WO2024116743A1 - 半導体装置 - Google Patents
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- thickness direction
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- semiconductor device
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- H10W72/00—
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- H10W72/071—
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Definitions
- This disclosure relates to a semiconductor device.
- Patent Document 1 discloses an example of a conventional semiconductor device.
- the semiconductor device disclosed in the document comprises a semiconductor element, multiple leads, and sealing resin.
- the semiconductor element is supported by the leads.
- the semiconductor element is a transistor with a switching function.
- An electrode (source electrode) of the semiconductor element on the lead is connected to the other leads by multiple wires.
- the sealing resin covers a part of each lead, the semiconductor element, and the multiple wires.
- the semiconductor device of Patent Document 1 by connecting multiple wires to the source electrode of the semiconductor element, it is suitable for passing a large current and can handle high output.
- the output of the semiconductor device increases, there are effects such as an increase in the amount of heat generated by the semiconductor element, and there is a demand for improving the heat dissipation and voltage resistance of the semiconductor device.
- One of the objectives of this disclosure is to provide a semiconductor device that is an improvement over conventional semiconductor devices.
- one of the objectives of this disclosure is to provide a semiconductor device that is suitable for improving heat dissipation and voltage resistance.
- a semiconductor device provided by one aspect of the present disclosure includes a first lead including a die pad portion having a first main surface facing one side in the thickness direction and a first back surface facing the other side in the thickness direction, a semiconductor element supported on the first main surface, a conductive portion disposed on one side of the semiconductor element in the thickness direction and conductively joined to the semiconductor element, at least a part of the die pad portion and a sealing resin covering the semiconductor element, and a first heat sink fixed to one side of the conductive portion in the thickness direction and having a higher thermal conductivity than the sealing resin.
- the first heat sink includes a first insulating layer overlapping the conductive portion when viewed in the thickness direction, and has a first heat sink facing one side in the thickness direction.
- the sealing resin has a resin main surface facing one side in the thickness direction, and a resin back surface separated from the resin main surface to the other side in the thickness direction and facing the other side in the thickness direction. The first heat sink is exposed from the resin main surface.
- the above configuration makes it possible to improve the heat dissipation and voltage resistance of the semiconductor device.
- FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a bottom view showing the semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- Figure 3 is a plan view (transparent to the sealing resin and first heat sink) showing the semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
- FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
- FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
- FIG. 7 is a cross-sectional view similar to FIG. 4, showing a semiconductor device according to a first modification of the first embodiment.
- FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
- FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
- FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
- FIG. 7 is
- FIG. 8 is a plan view showing a semiconductor device according to a second modification of the first embodiment.
- FIG. 9 is a plan view (permeable to the sealing resin and the first heat sink) showing a semiconductor device according to a second modification of the first embodiment.
- FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG.
- FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG.
- FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line XII-XII in FIG.
- FIG. 13 is a plan view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 14 is a bottom view showing the semiconductor device according to the second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 15 is a plan view (with the sealing resin and the first heat sink transparent) showing the semiconductor device according to the second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line XVI-XVI in FIG.
- FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line XVII-XVII in FIG.
- FIG. 18 is a cross-sectional view taken along line XVIII-XVIII in FIG.
- FIG. 19 is a cross-sectional view taken along line XIX-XIX in FIG.
- FIG. 20 is a cross-sectional view similar to FIG. 17, showing a semiconductor device according to a first modification of the second embodiment.
- an object A is formed on an object B" and “an object A is formed on an object B” include “an object A is formed directly on an object B” and “an object A is formed on an object B with another object interposed between the object A and the object B” unless otherwise specified.
- an object A is disposed on an object B” and “an object A is disposed on an object B” include “an object A is disposed directly on an object B” and “an object A is disposed on an object B with another object interposed between the object A and the object B" unless otherwise specified.
- an object A is located on an object B includes “an object A is located on an object B in contact with an object B” and “an object A is located on an object B with another object interposed between the object A and the object B” unless otherwise specified.
- an object A overlaps an object B when viewed in a certain direction includes “an object A overlaps the entire object B” and “an object A overlaps a part of an object B.”
- a surface A faces (one side or the other side of) direction B” is not limited to the case where the angle of surface A with respect to direction B is 90 degrees, but also includes the case where surface A is tilted with respect to direction B.
- the semiconductor device A10 includes a first lead 1A, a second lead 1B, a third lead 1C, a semiconductor element 2, a conductive member 3, a first heat sink 4, conductive bonding materials 61, 62, and 63, a bonding material 64, and a sealing resin 7.
- FIG. 1 is a plan view showing semiconductor device A10.
- FIG. 2 is a bottom view showing semiconductor device A10.
- FIG. 3 is a plan view showing semiconductor device A10.
- FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3.
- FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line V-V in FIG. 3.
- FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. 3.
- FIG. 3 shows the sealing resin 7 and first heat sink 4 through a transparent view. In these figures, the transparent sealing resin 7 and first heat sink 4 are shown by imaginary lines (double-dashed lines).
- the thickness direction (direction when viewed in a plane) of the semiconductor element 2 is referred to as the "thickness direction z".
- the direction perpendicular to the thickness direction z (the up-down direction in FIG. 1) is referred to as the "first direction x”.
- the direction perpendicular to the thickness direction z and the first direction x (the left-right direction in FIG. 1) is referred to as the "second direction y”.
- the semiconductor device A10 is approximately rectangular when viewed in the thickness direction z.
- the upper side in FIG. 1 is referred to as the "x1 side of the first direction x" and the lower side in FIG.
- the upper side in the figure is an example of “one side in the thickness direction” in this disclosure, and is called the “z1 side in the thickness direction z”
- the lower side in the figure is an example of "the other side in the thickness direction” in this disclosure, and is called the “z2 side in the thickness direction z.”
- the first lead 1A, the second lead 1B and the third lead 1C are formed, for example, by punching or bending a metal plate.
- the materials constituting the first lead 1A, the second lead 1B and the third lead 1C are, for example, either copper (Cu) or nickel (Ni), or an alloy of these.
- the thicknesses of the first lead 1A, the second lead 1B and the third lead 1C are, for example, 0.1 mm to 0.3 mm.
- the first lead 1A is arranged at a distance from the second lead 1B and the third lead 1C in the first direction x.
- the second lead 1B and the third lead 1C are aligned in the second direction y.
- the first lead 1A, the second lead 1B and the third lead 1C are arranged at a distance from each other when viewed in the thickness direction z.
- the size when viewed in the thickness direction z is the largest for the first lead 1A and the smallest for the third lead 1C.
- the first lead 1A has a die pad portion 11 and multiple (four in this embodiment) terminal portions 12.
- the die pad portion 11 is rectangular when viewed in the thickness direction z, for example.
- the die pad portion 11 has a first main surface 111 and a first back surface 112.
- the first main surface 111 faces the z1 side in the thickness direction z
- the first back surface 112 faces the opposite side to the first main surface 111 (the z1 side in the thickness direction z).
- the semiconductor element 2 is mounted on the first main surface 111.
- the first back surface 112 is exposed from the sealing resin 7.
- the first back surface 112 is a portion that is joined by a joining material such as solder when the semiconductor device A10 is mounted on a circuit board (not shown).
- the multiple terminal portions 12 are located on the x1 side of the die pad portion 11 in the first direction x. Each of the multiple terminal portions 12 is connected to the x1 side of the die pad portion 11 in the first direction x and extends to the x1 side of the first direction x. The multiple terminal portions 12 are arranged at intervals in the second direction y. Each of the multiple terminal portions 12 has a back surface mounting portion 121.
- the back surface mounting portion 121 faces the z2 side of the thickness direction z (the lower side in FIG. 4).
- the back surface mounting portion 121 is exposed from the sealing resin 7.
- the back surface mounting portion 121 is a portion that is joined by a joining material such as solder when the semiconductor device A10 is mounted on a circuit board (not shown).
- the second lead 1B has a pad portion 13, multiple (three in this embodiment) terminal portions 14, and multiple (three in this embodiment) bent portions 15.
- the pad portion 13 is located on the z1 side in the thickness direction z (upper side in Figure 4) with respect to the multiple terminal portions 14.
- the pad portion 13 is located inward in the first direction x with respect to the multiple terminal portions 14.
- the multiple terminal portions 14 are located on the x2 side in the first direction x with respect to the die pad portion 11 of the first lead 1A.
- the multiple terminal portions 14 are arranged at intervals in the second direction y.
- Each of the multiple terminal portions 14 has a back surface mounting portion 141.
- the back surface mounting portion 141 faces the z2 side in the thickness direction z (the lower side in FIG. 4).
- the back surface mounting portion 141 is exposed from the sealing resin 7.
- the back surface mounting portion 141 is a portion that is joined by a joining material such as solder when the semiconductor device A10 is mounted on a circuit board (not shown).
- the multiple bent portions 15 connect the pad portion 13 and the multiple terminal portions 14 separately, and are bent when viewed in the second direction y.
- the third lead 1C has a pad portion 16, a terminal portion 17, and a bent portion 18.
- the pad portion 16 is located on the z1 side of the terminal portion 17 in the thickness direction z (the upper side in Figure 5).
- the pad portion 16 is also located inward in the first direction x with respect to the terminal portion 17.
- the terminal portion 17 is located on the x2 side in the first direction x with respect to the die pad portion 11 of the first lead 1A.
- the multiple terminal portions 14 of the second lead 1B and the terminal portion 17 of the third lead 1C are arranged at intervals in the second direction y.
- the terminal portion 17 has a back surface mounting portion 171.
- the back surface mounting portion 171 faces the z2 side in the thickness direction z (the lower side in FIG. 5).
- the back surface mounting portion 171 is exposed from the sealing resin 7.
- the back surface mounting portion 171 is a portion that is joined by a joining material such as solder when the semiconductor device A10 is mounted on a circuit board (not shown).
- the bent portion 18 connects the pad portion 16 and the terminal portion 17, and has a bent shape when viewed in the second direction y.
- the semiconductor element 2 is an element that performs the electrical function of the semiconductor device A10.
- the semiconductor element 2 is a power semiconductor chip with a switching function, such as a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).
- the semiconductor element 2 may also be a switching element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a diode.
- the semiconductor element 2 has an element body 20, a source electrode 21, a drain electrode 22, and a gate electrode 23.
- the element body 20 is rectangular when viewed in the thickness direction z.
- the element body 20 has an element principal surface 201 and an element rear surface 202.
- the element principal surface 201 and the element rear surface 202 face opposite each other in the thickness direction z.
- the element principal surface 201 faces the same side as the first principal surface 111 of the die pad portion 11 in the thickness direction z. Therefore, the element rear surface 202 faces the first principal surface 111.
- the source electrode 21 and the gate electrode 23 are disposed on the main surface 201 of the element.
- the drain electrode 22 is disposed on the rear surface 202 of the element.
- the constituent materials of the source electrode 21, the drain electrode 22 and the gate electrode 23 are, for example, copper or aluminum (Al), or an alloy of these.
- the source electrode 21 covers most of the element's main surface 201. Specifically, the source electrode 21 is disposed in the rectangular element's main surface 201, excluding the periphery and one corner (the lower right corner in FIG. 3). The gate electrode 23 is disposed in one corner of the element's main surface 201 (the lower right corner in FIG. 3). The drain electrode 22 covers substantially the entire element's back surface 202.
- the drain electrode 22 is electrically joined to the first main surface 111 (die pad portion 11) via a conductive bonding material 62.
- the conductive bonding material 62 electrically connects the die pad portion 11 and the drain electrode 22.
- the conductive bonding material 62 is, for example, solder.
- the semiconductor device A10 includes a wire 68. As shown in FIG. 3 and FIG. 5, the wire 68 is electrically connected to the gate electrode 23 and the pad portion 16 of the third lead 1C. The wire 68 electrically connects the gate electrode 23 and the third lead 1C.
- the conductive member 3 is joined to the source electrode 21 of the semiconductor element 2 and the second lead 1B.
- the conductive member 3 is made of a metal plate material.
- the conductive member 3 is made of, for example, copper or a copper alloy.
- the conductive member 3 is, for example, a metal plate material that has been punched or bent.
- the conductive member 3 has a conductive portion 31, a lead-side joint portion 32, and an intermediate portion 33. As shown in Figure 4, the conductive portion 31, the lead-side joint portion 32, and the intermediate portion 33 are appropriately bent and connected when viewed in the second direction y.
- the conductive portion 31 is disposed on the z1 side of the semiconductor element 2 in the thickness direction z.
