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公開番号2025074705
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-14
出願番号2023185707
出願日2023-10-30
発明の名称半導体装置
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 23/473 20060101AFI20250507BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】局所的に発熱する部分を効果的に冷却する半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置101は、放熱基材10および複数の放熱フィン80を含む。放熱基材は、半導体素子40で発生する熱を放熱する。複数の放熱フィンは、放熱基材の下面に接合され、互いに並列配置されている。半導体素子は、放熱基材の上面に保持されている。複数の放熱フィンの各々は、一方向に延伸する帯状の板材が繰り返し折り曲げられて形成された複数の山部81を含む。複数の放熱フィンの各々の断面形状は、複数の山部の各々が左右非対称の形状を有することによりひずんでいる。複数の山部は、延伸方向における互いの間隔が疎である疎な領域と、その疎な領域よりも延伸方向における互いの間隔が密である密な領域とを有する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
半導体素子で発生する熱を放熱する放熱基材と、
前記放熱基材の下面に接合され、互いに並列配置された複数の放熱フィンと、を備え、
前記半導体素子は、前記放熱基材の上面に保持されており、
前記複数の放熱フィンの各々は、一方向に延伸する帯状の板材が繰り返し折り曲げられて形成された複数の山部を含み、
前記複数の放熱フィンの各々の断面形状は、前記複数の山部の各々が左右非対称の形状を有することによりひずんでおり、
前記複数の山部は、延伸方向における互いの間隔が疎である疎な領域と、前記疎な領域よりも前記延伸方向における互いの間隔が密である密な領域とを有する、半導体装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記複数の放熱フィンのうち第１放熱フィンと第２放熱フィンとは、前記放熱基材の前記下面との前記延伸方向における接合位置が互いにずれている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記複数の山部の前記疎な領域と前記密な領域とは、不規則に配置されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記複数の放熱フィンの各々は、前記複数の山部の間に設けられた複数の接合部において前記放熱基材の前記下面に接合されており、
前記複数の接合部のうち少なくとも１つの接合部は、前記半導体素子の直下に位置している、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記放熱基材の前記上面に絶縁層を介して設けられる回路パターンと、
前記半導体素子を収容するケースに保持され、前記半導体素子に電気的に接続される端子と、を備え、
前記半導体素子は、前記回路パターン上に設けられており、
前記複数の放熱フィンの各々は、前記複数の山部の間に設けられた複数の接合部において前記放熱基材の前記下面に接合されており、
前記複数の接合部のうち少なくとも１つの接合部は、前記端子に接合された金属ワイヤと前記回路パターンとの接合位置の直下、または、前記端子と前記回路パターンとの接合位置の直下に位置している、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記放熱基材の前記下面に前記複数の放熱フィンを包含するように設けられ、前記複数の放熱フィンを冷却するための冷却液が流れる冷却液流路を、さらに備え、
前記複数の放熱フィンは、前記冷却液流路における前記冷却液が流れる方向に対して交差する方向に延伸している、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体素子を収容するケースに保持され、前記半導体素子に電気的に接続される端子を、さらに備え、
前記冷却液は、各々が前記端子として設けられたＣ電極からＰ電極またはＮ電極に向かう方向へ流れる、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記放熱基材は、前記半導体素子を収容するケースに接合されており、前記ケース内に充填された封止材によって封止されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記複数の山部の各々は、２つ以上のくびれ部を含む、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記複数の放熱フィンの各々は、前記複数の山部の間に設けられた複数の接合部において前記放熱基材の前記下面に接合されており、
前記複数の接合部は、平面視において、ハの字形状を有する、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】
本開示は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体素子から発生する熱を放熱するため、放熱フィンを備える半導体装置が提案されている。例えば、特許文献１には、熱交換器プレートの片面にヒートシンクエレメントが設けられた電子部品用の冷却システムが開示されている。ヒートシンクエレメントには複数のループが形成されており、それらの複数のループは規則的なパターンを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－８２２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
放熱フィンが規則的な形状を有する場合、放熱フィンは放熱基材の面内を均等に冷却するように作用する。そのような放熱フィンは、半導体素子、ワイヤボンド部、端子部など半導体装置の内部において、局所的に発熱量の多い部分を効果的に冷却することができない。
【０００５】
本開示は、上記の課題を解決するためになされたものであり、局所的に発熱する部分を効果的に冷却する半導体装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る半導体装置は、放熱基材および複数の放熱フィンを含む。放熱基材は、半導体素子で発生する熱を放熱する。複数の放熱フィンは、放熱基材の下面に接合され、互いに並列配置されている。半導体素子は、放熱基材の上面に保持されている。複数の放熱フィンの各々は、一方向に延伸する帯状の板材が繰り返し折り曲げられて形成された複数の山部を含む。複数の放熱フィンの各々の断面形状は、複数の山部の各々が左右非対称の形状を有することによりひずんでいる。複数の山部は、延伸方向における互いの間隔が疎である疎な領域と、その疎な領域よりも延伸方向における互いの間隔が密である密な領域とを有する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、局所的に発熱する部分を効果的に冷却する半導体装置が提供される。
【０００８】
本開示の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施の形態１における半導体装置の構成を示す平面図である。
半導体装置の構成を示す底面図である。
半導体装置の構成を示す断面図である。
半導体装置の構成を示す断面図である。
半導体装置の構成を示す断面図である。
実施の形態１における半導体装置の内部の温度分布を示す図である。
比較例における半導体装置の内部の温度分布を示す図である。
実施の形態１の変形例１における半導体装置の構成を示す断面図である。
実施の形態１の変形例２における半導体装置の構成を示す断面図である。
実施の形態２における半導体装置の構成を示す断面図である。
実施の形態２における半導体装置の構成を示す断面図である。
実施の形態３における半導体装置の構成を示す底面図である。
実施の形態４における半導体装置の構成を示す断面図である。
実施の形態５における半導体装置の構成を示す断面図である。
放熱基材の下面と放熱フィンの山部との角度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１における半導体装置１０１の構成を示す平面図である。図２は、半導体装置１０１の構成を示す底面図である。図３から図５は、半導体装置１０１の構成を示す断面図である。図３は、図２に示された線分Ａ－Ａに沿った断面の構成を示している。図４は、図３に示された領域Ｃの構成を示している。図５は、図２に示された線分Ｂ－Ｂに沿った断面の構成を示している。
（【００１１】以降は省略されています）

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