JP2002043480A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】小型で放熱特性の向上した半導体装置を提供す
ることにある。
【解決手段】複合材１０は、熱伝導率が高い材料からな
る構造材１４の外周を、線膨張係数が小さい材料からな
る枠体１２で囲むようにして構成されている。複合材１
０の上には、パワー回路を構成するシリコンチップ２０
が実装され、また、複合材１０には、放熱体１６が取り
付けられる。
(57) [Problem] To provide a small-sized semiconductor device having improved heat radiation characteristics. A composite material (10) is configured so that an outer periphery of a structural material (14) made of a material having a high thermal conductivity is surrounded by a frame (12) made of a material having a small linear expansion coefficient. Composite material 1
0, a silicon chip 20 constituting a power circuit
Is mounted, and a heat radiator 16 is attached to the composite material 10.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に係
り、特に、パワー半導体素子を実装するに好適な半導体
装置に関する。The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device suitable for mounting a power semiconductor element.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のパワー回路を構成する半導体装置
においては、半導体素子をパッケージに包んだＩＣも使
用されるが、特に大電流を制御するシステムでは、発熱
量が多いため、放熱を考慮し、平型のシリコンチップそ
のままで実装するようにしている。2. Description of the Related Art In a conventional semiconductor device constituting a power circuit, an IC in which a semiconductor element is wrapped in a package is also used. Particularly, in a system for controlling a large current, a large amount of heat is generated. The flat silicon chip is mounted as it is.
【０００３】たとえば、電流のスイッチング素子として
多く使われるＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトラン
ジスター）を実装する際には、ＩＧＢＴのシリコンチッ
プ，モリブデンなどの緩和層，銅などの配線パターンの
形成された絶縁層（窒化アルミ等），銅材からなるヒー
トシンクが積層され、互いに、はんだ接合により接合固
定される。緩和層は、ヒートシンクに用いられる銅と、
シリコンチップの線膨張係数の差を吸収するために用い
られる。ヒートシンクには、伝熱グリースや伝熱シート
等を介して、フィン付きのアルミ合金からなる放熱部材
が取り付けられ、シリコンチップの発熱は、放熱部材か
ら放熱される。For example, when mounting an IGBT (insulated gate bipolar transistor) which is often used as a current switching element, a silicon chip of the IGBT, a relaxation layer such as molybdenum, and an insulating layer formed with a wiring pattern such as copper are used. Heat sinks made of a copper material (such as aluminum nitride) and a copper material are stacked and joined and fixed to each other by soldering. The relaxation layer is made of copper used for a heat sink,
It is used to absorb the difference in the coefficient of linear expansion of the silicon chip. A heat dissipating member made of a finned aluminum alloy is attached to the heat sink via heat transfer grease, a heat transfer sheet, or the like, and heat generated by the silicon chip is dissipated from the heat dissipating member.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体装置においては、シリコンチップとの線膨張率の
差による熱サイクル疲労を防ぐため多層構造としている
ことや熱伝導路の熱抵抗が比較的に大きいため、放熱性
能を確保するために、熱伝導面積を大きくする必要があ
り、装置が大型化するという問題があった。However, the conventional semiconductor device has a multi-layer structure in order to prevent thermal cycle fatigue due to a difference in linear expansion coefficient from the silicon chip, and the thermal resistance of the heat conduction path is relatively low. Since it is large, it is necessary to increase the heat conduction area in order to secure the heat radiation performance, and there is a problem that the device becomes large.