- the conductive portion 31 is joined to the source electrode 21 via a conductive bonding material 61.
- the conductive bonding material 61 conductively bonds the conductive portion 31 (conductive member 3) and the source electrode 21.
- the conductive bonding material 61 is, for example, solder.
- the conductive portion 31 has a conductive principal surface 311.
- the conductive principal surface 311 faces the z1 side in the thickness direction z.
- the lead-side joint 32 is joined to the pad 13 of the second lead 1B via a conductive adhesive 63.
- the conductive adhesive 63 electrically connects the lead-side joint 32 (conductive member 3) and the pad 13 (second lead 1B).
- the conductive adhesive 63 is, for example, solder.
- the lead-side joint 32 has a convex portion located on the z2 side (lower side in the figure) in the thickness direction z from the surrounding area. When the pad 13 and the lead-side joint 32 are joined, the convex portion is pressed against the pad 13, and a sufficient amount of conductive adhesive 63 is present around the convex portion. This allows the electrical continuity between the lead-side joint 32 and the pad 13 to be properly maintained.
- the intermediate portion 33 is located between the conductive portion 31 and the lead side joint portion 32 in the first direction x.
- the intermediate portion 33 is connected to both the conductive portion 31 and the lead side joint portion 32.
- the conductive portion 31 is conductive to the pad portion 13 (second lead 1B) via the intermediate portion 33 and the lead side joint portion 32.
- the conductive member 3 forms a path for the main current switched by the semiconductor element 2.
- the conductive portion 31 is thicker than the lead-side joint portion 32 and the intermediate portion 33.
- the intermediate portion 33 is formed integrally with the conductive portion 31.
- the intermediate portion 33 is connected to an end portion of the conductive portion 31 closer to the y2 side in the second direction y and closer to the z2 side in the thickness direction z, and extends to the x2 side in the first direction x.
- the conductive member 3 having the conductive portion 31 is not limited to the above configuration.
- the conductive member 3 may be configured such that the conductive portion 31, the lead-side joint portion 32, and the intermediate portion 33 each have a substantially uniform thickness.
- the first heat sink 4 is disposed on the z1 side of the conductive portion 31 in the thickness direction z.
- the first heat sink 4 is fixed to the conductive main surface 311 (conductive portion 31).
- the first heat sink 4 includes a first insulating layer 41, a first metal layer 42, and a second metal layer 43 that are stacked on top of each other.
- the first heat sink 4 is composed of, for example, a DBC (Direct Bonded Copper) substrate.
- the first insulating layer 41 is made of a material having a relatively high thermal conductivity, such as ceramics.
- the material of the first insulating layer 41 is not particularly limited, and examples of the material include alumina ( Al2O3 ), aluminum nitride (AlN), and silicon nitride ( Si3N4 ).
- the first insulating layer 41 may be made of an insulating resin sheet in addition to ceramics.
- the first insulating layer 41 is rectangular when viewed in the thickness direction z.
- the first metal layer 42 is laminated on the z1 side of the first insulating layer 41 in the thickness direction z.
- the material of the first metal layer 42 is not particularly limited, and may include, for example, copper.
- the material of the first metal layer 42 may include aluminum instead of copper.
- the second metal layer 43 is laminated on the z2 side of the first insulating layer 41 in the thickness direction z.
- the constituent material of the second metal layer 43 is the same as the constituent material of the first metal layer 42.
- the second metal layer 43 is bonded to the conductive main surface 311 (conductive portion 31) via a bonding material 64.
- the conductive main surface 311 is an example of a fixing portion to which the second metal layer 43 (first heat sink 4) is fixed.
- the bonding material 64 may be conductive or insulating, and is, for example, solder.
- the first metal layer 42 and the second metal layer 43 are each rectangular when viewed in the thickness direction z.
- the first insulating layer 41 has a size larger than each of the first metal layer 42 and the second metal layer 43 when viewed in a plan view (when viewed in the thickness direction z).
- the first insulating layer 41 overlaps each of the first metal layer 42, the second metal layer 43, and the conductive portion 31 of the conductive member 3 when viewed in the thickness direction z.
- the first insulating layer 41 overlaps each of the first metal layer 42, the second metal layer 43, and the conductive portion 31 when viewed in the thickness direction z.
- the first metal layer 42 has a first heat dissipation surface 421.
- the first heat dissipation surface 421 faces the z1 side in the thickness direction z.
- the first heat dissipation surface 421 is exposed from the sealing resin 7.
- the sealing resin 7 covers a portion each of the first lead 1A, the second lead 1B, and the third lead 1C, the semiconductor element 2, the wire 68, the conductive member 3, and a portion of the first heat sink 4.
- the sealing resin 7 is made of, for example, a black epoxy resin.
- the thermal conductivity of the first heat sink 4 (each of the first insulating layer 41, the first metal layer 42, and the second metal layer 43) is higher than the thermal conductivity of the sealing resin 7.
- the sealing resin 7 has a resin main surface 71, a resin back surface 72, and resin side surfaces 73 to 76.
- the resin main surface 71 and the resin back surface 72 face opposite sides in the thickness direction z.
- the resin main surface 71 faces the z1 side in the thickness direction z, and faces the same side as the element main surface 201 and the first main surface 111.
- the resin main surface 71 is in the shape of a frame surrounding the first heat dissipation surface 421 of the first metal layer 42 of the first heat sink 4 in a plan view (viewed in the thickness direction z).
- the first heat dissipation surface 421 is exposed from this resin main surface 71.
- the first heat dissipation surface 421 is flush with the resin main surface 71.
- the first heat dissipation surface 421 may be located on the z1 side of the thickness direction z from the resin main surface 71, unlike the illustrated example.
- the first metal layer 42 including the first heat dissipation surface 421 protrudes from the resin main surface 71 toward the z1 side in the thickness direction z.
- the first heat dissipation surface 421 may also be located on the z2 side in the thickness direction z from the resin main surface 71.
- the first metal layer 42 including the first heat dissipation surface 421 is recessed from the resin main surface 71 toward the z2 side in the thickness direction z.
- the resin back surface 72 faces the z2 side in the thickness direction z, and faces the same side as the element back surface 202 and the first back surface 112. As shown in FIG. 2, the first back surface 112 of the die pad portion 11 is exposed from this resin back surface 72.
- the first back surface 112 is, for example, flush with the resin back surface 72.
- the back surface mounting portion 121 of each of the multiple terminal portions 12, the back surface mounting portion 141 of each of the multiple terminal portions 14, and the back surface mounting portion 171 of the terminal portion 17 are exposed from the resin back surface 72.
- the first back surface 112 of the die pad portion 11 may be covered with the sealing resin 7, unlike the example shown in the figure.
- Each of the resin side surfaces 73 to 76 is connected to the resin main surface 71 and the resin back surface 72, and is sandwiched between the resin main surface 71 and the resin back surface 72 in the thickness direction z.
- the resin side surface 73 and the resin side surface 74 face opposite each other in the first direction x.
- the resin side surface 73 faces the x1 side of the first direction x
- the resin side surface 74 faces the x2 side of the first direction x.
- the resin side surface 75 and the resin side surface 76 face opposite each other in the second direction y.
- the resin side surface 75 faces the y1 side of the second direction y
- the resin side surface 76 faces the y2 side of the second direction y.
- each of the multiple terminal portions 12 protrudes from the resin side surface 73.
- a portion of each of the multiple terminal portions 14 and the terminal portion 17 protrudes from the resin side surface 74.
- the resin side surfaces 73 to 76 are each slightly inclined with respect to the thickness direction z.
- the shapes of the sealing resin 7 shown in Figures 1, 2, and 4 to 6 are examples. The shape of the sealing resin 7 is not limited to the illustrated shapes.
- the semiconductor device A10 includes a semiconductor element 2 supported on the first main surface 111 of the die pad portion 11 (first lead 1A), a conductive portion 31 conductively joined to the z1 side of the thickness direction z of the semiconductor element 2, and a first heat sink 4 fixed to the z1 side of the thickness direction z of the conductive portion 31.
- the first heat sink 4 has a first heat sink surface 421 facing the z1 side of the thickness direction z, and the first heat sink surface 421 is exposed from the resin main surface 71 of the sealing resin 7.
- the thermal conductivity of the first heat sink 4 is higher than that of the sealing resin 7.
- the first heat sink surface 421 faces the opposite side to the first back surface 112, which is the mounting surface of the first lead 1A (die pad portion 11).
- a heat sink (not shown) or the like to this first heat dissipation surface 421
- heat generated by the semiconductor element 2 can be efficiently dissipated from the side opposite the die pad portion 11 (the z1 side in the thickness direction z) of the semiconductor element 2.
- the first heat sink 4 includes a first insulating layer 41 that overlaps with the conductive portion 31 when viewed from the z1 side in the thickness direction z.
- the semiconductor device A10 configured as described above can improve heat dissipation and voltage resistance.
- the first heat sink 4 includes a first insulating layer 41, a first metal layer 42, and a second metal layer 43 stacked on top of each other.
- the first metal layer 42 is stacked on the z1 side of the first insulating layer 41 in the thickness direction z, and has a first heat sink surface 421.
- the second metal layer 43 is stacked on the z2 side of the first insulating layer 41 in the thickness direction z, and is joined to the conductive main surface 311 (conductive portion 31).
- the first heat sink 4 configured as described above can be configured, for example, from a DBC substrate.
- the semiconductor device A10 equipped with this first heat sink 4 has a structure suitable for improving heat dissipation and voltage resistance.
- the first insulating layer 41 of the first heat sink 4 overlaps the entire conductive main surface 311 to which the first heat sink 4 is fixed in the conductive portion 31 when viewed in the thickness direction z. This configuration is more preferable in terms of improving the voltage resistance of the semiconductor device A10.
- Fig. 7 shows a semiconductor device according to a first modification of the first embodiment.
- Fig. 7 is a cross-sectional view showing a semiconductor device A11 of this modification, and shows the same cross section as Fig. 4 shown in the above embodiment.
- elements that are the same as or similar to the semiconductor device A10 of the above embodiment are given the same reference numerals as in the above embodiment, and descriptions thereof will be omitted as appropriate.
- the configuration of the first heat sink 4 differs from that of the semiconductor device A10 of the above embodiment.
- the first heat sink 4 includes a conductive plate 44 and a first insulating layer 45.
- the conductive plate 44 is made of, for example, a metal plate material.
- the material of the conductive plate 44 is, for example, copper or a copper alloy.
- the conductive plate 44 is rectangular when viewed in the thickness direction z.
- the lower surface of the conductive plate 44 (the surface facing the z2 side in the thickness direction z) is joined to the conductive main surface 311 (conductive portion 31) via a joining material 64.
- the first insulating layer 45 is disposed on the z1 side of the conductor plate 44 in the thickness direction z, and is joined to the conductor plate 44.
- the first insulating layer 45 is, for example, rectangular when viewed in the thickness direction z. When viewed in the thickness direction z, the first insulating layer 45 overlaps the entire conductor plate 44 and the entire conductive main surface 311.
- the first insulating layer 45 covers the entire upper surface of the conductor plate 44 (the surface facing the z1 side in the thickness direction z) and a part of the resin main surface 71 of the sealing resin 7.
- the first insulating layer 45 is made of a material with a relatively high thermal conductivity.
- the configuration of the first insulating layer 45 is not particularly limited, and is made of, for example, a ceramic sheet or an insulating resin sheet.
- the first insulating layer 45 has a first heat dissipation surface 451 facing the z1 side in the thickness direction z.
- the first heat dissipation surface 451 is exposed from the sealing resin 7.
- the first heat dissipation surface 451 is located on the z1 side in the thickness direction z of the main resin surface 71 of the sealing resin 7.
- the thermal conductivity of the above-mentioned first heat sink 4 (each of the conductive plate 44 and the first insulating layer 45) is higher than the thermal conductivity of the sealing resin 7.
- the semiconductor device A11 includes a semiconductor element 2 supported on the first main surface 111 of the die pad portion 11 (first lead 1A), a conductive portion 31 conductively joined to the z1 side of the thickness direction z of the semiconductor element 2, and a first heat sink 4 fixed to the z1 side of the thickness direction z of the conductive portion 31.
- the first heat sink 4 has a first heat sink surface 451 facing the z1 side of the thickness direction z, and the first heat sink surface 451 is exposed from the resin main surface 71 of the sealing resin 7.
- the thermal conductivity of the first heat sink 4 is higher than that of the sealing resin 7.
