれるものとする。
　また、本願明細書における説明は、本技術に関するすべての目的のために参照され、いずれも、従来技術であると認めるものではない。
　また、以上に記載された実施の形態において、特に指定されずに材料名などが記載された場合は、矛盾が生じない限り、当該材料に他の添加物が含まれた、たとえば、合金などが含まれるものとする。
　１００　半導体素子、１０１，１０７　はんだ、１０２，１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，１０６　リード電極、１０３，１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ，１０３Ｄ，１０３Ｅ，１１０　放熱ブロック、１０４，１０４Ａ，１０４Ｂ，１０４Ｃ，１０４Ｄ，１０４Ｅ，１０４Ｆ，１０４Ｇ，１０４Ｈ　絶縁層、１０５，１０５Ａ，１０５Ｂ　ヒートスプレッダ、１０８，１０８Ａ，１０８Ｂ，１０８Ｃ，１０８Ｄ，１０８Ｅ，１０８Ｆ　放熱材、１０９　冷却機構、１１１，１１１Ａ　バスバー、１１２，１１２Ａ，１１２Ｂ　樹脂部、２００，２０２，２０４　穴、２０１，２０６，２０６Ａ　ネジ穴、２０３，２０７　突起、２０５，２０５Ａ　ナット。

Claims (16)

  1. 　半導体素子（１００）と、
    　前記半導体素子（１００）の上面に一端の下面が接続される外部端子であるリード電極（１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ）と、
    　前記半導体素子（１００）の下面側に配置される冷却機構（１０９）と、
    　前記リード電極（１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ）の前記一端よりも他端側の下面と前記冷却機構（１０９）との間に熱的に結合して配置され、かつ、少なくとも１つの絶縁層（１０４、１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ、１０４Ｄ、１０４Ｅ、１０４Ｆ、１０４Ｇ）を含む放熱機構とを備える、
    　半導体装置。
  2. 　前記放熱機構は、
    　前記リード電極（１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ）の前記一端よりも他端側の下面に接続される第１の放熱ブロック（１０３、１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ）と、
    　少なくとも一部が前記第１の放熱ブロック（１０３、１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ）の下面に接続される前記絶縁層（１０４、１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ）と、
    　前記絶縁層（１０４、１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ）の下面に接続される放熱材（１０８、１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃ）とを有する、
    　請求項１に記載の半導体装置。
  3. 　前記絶縁層（１０４）は、前記半導体素子（１００）と前記冷却機構（１０９）との間に配置される第１の部分と、前記第１の放熱ブロック（１０３、１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ）の下面に接続される第２の部分とを有し、
    　前記第１の部分と前記第２の部分とが連続して形成される、
    　請求項２に記載の半導体装置。
  4. 　前記絶縁層は、前記半導体素子（１００）と前記冷却機構（１０９）との間に配置される第１の部分（１０４Ａ）と、前記第１の放熱ブロック（１０３、１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ）の下面に接続される第２の部分（１０４Ｂ、１０４Ｃ）とを有し、
    　前記第１の部分（１０４Ａ）と前記第２の部分（１０４Ｂ、１０４Ｃ）とは互いに離間して形成され、
    　前記放熱材は、前記第１の部分（１０４Ａ）の下面に接続される第３の部分（１０８Ａ）と、前記第２の部分（１０４Ｂ、１０４Ｃ）の下面に接続される第４の部分（１０８Ｂ、１０８Ｃ）とを有する、
    　請求項２に記載の半導体装置。
  5. 　前記リード電極（１０２Ａ）には、前記リード電極（１０２Ａ）の上面から下面に向かって貫通する穴（２００）が形成され、
