特許ウォッチ

公開番号2025035720
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-14
出願番号2023142949
出願日2023-09-04
発明の名称半導体装置
出願人株式会社東芝,東芝デバイス&ストレージ株式会社
代理人弁理士法人iX
主分類H01L 23/40 20060101AFI20250307BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】複数の発熱部品を搭載し、高い放熱性を有する半導体装置を提供する。
【解決手段】実施形態は、第1基板と、第2基板と、第3基板と、第1半導体素子と、第2半導体素子と、を備える。第3基板は、第1基板と第2基板との間に設けられる。第1半導体素子は、第1基板に設けられる。第2半導体基板は、第2基板に設けられる。第3基板は、熱伝導性を有する第1接続部材と第2接続部材とを含む。第1接続部材および第2接続部材は、第3基板を貫通する。第1半導体素子は、第1基板に熱的に結合され、第1接続部材を介して、第2基板に熱的に結合される。第2半導体素子は、第2基板に熱的に結合され、第2接続部材を介して、第1基板に熱的に結合される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１面と前記第１面の反対側の第２面とを有し熱伝導性を有する第１基材を含む第１基板と、
前記第１面に向き合う第３面と前記第３面の反対側の第４面とを有し熱伝導性を有する第２基材を含む第２基板と、
前記第１面側に設けられた第１半導体素子と、
前記第３面側に設けられた第２半導体素子と、
前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、前記第１面に向き合う第５面と前記第５面の反対側の第６面とを有する第３基材を含む第３基板と、
を備え、
前記第３基板は、
前記第５面から前記第６面まで貫通し、熱伝導性を有する第１接続部材と、
前記第５面から前記第６面まで貫通し前記第１接続部材から離れて設けられ、熱伝導性を有する第２接続部材と、
を含み、
前記第１半導体素子は、前記第１基板と前記第１接続部材との間で、前記第１基板および前記第１接続部材のそれぞれに熱的に結合され、
前記第２半導体素子は、前記第２基板と前記第２接続部材との間で、前記第２基板および前記第２接続部材のそれぞれに熱的に結合された半導体装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記第１接続部材および前記第２接続部材のそれぞれは、円柱、楕円柱、四角柱および錐台のうちから選択された１つの形状を有する請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２面側に設けられ、前記第１基板に熱的に結合された第１ヒートシンクをさらに備えた請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第４面側に設けられ、前記第２基板に熱的に結合された第２ヒートシンクをさらに備えた請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１接続部材および前記第２接続部材のそれぞれは、導電性を有し、
前記第１基板は、前記第１面に第１配線層を含み、
前記第２基板は、前記第３面に第２配線層を含み、
前記第１半導体素子は、前記第１面側で前記第１配線層と電気的に接続され、前記第５面側で前記第１接続部材に電気的に接続され、
前記第２半導体素子は、前記第３面側で前記第２配線層と電気的に接続され、前記第６面側で前記第２接続部材に電気的に接続された請求項１記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第３基板は、前記第５面に設けられた第３配線層と、前記第６面に設けられた第４配線層と、前記基材の内層に設けられた導電層と、を含み、
前記第５面側に設けられ、前記第３配線層に電気的に接続された第１回路部品と、
前記第６面側に設けられ、前記第４配線層に電気的に接続された第２回路部品と、
をさらに備え、
前記導電層は、前記第１回路部品と前記第２回路部品との間に設けられた請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１半導体素子は、複数の主電極と第１制御電極とを有し、
前記第１回路部品は、前記第１制御電極に電気的に接続され、
前記第２半導体素子は、複数の主電極と第２制御電極とを有し、
前記第２回路部品は、前記第２制御電極に電気的に接続された請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第３配線層は、第１厚さの第１配線と、前記第１厚さよりも薄い第２厚さの第２配線と、を含み、
前記第４配線層は、第３厚さの第３配線と、前記第３厚さよりも薄い第４厚さの第４配線と、を含み、