- the first heat sink surface 451 faces the opposite side to the first back surface 112, which is the mounting surface of the first lead 1A (die pad portion 11).
- a heat sink (not shown) or the like to this first heat dissipation surface 451
- heat generated by the semiconductor element 2 can be efficiently dissipated from the side opposite the die pad portion 11 (the z1 side in the thickness direction z) of the semiconductor element 2.
- the first heat sink 4 includes a first insulating layer 45 that overlaps with the conductive portion 31 when viewed from the z1 side in the thickness direction z.
- the semiconductor device A11 having the above configuration can improve heat dissipation and voltage resistance.
- the first insulating layer 45 of the first heat sink 4 overlaps the entire conductive main surface 311 to which the first heat sink 4 is fixed in the conductive portion 31 when viewed in the thickness direction z. This configuration is more preferable in terms of improving the voltage resistance of the semiconductor device A11.
- Second modification of the first embodiment 8 to 12 show a semiconductor device according to a second modified example of the first embodiment.
- Fig. 8 is a plan view showing a semiconductor device A12 of this modified example.
- Fig. 9 is a plan view showing the semiconductor device A12 of this modified example (transmitting the sealing resin and the first heat sink).
- Fig. 10 is a cross-sectional view taken along line X-X in Fig. 9.
- Fig. 11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in Fig. 9.
- Fig. 12 is a cross-sectional view taken along line XII-XII in Fig. 9.
- the configurations of the first heat sink 4 and the conductive member 3 are different from those of the semiconductor device A10 of the above embodiment.
- the first heat sink 4 includes a first insulating layer 46 and a third metal layer 47.
- the conductive member 3 has a conductive portion 35, a lead-side joint portion 36, and an intermediate portion 37.
- the first heat sink 4 is disposed on the z1 side of the conductive member 3 (conductive portion 35) in the thickness direction z.
- the first insulating layer 46 is made of a material with a relatively high thermal conductivity, such as ceramics.
- the material of the first insulating layer 46 is not particularly limited, and examples of the material include alumina, aluminum nitride, and silicon nitride.
- the first insulating layer 46 may be made of an insulating resin sheet in addition to ceramics.
- the first insulating layer 46 is rectangular when viewed in the thickness direction z.
- the third metal layer 47 is laminated on the z1 side of the first insulating layer 46 in the thickness direction z.
- the material of the third metal layer 47 is not particularly limited, and may include, for example, copper.
- the material of the third metal layer 47 may include aluminum instead of copper.
- the third metal layer 47 is rectangular when viewed in the thickness direction z.
- the third metal layer 47 has a first heat dissipation surface 471.
- the first heat dissipation surface 471 faces the z1 side in the thickness direction z.
- the first heat dissipation surface 471 is exposed from the resin main surface 71 of the sealing resin 7. In the illustrated example, the first heat dissipation surface 471 is flush with the resin main surface 71.
- the thermal conductivity of the first heat sink 4 (each of the first insulating layer 46 and the third metal layer 47) is higher than the thermal conductivity of the sealing resin 7.
- the conductive member 3 (conductive portion 35, lead-side joint portion 36, and intermediate portion 37) are laminated on the z2 side of the first insulating layer 45 in the thickness direction z.
- the constituent material of the conductive member 3 is the same as the constituent material of the third metal layer 47.
- the first heat sink 4 (first insulating layer 46 and third metal layer 47) and the conductive member 3 are composed of, for example, a DBC substrate.
- the conductive portion 35 is bonded to the source electrode 21 of the semiconductor element 2 via a conductive bonding material 61.
- the conductive bonding material 61 conductively bonds the conductive portion 35 (conductive member 3) and the source electrode 21.
- the conductive bonding material 61 is, for example, solder.
- the conductive portion 35 has a conductive main surface 351.
- the conductive main surface 351 faces the z1 side in the thickness direction z.
- the conductive main surface 351 is an example of a fixing portion to which the first insulating layer 46 (first heat sink 4) is fixed.
- the lead-side joint 36 is joined to the pad portion 13 of the second lead 1B via a conductive bonding material 63.
- the conductive bonding material 63 electrically connects the lead-side joint 32 (conductive member 3) and the pad portion 13 (second lead 1B).
- the conductive bonding material 63 is, for example, solder.
- the intermediate portion 37 is located between the conductive portion 35 and the lead side joint portion 36 in the first direction x.
- the intermediate portion 37 is connected to both the conductive portion 35 and the lead side joint portion 36.
- the conductive portion 35 is conductive to the pad portion 13 (second lead 1B) via the intermediate portion 37 and the lead side joint portion 36.
- the conductive member 3 forms a path for the main current switched by the semiconductor element 2.
- the intermediate portion 37 is connected to the conductive portion 35 toward the y2 side in the second direction y, and extends toward the x2 side in the first direction x.
- the semiconductor device A12 of this modified example includes a conductive member 69 instead of the wire 68 of the above embodiment.
- the conductive member 69 is bonded to the gate electrode 23 of the semiconductor element 2 and the third lead 1C.
- the conductive member 69 is, for example, made of a metal plate material.
- the conductive member 69 is made of, for example, copper or a copper alloy.
- the conductive member 69 is, for example, a metal plate material that has been punched or bent.
- the conductive member 69 has an element-side joint 691, a lead-side joint 692, and an intermediate portion 693. As shown in FIG. 11, the element-side joint 691, the lead-side joint 692, and the intermediate portion 693 are appropriately bent and connected when viewed in the second direction y.
- the element-side joint 691 is joined to the gate electrode 23 via a conductive joint material 65.
- the conductive joint material 65 electrically connects the element-side joint 691 and the gate electrode 23.
- the conductive joint material 65 is, for example, solder.
- the lead-side joint 692 is joined to the pad 16 of the third lead 1C via a conductive joint material 66.
- the conductive joint material 66 electrically connects the lead-side joint 692 (conductive member 69) and the pad 16 (third lead 1C).
- the conductive joint material 66 is, for example, solder.
- the intermediate portion 693 is located between the element-side joint 691 and the lead-side joint 692 in the first direction x.
- the intermediate portion 693 is connected to both the element-side joint 691 and the lead-side joint 692.
- the element-side joint 691 is electrically connected to the pad 16 (third lead 1C) via the intermediate portion 693 and the lead-side joint 692.
- the first insulating layer 46 of the first heat sink 4 is larger in size in a plan view (as viewed in the thickness direction z) than both the third metal layer 47 and the conductive portion 35.
- the first insulating layer 46 overlaps with both the third metal layer 47 and the conductive member 3 (conductive portion 35).
- the first insulating layer 46 overlaps with all of both the third metal layer 47 and the conductive portion 35.
- the semiconductor device A12 includes a semiconductor element 2 supported on the first main surface 111 of the die pad portion 11 (first lead 1A), a conductive portion 35 conductively joined to the z1 side of the thickness direction z of the semiconductor element 2, and a first heat sink 4 fixed to the z1 side of the thickness direction z of the conductive portion 31.
- the first heat sink 4 has a first heat sink surface 471 facing the z1 side of the thickness direction z, and the first heat sink surface 471 is exposed from the resin main surface 71 of the sealing resin 7.
- the thermal conductivity of the first heat sink 4 is higher than that of the sealing resin 7.
- the first heat sink surface 471 faces the opposite side to the first back surface 112, which is the mounting surface of the first lead 1A (die pad portion 11).
- a heat sink (not shown) or the like to this first heat dissipation surface 471
- heat generated by the semiconductor element 2 can be efficiently dissipated from the side opposite the die pad portion 11 (the z1 side in the thickness direction z) of the semiconductor element 2.
- the first heat sink 4 includes a first insulating layer 46 that overlaps with the conductive portion 35 when viewed from the z1 side in the thickness direction z.
- the semiconductor device A12 configured as described above can improve heat dissipation and voltage resistance.
- the first heat sink 4 includes a first insulating layer 46 and a third metal layer 47.
- the third metal layer 47 is laminated on the z1 side of the first insulating layer 46 in the thickness direction z, and has a first heat sink surface 471.
- the conductive portion 35 is laminated on the z2 side of the first insulating layer 46 in the thickness direction z.
- the first heat sink 4 and conductive member 3 configured as described above can be configured, for example, from a DBC substrate.
- the semiconductor device A12 including this first heat sink 4 and conductive member 3 has a structure suitable for improving heat dissipation and voltage resistance.
- the first insulating layer 46 of the first heat sink 4 overlaps the entire conductive main surface 351 to which the first heat sink 4 is fixed in the conductive portion 35 when viewed in the thickness direction z. This configuration is more preferable for improving the voltage resistance of the semiconductor device A12.
- FIG. 13 to 19 show a semiconductor device according to the second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 13 is a plan view showing the semiconductor device A20 of this embodiment.
- FIG. 14 is a bottom view showing the semiconductor device A20.
- FIG. 15 is a plan view showing the semiconductor device A20 (through the sealing resin and the first heat sink).
- FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line XVI-XVI in FIG. 15.
- FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line XVII-XVII in FIG. 15.
- FIG. 18 is a cross-sectional view taken along line XVIII-XVIII in FIG. 15.
- FIG. 19 is a cross-sectional view taken along line XIX-XIX in FIG. 15.
- the semiconductor device A20 includes a first lead 1A, a plurality of lead terminals 191, a plurality of lead terminals 192, a plurality of semiconductor elements 2, a plurality of conductive members 3, a first heat sink 4, a second heat sink 5, conductive bonding materials 61, 62, and 63, bonding materials 64 and 671, and a sealing resin 7.
- the first lead 1A has a die pad portion 11, an extension portion 125, and a terminal portion 126.
- the first back surface 112 of the die pad portion 11 is exposed from the sealing resin 7. Meanwhile, in this embodiment, the fourth metal layer 52 of the second heat sink 5, which will be described later, is joined to this first back surface 112.
- the extension portion 125 is located on the x2 side in the first direction x with respect to the die pad portion 11.
- the extension portion 125 is connected to the x2 side in the first direction x of the die pad portion 11 and extends to the x2 side in the first direction x.
- the extension portion 125 is connected to the center of the die pad portion 11 in the second direction y.
- the terminal portion 126 is connected to the x2 side in the first direction x of the extension portion 125 and extends to the x2 side in the first direction x.
- a part of the terminal portion 126 is exposed from the sealing resin 7.
- the part of the terminal portion 126 exposed from the sealing resin 7 extends from the resin side surface 74 to the x2 side in the first direction x.
- the multiple (two in this embodiment) lead terminals 191 each extend in the first direction x.
- the two lead terminals 191 are arranged on either side of the terminal portion 126 in the second direction y.
- a portion of each lead terminal 191 is exposed from the sealing resin 7.
- the portion of the lead terminal 191 exposed from the sealing resin 7 extends from the resin side surface 74 to the x2 side in the first direction x.
- the multiple lead terminals 192 (two in this embodiment) each extend in the first direction x.
- the two lead terminals 192 are arranged on either side of the terminal portion 126 and the two lead terminals 191 in the second direction y.
- a portion of each lead terminal 192 is exposed from the sealing resin 7.
- the portion of the lead terminal 192 exposed from the sealing resin 7 extends from the resin side surface 74 to the x2 side in the first direction x.
- the portions of the terminal portion 126, the multiple lead terminals 191, and the multiple lead terminals 192 exposed from the sealing resin 7 are aligned in the thickness direction z and overlap each other when viewed in the second direction y.
- the multiple (two in this embodiment) semiconductor elements 2 are supported on the first main surface 111 of the die pad portion 11 and are arranged spaced apart from each other in the second direction y.
- the type of the multiple (two) semiconductor elements 2 is not particularly limited, and in this embodiment, the semiconductor element 2 is a power semiconductor chip having a switching function, such as a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).
- the semiconductor element 2 may be a switching element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a diode. As shown in Figures 15, 17 to 19, the semiconductor element 2 has an element body 20, a source electrode 21, a drain electrode 22 and a gate electrode 23.
- the configuration of each semiconductor element 2 is the same as in the above embodiment.
- the source electrode 21 covers most of the element's main surface 201. Specifically, the source electrode 21 is disposed in the rectangular element's main surface 201, excluding the periphery and one corner.
- the gate electrode 23 is disposed in one corner of the element's main surface 201.
- the drain electrode 22 covers substantially the entire element's back surface 202.
- the drain electrodes 22 of the two semiconductor elements 2 are electrically bonded to the first main surface 111 (die pad portion 11) via a conductive bonding material 62.
- the conductive bonding material 62 electrically bonds the die pad portion 11 and the drain electrodes 22.