    　前記第１の放熱ブロック（１０３Ａ）の上面には、前記リード電極（１０２Ａ）における前記穴（２００）と平面視において重なる位置においてネジ穴（２０１）が形成される、
    　請求項２から請求項４のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
  6. 　前記リード電極（１０２Ｂ）には、前記リード電極（１０２Ｂ）の上面から下面に向かって貫通する穴（２０２）が形成され、
    　前記第１の放熱ブロック（１０３Ａ）の上面には、前記リード電極（１０２Ｂ）における前記穴（２０２）と平面視において重なる位置において突起（２０３）が形成される、
    　請求項２から請求項４のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
  7. 　前記リード電極（１０２Ａ）には、前記リード電極（１０２Ａ）の上面から下面に向かって貫通する穴（２００）が形成され、
    　前記リード電極（１０２Ａ）における前記穴（２００）と平面視において重なる位置においてネジ穴（２０６）が形成されるナット（２０５）をさらに備え、
    　前記第１の放熱ブロック（１０３Ｃ）は、前記ナット（２０５）の少なくとも下面に接続される、
    　請求項２から請求項４のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
  8. 　前記第１の放熱ブロック（１０３Ｄ）は、前記ナット（２０５Ａ）の下面および側面に接続される、
    　請求項７に記載の半導体装置。
  9. 　前記ナット（２０５）の少なくとも一部、および、前記リード電極（１０２Ａ）の前記一端を覆って形成される樹脂部（１１２）をさらに備える、
    　請求項７に記載の半導体装置。
  10. 　前記リード電極（１０２Ａ）の前記他端側に一端が接続されるバスバー（１１１、１１１Ａ）と、
    　前記バスバー（１１１、１１１Ａ）の前記一端よりも他端側の下面に接続される第２の放熱ブロック（１１０）とをさらに備え、
    　前記絶縁層の前記第２の部分（１０４Ｃ）は、前記第２の放熱ブロック（１１０）の下面にも接続される、
    　請求項３または請求項４に記載の半導体装置。
  11. 　前記リード電極（１０２Ｃ）の前記他端側には、突起（２０７）が形成され、
    　前記バスバー（１１１Ａ）は、前記リード電極（１０２Ｃ）の前記突起（２０７）に溶接される、
    　請求項１０に記載の半導体装置。
  12. 　前記第１の放熱ブロック（１０３Ａ、１０３Ｃ）の少なくとも一部、および、前記リード電極（１０２Ａ）の前記一端を覆って形成される樹脂部（１１２、１１２Ａ、１１２Ｂ）をさらに備える、
    　請求項２から請求項４のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
  13. 　前記樹脂部は、前記第１の放熱ブロック（１０３Ａ、１０３Ｃ）の少なくとも一部を覆う第５の部分（１１２Ｂ）と、前記リード電極（１０２Ａ）の前記一端を覆う第６の部分（１１２Ａ）とを有し、
    　前記第５の部分（１１２Ｂ）と前記第６の部分（１１２Ａ）とは、互いに離間して形成される、
    　請求項１２に記載の半導体装置。
  14. 　前記放熱機構は、
    　前記半導体素子（１００）の下面に接続され、かつ、前記絶縁層のうちの第１の絶縁層（１０４Ｄ、１０４Ｆ）を挟んで前記リード電極（１０２、１０２Ｂ）の下面に接続されるヒートスプレッダ（１０５Ａ、１０５Ｂ）と、
    　前記ヒートスプレッダ（１０５Ａ、１０５Ｂ）の下面に接続される第２の絶縁層（１０４Ｅ、１０４Ｇ）と、
    　前記第２の絶縁層（１０４Ｅ、１０４Ｇ）の下面に接続される放熱材（１０８Ｄ、１０８Ｅ）とを有する、
    　請求項１に記載の半導体装置。
  15. 　前記リード電極（１０２Ｂ）は、前記ヒートスプレッダ（１０５Ａ）に接続される前記下面が前記ヒートスプレッダ（１０５Ａ）側に曲がって形成される、
    　請求項１４に記載の半導体装置。
  16. 　前記リード電極（１０２）の前記一端よりも他端側の下面に直接接続される放熱ブロック（１０３Ｅ）をさらに備え、
    　前記ヒートスプレッダ（１０５Ｂ）は、前記放熱ブロック（１０３Ｅ）、および、前記第１の絶縁層（１０４Ｆ）を挟んで前記リード電極（１０２）の下面に接続される、
    　請求項１４または請求項１５に記載の半導体装置。
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