【０００５】本発明の目的は、小型で放熱特性の向上し
た半導体装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a small-sized semiconductor device having improved heat radiation characteristics.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、パワー回路を構成する半導体素子
と、この半導体素子を実装する基板と、半導体素子の発
熱を冷却する放熱体とを有する半導体装置において、上
記基板は、熱伝導率が高い材料の外周を、線膨張係数が
小さい材料からなる枠体で囲むようにして構成された複
合材としたものである。かかる構成により、半導体装置
を小型化し、かつ、放熱特性を向上し得るものとなる。(1) In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor device constituting a power circuit, a substrate on which the semiconductor device is mounted, and a heat radiator for cooling heat generated by the semiconductor device. In the semiconductor device having the body, the substrate is a composite material formed by surrounding the outer periphery of a material having a high thermal conductivity with a frame made of a material having a small linear expansion coefficient. With this configuration, the size of the semiconductor device can be reduced, and the heat radiation characteristics can be improved.
【０００７】（２）上記（１）において、好ましくは、
上記基板は、貫通穴を有する枠体と、この貫通穴を熱伝
導率の高い構造材で充填した構成の複合材としたもので
ある。(2) In the above (1), preferably,
The substrate is a composite material having a structure having a through hole and a structure in which the through hole is filled with a structural material having high thermal conductivity.
【０００８】（３）上記（１）において、好ましくは、
上記基板は、非貫通穴を有する枠体と、この非貫通穴を
熱伝導率の高い構造材で充填した構成の複合材としたも
のである。(3) In the above (1), preferably,
The substrate is a composite material having a structure having a non-through hole and a structure in which the non-through hole is filled with a structural material having high thermal conductivity.
【０００９】（４）上記（１）において、好ましくは、
上記複合材は、上記放熱体も一体成形したものである。(4) In the above (1), preferably,
In the composite material, the radiator is also integrally formed.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下、図１〜図４を用いて、本発
明の第１の実施形態による半導体装置の構成について説
明する。最初に、図１を用いて、本実施形態による半導
体装置の全体構成について説明する。図１は、本発明の
第１の実施形態による半導体装置の構成を示す側面図で
ある。 枠体１２と、溶融アルミ合金材からなる構造体
１４をアルミ鋳造加工で一体成形加工し、複合材１０と
する。枠体１２は、線膨張率が小さい素材で構成され、
無機粉末焼結材などを用いている。ここでは、枠体１２
の材料として、線膨張率がシリコンに近い素材としてア
ルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を例にして説明する。構造体１４
は、熱伝導特性が高い素材で構成され、鋳造加工を行う
場合には、アルミ合金やマグネシューム合金が用いられ
る。ここでは、構造体１４の材料としては、アルミ合金
を例にして説明する。この複合材１０の特徴とする点
は、その中央部付近であって、その上部にシリコンチッ
プ２０が取り付けられる部分には、熱伝導特性が高い素
材が用いられ、この素材の外周を線膨張率が小さい素材
である枠体１２によって囲むように構成したことにあ
る。複合材１０の製造方法については、図２及び図３を
用いて後述する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. First, the overall configuration of the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIG. FIG. 1 is a side view showing the configuration of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. The frame 12 and the structure 14 made of a molten aluminum alloy material are integrally formed by aluminum casting to form the composite material 10. The frame 12 is made of a material having a small coefficient of linear expansion,
Inorganic powder sintered material is used. Here, the frame 12
A material having a linear expansion coefficient close to that of silicon is alumina (Al 2 O 3 ). Structure 14
Is made of a material having high heat conduction characteristics, and when casting is performed, an aluminum alloy or a magnesium alloy is used. Here, as the material of the structure 14, an aluminum alloy will be described as an example. The characteristic of the composite material 10 is that it has a high thermal conductivity in the vicinity of its center and the upper part where the silicon chip 20 is attached. Is configured to be surrounded by the frame 12 which is a small material. A method for manufacturing the composite material 10 will be described later with reference to FIGS.
【００１１】構造体１４の下面には、放熱体１６が取り
付けられている。放熱体１６は、放熱特性に優れるよう
なフィン形状としている。放熱体１６をアルミ合金で構
成するときは、枠体１２，構造体１４，放熱体１６がア
ルミ鋳造加工により一体成形される。A radiator 16 is attached to the lower surface of the structure 14. The heat radiator 16 has a fin shape that is excellent in heat radiation characteristics. When the radiator 16 is made of an aluminum alloy, the frame 12, the structure 14, and the radiator 16 are integrally formed by aluminum casting.