- Each drain electrode 22 is electrically connected to the terminal portion 126 via the die pad portion 11 and the extension portion 125.
- the semiconductor device A10 has multiple (two) wires 68. As shown in FIG. 15 and FIG. 18, the wires 68 are electrically connected to the gate electrode 23 of one of the two semiconductor elements 2 and one of the two lead terminals 192. The wires 68 electrically connect the gate electrodes 23 and the lead terminals 192.
- the two conductive members 3 are arranged to correspond to the two semiconductor elements 2, respectively. Each conductive member 3 is joined to the source electrode 21 of the semiconductor element 2 and to the lead terminal 191.
- the conductive member 3 is made of a metal plate material.
- the conductive member 3 is made of, for example, copper or a copper alloy.
- the conductive member 3 is, for example, a metal plate material that has been punched or bent.
- the conductive member 3 has a conductive portion 31, a lead-side joint portion 32, and an intermediate portion 33. As shown in Figure 17, the conductive portion 31, the lead-side joint portion 32, and the intermediate portion 33 are appropriately bent and connected when viewed in the second direction y.
- the conductive portion 31 is disposed on the z1 side of the semiconductor element 2 in the thickness direction z.
- the conductive portion 31 is bonded to the source electrode 21 via a conductive bonding material 61.
- the conductive bonding material 61 conductively bonds the conductive portion 31 (conductive member 3) and the source electrode 21.
- the conductive portion 31 has a conductive main surface 311 facing the z1 side of the thickness direction z.
- the lead-side joint 32 is joined to the end of the lead terminal 191 on the x1 side in the first direction x via a conductive bonding material 63.
- the conductive bonding material 63 electrically connects the lead-side joint 32 (conductive member 3) and the lead terminal 191.
- the intermediate portion 33 is located between the conductive portion 31 and the lead side joint portion 32 in the first direction x.
- the intermediate portion 33 is connected to both the conductive portion 31 and the lead side joint portion 32.
- the conductive portion 31 is electrically connected to the lead terminal 191 via the intermediate portion 33 and the lead side joint portion 32.
- each source electrode 21 is electrically connected to the lead terminal 191 via the conductive member 3.
- the first heat sink 4 is disposed on the z1 side of the conductive portion 31 in the thickness direction z.
- the first heat sink 4 is fixed to the conductive main surface 311 (conductive portion 31).
- the first heat sink 4 includes a first insulating layer 41, a first metal layer 42, and a second metal layer 43 that are stacked on top of each other.
- the first heat sink 4 is composed of, for example, a DBC (Direct Bonded Copper) substrate.
- the configuration of the first heat sink 4 is similar to that of the first heat sink 4 in the semiconductor device A10 of the above embodiment.
- the second metal layer 43 laminated on the z2 side of the first insulating layer 41 in the thickness direction z is bonded to the conductive main surface 311 (conductive portion 31) of each of the two conductive members 3 via a bonding material 64.
- the conductive main surface 311 is an example of a fixing portion to which the second metal layer 43 (first heat sink 4) is fixed.
- the bonding material 64 may be conductive or insulating, and is, for example, solder.
- the first metal layer 42 has a first heat dissipation surface 421.
- the first heat dissipation surface 421 faces the z1 side in the thickness direction z.
- the first heat dissipation surface 421 is exposed from the sealing resin 7.
- the first insulating layer 41, the first metal layer 42, and the second metal layer 43 are each an elongated rectangle with the second direction y as the longitudinal direction when viewed in the thickness direction z.
- the size of the first insulating layer 41 in a plan view (when viewed in the thickness direction z) is larger than that of each of the first metal layer 42 and the second metal layer 43.
- the first insulating layer 41 overlaps each of the first metal layer 42 and the second metal layer 43 and the conductive portion 31 of each of the two conductive members 3.
- the first insulating layer 41 overlaps each of the first metal layer 42, the second metal layer 43, and the conductive portion 31 when viewed in the thickness direction z.
- the second metal layer 43 is provided as a single elongated region in the second direction y in which the two semiconductor elements 2 are arranged, and the second metal layer 43 of the single region is joined to the conductive main surface 311 (conductive portion 31) of each of the two conductive members 3, but is not limited to this.
- the second metal layer 43 may be composed of multiple (two) regions that are separated from each other, corresponding to each conductive portion 31 of the two conductive members 3 to be joined.
- the second heat sink 5 is disposed on the z2 side of the die pad portion 11 in the thickness direction z.
- the second heat sink 5 is fixed to the first back surface 112 (die pad portion 11).
- the second heat sink 5 includes a second insulating layer 51, a fourth metal layer 52 and a fifth metal layer 53 which are stacked on top of each other.
- the second heat sink 5 is composed of, for example, a DBC (Direct Bonded Copper) substrate.
- the second insulating layer 51 is made of a material with a relatively high thermal conductivity, such as ceramics. There are no particular limitations on the material of which the second insulating layer 51 is made, and examples of the material include alumina, aluminum nitride, and silicon nitride.
- the second insulating layer 51 may be made of an insulating resin sheet in addition to ceramics.
- the second insulating layer 51 is rectangular when viewed in the thickness direction z.
- the fourth metal layer 52 is laminated on the z1 side of the second insulating layer 51 in the thickness direction z.
- the constituent material of the fourth metal layer 52 is not particularly limited, and may include, for example, copper.
- the constituent material of the fourth metal layer 52 may include aluminum instead of copper.
- the fourth metal layer 52 is bonded to the first back surface 112 (die pad portion 11) via a bonding material 671.
- the bonding material 671 may be conductive or insulating, and may be, for example, solder.
- the fifth metal layer 53 is laminated on the z2 side of the second insulating layer 51 in the thickness direction z.
- the constituent material of the fifth metal layer 53 is the same as the constituent material of the fourth metal layer 52.
- the fifth metal layer 53 has a second heat dissipation surface 531.
- the second heat dissipation surface 531 faces the z2 side in the thickness direction z.
- the second heat dissipation surface 531 is exposed from the resin back surface 72 of the sealing resin 7.
- the second insulating layer 51, the fourth metal layer 52, and the fifth metal layer 53 are each rectangular when viewed in the thickness direction z.
- the second insulating layer 51 is larger in size in a plan view (when viewed in the thickness direction z) than the fourth metal layer 52 and the fifth metal layer 53.
- the second insulating layer 51 overlaps the fourth metal layer 52, the fifth metal layer 53, and the die pad portion 11 (first back surface 112) when viewed in the thickness direction z.
- the second insulating layer 51 overlaps all of the fourth metal layer 52, the fifth metal layer 53, and the die pad portion 11 (first back surface 112) when viewed in the thickness direction z.
- the thermal conductivity of the second heat sink 5 (each of the second insulating layer 51, the fourth metal layer 52, and the fifth metal layer 53) is higher than the thermal conductivity of the sealing resin 7.
- the sealing resin 7 covers the first lead 1A, the plurality of lead terminals 191 and portions of the plurality of lead terminals 192, the semiconductor element 2, the plurality of wires 68, the conductive member 3, and portions of the first heat sink 4 and the second heat sink 5.
- the sealing resin 7 is made of, for example, a black epoxy resin.
- the sealing resin 7 has a resin main surface 71, a resin back surface 72, and resin side surfaces 73 to 76.
- the resin main surface 71 and the resin back surface 72 face opposite sides in the thickness direction z.
- the resin main surface 71 faces the z1 side in the thickness direction z, and faces the same side as the element main surface 201 and the first main surface 111.
- the resin main surface 71 is in a frame shape surrounding the first heat dissipation surface 421 of the first metal layer 42 of the first heat sink 4 in a plan view (viewed in the thickness direction z).
- the first heat dissipation surface 421 is exposed from this resin main surface 71.
- the first heat dissipation surface 421 is flush with the resin main surface 71.
- the first heat dissipation surface 421 may be located on the z1 side of the thickness direction z from the resin main surface 71, unlike the illustrated example.
- the first metal layer 42 including the first heat dissipation surface 421 protrudes from the resin main surface 71 toward the z1 side in the thickness direction z.
- the first heat dissipation surface 421 may also be located on the z2 side in the thickness direction z from the resin main surface 71.
- the first metal layer 42 including the first heat dissipation surface 421 is recessed from the resin main surface 71 toward the z2 side in the thickness direction z.
- the resin back surface 72 faces the z2 side in the thickness direction z, and faces the same side as the element back surface 202 and the first back surface 112. As shown in FIG. 14, the resin back surface 72 is frame-shaped in a plan view (viewed in the thickness direction z) surrounding the second heat dissipation surface 531 of the fifth metal layer 53 of the second heat sink 5. The second heat dissipation surface 531 is exposed from this resin back surface 72. The second heat dissipation surface 531 is, for example, flush with the resin back surface 72.
- Each of the resin side surfaces 73 to 76 is connected to the resin main surface 71 and the resin back surface 72, and is sandwiched between the resin main surface 71 and the resin back surface 72 in the thickness direction z.
- the resin side surface 73 and the resin side surface 74 face opposite each other in the first direction x.
- the resin side surface 73 faces the x1 side of the first direction x
- the resin side surface 74 faces the x2 side of the first direction x.
- the resin side surface 75 and the resin side surface 76 face opposite each other in the second direction y.
- the resin side surface 75 faces the y1 side of the second direction y
- the resin side surface 76 faces the y2 side of the second direction y.
- each of the terminal portion 126, the multiple lead terminals 191, and the multiple lead terminals 192 protrudes from the resin side surface 73.
- the resin side surfaces 73 to 76 are each slightly inclined with respect to the thickness direction z.
- the shapes of the sealing resin 7 shown in FIGS. 13, 14, and 16 to 19 are examples. The shape of the sealing resin 7 is not limited to the illustrated shape.
- the semiconductor device A20 includes a plurality of semiconductor elements 2 supported on the first main surface 111 of the die pad portion 11 (first lead 1A), a conductive portion 31 conductively joined to the z1 side of the thickness direction z of the semiconductor elements 2, and a first heat sink 4 fixed to the z1 side of the thickness direction z of the conductive portion 31.
- the first heat sink 4 has a first heat sink surface 421 facing the z1 side of the thickness direction z, and the first heat sink surface 421 is exposed from the resin main surface 71 of the sealing resin 7.
- the thermal conductivity of the first heat sink 4 is higher than that of the sealing resin 7.
- the heat generated by the plurality of semiconductor elements 2 can be released from the first heat sink surface 421 via the conductive portion 31 and the first heat sink 4.
- a heat sink or the like (not shown) to the first heat sink surface 421
- the heat generated by the plurality of semiconductor elements 2 can be efficiently released from the opposite side of the die pad portion 11 (the z1 side of the thickness direction z) of the semiconductor element 2.
- the first heat sink 4 includes a first insulating layer 41 that overlaps the conductive portion 31 when viewed from the z1 side in the thickness direction z.
- the semiconductor device A10 having the above configuration can improve heat dissipation and voltage resistance.
- the semiconductor device A20 further includes a second heat sink 5.
- the second heat sink 5 is fixed to the first back surface 112 (the surface facing the z2 side in the thickness direction z) of the die pad portion 11.
- the second heat sink 5 has a second heat sink surface 531 facing the z2 side in the thickness direction z, and the second heat sink surface 531 is exposed from the resin back surface 72 of the sealing resin 7.
- the thermal conductivity of the second heat sink 5 is higher than that of the sealing resin 7.
- the second heat sink 5 By attaching a heat sink or the like (not shown) in close contact with the second heat sink surface 531, the heat generated in the multiple semiconductor elements 2 can be efficiently released from the die pad portion 11 side (the z2 side in the thickness direction z).
- the second heat sink 5 also includes a second insulating layer 51 that overlaps with the die pad portion 11 when viewed from the z1 side in the thickness direction z.
- the semiconductor device A20 equipped with the above-mentioned second heat sink 5 is more preferable in terms of improving heat dissipation and voltage resistance.
- the first heat sink 4 includes a first insulating layer 41, a first metal layer 42, and a second metal layer 43 stacked on top of each other.
- the first metal layer 42 is stacked on the z1 side of the thickness direction z of the first insulating layer 41, and has a first heat sink surface 421.
- the second metal layer 43 is stacked on the z2 side of the thickness direction z of the first insulating layer 41, and is joined to the conductive main surface 311 (conductive portion 31).
- the second heat sink 5 includes a second insulating layer 51, a fourth metal layer 52, and a fifth metal layer 53 stacked on top of each other.
