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公開番号2024164595
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-27
出願番号2023080195
出願日2023-05-15
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 23/34 20060101AFI20241120BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】配線基板に発生する熱も放熱し易くする。
【解決手段】配線パターン120を有する配線基板100と、半導体素子Q1が形成された半導体チップ31と、一面20a側に半導体チップ31が配置される絶縁放熱基板20と、半導体チップ31と電気的に接続される素子用パッド71a、71bと、を有し、素子用パッド71a、71bが配線パターン120と接続される状態で配線基板100に搭載される半導体パッケージ10と、半導体パッケージ10を挟んで配線基板100と反対側に配置され、絶縁放熱基板20と熱的に接続される放熱部材200と、を備える。そして、配線パターン120は、半導体素子Q1に接続され、半導体素子Q1の動作に応じた電流が流れる放熱用パターン125を有し、放熱用パターン125と絶縁放熱基板20との間には、放熱用パターン125と絶縁放熱基板20とを熱的に接続する放熱用接続部材66を配置する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
半導体装置であって、
一面（１００ａ）および前記一面と反対側の他面（１００ｂ）を有し、前記他面に形成された配線パターン（１２０）を有する配線基板（１００）と、
半導体素子（Ｑ１～Ｑ４）が形成された半導体チップ（３１～３４）と、一面（２０ａ）および他面（２０ｂ）を有し、前記一面側に前記半導体チップが配置される絶縁放熱基板（２０）と、前記半導体チップと電気的に接続される素子用パッド（７１ａ～７４ｃ）と、を有し、前記素子用パッドが前記配線パターンと接続される状態で前記配線基板に搭載される半導体パッケージ（１０）と、
前記半導体パッケージを挟んで前記配線基板と反対側に、前記半導体パッケージにおける絶縁放熱基板の他面と対向する状態で配置され、前記絶縁放熱基板と熱的に接続される放熱部材（２００）と、を備え、
前記配線パターンは、前記半導体素子に接続され、前記半導体素子の動作に応じた電流が流れる放熱用パターン（１２５）を有し、
前記放熱用パターンと前記絶縁放熱基板との間には、前記放熱用パターンと前記絶縁放熱基板とを熱的に接続する放熱用接続部材（６６、５００）が配置されている半導体装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記半導体パッケージは、前記放熱用パターンと接続される放熱用パッド（７５）と、前記絶縁放熱基板と前記放熱用パッドとを接続する前記放熱用接続部材としての放熱用ビア（６６）と、を有し、
前記放熱用パターンは、前記絶縁放熱基板に、前記放熱用パッドおよび前記放熱用ビアを介して熱的に接続されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記絶縁放熱基板は、前記一面のうちの前記半導体チップが搭載される部分と異なる部分に放熱用配線層（２３）が形成されており、
前記放熱用パターンは、前記放熱用パッドおよび前記放熱用ビアを介して前記放熱用配線層と電気的に接続されている請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記放熱用パターンは、前記絶縁放熱基板に、前記半導体パッケージとは別に備えられた前記放熱用接続部材としてのブロック体（５００）を介して熱的に接続されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記絶縁放熱基板と前記放熱部材との間には、前記絶縁放熱基板よりも熱伝導率が高い材料で構成された高熱伝導部材（４００）が配置されている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記高熱伝導部材は、前記絶縁放熱基板よりも厚さが厚くされている請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記絶縁放熱基板および前記高熱伝導部材の少なくとも一方には、前記絶縁放熱基板の一面に対する法線方向において、前記放熱用パターンと前記半導体チップとの間に溝部（４１０）が形成されている請求項５に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記溝部には、前記高熱伝導部材よりも熱伝導率の低い材料で構成された埋込部材（４２０）が配置されている請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記絶縁放熱基板には、チップ用配線層（２２）が形成され、
前記半導体チップは、窒化ガリウムを含む半導体基板（４３）を用いて構成され、前記半導体素子として、ドレイン電極（Ｄ１～Ｄ４）、ソース電極（Ｓ１～Ｓ４）、およびゲート電極（Ｇ１～Ｇ４）を有し、前記半導体基板の面方向に電流を流す横型素子が形成されており、前記絶縁放熱基板と対向する面（３１ｂ）に前記チップ用配線層と電気的に接続される裏面電極（４５）が配置され、
前記ソース電極は、前記チップ用配線層を介して前記裏面電極と接続されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記半導体パッケージは、複数のフィルム部（６１）が一体化された多層封止部材（６０）で封止され、前記フィルム部に形成された貫通ビア（６５）を介して、前記素子用パッドと前記半導体チップとが電気的に接続されている請求項１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、半導体パッケージを配線基板に搭載した半導体装置に関するものである。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体チップを有する半導体パッケージを配線基板に搭載し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、半導体パッケージの一面側に配線基板が配置され、半導体パッケージの他面側に放熱部材が配置されている。そして、この半導体装置では、半導体パッケージで発生する熱を放熱部材から放熱する。なお、配線基板は、所定の配線パターンが形成されており、配線パターンが半導体パッケージに含まれる半導体チップと電気的に接続されている。そして、配線パターンには、半導体チップの作動に応じた電流が流れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１６７６０５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、上記のような半導体装置を高出力にも対応できるようにした場合、配線基板の配線パターンに大電流が流れることで配線パターンも発熱する。この場合、配線基板の配線パターンに発生した熱は、半導体パッケージを介して放熱部材に放熱され得るが、半導体チップも発熱しているため、配線基板の熱を十分に放熱部材に放熱できない可能性がある。
【０００５】
本発明は上記点に鑑み、配線基板に発生する熱も放熱し易く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、一面（１００ａ）および一面と反対側の他面（１００ｂ）を有し、他面に形成された配線パターン（１２０）を有する配線基板（１００）と、半導体素子（Ｑ１～Ｑ４）が形成された半導体チップ（３１～３４）と、一面（２０ａ）および他面（２０ｂ）を有し、一面側に半導体チップが配置される絶縁放熱基板（２０）と、半導体チップと電気的に接続される素子用パッド（７１ａ～７４ｃ）と、を有し、素子用パッドが配線パターンと接続される状態で配線基板に搭載される半導体パッケージ（１０）と、半導体パッケージを挟んで配線基板と反対側に、半導体パッケージにおける絶縁放熱基板の他面と対向する状態で配置され、絶縁放熱基板と熱的に接続される放熱部材（２００）と、を備え、配線パターンは、半導体素子に接続され、半導体素子の動作に応じた電流が流れる放熱用パターン（１２５）を有し、放熱用パターンと絶縁放熱基板との間には、放熱用パターンと絶縁放熱基板とを熱的に接続する放熱用接続部材（６６、５００）が配置されている。
【０００７】
これによれば、放熱用パターンが絶縁放熱基板と放熱用接続部材を介して熱的に接続されている。このため、放熱用パターンの熱を効果的に絶縁放熱基板へ放熱できるため、絶縁放熱基板を介して放熱部材に放熱し易くできる。
【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実施形態における電力変換装置の回路図である。
第１実施形態における半導体装置の断面図である。
図１に示す半導体パッケージの断面図である。
半導体パッケージの平面図である。
配線基板における他面側の平面図である。
第１実施形態における半導体装置の放熱経路を示す図である。
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放熱経路を示す図である。
第３実施形態における半導体装置の断面図である。
第４実施形態における半導体装置の断面図である。
第５実施形態における半導体装置の断面図である。
【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）

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