【００１２】複合材１０の上には、絶縁層３０が取り付
けられる。絶縁層３０の材質としては、シリコンチップ
２０と熱膨張率の整合性が良く、また熱伝導特性が良い
無機粉末焼結材からなる窒化アルミ，窒化珪素あるいは
アルミナ等の絶縁材を用いる。On the composite material 10, an insulating layer 30 is attached. As a material of the insulating layer 30, an insulating material such as aluminum nitride, silicon nitride, or alumina made of an inorganic powder sintered material having good matching of the coefficient of thermal expansion with the silicon chip 20 and good heat conductivity is used.
【００１３】絶縁層３０の表面には、メタライズ加工に
よって、配線パターン３５を形成する。絶縁層３０の上
の配線パターン３５に、ＩＧＢＴ等の大電流半導体素子
のシリコンチップ２０を、はんだ４０により接合する。
シリコンチップ２０の発熱は、熱伝導特性の良い構造体
１４の中央部１４Ａから放熱体１６を介して、放熱され
るので、放熱特性を向上して、小型化できるものであ
る。A wiring pattern 35 is formed on the surface of the insulating layer 30 by metallizing. The silicon chip 20 of a large current semiconductor element such as an IGBT is joined to the wiring pattern 35 on the insulating layer 30 by solder 40.
The heat generated by the silicon chip 20 is radiated from the central portion 14A of the structure 14 having good heat conduction properties via the radiator 16, so that the heat radiation characteristics can be improved and the size can be reduced.
【００１４】次に、図２〜図４を用いて、本実施形態に
よる半導体装置に用いる複合材の製造工程について説明
する。図２及び図３は、本発明の第１の実施形態による
半導体装置に用いる複合材の製造工程を示す斜視図であ
り、図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。なお、図１と
同一符号は、同一部分を示している。Next, the manufacturing process of the composite material used for the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS. 2 and 3 are perspective views showing a manufacturing process of the composite material used for the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view along AA of FIG. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
【００１５】図２に示すように、枠体１２は、その中央
部に角穴１２Ａを有する矩形状のアルミナ基板である。As shown in FIG. 2, the frame 12 is a rectangular alumina substrate having a square hole 12A at the center.
【００１６】そして、図３に示すように、アルミ合金材
による構造体１４によって、角穴１２Ａとともに鋳込
み、一体加工して複合材１０とする。このとき、中央部
１２Ａがアルミ合金製となり、その外周にアルミナ製の
枠体１２が位置し、さらに、その周囲がアルミ合金製の
一体構造となる。Then, as shown in FIG. 3, a structure 14 made of an aluminum alloy material is cast together with the square holes 12A and integrally processed to form a composite material 10. At this time, the central portion 12A is made of an aluminum alloy, the alumina frame 12 is located on the outer periphery, and the periphery thereof has an integral structure made of an aluminum alloy.
【００１７】その断面構造は、図４に示すようになり、
複合材１０の中央部１４Ａのアルミ合金材料部分が、放
熱通路となる。ここで、放熱通路の部分は、熱伝導特性
の高いアルミ合金材を用いるため、放熱性能を向上でき
るものである。しかしながら、熱伝導特性の優れたアル
ミ合金は、線膨張係数が大きいため、アルミ合金単体で
は、シリコンチップとの線膨張係数の差により、熱サイ
クル疲労の原因となる。それに対して、本実施形態で
は、中央部分１４Ａの外周を線膨張係数の小さなアルミ
ナ製の枠体１２によって取り囲むようにすることによ
り、中央部分１４Ａが横方向に伸びようとする作用を、
枠体１２によって規制するようにしている。すなわち、
構造体１４と枠体１２の線膨張率の差で生じる応力を、
構造体１４と枠体１２の体積弾性で均衡し、高い線膨張
率のアルミ材の伸縮を低い線膨張率の羽アルミナで緩和
するようにしたものである。このようにして、熱の放熱
方向には高熱伝導率を示し、同時に、熱サイクル疲労に
安定な複合材１０を構成することができる。The sectional structure is as shown in FIG.