- the fourth metal layer 52 is stacked on the z1 side of the thickness direction z of the second insulating layer 51, and is joined to the first back surface 112 of the die pad portion 11.
- the fifth metal layer 53 is stacked on the z2 side of the thickness direction z of the second insulating layer 51, and has a second heat sink surface 531.
- the first heat sink 4 and the second heat sink 5 of the above configuration can each be configured, for example, by a DBC substrate.
- the semiconductor device A20 which is equipped with the above-mentioned first heat sink 4 and second heat sink 5, has a structure suitable for improving heat dissipation and voltage resistance.
- the first insulating layer 41 of the first heat sink 4 overlaps, in the thickness direction z, the entire conductive main surface 311 to which the first heat sink 4 is fixed in the conductive portion 31.
- the second insulating layer 51 of the second heat sink 5 overlaps, in the thickness direction z, the entire first back surface 112 to which the second heat sink 5 is fixed in the die pad portion 11.
- a semiconductor device A20 having such a configuration is more preferable in terms of improving voltage resistance.
- the semiconductor device A20 of this embodiment has been described as having a configuration example including multiple semiconductor elements 2, a first heat sink 4 arranged on the z1 side of the semiconductor elements 2 in the thickness direction z, and a second heat sink 5 arranged on the z2 side of the semiconductor elements 2 in the thickness direction z, the present disclosure is not limited to this.
- the semiconductor device of the present disclosure may also have a configuration including only one semiconductor element 2, a first heat sink 4 arranged on the z1 side of the semiconductor element 2 in the thickness direction z, and a second heat sink 5 arranged on the z2 side of the semiconductor element 2 in the thickness direction z.
- Fig. 20 shows a semiconductor device according to a first modification of the second embodiment.
- Fig. 20 is a cross-sectional view showing a semiconductor device A21 of this modification, and shows a cross section similar to that of Fig. 17 shown in the second embodiment.
- the semiconductor device A21 of this modified example is additionally provided with a heat sink 8.
- the material constituting the heat sink 8 is, for example, either copper or nickel, or an alloy of these.
- the heat sink 8 has a first surface 81 and a second surface 82.
- the first surface 81 faces the z1 side in the thickness direction z and faces the second heat sink surface 531 of the second heat sink 5 (fifth metal layer 53).
- the second heat sink surface 531 is exposed from the sealing resin 7.
- the second heat sink surface 531 and the first surface 81 of the heat sink 8 are bonded via a bonding material 672.
- the bonding material 672 may be conductive or insulating, but for example, solder is used.
- the second surface 82 faces the z2 side in the thickness direction z.
- the second surface 82 is exposed from the resin back surface 72 of the sealing resin 7. In the illustrated example, the second surface 82 is flush with the resin back surface 72.
- the second surface 82 is a portion that is bonded by a bonding material such as solder when mounting the semiconductor device A21 on a circuit board (not shown), for example.
- the portion of the lead terminal 191 exposed from the sealing resin 7 has a bent shape when viewed in the second direction y.
- the tip of the lead terminal 191 on the x2 side in the first direction x is located closer to the z2 side in the thickness direction z than the other portions.
- the tip of the lead terminal 192 that is electrically connected to the gate electrode 23 of the semiconductor element 2 and the terminal portion 126 that is electrically connected to the drain electrode 22 of the semiconductor element 2 are also bent like the lead terminal 191, and the tip of the x2 side in the first direction x is located closer to the z2 side in the thickness direction z than the other portions.
- the tip of each of the lead terminals 191, 192, and terminal portion 126 is a portion that is joined by a joining material such as solder when the semiconductor device A21 is mounted on a circuit board (not shown), for example.
- the semiconductor device A21 of this modified example provides the same effects as the semiconductor device A20 of the second embodiment.
- the semiconductor device A21 includes a heat sink 8 bonded to the second heat sink surface 531 of the second heat sink 5. With this configuration, heat generated in the semiconductor element 2 can be efficiently dissipated to the heat sink 8 via the die pad portion 11 and the second heat sink 5.
- the semiconductor device A21 configured in this way is preferable for improving heat dissipation.
- the semiconductor device according to the present disclosure is not limited to the above-mentioned embodiment.
- the specific configuration of each part of the semiconductor device according to the present disclosure can be freely designed in various ways.
- a first lead including a die pad portion having a first main surface facing one side in a thickness direction and a first back surface facing the other side in the thickness direction; a semiconductor element supported on the first main surface; a conductive portion that is disposed on one side of the semiconductor element in the thickness direction and is conductively joined to the semiconductor element; a sealing resin that covers at least a portion of the die pad portion and the semiconductor element; a first heat sink fixed to one side of the conductive portion in the thickness direction and having a thermal conductivity higher than that of the sealing resin; the first heat sink includes a first insulating layer overlapping the conductive portion when viewed in the thickness direction, and has a first heat sink surface facing one side in the thickness direction; the sealing resin has a resin main surface facing one side in the thickness direction and a resin back surface spaced from the resin main surface to the other side in the thickness direction and facing the other side in the thickness direction, The first heat dissipation surface is exposed from
- the first heat sink includes the first insulating layer, a first metal layer stacked on one side of the first insulating layer in the thickness direction, and a second metal layer stacked on the other side of the first insulating layer in the thickness direction, the second metal layer is bonded to the conductive portion; 2.
- the semiconductor device of claim 1 wherein the first metal layer has the first heat dissipation surface.
- the first heat sink includes a conductive plate joined to the conductive portion and the first insulating layer joined to one side of the conductive plate in the thickness direction, 2.
- the conductive portion is made of a metal plate.
- the first heat sink includes the first insulating layer and a third metal layer stacked on one side of the first insulating layer in the thickness direction, the conductive portion is laminated on the other side of the first insulating layer in the thickness direction, 2.
- the third metal layer has the first heat dissipation surface.
