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公開番号2025087361
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-10
出願番号2023201955
出願日2023-11-29
発明の名称パワー半導体装置
出願人Astemo株式会社
代理人弁理士法人サンネクスト国際特許事務所
主分類H01L 25/07 20060101AFI20250603BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】応力低減、絶縁耐圧の向上及び放熱性の向上を実現した信頼性の高いパワー半導体装置を提供する。
【解決手段】パワー半導体装置は、半導体素子1の放熱面10aが封止樹脂10から露出し、放熱面10aと対向して配置された放熱部材7と、絶縁板4と、を備える。絶縁板4は、その一部が、平面方向において、封止樹脂10よりも少なくとも外側に配置され、放熱部材7は、放熱面10aに向かって突出し、放熱面1aと対向する突出面7dを設けている凸部7cと、平面方向において凸部7cの周囲に設けられ、積層方向において突出面7dと比べて前記絶縁板4から離れて形成される面を設けている凹部7eと、を有し、突出面7dは、対向して配置される前記放熱面10aよりも平面方向において大きく形成され、凹部7eは、平面で見て、封止樹脂10の端部X3と前記絶縁板4が重なる位置に形成される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
半導体素子と、前記半導体素子と熱的および電気的に接続された導体部と、前記半導体素子と前記導体部とをモールド封止する封止部材と、を有し、前記導体部において前記半導体素子と接続する面とは反対側の面である放熱面が前記封止部材から露出する半導体パッケージと、
前記放熱面と対向して配置された放熱部材と、
前記半導体パッケージと前記放熱部材との間に設けられる絶縁板と、を備え、
前記絶縁板は、その一部が、平面方向において、前記封止部材よりも少なくとも外側に配置され、
前記放熱部材は、前記放熱面に向かって突出し、前記放熱面と対向する突出面を設けている凸部と、平面方向において前記凸部の周囲に設けられ、積層方向において前記突出面と比べて前記絶縁板から離れて形成される面を設けている凹部と、を有し、
前記突出面は、対向して配置される前記放熱面よりも平面方向において大きく形成され、
前記凹部は、平面で見て、前記封止部材の端部と前記絶縁板が重なる位置に形成される
パワー半導体装置。
続きを表示（約 420 文字）【請求項２】
請求項１に記載されたパワー半導体装置であって、
前記絶縁板は、導体で形成される配線層を設けないセラミック白板である
パワー半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載されたパワー半導体装置であって、
前記半導体パッケージは、前記封止部材から外部に突出する端子部を有し、
前記絶縁板は、平面で見て、少なくともその一部が前記端子部と重なる
パワー半導体装置。
【請求項４】
請求項１に記載されたパワー半導体装置であって、
前記絶縁板と前記放熱部材の間には、熱伝導性材料が設けられている
パワー半導体装置。
【請求項５】
請求項１に記載されたパワー半導体装置であって、
前記絶縁板と前記半導体パッケージの間、または前記絶縁板と前記放熱部材の間には、熱伝導性材料が設けられている
パワー半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
環境への負荷低減のため、ハイブリッド自動車や電気自動車の普及がすすめられ、例えば、これらの車両に搭載される部品の一つである電力変換装置におけるパワー半導体装置は、小型化や低コスト化が重視されている。発熱量が大きいパワー半導体装置を小型化するためには、冷却性能を向上させる必要がある。例えば特許文献１には、パワーモジュールが熱伝導部材と絶縁部材を介して冷却器が設けられ、パワーモジュール、熱伝導部材、冷却器が接続され、冷却性を確保したパワー半導体装置の構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－１０５４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術において、パワーモジュールを高電圧対応にする場合、放熱部材と半導体モジュール外部端子と間の絶縁性を確保するため、絶縁部材を設ける。この絶縁部材は、放熱部材を加圧することで熱抵抗が低下して冷却性能を確保し、長期の信頼性を向上させている。しかしながら、セラミック板など絶縁耐圧の高い絶縁部材は加圧されることでクラックが発生する可能性があり、これにより信頼性が低下する課題が生じる。これを鑑みて本発明は、応力低減、絶縁耐圧の向上、放熱性の向上を実現した信頼性の高いパワー半導体装置を提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
パワー半導体装置は、半導体素子と、前記半導体素子と熱的および電気的に接続された導体部と、前記半導体素子と前記導体部とをモールド封止する封止部材と、を有し、前記導体部において前記半導体素子と接続する面とは反対側の面である放熱面が前記封止部材から露出する半導体パッケージと、前記放熱面と対向して配置された放熱部材と、前記半導体パッケージと前記放熱部材との間に設けられる絶縁板と、を備え、前記絶縁板は、その一部が、平面方向において、前記封止部材よりも少なくとも外側に配置され、前記放熱部材は、前記放熱面に向かって突出し、前記放熱面と対向する突出面を設けている凸部と、平面方向において前記凸部の周囲に設けられ、積層方向において前記突出面と比べて前記絶縁板から離れて形成される面を設けている凹部と、を有し、前記突出面は、対向して配置される前記放熱面よりも平面方向において大きく形成され、前記凹部は、平面で見て、前記封止部材の端部と前記絶縁板が重なる位置に形成される。
【発明の効果】
【０００６】
応力低減、絶縁耐圧の向上、放熱性の向上を実現した信頼性の高いパワー半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
パワー半導体装置における半導体パッケージの断面図。
本発明の第１実施形態に係る、パワー半導体装置の断面図。
図２のパワー半導体装置を分解した平面図。
本発明の第２実施形態に係る、パワー半導体装置の断面図。
図４のパワー半導体装置を分解した平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。
【０００９】
図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。
【００１０】
（本発明の第１実施形態および全体構成）
（図１）
パワー半導体装置における半導体モジュールの役割を有する半導体パッケージ１００は、半導体素子１、第１導体部３ａ、第２導体部３ｂ、外部端子３ｃを有する。第１導体部３ａおよび第２導体部３ｂは、半導体素子１と熱的および電気的に接続され、その材質は、例えば銅、銅合金、あるいはアルミニウム、アルミニウム合金などである。半導体素子１の一方の面に設けられる電極は、接合材２によって第１導体部３ａと接合されている。半導体素子１の他方の面に設けられる電極は、接合材２によって第２導体部３ｂと接合されている。接合材２の材質は、例えば、はんだ材、焼結材などである。
（【００１１】以降は省略されています）

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