The aluminum alloy material portion of the central portion 14A of the composite material 10 serves as a heat radiation passage. Here, since the aluminum alloy material having a high heat conduction property is used for the heat radiation passage, the heat radiation performance can be improved. However, since an aluminum alloy having excellent thermal conductivity has a large linear expansion coefficient, a difference in linear expansion coefficient between the aluminum alloy and a silicon chip causes thermal cycle fatigue. On the other hand, in the present embodiment, by surrounding the outer periphery of the central portion 14A with the frame 12 made of alumina having a small linear expansion coefficient, the central portion 14A acts to expand in the lateral direction.
It is regulated by the frame 12. That is,
The stress caused by the difference between the linear expansion coefficients of the structure 14 and the frame 12 is
The structure 14 is balanced by the volume elasticity of the frame 12 and the expansion and contraction of the aluminum material having a high linear expansion coefficient is mitigated by the blade alumina having a low linear expansion coefficient. In this way, it is possible to configure the composite material 10 that exhibits high thermal conductivity in the heat radiation direction and is stable against thermal cycle fatigue.
【００１８】以上のようにして、本実施形態によれば、
発熱素子から発する熱の通路を構成する際、通路の熱伝
導率と熱膨張率を、構成素材の特質の構造的配分により
任意に調整でき、高性能と高信頼度の実装構造ができる
ものである。したがって、放熱性能を向上して、小型化
できるものである。As described above, according to the present embodiment,
When configuring the path of heat generated from the heating element, the thermal conductivity and coefficient of thermal expansion of the path can be arbitrarily adjusted by the structural distribution of the characteristics of the constituent materials, enabling a high-performance and highly reliable mounting structure. is there. Therefore, the heat radiation performance can be improved and the size can be reduced.
【００１９】次に、図５及び図６を用いて、本発明の第
２の実施形態による半導体装置の構成について説明す
る。最初に、図５を用いて、本実施形態による半導体装
置に用いる複合材の構成について説明する。図５は、本
発明の第２の実施形態による半導体装置に用いる複合材
の構成を示す断面図である。Next, the configuration of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS. First, the configuration of the composite material used for the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a composite material used for the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
【００２０】本実施形態では、アルミナ製枠体１２Ｂの
中央部には、図２に示した角穴を貫通穴とはせず、非貫
通穴の角穴とし、薄板部分１２Ｃを残すようにしてい
る。穴部には、アルミ合金製の構造体１４Ｂが充填さ
れ、放熱通路１４Ａとなる。放熱通路となる部分１４Ａ
の外周は、枠体１２Ｂによって囲まれており、延びを規
制している。In this embodiment, the square hole shown in FIG. 2 is not formed as a through hole at the center of the alumina frame 12B, but is formed as a non-through hole so that the thin plate portion 12C is left. I have. The hole is filled with a structure body 14B made of an aluminum alloy to form a heat radiation passage 14A. Portion 14A to be heat dissipation passage
Is surrounded by a frame 12B to regulate the extension.
【００２１】次に、図６を用いて、本実施形態による半
導体装置の全体構成について説明する。図６は、本発明
の第２の実施形態による半導体装置の構成を示す側面図
である。なお、図１〜図４と同一符号は、同一部分を示
している。Next, the overall configuration of the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIG. FIG. 6 is a side view showing the configuration of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. 1 to 4 indicate the same parts.