- Appendix 6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first heat dissipation surface is flush with the resin main surface or is located on one side of the resin main surface in the thickness direction.
- Appendix 7. the conductive portion has a fixing portion to which the first heat sink is fixed, 7.
- the semiconductor device wherein the first insulating layer overlaps with the entire fixed portion when viewed in the thickness direction.
- Appendix 8. a second lead arranged to be spaced apart from the first lead in a direction perpendicular to the thickness direction; 8.
- Appendix 9. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first back surface is exposed from the resin back surface.
- Appendix 10. a second heat sink fixed to the first back surface and having a higher thermal conductivity than the sealing resin; the second heat sink includes a second insulating layer overlapping the die pad portion when viewed in the thickness direction, and has a second heat dissipation surface facing the other side in the thickness direction; 10.
- the second heat dissipation surface is exposed from the resin back surface.
- the second heat sink includes the second insulating layer, a fourth metal layer stacked on one side of the second insulating layer in the thickness direction, and a fifth metal layer stacked on the other side of the second insulating layer in the thickness direction, the fourth metal layer is bonded to the first back surface; 11.
- the fifth metal layer has the second heat dissipation surface.
- Appendix 12. 12 The semiconductor device according to claim 10, wherein the second heat dissipation surface is flush with the resin rear surface.
- Appendix 13 13.
- the semiconductor device according to claim 10 wherein the second insulating layer overlaps the entire first back surface when viewed in the thickness direction.
- Appendix 14 A plurality of the semiconductor elements are provided, 14. The semiconductor device according to claim 10, wherein the semiconductor elements are arranged on the first main surface and spaced apart from each other in a direction perpendicular to the thickness direction. Appendix 15. 15. The semiconductor device according to claim 10, wherein the semiconductor element is a switching element. Appendix 16. the semiconductor element has a main surface facing one side in the thickness direction, a back surface facing the other side in the thickness direction, a source electrode and a gate electrode disposed on the main surface, and a drain electrode disposed on the back surface; the drain electrode is conductively joined to the first main surface, 16. The semiconductor device according to claim 15, wherein the conductive portion is conductively joined to the source electrode.
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Abstract
半導体装置は、厚さ方向の一方側を向く第1主面および前記厚さ方向の他方側を向く第1裏面を有するダイパッド部を含む第1リードと、前記第1主面に支持された半導体素子と、前記半導体素子の前記厚さ方向の前記一方側に配置され、且つ前記半導体素子に導通接合された導電部と、前記ダイパッド部の少なくとも一部、および前記半導体素子を覆う封止樹脂と、前記導電部の前記厚さ方向の前記一方側に固定され、且つ前記封止樹脂よりも熱伝導率が高い第1放熱体を備え、前記第1放熱体は、前記厚さ方向に見て前記導電部と重なる第1絶縁層を含むとともに、前記厚さ方向の前記一方側を向く第1放熱面を有し、前記封止樹脂は、前記厚さ方向の前記一方側を向く樹脂主面を有し、前記第1放熱面は、前記樹脂主面から露出している。
Description
本開示は、半導体装置に関する。
半導体素子を備えた半導体装置は、様々な構成が提案されている。特許文献1には、従来の半導体装置の一例が開示されている。同文献に開示された半導体装置は、半導体素子、複数のリードおよび封止樹脂を備えている。半導体素子は、リードに支持されている。半導体素子は、スイッチング機能を有するトランジスタである。リード上の半導体素子の電極(ソース電極)と他のリードとは、複数のワイヤにより接続されている。封止樹脂は、各リードの一部と、半導体素子および複数のワイヤとを覆っている。特許文献1の半導体装置においては、半導体素子のソース電極に多数のワイヤを接続することで、大電流を流すのに適しており、高出力に対応可能である。その一方、半導体装置の高出力化に伴い、半導体素子での発熱量の増大等の影響があり、当該半導体装置の放熱性の向上や耐電圧性の向上が求められる。
本開示は、従来より改良が施された半導体装置を提供することを一の課題とする。特に本開示は、上記した事情に鑑み、放熱性の向上や耐電圧性の向上を図るのに適した半導体装置を提供することをその一の課題とする。
本開示の一の側面によって提供される半導体装置は、厚さ方向の一方側を向く第1主面および前記厚さ方向の他方側を向く第1裏面を有するダイパッド部を含む第1リードと、前記第1主面に支持された半導体素子と、前記半導体素子の前記厚さ方向の一方側に配置され、且つ前記半導体素子に導通接合された導電部と、前記ダイパッド部の少なくとも一部、および前記半導体素子を覆う封止樹脂と、前記導電部の前記厚さ方向の一方側に固定され、且つ前記封止樹脂よりも熱伝導率が高い第1放熱体とを備える。前記第1放熱体は、前記厚さ方向に見て前記導電部と重なる第1絶縁層を含むとともに、前記厚さ方向の一方側を向く第1放熱面を有する。前記封止樹脂は、前記厚さ方向の一方側を向く樹脂主面と、前記樹脂主面から前記厚さ方向の他方側に離隔し、且つ前記厚さ方向の他方側を向く樹脂裏面と、を有する。前記第1放熱面は、前記樹脂主面から露出している。
上記構成によれば、半導体装置の放熱性の向上および耐電圧性の向上を図ることが可能である。
本開示のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
以下、本開示の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
本開示における「第1」、「第2」、「第3」等の用語は、単にラベルとして用いたものであり、必ずしもそれらの対象物に順列を付することを意図していない。
本開示において、「ある物Aがある物Bに形成されている」および「ある物Aがある物B上に形成されている」とは、特段の断りのない限り、「ある物Aがある物Bに直接形成されていること」、および、「ある物Aとある物Bとの間に他の物を介在させつつ、ある物Aがある物Bに形成されていること」を含む。同様に、「ある物Aがある物Bに配置されている」および「ある物Aがある物B上に配置されている」とは、特段の断りのない限り、「ある物Aがある物Bに直接配置されていること」、および、「ある物Aとある物Bとの間に他の物を介在させつつ、ある物Aがある物Bに配置されていること」を含む。同様に、「ある物Aがある物B上に位置している」とは、特段の断りのない限り、「ある物Aがある物Bに接して、ある物Aがある物B上に位置していること」、および、「ある物Aとある物Bとの間に他の物が介在しつつ、ある物Aがある物B上に位置していること」を含む。また、「ある物Aがある物Bにある方向に見て重なる」とは、特段の断りのない限り、「ある物Aがある物Bのすべてに重なること」、および、「ある物Aがある物Bの一部に重なること」を含む。また、本開示において「ある面Aが方向B(の一方側または他方側)を向く」とは、面Aの方向Bに対する角度が90°である場合に限定されず、面Aが方向Bに対して傾いている場合を含む。
第1実施形態:
図1~図6に基づき、本開示の第1実施形態に係る半導体装置A10について説明する。半導体装置A10は、第1リード1A、第2リード1B、第3リード1C、半導体素子2、導通部材3、第1放熱体4、導電性接合材61,62,63、接合材64および封止樹脂7を備える。
図1~図6に基づき、本開示の第1実施形態に係る半導体装置A10について説明する。半導体装置A10は、第1リード1A、第2リード1B、第3リード1C、半導体素子2、導通部材3、第1放熱体4、導電性接合材61,62,63、接合材64および封止樹脂7を備える。
図1は、半導体装置A10を示す平面図である。図2は、半導体装置A10を示す底面図である。図3は、半導体装置A10を示す平面図である。図4は、図3のIV-IV線に沿う断面図である。図5は、図3のV-V線に沿う断面図である。図6は、図3のVI-VI線に沿う断面図である。なお、図3は、理解の便宜上、封止樹脂7および第1放熱体4を透過している。これらの図において、透過した封止樹脂7および第1放熱体4を想像線(二点鎖線)で示している。
半導体装置A10の説明においては、半導体素子2の厚さ方向(平面視方向)は、「厚さ方向z」と呼ぶ。厚さ方向zに対して直交する方向(図1における上下方向)は、「第1方向x」と呼ぶ。厚さ方向zおよび第1方向xに対して直交する方向(図1における左右方向)は、「第2方向y」と呼ぶ。図1および図2に示すように、半導体装置A10は、厚さ方向zに見て略矩形状である。また、半導体装置A10の説明においては、便宜上、図1において図中上側を「第1方向xのx1側」と呼び、図中下側を「第1方向xのx2側」と呼ぶ。図1において図中右側を「第2方向yのy1側」と呼び、図中左側を「第2方向yのy2側」と呼ぶ。図4~図6において図中上側は本開示の「厚さ方向の一方側」の一例であり、「厚さ方向zのz1側」と呼び、図中下側は本開示の「厚さ方向の他方側」の一例であり、「厚さ方向zのz2側」と呼ぶ。
第1リード1A、第2リード1Bおよび第3リード1Cは、たとえば、金属板に打ち抜き加工や折り曲げ加工等を施すことにより形成されている。第1リード1A、第2リード1Bおよび第3リード1Cの構成材料は、たとえば銅(Cu)およびニッケル(Ni)のいずれか、またはこれらの合金などからなる。第1リード1A、第2リード1Bおよび第3リード1Cの厚さは、たとえば0.1mm~0.3mmである。
図3に示すように、第1リード1Aは、第2リード1Bおよび第3リード1Cに対して、第1方向xに離隔して配置されている。第2リード1Bおよび第3リード1Cは、第2方向yに並べられている。第1リード1A、第2リード1Bおよび第3リード1Cは、厚さ方向zに見て、互いに離隔して配置されている。厚さ方向z視におけるサイズは、第1リード1Aが最大であり、第3リード1Cが最小である。
図3~図6に示すように、第1リード1Aは、ダイパッド部11および複数(本実施形態では4つ)の端子部12を有する。ダイパッド部11は、たとえば厚さ方向zに見て矩形状である。ダイパッド部11は、第1主面111および第1裏面112を有する。第1主面111は、厚さ方向zのz1側を向いており、第1裏面112は第1主面111とは反対側(厚さ方向zのz1側)を向く。第1主面111には、半導体素子2が搭載されている。図2、図4等に示すように、第1裏面112は、封止樹脂7から露出している。第1裏面112は、半導体装置A10を図示しない回路基板に実装する際に、はんだなどの接合材によって接合される部位である。
複数の端子部12は、ダイパッド部11に対して第1方向xのx1側に位置する。複数の端子部12は、各々、ダイパッド部11の第1方向xのx1側につながり、第1方向xのx1側に延びている。複数の端子部12は、第2方向yに間隔を隔てて配置されている。複数の端子部12は、各々、裏面実装部121を有する。裏面実装部121は、厚さ方向zのz2側(図4における図中下側)を向く。裏面実装部121は、封止樹脂7から露出している。裏面実装部121は、半導体装置A10を図示しない回路基板に実装する際に、はんだなどの接合材によって接合される部位である。
図3および図4に示すように、第2リード1Bは、パッド部13、複数(本実施形態では3つ)の端子部14および複数(本実施形態では3つ)の屈曲部15を有する。パッド 部13は、複数の端子部14に対して、厚さ方向zのz1側(図4における図中上側)に位置している。また、パッド部13は、複数の端子部14に対して第1方向xの内方に位置している。
複数の端子部14は、第1リード1Aのダイパッド部11に対して第1方向xのx2側に位置する。複数の端子部14は、第2方向yに間隔を隔てて配置されている。複数の端子部14は、各々、裏面実装部141を有する。裏面実装部141は、厚さ方向zのz2側(図4における図中下側)を向く。裏面実装部141は、封止樹脂7から露出している。裏面実装部141は、半導体装置A10を図示しない回路基板に実装する際に、はんだなどの接合材によって接合される部位である。複数の屈曲部15は、パッド部13と複数の端子部14とを各別につないでおり、第2方向yに見て屈曲形状である。
図3および図5に示すように、第3リード1Cは、パッド部16、端子部17および屈曲部18を有する。パッド部16は、端子部17に対して、厚さ方向zのz1側(図5における図中上側)に位置している。また、パッド部16は、端子部17に対して第1方向xの内方に位置している。
端子部17は、第1リード1Aのダイパッド部11に対して第1方向xのx2側に位置する。第2リード1Bの複数の端子部14および第3リード1Cの端子部17は、第2方向yに間隔を隔てて配置されている。端子部17は、裏面実装部171を有する。裏面実装部171は、厚さ方向zのz2側(図5における図中下側)を向く。裏面実装部171は、封止樹脂7から露出している。裏面実装部171は、半導体装置A10を図示しない回路基板に実装する際に、はんだなどの接合材によって接合される部位である。屈曲部18は、パッド部16と端子部17とをつないでおり、第2方向yに見て屈曲形状である。
