特許ウォッチ

公開番号2024153459
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-29
出願番号2023067362
出願日2023-04-17
発明の名称半導体装置
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類H01L 23/29 20060101AFI20241022BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】配線基板が高温になることを抑制する。
【解決手段】半導体素子が形成された半導体チップ20、30を有する半導体モジュールPMと、半導体モジュールPMと電気的に接続される配線基板60と、半導体モジュールPMおよび配線基板60を封止する封止部材70と、を備え、半導体モジュールPMと配線基板60との間に、封止部材60よりも熱伝導率が高くされた熱拡散板53、90が配置され、熱拡散板90は、板状とされ、面方向が半導体モジュールPMと配線基板60との配列方向と交差する方向に沿った状態で封止部材70に配置されるようにする。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
半導体装置であって、
半導体素子が形成された半導体チップ（２０、３０）を有する半導体モジュール（ＰＭ）と、
前記半導体モジュールと電気的に接続される配線基板（６０）と、
前記半導体モジュールおよび前記配線基板を封止する封止部材（７０）と、を備え、
前記半導体モジュールと前記配線基板との間には、前記封止部材よりも熱伝導率が高くされた熱拡散板（５３、９０）が配置され、
前記熱拡散板は、板状とされ、面方向が前記半導体モジュールと前記配線基板との配列方向と交差する方向に沿った状態で前記封止部材に配置されている半導体装置。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
前記封止部材は、前記半導体モジュールを封止する第１封止部材（７１）と、前記配線基板を封止する第２封止部材（７２）とを有し、
前記第１封止部材と前記第２封止部材とは、接合層（８０）を介して接合されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体モジュールと前記配線基板とは、支持部（３００）を介して機械的に接続されており、
前記封止部材は、前記半導体モジュールおよび前記配線基板を一体的に封止している請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記熱拡散板は、前記半導体モジュールと前記配線基板との配列方向と交差する方向を面方向とする面の面積において、前記半導体チップの面積の２倍以上の面積とされている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記熱拡散板は、前記封止部材の熱伝導率の１０倍以上の熱伝導率を有する材料で構成されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記熱拡散板は、前記半導体モジュールと前記配線基板との配列方向に沿った厚さが１ｍｍ以下とされている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記熱拡散板は、前記半導体素子と前記配線基板との配列方向に沿った厚さ方向の熱伝導率よりも前記面方向に沿った熱伝導率が高い材料で構成されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記熱拡散板は、一部が前記封止部材から突出する状態で配置されている請求項１ないし７のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記半導体モジュールは、前記半導体チップと接続され、一部が前記封止部材から突出する接続端子（５１～５３）を有し、
前記熱拡散板および前記接続端子は、前記封止部材のうちの異なる面からそれぞれ突出している請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記熱拡散板は、前記半導体チップおよび前記配線基板と絶縁されている請求項１に記載の半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップおよび配線基板が封止部材で封止された半導体装置に関するものである。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体チップおよび配線基板が封止部材で封止された半導体装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、この半導体装置では、リードフレーム上にトランジスタ等が形成された半導体チップが配置されている。配線基板は、リードフレーム上に半導体チップと離れる状態で配置され、半導体チップと電気的に接続されている。そして、半導体チップおよび配線基板は、モールド樹脂等で構成される封止部材によって一体的に封止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１１－１５１１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような半導体装置では、半導体チップで発生する熱がモールド樹脂を介して配線基板に伝わることにより、配線基板が高温となって配線基板の信頼性が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明は上記点に鑑み、配線基板が高温になることを抑制できる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための請求項１では、半導体装置であって、半導体素子が形成された半導体チップ（２０、３０）を有する半導体モジュール（ＰＭ）と、半導体モジュールと電気的に接続される配線基板（６０）と、半導体モジュールおよび配線基板を封止する封止部材（７０）と、を備え、半導体モジュールと配線基板との間には、封止部材よりも熱伝導率が高くされた熱拡散板（５３、９０）が配置され、熱拡散板は、板状とされ、面方向が半導体モジュールと配線基板との配列方向と交差する方向に沿った状態で封止部材に配置されている。
【０００７】
これによれば、半導体チップを有する半導体モジュールと配線基板との間に熱拡散板が配置されている。このため、半導体チップからの熱を熱拡散板によって当該熱拡散板の面方向に放熱でき、配線基板が高温になることを抑制できる。したがって、配線基板の信頼性が低下することを抑制できる。
【０００８】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施形態における半導体装置の斜視図である。
図１中のII－II線に沿った断面図である。
図１中のIII－III線に沿った断面図である。
図１中のIV－IV線に沿った断面図である。
図１中の支持基板の平面図である。
図１に示す第１封止部材の平面図である。
シミュレーションに用いた簡易モデルを示す図である。
熱拡散板の面積を半導体チップの面積と等しくした場合の温度に関するシミュレーション結果を示す図である。
熱拡散板の面積を半導体チップの面積の２倍とした場合の温度に関するシミュレーション結果を示す図である。
熱拡散板の面積を半導体チップの面積の４倍とした場合の温度に関するシミュレーション結果を示す図である。
半導体チップの面積に対する熱拡散板の面積の比と、駆動ＩＣチップの最大温度との関係を示す図である。
熱拡散板の熱伝導率を封止部材の熱伝導率と等しくした場合の温度に関するシミュレーション結果を示す図である。
熱拡散板の熱伝導率を封止部材の熱伝導率の約４４２倍とした場合の温度に関するシミュレーション結果を示す図である。
封止部材の熱伝導率に対する熱拡散板の熱伝導率の比と、駆動ＩＣチップの最大温度との関係を示す図である。
熱拡散板の厚さを０．１２５ｍｍとした場合の温度に関するシミュレーション結果を示す図である。
熱拡散板の厚さを０．５ｍｍとした場合の温度に関するシミュレーション結果を示す図である。
熱拡散板の厚さを１ｍｍとした場合の温度に関するシミュレーション結果を示す図である。
熱拡散板の厚さと、駆動ＩＣチップの最大温度との関係を示す図である。
第１実施形態における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
図１４Ａに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
図１４Ｂに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
図１４Ｃに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
第２実施形態における半導体装置の断面図である。
第２実施形態における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
図１６Ａに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
図１６Ｂに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
図１６Ｃに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
第３実施形態における半導体装置の断面図である。
第３実施形態における半導体装置の断面図である。
第３実施形態における半導体装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許