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公開番号2024055419
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-18
出願番号2022162341
出願日2022-10-07
発明の名称半導体装置
出願人株式会社レゾナック
代理人個人,個人,個人
主分類H01L 23/36 20060101AFI20240411BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体素子が積載されている部位とこの部位の周囲とを含む領域以外にも焼結体が設けられている場合と比べて、半導体素子から発生した熱の放熱効率の低下を抑制しながら、焼結体の量を低減する半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置1は、一方の面に半導体素子13が積載された基板と、平板状のベース部21を有し、ベース部21が基板の他方の面に積層されたヒートシンク20と、基板とヒートシンク20との積層方向から見て基板に半導体素子13が積載されている部位とこの部位の周囲とからなる素子領域において、基板の他方の面とヒートシンク20のベース部21とを接合する焼結体部31と、を備える。基板の他方の面とヒートシンク20のベース部21との間における素子領域以外の領域には、焼結体部は設けられていない。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
一方の面に半導体素子が積載された基板と、
平板状のベース部を有し、当該ベース部が前記基板の他方の面に積層されたヒートシンクと、
前記基板と前記ヒートシンクとの積層方向から見て当該基板に前記半導体素子が積載されている部位と当該部位の周囲とからなる素子領域において、当該基板の前記他方の面と当該ヒートシンクの前記ベース部とを接合する焼結体とを備え、
前記基板の前記他方の面と前記ヒートシンクの前記ベース部との間における前記素子領域以外の領域には、前記焼結体が設けられていない半導体装置。
続きを表示（約 520 文字）【請求項２】
前記積層方向から見た場合に、前記半導体素子の周縁から前記焼結体の周縁までの距離が、前記基板の厚さ以上であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記積層方向から見た場合に、前記素子領域に重なる前記焼結体の面積が、前記半導体素子の面積の１．１倍以上５．０倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記基板の前記他方の面と前記ヒートシンクの前記ベース部との間における前記素子領域以外の領域は、接合されていないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記基板の前記他方の面と前記ヒートシンクの前記ベース部との間における前記素子領域以外の領域が、はんだ合金により接合されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記基板の前記他方の面と前記ヒートシンクの前記ベース部との間における前記素子領域以外の領域が、樹脂または樹脂を含む複合材料により接合されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、金属ペーストの焼結体を用いて、ダイパッドに対して半導体チップを接合する技術が開示されている。
特許文献２には、第一の部材と第二の部材とを銅焼結体により接続する部材接続方法が開示されている。この部材接続方法では、各部材の接続領域に対して、銅ペーストの塗膜を、塗膜が形成される塗膜形成領域と塗膜が形成されない塗膜非形成領域とからなる印刷パターンを用いて形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１７６７１号公報
特開２０２０－４４４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体装置では、半導体素子が積載された基板と、半導体素子から生じた熱を放熱するヒートシンクとを、金属粒子を焼結させた焼結体を用いて接合する場合がある。このような半導体装置では、基板とヒートシンクとの間の領域全体を焼結体により接合すると、接合に用いる焼結体が多くなり、半導体装置のコスト上昇につながる。その一方で、基板とヒートシンクとの間の領域のうち一部の領域のみを焼結体により接合すると、基板に積載された半導体素子と焼結体との位置関係等によっては、半導体素子から発生した熱がヒートシンクへ伝導されにくくなり、ヒートシンクによる放熱効率が低下するおそれがある。
【０００５】