半導体素子2は、半導体装置A10の電気的機能を発揮する要素である。半導体素子2の種類は特に限定されず、本実施形態においては、半導体素子2は、たとえばMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)などのスイッチング機能を有するパワー半導体チップである。半導体素子2は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などのスイッチング素子あるいはダイオードでもよい。図3~図5に示すように、半導体素子2は、素子本体20、ソース電極21、ドレイン電極22およびゲート電極23を有する。
素子本体20は、厚さ方向zに見て矩形状である。素子本体20は、素子主面201および素子裏面202を有する。素子主面201および素子裏面202は、厚さ方向zにおいて互いに反対側を向く。素子主面201は、厚さ方向zにおいてダイパッド部11の第1主面111と同じ側を向く。このため、素子裏面202は、第1主面111に対向している。
ソース電極21およびゲート電極23は、素子主面201上に配置されている。ドレイン電極22は、素子裏面202上に配置されている。ソース電極21、ドレイン電極22およびゲート電極23の構成材料は、たとえば銅およびアルミニウム(Al)のいずれか、またはこれらの合金などからなる。
本実施形態において、ソース電極21は、素子主面201の大半を覆っている。具体的には、ソース電極21は、矩形状の素子主面201のうち、周縁部および1つの隅部(図3において図中右下の隅部)を除いた領域に配置されている。ゲート電極23は、素子主面201の1つの隅部(図3において図中右下の隅部)に配置されている。ドレイン電極22は、素子裏面202の略全面を覆っている。
ドレイン電極22は、導電性接合材62を介して第1主面111(ダイパッド部11)に電気的に接合されている。導電性接合材62は、ダイパッド部11とドレイン電極22とを導通接合する。導電性接合材62は、たとえばはんだである。
半導体装置A10は、ワイヤ68を備える。図3、図5に示すように、ワイヤ68は、ゲート電極23と第3リード1Cのパッド部16とに電気的に接合されている。ワイヤ68は、ゲート電極23と第3リード1Cとを導通接合する。
図3および図4に示すように、導通部材3は、半導体素子2のソース電極21と、第2リード1Bと、に接合されている。導通部材3は、金属製の板材により構成される。当該導通部材3の構成材料は、たとえば銅または銅合金である。導通部材3は、たとえば打ち抜き加工や曲げ加工がなされた金属製の板材である。本実施形態において、導通部材3は、導電部31、リード側接合部32および中間部33を有する。図4に示すように、導電部31、リード側接合部32および中間部33は、第2方向yに見て適宜屈曲してつながっている。
導電部31は、半導体素子2の厚さ方向zのz1側に配置されている。導電部31は、導電性接合材61を介してソース電極21に接合されている。導電性接合材61は、導電部31(導通部材3)とソース電極21とを導通接合する。導電性接合材61は、たとえばはんだである。導電部31は、導電主面311を有する。導電主面311は、厚さ方向zのz1側を向く。
リード側接合部32は、導電性接合材63を介して第2リード1Bのパッド部13に接合されている。導電性接合材63は、リード側接合部32(導通部材3)とパッド部13(第2リード1B)とを導通接合する。導電性接合材63は、たとえばはんだである。図4に示すように、リード側接合部32は、周囲よりも厚さ方向zのz2側(図中下側)に位置する凸部を有する。パッド部13とリード側接合部32との接合時には、当該凸部がパッド部13に押し付けられつつ、前記凸部の周囲には十分な量の導電性接合材63が存在する。これにより、リード側接合部32とパッド部13との導通が適切に維持される。
中間部33は、第1方向xにおいて導電部31およびリード側接合部32の間に位置する。中間部33は、導電部31およびリード側接合部32の双方につながっている。これにより、導電部31は、中間部33、リード側接合部32を介してパッド部13(第2リード1B)に導通している。導通部材3は、半導体素子2によってスイッチングされる主電流の経路を構成する。
本実施形態において、導電部31は、リード側接合部32および中間部33よりも厚さが大である。中間部33は、導電部31と一体的に形成されている。図示した例では、図3、図4に示すように、中間部33は、導電部31の第2方向yのy2側寄りで、且つ厚さ方向zのz2側の端部につながり、第1方向xのx2側に延びている。なお、導電部31を有する導通部材3は、上記構成に限定されない。導通部材3は、導電部31、リード側接合部32および中間部33それぞれの厚さが略均一な構成であってもよい。
第1放熱体4は、導電部31の厚さ方向zのz1側に配置されている。第1放熱体4は、導電主面311(導電部31)に固定されている。本実施形態では、第1放熱体4は、互いに積層された第1絶縁層41、第1金属層42および第2金属層43を含む。第1放熱体4は、たとえばDBC(Direct Bonded Copper)基板から構成される。
第1絶縁層41は、熱伝導率が比較的高い材料により構成され、たとえばセラミックスからなる。第1絶縁層41の構成材料は特に限定されず、たとえばアルミナ(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ケイ素(Si3N4)などが挙げられる。第1絶縁層41は、セラミックスの他、絶縁樹脂シートからなる構成でもよい。第1絶縁層41は、厚さ方向zに見て矩形状である。
第1金属層42は、第1絶縁層41の厚さ方向zのz1側に積層されている。第1金属層42の構成材料は特に限定されず、たとえば銅を含む。当該第1金属層42の構成材料は、銅ではなくアルミニウムを含んでいてもよい。
第2金属層43は、第1絶縁層41の厚さ方向zのz2側に積層されている。第2金属層43の構成材料は、第1金属層42の構成材料と同じである。第2金属層43は、接合材64を介して導電主面311(導電部31)に接合されている。導電主面311は、第2金属層43(第1放熱体4)が固定される固定部位の一例である。接合材64は、導電性でも絶縁性でもよいが、たとえばはんだが用いられる。
上記の第1金属層42および第2金属層43は、それぞれ厚さ方向zに見て矩形状である。第1絶縁層41は、平面視(厚さ方向z視)のサイズが第1金属層42および第2金属層43の各々よりも大である。第1絶縁層41は、厚さ方向zに見て、第1金属層42、第2金属層43、および導通部材3の導電部31の各々と重なる。図示した例では、第1絶縁層41は、厚さ方向zに見て、第1金属層42、第2金属層43、および導電部31の各々のすべてと重なる。
上記の第1金属層42は、第1放熱面421を有する。第1放熱面421は、厚さ方向zのz1側を向く。第1放熱面421は、封止樹脂7から露出している。
封止樹脂7は、第1リード1A、第2リード1Bおよび第3リード1Cの一部ずつと、半導体素子2と、ワイヤ68と、導通部材3と、第1放熱体4の一部とを覆っている。封止樹脂7は、たとえば黒色のエポキシ樹脂からなる。上記の第1放熱体4(第1絶縁層41、第1金属層42および第2金属層43の各々)の熱伝導率は、封止樹脂7の熱伝導率よりも高い。
図1、図2、図4および図6に示すように、封止樹脂7は、樹脂主面71、樹脂裏面72および樹脂側面73~76を有する。樹脂主面71および樹脂裏面72は、厚さ方向zにおいて反対側を向いている。樹脂主面71は、厚さ方向zのz1側を向いており、素子主面201および第1主面111と同じ側を向く。図1に示すように、樹脂主面71は、平面視(厚さ方向z視)において第1放熱体4の第1金属層42の第1放熱面421を囲む枠状である。この樹脂主面71から、第1放熱面421が露出している。図示した例では、第1放熱面421は、樹脂主面71と面一である。なお、第1放熱面421は、図示した例と異なり、樹脂主面71よりも厚さ方向zのz1側に位置してもよい。この場合、第1放熱面421を含む第1金属層42は、樹脂主面71から厚さ方向zのz1側に突き出ている。また、第1放熱面421は、樹脂主面71より厚さ方向zのz2側に位置してもよい。この場合、第1放熱面421を含む第1金属層42は、樹脂主面71から厚さ方向zのz2側に凹んだ位置にある。
樹脂裏面72は、厚さ方向zのz2側を向いており、素子裏面202および第1裏面112と同じ側を向く。図2に示すように、この樹脂裏面72からダイパッド部11の第1裏面112が露出している。第1裏面112は、たとえば樹脂裏面72と面一である。また、樹脂裏面72から、複数の端子部12の各々の裏面実装部121、複数の端子部14の各々の裏面実装部141、および端子部17の裏面実装部171が露出している。なお、ダイパッド部11の第1裏面112は、図示した例と異なり、封止樹脂7に覆われていてもよい。
樹脂側面73~76の各々は、樹脂主面71および樹脂裏面72につながるとともに、厚さ方向zにおいて樹脂主面71と樹脂裏面72とに挟まれている。樹脂側面73および樹脂側面74は、第1方向xにおいて互いに反対側を向く。樹脂側面73は第1方向xのx1側を向いており、樹脂側面74は第1方向xのx2側を向いている。樹脂側面75および樹脂側面76は、第2方向yにおいて互いに反対側を向く。樹脂側面75は第2方向yのy1側を向いており、樹脂側面76は第2方向yのy2側を向いている。図1に示すように、樹脂側面73から、複数の端子部12の各々の一部が突出している。また、樹脂側面74から、複数の端子部14、および端子部17の各々の一部が突出している。図示した例では、樹脂側面73~76は、各々、厚さ方向zに対して若干傾斜している。なお、図1、図2、図4~図6に示す封止樹脂7の形状は一例である。封止樹脂7の形状は、例示された形状に限定されない。
次に、本実施形態の作用について説明する。
半導体装置A10は、ダイパッド部11(第1リード1A)の第1主面111に支持された半導体素子2と、半導体素子2の厚さ方向zのz1側に導通接合された導電部31と、導電部31の厚さ方向zのz1側に固定された第1放熱体4と、を備える。第1放熱体4は、厚さ方向zのz1側を向く第1放熱面421を有し、当該第1放熱面421は、封止樹脂7の樹脂主面71から露出している。第1放熱体4の熱伝導率は、封止樹脂7の熱伝導率よりも高い。このような構成によれば、半導体素子2で発生した熱を、導電部31および第1放熱体4を介して第1放熱面421から逃がすことができる。第1放熱面421は、第1リード1A(ダイパッド部11)の実装面である第1裏面112とは反対側を向いている。この第1放熱面421に図示しないヒートシンク等を密着させて取り付けることにより、半導体素子2で発生した熱を、半導体素子2に対してダイパッド部11とは反対側(厚さ方向zのz1側)から効率よく逃がすことができる。また、第1放熱体4は、厚さ方向zのz1側に見て導電部31と重なる第1絶縁層41を含む。上記構成の半導体装置A10によれば、放熱性の向上および耐電圧性の向上を図ることができる。
第1放熱体4は、互いに積層された第1絶縁層41、第1金属層42および第2金属層43を含む。第1金属層42は、第1絶縁層41の厚さ方向zのz1側に積層されており、第1放熱面421を有する。第2金属層43は第1絶縁層41の厚さ方向zのz2側に積層されており、導電主面311(導電部31)に接合されている。上記構成の第1放熱体4は、たとえばDBC基板により構成することが可能である。この第1放熱体4を備えた半導体装置A10は、放熱性の向上および耐電圧性の向上を図るのに適した構造である。
第1放熱体4の第1絶縁層41は、厚さ方向zに見て、導電部31において第1放熱体4が固定される導電主面311のすべてと重なる。このような構成は、半導体装置A10の耐電圧性の向上を図る上でより好ましい。
第1実施形態の第1変形例:
図7は、第1実施形態の第1変形例に係る半導体装置を示している。図7は、本変形例の半導体装置A11を示す断面図であり、上記実施形態において示した図4と同様の断面を表す。なお、図7以降の図面において、上記実施形態の半導体装置A10と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。
図7は、第1実施形態の第1変形例に係る半導体装置を示している。図7は、本変形例の半導体装置A11を示す断面図であり、上記実施形態において示した図4と同様の断面を表す。なお、図7以降の図面において、上記実施形態の半導体装置A10と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。
本変形例の半導体装置A11においては、第1放熱体4の構成が上記実施形態の半導体装置A10と異なっている。本変形例において、第1放熱体4は、導体板44および第1絶縁層45を含む。導体板44は、たとえば金属製の板材により構成される。当該導体板44の構成材料は、たとえば銅または銅合金である。導体板44は、厚さ方向zに見て矩形状である。導体板44の下面(厚さ方向zのz2側を向く面)は、接合材64を介して導電主面311(導電部31)に接合されている。
第1絶縁層45は、導体板44の厚さ方向zのz1側に配置されており、導体板44に接合されている。第1絶縁層45は、たとえば厚さ方向zに見て矩形状である。第1絶縁層45は、厚さ方向zに見て、導体板44のすべて、および導電主面311のすべてと重なる。第1絶縁層45は、導体板44の上面(厚さ方向zのz1側を向く面)の全体と、封止樹脂7の樹脂主面71の一部とを覆っている。第1絶縁層45は、熱伝導率が比較的高い材料により構成される。第1絶縁層45の構成は特に限定されず、たとえばセラミックスシートあるいは絶縁樹脂シートからなる。
第1絶縁層45は、厚さ方向zのz1側を向く第1放熱面451を有する。第1放熱面451は、封止樹脂7から露出している。図示した例では、第1放熱面451は、封止樹脂7の樹脂主面71よりも厚さ方向zのz1側に位置する。上記の第1放熱体4(導体板44および第1絶縁層45の各々)の熱伝導率は、封止樹脂7の熱伝導率よりも高い。
半導体装置A11は、ダイパッド部11(第1リード1A)の第1主面111に支持された半導体素子2と、半導体素子2の厚さ方向zのz1側に導通接合された導電部31と、導電部31の厚さ方向zのz1側に固定された第1放熱体4と、を備える。第1放熱体4は、厚さ方向zのz1側を向く第1放熱面451を有し、当該第1放熱面451は、封止樹脂7の樹脂主面71から露出している。第1放熱体4の熱伝導率は、封止樹脂7の熱伝導率よりも高い。このような構成によれば、半導体素子2で発生した熱を、導電部31および第1放熱体4を介して第1放熱面451から逃がすことができる。第1放熱面451は、第1リード1A(ダイパッド部11)の実装面である第1裏面112とは反対側を向いている。この第1放熱面451に図示しないヒートシンク等を密着させて取り付けることにより、半導体素子2で発生した熱を、半導体素子2に対してダイパッド部11とは反対側(厚さ方向zのz1側)から効率よく逃がすことができる。また、第1放熱体4は、厚さ方向zのz1側に見て導電部31と重なる第1絶縁層45を含む。上記構成の半導体装置A11によれば、放熱性の向上および耐電圧性の向上を図ることができる。
第1放熱体4の第1絶縁層45は、厚さ方向zに見て、導電部31において第1放熱体4が固定される導電主面311のすべてと重なる。このような構成は、半導体装置A11の耐電圧性の向上を図る上でより好ましい。
第1実施形態の第2変形例:
図8~図12は、第1実施形態の第2変形例に係る半導体装置を示している。図8は、本変形例の半導体装置A12を示す平面図である。図9は、本変形例の半導体装置A12を示す平面図(封止樹脂および第1放熱体を透過)である。図10は、図9のX-X線に沿う断面図である。図11は、図9のXI-XI線に沿う断面図である。図12は、図9のXII-XII線に沿う断面図である。
図8~図12は、第1実施形態の第2変形例に係る半導体装置を示している。図8は、本変形例の半導体装置A12を示す平面図である。図9は、本変形例の半導体装置A12を示す平面図(封止樹脂および第1放熱体を透過)である。図10は、図9のX-X線に沿う断面図である。図11は、図9のXI-XI線に沿う断面図である。図12は、図9のXII-XII線に沿う断面図である。