前記第２配線は、前記第１回路部品と前記第１制御電極とを電気的に接続し、
前記第４配線は、前記第２回路部品と前記第２制御電極とを電気的に接続する請求項７記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１半導体素子の１つの主電極は、前記第１配線層に電気的に接続され、
前記第１半導体素子の他の１つの主電極は、前記第１接続部材に電気的に接続され、
前記第２半導体素子の１つの主電極は、前記第２配線層に電気的に接続され、
前記第２半導体素子の他の１つの主電極は、前記第２接続部材に電気的に接続された請求項７記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第１配線層では、前記第１半導体素子の１つの主電極と、前記第２半導体素子の他の１つの主電極とは、電気的に分離された複数の配線にそれぞれ接続された請求項９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】
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
電力用の半導体素子等の複数の発熱部品を搭載したパワーモジュール（半導体装置）がある。このようなパワーモジュールでは、複数の発熱部品を２つの基板に分散させて配置して、放熱性を向上させる場合がある。
【０００３】
パワーモジュールにおいて、放熱性をさらに向上させることは、パワーモジュールを搭載する機器や装置の実装密度を向上させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第５４３４９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数の発熱部品を搭載し、高い放熱性を有する半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る半導体装置は、第１面と前記第１面の反対側の第２面とを有し熱伝導性を有する第１基材を含む第１基板と、前記第１面に向き合う第３面と前記第３面の反対側の第４面とを有し熱伝導性を有する第２基材を含む第２基板と、前記第１面側に設けられた第１半導体素子と、前記第３面側に設けられた第２半導体素子と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、前記第１面に向き合う第５面と前記第５面の反対側の第６面とを有する第３基材を含む第３基板と、を備える。前記第３基板は、前記第５面から前記第６面まで貫通し、熱伝導性を有する第１接続部材と、前記第５面から前記第６面まで貫通し前記第１接続部材から離れて設けられ、熱伝導性を有する第２接続部材と、を含む。前記第１半導体素子は、前記第１基板と前記第１接続部材との間で、前記第１基板および前記第１接続部材のそれぞれに熱的に結合される。前記第２半導体素子は、前記第２基板と前記第２接続部材との間で、前記第２基板および前記第２接続部材のそれぞれに熱的に結合される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
実施形態に係るパワーモジュールを例示する模式的な側面図である。
実施形態に係るパワーモジュールを例示する模式的な断面図である。
図３（ａ）～図３（ｃ）は、実施形態に係るパワーモジュールの一部である第１接続部材を例示する模式的な斜視図である。
実施形態に係るパワーモジュールの模式的な等価回路図である。
図５（ａ）は、実施形態に係るパワーモジュールを例示する模式的な側面図である。図５（ｂ）は、比較例のパワーモジュールを例示する模式的な側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００９】
図１は、第１の実施形態に係るパワーモジュールを例示する模式的な側面図である。
図２は、第１の実施形態に係るパワーモジュールを例示する模式的な断面図である。
図１および図２に示すように、実施形態に係るパワーモジュール１は、第１基板１０と、第２基板２０と、第３基板３０と、第１半導体素子４１と、第２半導体素子４２と、を備える。
【００１０】
第１半導体素子４１は、第１基板１０に設けられる。第２半導体素子４２は、第２基板２０に設けられる。第３基板３０は、第１基板１０と第２基板２０との間に設けられる。パワーモジュール１は、第１基板１０、第２基板２０、第３基板３０、第１半導体素子４１および第２半導体素子４２を収納するケース８０を有する。ケース８０は、絶縁性の材料で形成される。ケース８０は、たとえば、エポキシ系樹脂等で形成される。図１では、第１基板１０、第２基板２０、第３基板３０、第１半導体素子４１および第２半導体素子４２の相互の関係を側面から図示できるように、ケース８０は２点鎖線で表示されている。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許