【００２２】枠体１２Ｂと、溶融アルミ合金材からなる
構造体１４Ｂをアルミ鋳造加工で一体成形加工し、複合
材１０Ａとする。構造体１４Ｂの下面には、放熱体１６
が取り付けられている。複合材１０Ａの枠体１２Ｂの上
には、メタライズ加工によって、配線パターン３５を形
成する。すなわち、図１に示した構成とは異なり、枠体
１２Ｂは、アルミナ等の絶縁材で構成しているため、図
１に示した絶縁層を設けることなく、枠体１２Ｂ自体を
絶縁層として用いることができる。枠体１２Ｂの上の配
線パターン３５に、ＩＧＢＴ等の大電流半導体素子のシ
リコンチップ２０を、はんだ４０により接合する。シリ
コンチップ２０の発熱は、熱伝導特性の良い構造体１４
Ｂの中央部１４Ｃから放熱体１６を介して、放熱される
ので、放熱特性を向上して、小型化できるものである。The frame 12B and the structure 14B made of a molten aluminum alloy material are integrally formed by aluminum casting to form a composite material 10A. A radiator 16 is provided on the lower surface of the structure 14B.
Is attached. A wiring pattern 35 is formed on the frame 12B of the composite material 10A by metallizing. That is, unlike the configuration shown in FIG. 1, the frame 12B is made of an insulating material such as alumina, so that the frame 12B itself is used as an insulating layer without providing the insulating layer shown in FIG. be able to. The silicon chip 20 of a large current semiconductor element such as an IGBT is joined to the wiring pattern 35 on the frame body 12B by solder 40. The heat generated by the silicon chip 20 is transferred to the structure 14 having good heat conduction characteristics.
Since heat is radiated from the central portion 14C of B through the radiator 16, heat radiation characteristics can be improved and the size can be reduced.
【００２３】以上のようにして、本実施形態によれば、
放熱性能を向上して、小型化できるとともに、絶縁層を
別に設ける必要がなく、構造を簡単にすることができる
ものである。As described above, according to the present embodiment,
The heat radiation performance can be improved, the size can be reduced, and there is no need to separately provide an insulating layer, so that the structure can be simplified.
【００２４】次に、図７を用いて、本発明の第３の実施
形態による半導体装置の構成について説明する。図７
は、本発明の第３の実施形態による半導体装置の構成を
示す側面図である。なお、図１〜図６と同一符号は、同
一部分を示している。枠体１２Ｂと、溶融アルミ合金材
からなる構造体１４Ｃと、放熱体１６Ｂをアルミ鋳造加
工で一体成形加工し、複合材１０Ｂとする。枠体１２Ｂ
は、図５において説明したように、その中央部の角穴は
非貫通穴とし、薄板部分を残すようにしている。穴部に
は、アルミ合金製の構造体１４Ｃが充填され、放熱通路
となる。放熱通路となる部分の外周は、枠体１２Ｂによ
って囲まれており、延びを規制している。また、放熱体
１６Ｂも、構造体１４Ｂと一体成形されている。Next, the configuration of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 9 is a side view illustrating a configuration of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. 1 to 6 indicate the same parts. The frame 12B, the structure 14C made of a molten aluminum alloy material, and the radiator 16B are integrally formed by aluminum casting to form a composite material 10B. Frame body 12B
As described with reference to FIG. 5, the square hole at the center is a non-through hole so that a thin plate portion is left. The hole is filled with a structure 14C made of an aluminum alloy, and serves as a heat radiation passage. The outer periphery of the portion serving as the heat radiation passage is surrounded by the frame 12B, and regulates the extension. The heat radiator 16B is also integrally formed with the structure 14B.