本発明は、半導体素子が積載されている部位とこの部位の周囲とを含む領域以外にも焼結体が設けられている場合と比べて、半導体素子から発生した熱の放熱効率の低下を抑制しながら、焼結体の量を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、下記（１）～（６）に係る発明が提供される。
（１）一方の面に半導体素子（半導体素子１３）が積載された基板（絶縁性基板１１）と、
平板状のベース部（ベース部２１）を有し、当該ベース部が前記基板の他方の面に積層されたヒートシンク（ヒートシンク２０）と、
前記基板と前記ヒートシンクとの積層方向から見て当該基板に前記半導体素子が積載されている部位（Ｓ１）と当該部位の周囲（Ｓ２）とからなる素子領域（素子領域Ｓ）において、当該基板の前記他方の面と当該ヒートシンクの前記ベース部とを接合する焼結体（焼結体部３１）とを備え、
前記基板の前記他方の面と前記ヒートシンクの前記ベース部との間における前記素子領域以外の領域には、前記焼結体が設けられていない半導体装置。
（２）前記積層方向から見た場合に、前記半導体素子の周縁から前記焼結体の周縁までの距離が、前記基板の厚さ以上であることを特徴とする（１）に記載の半導体装置。
（３）前記積層方向から見た場合に、前記素子領域に重なる前記焼結体の面積が、前記半導体素子の面積の１．１倍以上５．０倍以下であることを特徴とする（１）に記載の半導体装置。
（４）前記基板の前記他方の面と前記ヒートシンクの前記ベース部との間における前記素子領域以外の領域は、接合されていないことを特徴とする（１）～（３）のいずれかに記載の半導体装置。
（５）前記基板の前記他方の面と前記ヒートシンクの前記ベース部との間における前記素子領域以外の領域が、はんだ合金（はんだ部３３）により接合されていることを特徴とする（１）～（３）のいずれかに記載の半導体装置。
（６）前記基板の前記他方の面と前記ヒートシンクの前記ベース部との間における前記素子領域以外の領域が、樹脂または樹脂を含む複合材料（樹脂部３５）により接合されていることを特徴とする（１）～（３）のいずれかに記載の半導体装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、半導体素子が積載されている部位とこの部位の周囲とを含む領域以外にも焼結体が設けられている場合と比べて、半導体素子から発生した熱の放熱効率の低下を抑制しながら、焼結体の量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施形態１が適用される半導体装置の構成の一例を示す図である。
半導体装置の構成の一例を示す図であって、半導体装置を図１のII部で切断した断面の一例を示す図である。
半導体装置の構成の一例を示す図であって、半導体装置を図２のIII方向から見た図である。
実施形態１が適用される半導体装置における接合層を、半導体モジュールが積載される側から見た図である。
半導体素子とそれぞれの焼結体部との関係を説明する半導体装置の断面図である。
（ａ）～（ｃ）は、半導体装置の製造方法の一例を説明する図である。
実施形態２が適用される半導体装置の構成の一例を示す図であって、半導体装置を積層方向に沿って切断した断面の一例を示す図である。
実施形態２が適用される半導体装置における接合層を、半導体モジュールが積載される側から見た図である。
実施形態３が適用される半導体装置の構成の一例を示す図であって、半導体装置を積層方向に沿って切断した断面の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
［実施形態１］
（半導体装置１）
図１は、実施形態１が適用される半導体装置１の構成の一例を示す図である。
図２は、半導体装置１の構成の一例を示す図であって、半導体装置１を図１のII部で切断した断面の一例を示す図である。
図３は、半導体装置１の構成の一例を示す図であって、半導体装置１を図２のIII方向から見た図である。
【００１０】
本実施形態に係る半導体装置１は、半導体モジュール１０と、半導体モジュール１０から伝導された熱を放熱するヒートシンク２０と、半導体モジュール１０とヒートシンク２０とを接合する接合層３０とを備えている。付言すると、半導体装置１では、半導体モジュール１０とヒートシンク２０とが、接合層３０を介して積層されている。以下では、半導体装置１において接合層３０を介して半導体モジュール１０とヒートシンク２０とが積層される方向（図２における上下方向）を、単に積層方向と表記する場合がある。
図示は省略するが、本実施形態の半導体装置１は、例えば冷却液が流通する内部空間を有するケースに対し、ヒートシンク２０の後述するフィン２２が冷却液に接触するように取り付けられて使用される。これにより、半導体モジュール１０で発生し、接合層３０を介してヒートシンク２０へ伝導した熱が、冷却液によって放熱される。
（【００１１】以降は省略されています）

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