【００２５】複合材１０Ｂの枠体１２Ｂの上には、メタ
ライズ加工によって、配線パターン３５を形成する。枠
体１２の上の配線パターン３５に、ＩＧＢＴ等の大電流
半導体素子のシリコンチップ２０を、はんだ４０により
接合する。シリコンチップ２０の発熱は、熱伝導特性の
良い構造体１４Ｂの中央部１４Ａから放熱体１６Ｂを介
して、放熱されるので、放熱特性を向上して、小型化で
きるものである。A wiring pattern 35 is formed on the frame 12B of the composite material 10B by metallizing. The silicon chip 20 of a large current semiconductor element such as an IGBT is joined to the wiring pattern 35 on the frame body 12 by solder 40. The heat generated by the silicon chip 20 is radiated from the central portion 14A of the structure 14B having good heat conduction properties via the radiator 16B, so that the heat radiation characteristics can be improved and the size can be reduced.
【００２６】以上のようにして、本実施形態によれば、
放熱性能を向上して、小型化できるとともに、絶縁層を
別に設ける必要がなく、構造を簡単にすることができる
ものである。As described above, according to the present embodiment,
The heat radiation performance can be improved, the size can be reduced, and there is no need to separately provide an insulating layer, so that the structure can be simplified.
【００２７】次に、図８〜図１０を用いて、本発明のそ
の他の実施形態本による半導体装置に用いる枠体の構成
の他の変形例について説明する。図８〜図１０は、本発
明のその他の実施形態による半導体装置に用いる枠体を
示す平面図である。Next, another modification of the structure of the frame used in the semiconductor device according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 to 10 are plan views showing a frame used for a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
【００２８】図８に示すように、第１の例の枠体１２Ｄ
は、その中央に、丸穴１２Ｅを有している。そして、図
３に示したように、アルミ合金材による構造体１４によ
って、丸穴１２Ｅとともに鋳込み、一体加工して複合材
とする。このとき、中央部がアルミ合金製となり、その
外周にアルミナ製の枠体１２Ｄが位置し、さらに、その
周囲がアルミ合金製の一体構造となる。As shown in FIG. 8, the frame 12D of the first example
Has a round hole 12E at its center. Then, as shown in FIG. 3, a structure 14 made of an aluminum alloy material is cast together with the round hole 12E, and integrally processed to form a composite material. At this time, the center portion is made of an aluminum alloy, the frame 12D made of alumina is located on the outer periphery, and the periphery thereof has an integral structure made of an aluminum alloy.
【００２９】また、図９に示すように、第２の例の枠体
１２Ｆは、その中央に、複数の角穴１２Ｇを有してい
る。そして、図３に示したように、アルミ合金材による
構造体１４によって、複数の角穴１２Ｇとともに鋳込
み、一体加工して複合材とする。このとき、中央部がア
ルミ合金製となり、その外周にアルミナ製の枠体１２Ｆ
が位置し、さらに、その周囲がアルミ合金製の一体構造
となる。As shown in FIG. 9, the frame 12F of the second example has a plurality of square holes 12G at its center. Then, as shown in FIG. 3, the structure 14 made of an aluminum alloy is cast together with the plurality of square holes 12G, and is integrally processed into a composite material. At this time, the center part is made of an aluminum alloy, and the outer periphery thereof is made of an alumina frame 12F.
, And the periphery thereof is an integrated structure made of an aluminum alloy.
【００３０】さらに、図１０に示すように、第３の例の
枠体１２Ｈは、その中央に、複数の丸穴１２Ｉを有して
いる。そして、図３に示したように、アルミ合金材によ
る構造体１４によって、複数の丸穴１２Ｉとともに鋳込
み、一体加工して複合材とする。このとき、中央部がア
ルミ合金製となり、その外周にアルミナ製の枠体１２Ｈ
が位置し、さらに、その周囲がアルミ合金製の一体構造
となる。Further, as shown in FIG. 10, the frame 12H of the third example has a plurality of round holes 12I at the center thereof. Then, as shown in FIG. 3, the structure 14 made of an aluminum alloy material is cast together with the plurality of round holes 12I, and is integrally processed into a composite material. At this time, the center portion is made of an aluminum alloy, and the outer periphery thereof is made of an alumina frame 12H.
, And the periphery thereof is an integrated structure made of an aluminum alloy.
【００３１】なお、図８〜図１０に示した丸穴１２Ｅ,
複数の角穴１２Ｇ，複数の丸穴１２Ｉは、貫通穴として
いるが、図５に示したように、非貫通穴としてもよいも
のである。The round holes 12E, 12E shown in FIGS.
The plurality of square holes 12G and the plurality of round holes 12I are through holes, but may be non-through holes as shown in FIG.
【００３２】[0032]
【発明の効果】本発明によれば、半導体装置を、小型化
でき、しかも、放熱特性を向上することができる。According to the present invention, the size of the semiconductor device can be reduced, and the heat radiation characteristics can be improved.
【図１】本発明の第１の実施形態による半導体装置の構
成を示す側面図である。FIG. 1 is a side view showing a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１の実施形態による半導体装置に用
いる複合材の製造工程を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating a manufacturing process of a composite material used for the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第１の実施形態による半導体装置に用
いる複合材の製造工程を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a manufacturing process of the composite material used for the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line AA of FIG. 3;
【図５】本発明の第２の実施形態による半導体装置に用
いる複合材の構成を示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a configuration of a composite material used for a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第２の実施形態による半導体装置の構
成を示す側面図である。FIG. 6 is a side view illustrating a configuration of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第３の実施形態による半導体装置の構
成を示す側面図である。FIG. 7 is a side view illustrating a configuration of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
【図８】本発明のその他の実施形態による半導体装置に
用いる枠体を示す平面図である。FIG. 8 is a plan view showing a frame used for a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
【図９】本発明のその他の実施形態による半導体装置に
用いる枠体を示す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing a frame used for a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
【図１０】本発明のその他の実施形態による半導体装置
に用いる枠体を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a frame used for a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
１０…複合体 １２…枠体 １４…構造体 １６…放熱体 ２０…シリコンチップ ３５…配線パターン ３０…絶縁層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Composite 12 ... Frame 14 ... Structure 16 ... Heat dissipator 20 ... Silicon chip 35 ... Wiring pattern 30 ... Insulating layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山村 博久 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 増野 敬一 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 清水 泉 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内 (72)発明者 保川 彰夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 Ｆターム(参考） 5F036 AA01 BB05 BB08 BC22 BC33 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Hirohisa Yamamura 2520 Ojitakaba, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Inside the Hitachi, Ltd. Automotive Equipment Group (72) Keiichi Masuno Inventor Keiichi Masuno 2520 Odaiba, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. Automotive Equipment Group (72) Inventor Izumi Shimizu 2477 Takaba, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi Car Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Akio Hokawa 502, Kandachicho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Machinery, Hitachi, Ltd. F-term in the laboratory (reference) 5F036 AA01 BB05 BB08 BC22 BC33
Claims (4)
半導体素子を実装する基板と、半導体素子の発熱を冷却
する放熱体とを有する半導体装置において、 上記基板は、熱伝導率が高い材料の外周を、線膨張係数
が小さい材料からなる枠体で囲むようにして構成された
複合材であることを特徴とする半導体装置。In a semiconductor device having a semiconductor element constituting a power circuit, a substrate on which the semiconductor element is mounted, and a radiator for cooling heat generated by the semiconductor element, the substrate is made of a material having a high thermal conductivity. A semiconductor device, comprising a composite material whose outer periphery is surrounded by a frame made of a material having a small linear expansion coefficient.
導率の高い構造材で充填した構成の複合材であることを
特徴とする半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the substrate is a composite material having a configuration in which a frame having a through hole and the through hole is filled with a structural material having high thermal conductivity. Semiconductor device.
熱伝導率の高い構造材で充填した構成の複合材であるこ
とを特徴とする半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the substrate is a composite material having a structure having a non-through-hole and a structure in which the non-through-hole is filled with a structural material having high thermal conductivity. Characteristic semiconductor device.
する半導体装置。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said composite material is also integrally formed with said heat radiator.
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