本変形例において、第1放熱体4および導通部材3の構成が上記実施形態の半導体装置A10と異なっている。本変形例において、第1放熱体4は、第1絶縁層46および第3金属層47を含む。導通部材3は、導電部35、リード側接合部36および中間部37を有する。第1放熱体4は、導通部材3(導電部35)の厚さ方向zのz1側に配置されている。
第1放熱体4において、第1絶縁層46は、熱伝導率が比較的高い材料により構成され、たとえばセラミックスからなる。第1絶縁層46の構成材料は特に限定されず、たとえばアルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などが挙げられる。第1絶縁層46は、セラミックスの他、絶縁樹脂シートからなる構成でもよい。第1絶縁層46は、厚さ方向zに見て矩形状である。
第3金属層47は、第1絶縁層46の厚さ方向zのz1側に積層されている。第3金属層47の構成材料は特に限定されず、たとえば銅を含む。当該第3金属層47の構成材料は、銅ではなくアルミニウムを含んでいてもよい。第3金属層47は、厚さ方向zに見て矩形状である。第3金属層47は、第1放熱面471を有する。第1放熱面471は、厚さ方向zのz1側を向く。第1放熱面471は、封止樹脂7の樹脂主面71から露出している。図示した例では、第1放熱面471は、樹脂主面71と面一である。上記の第1放熱体4(第1絶縁層46および第3金属層47の各々)の熱伝導率は、封止樹脂7の熱伝導率よりも高い。
導通部材3(導電部35、リード側接合部36および中間部37)は、第1絶縁層45の厚さ方向zのz2側に積層されている。導通部材3の構成材料は、第3金属層47の構成材料と同じである。上記の第1放熱体4(第1絶縁層46および第3金属層47)、および導通部材3は、たとえばDBC基板から構成される。
導電部35は、導電性接合材61を介して半導体素子2のソース電極21に接合されている。導電性接合材61は、導電部35(導通部材3)とソース電極21とを導通接合する。導電性接合材61は、たとえばはんだである。導電部35は、導電主面351を有する。導電主面351は、厚さ方向zのz1側を向く。導電主面351は、第1絶縁層46(第1放熱体4)が固定される固定部位の一例である。
リード側接合部36は、導電性接合材63を介して第2リード1Bのパッド部13に接合されている。導電性接合材63は、リード側接合部32(導通部材3)とパッド部13(第2リード1B)とを導通接合する。導電性接合材63は、たとえばはんだである。
中間部37は、第1方向xにおいて導電部35およびリード側接合部36の間に位置する。中間部37は、導電部35およびリード側接合部36の双方につながっている。これにより、導電部35は、中間部37、リード側接合部36を介してパッド部13(第2リード1B)に導通している。導通部材3は、半導体素子2によってスイッチングされる主電流の経路を構成する。図示した例では、図9、図10に示すように、中間部37は、導電部35の第2方向yのy2側寄りにつながり、第1方向xのx2側に延びている。
本変形例の半導体装置A12は、上記実施形態のワイヤ68に代えて、導通部材69を備える。図9、図11に示すように、導通部材69は、半導体素子2のゲート電極23と、第3リード1Cと、に接合されている。導通部材69は、たとえば金属製の板材により構成される。当該導通部材69の構成材料は、たとえば銅または銅合金である。導通部材69は、たとえば打ち抜き加工や曲げ加工がなされた金属製の板材である。本実施形態において、導通部材69は、素子側接合部691、リード側接合部692および中間部693を有する。図11に示すように、素子側接合部691、リード側接合部692および中間部693は、第2方向yに見て適宜屈曲してつながっている。
素子側接合部691は、導電性接合材65を介してゲート電極23に接合されている。導電性接合材65は、素子側接合部691とゲート電極23とを導通接合する。導電性接合材65は、たとえばはんだである。リード側接合部692は、導電性接合材66を介して第3リード1Cのパッド部16に接合されている。導電性接合材66は、リード側接合部692(導通部材69)とパッド部16(第3リード1C)とを導通接合する。導電性接合材66は、たとえばはんだである。中間部693は、第1方向xにおいて素子側接合部691およびリード側接合部692の間に位置する。中間部693は、素子側接合部691およびリード側接合部692の双方につながっている。これにより、素子側接合部691は、中間部693、リード側接合部692を介してパッド部16(第3リード1C)に導通している。
図9~図12から理解されるように、上記第1放熱体4の第1絶縁層46は、平面視(厚さ方向z視)のサイズが第3金属層47および導電部35の各々よりも大である。第1絶縁層46は、厚さ方向zに見て、第3金属層47、および導通部材3(導電部35)の各々と重なる。図示した例では、第1絶縁層46は、厚さ方向zに見て、第3金属層47および導電部35の各々のすべてと重なる。
半導体装置A12は、ダイパッド部11(第1リード1A)の第1主面111に支持された半導体素子2と、半導体素子2の厚さ方向zのz1側に導通接合された導電部35と、導電部31の厚さ方向zのz1側に固定された第1放熱体4と、を備える。第1放熱体4は、厚さ方向zのz1側を向く第1放熱面471を有し、当該第1放熱面471は、封止樹脂7の樹脂主面71から露出している。第1放熱体4の熱伝導率は、封止樹脂7の熱伝導率よりも高い。このような構成によれば、半導体素子2で発生した熱を、導電部35および第1放熱体4を介して第1放熱面471から逃がすことができる。第1放熱面471は、第1リード1A(ダイパッド部11)の実装面である第1裏面112とは反対側を向いている。この第1放熱面471に図示しないヒートシンク等を密着させて取り付けることにより、半導体素子2で発生した熱を、半導体素子2に対してダイパッド部11とは反対側(厚さ方向zのz1側)から効率よく逃がすことができる。また、第1放熱体4は、厚さ方向zのz1側に見て導電部35と重なる第1絶縁層46を含む。上記構成の半導体装置A12によれば、放熱性の向上および耐電圧性の向上を図ることができる。
第1放熱体4は、第1絶縁層46および第3金属層47を含む。第3金属層47は、第1絶縁層46の厚さ方向zのz1側に積層されており、第1放熱面471を有する。導電部35は第1絶縁層46の厚さ方向zのz2側に積層されている。上記構成の第1放熱体4および導通部材3は、たとえばDBC基板により構成することが可能である。この第1放熱体4および導通部材3を備えた半導体装置A12は、放熱性の向上および耐電圧性の向上を図るのに適した構造である。
第1放熱体4の第1絶縁層46は、厚さ方向zに見て、導電部35において第1放熱体4が固定される導電主面351のすべてと重なる。このような構成は、半導体装置A12の耐電圧性の向上を図る上でより好ましい。
第2実施形態:
図13~図19は、本開示の第2実施形態に係る半導体装置を示している。図13は、本実施形態の半導体装置A20を示す平面図である。図14は、半導体装置A20を示す底面図である。図15は、半導体装置A20を示す平面図(封止樹脂および第1放熱体を透過)である。図16は、図15のXVI-XVI線に沿う断面図である。図17は、図15のXVII-XVII線に沿う断面図である。図18は、図15のXVIII-XVIII線に沿う断面図である。図19は、図15のXIX-XIX線に沿う断面図である。半導体装置A20は、第1リード1A、複数のリード端子191、複数のリード端子192、複数の半導体素子2、複数の導通部材3、第1放熱体4、第2放熱体5、導電性接合材61,62,63、接合材64,671および封止樹脂7を備える。
図13~図19は、本開示の第2実施形態に係る半導体装置を示している。図13は、本実施形態の半導体装置A20を示す平面図である。図14は、半導体装置A20を示す底面図である。図15は、半導体装置A20を示す平面図(封止樹脂および第1放熱体を透過)である。図16は、図15のXVI-XVI線に沿う断面図である。図17は、図15のXVII-XVII線に沿う断面図である。図18は、図15のXVIII-XVIII線に沿う断面図である。図19は、図15のXIX-XIX線に沿う断面図である。半導体装置A20は、第1リード1A、複数のリード端子191、複数のリード端子192、複数の半導体素子2、複数の導通部材3、第1放熱体4、第2放熱体5、導電性接合材61,62,63、接合材64,671および封止樹脂7を備える。
図15、図16に示すように、第1リード1Aは、ダイパッド部11、延出部125および端子部126を有する。ダイパッド部11の第1裏面112は、封止樹脂7から露出する。その一方、本実施形態では、この第1裏面112に後述する第2放熱体5の第4金属層52が接合されている。
延出部125は、ダイパッド部11に対して第1方向xのx2側に位置する。延出部125は、ダイパッド部11の第1方向xのx2側につながり、第1方向xのx2側に延びている。延出部125は、ダイパッド部11の第2方向yの中央につながる。端子部126は、延出部125の第1方向xのx2側につながり、第1方向xのx2側に延びている。端子部126の一部は、封止樹脂7から露出している。端子部126において封止樹脂7から露出する部分は、樹脂側面74から第1方向xのx2側に延びている。
複数(本実施形態では2つ)のリード端子191は、それぞれ第1方向xに延びている。2つのリード端子191は、第2方向yにおいて端子部126を挟んで両側に配置されている。各リード端子191の一部は、封止樹脂7から露出している。リード端子191において封止樹脂7から露出する部分は、樹脂側面74から第1方向xのx2側に延びている。
複数(本実施形態では2つ)のリード端子192は、それぞれ第1方向xに延びている。2つのリード端子192は、第2方向yにおいて端子部126および2つのリード端子191を挟んで両側に配置されている。各リード端子192の一部は、封止樹脂7から露出している。リード端子192において封止樹脂7から露出する部分は、樹脂側面74から第1方向xのx2側に延びている。図15~図18に示すように、端子部126、複数のリード端子191および複数のリード端子192それぞれの封止樹脂7から露出する部分は、厚さ方向zにおける位置が揃っており、第2方向yに見て互いに重なっている。
複数(本実施形態では2つ)の半導体素子2は、ダイパッド部11の第1主面111に支持されており、第2方向yにおいて互いに離隔して配置されている。複数(2つ)の半導体素子2の種類は特に限定されず、本実施形態においては、半導体素子2は、たとえばMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)などのスイッチング機能を有するパワー半導体チップである。なお、半導体素子2は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などのスイッチング素子あるいはダイオードでもよい。図15、図17~図19に示すように、半導体素子2は、素子本体20、ソース電極21、ドレイン電極22およびゲート電極23を有する。各半導体素子2の構成は、上記実施形態と同様である。
ソース電極21は、素子主面201の大半を覆っている。具体的には、ソース電極21は、矩形状の素子主面201のうち、周縁部および1つの隅部を除いた領域に配置されている。ゲート電極23は、素子主面201の1つの隅部に配置されている。ドレイン電極22は、素子裏面202の略全面を覆っている。
2つの半導体素子2の各々のドレイン電極22は、導電性接合材62を介して第1主面111(ダイパッド部11)に電気的に接合されている。導電性接合材62は、ダイパッド部11とドレイン電極22とを導通接合する。各ドレイン電極22は、ダイパッド部11および延出部125を介して端子部126に導通する。
半導体装置A10は、複数(2つ)のワイヤ68を備える。図15、図18に示すように、ワイヤ68は、2つの半導体素子2のいずれかのゲート電極23と2つのリード端子192のいずれかとに電気的に接合されている。ワイヤ68は、ゲート電極23とリード端子192とを導通接合する。
図15および図17に示すように、2つの導通部材3は、2つの半導体素子2に個別に対応して配置される。各導通部材3は、半導体素子2のソース電極21と、リード端子191と、に接合されている。導通部材3は、金属製の板材により構成される。当該導通部材3の構成材料は、たとえば銅または銅合金である。導通部材3は、たとえば打ち抜き加工や曲げ加工がなされた金属製の板材である。導通部材3は、導電部31、リード側接合部32および中間部33を有する。図17に示すように、導電部31、リード側接合部32および中間部33は、第2方向yに見て適宜屈曲してつながっている。
導電部31は、半導体素子2の厚さ方向zのz1側に配置されている。導電部31は、導電性接合材61を介してソース電極21に接合されている。導電性接合材61は、導電部31(導通部材3)とソース電極21とを導通接合する。導電部31は、厚さ方向zのz1側を向く導電主面311を有する。
リード側接合部32は、導電性接合材63を介してリード端子191の第1方向xのx1側の端部に接合されている。導電性接合材63は、リード側接合部32(導通部材3)とリード端子191とを導通接合する。
中間部33は、第1方向xにおいて導電部31およびリード側接合部32の間に位置する。中間部33は、導電部31およびリード側接合部32の双方につながっている。導電部31は、中間部33、リード側接合部32を介してリード端子191に導通している。これにより。各ソース電極21は、導通部材3を介してリード端子191に導通する。
第1放熱体4は、導電部31の厚さ方向zのz1側に配置されている。第1放熱体4は、導電主面311(導電部31)に固定されている。本実施形態では、第1放熱体4は、互いに積層された第1絶縁層41、第1金属層42および第2金属層43を含む。第1放熱体4は、たとえばDBC(Direct Bonded Copper)基板から構成される。第1放熱体4の構成は、上記実施形態の半導体装置A10における第1放熱体4と同様である。
第1絶縁層41の厚さ方向zのz2側に積層された第2金属層43は、接合材64を介して、2つの導通部材3の各々の導電主面311(導電部31)に接合されている。導電主面311は、第2金属層43(第1放熱体4)が固定される固定部位の一例である。接合材64は、導電性でも絶縁性でもよいが、たとえばはんだが用いられる。第1金属層42は、第1放熱面421を有する。第1放熱面421は、厚さ方向zのz1側を向く。第1放熱面421は、封止樹脂7から露出している。
上記の第1絶縁層41、第1金属層42および第2金属層43は、それぞれ厚さ方向zに見て、第2方向yを長手方向とする長矩形状である。第1絶縁層41は、平面視(厚さ方向z視)のサイズが第1金属層42および第2金属層43の各々よりも大である。第1絶縁層41は、厚さ方向zに見て、第1金属層42および第2金属層43の各々と、2つの導通部材3の各々の導電部31と重なる。図示した例では、第1絶縁層41は、厚さ方向zに見て、第1金属層42、第2金属層43、および導電部31の各々のすべてと重なる。なお、図示した例では、第2金属層43は、2つの半導体素子2が並ぶ第2方向yに長状の単一領域として設けられ、当該単一領域の第2金属層43が2つの導通部材3の各々の導電主面311(導電部31)に接合されていたが、これに限定されない。第2金属層43は、接合される2つの導通部材3の各導電部31に対応させて、互いに分離した複数(2つ)の領域により構成してもよい。
図15~図19に示すように、第2放熱体5は、ダイパッド部11の厚さ方向zのz2側に配置されている。第2放熱体5は、第1裏面112(ダイパッド部11)に固定されている。本実施形態では、第2放熱体5は、互いに積層された第2絶縁層51、第4金属層52および第5金属層53を含む。第2放熱体5は、たとえばDBC(Direct Bonded Copper)基板から構成される。
第2絶縁層51は、熱伝導率が比較的高い材料により構成され、たとえばセラミックスからなる。第2絶縁層51の構成材料は特に限定されず、たとえばアルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などが挙げられる。第2絶縁層51は、セラミックスの他、絶縁樹脂シートからなる構成でもよい。第2絶縁層51は、厚さ方向zに見て矩形状である。
第4金属層52は、第2絶縁層51の厚さ方向zのz1側に積層されている。第4金属層52の構成材料は特に限定されず、たとえば銅を含む。当該第4金属層52の構成材料は、銅ではなくアルミニウムを含んでいてもよい。第4金属層52は、接合材671を介して第1裏面112(ダイパッド部11)に接合されている。接合材671は、導電性でも絶縁性でもよいが、たとえばはんだが用いられる。
第5金属層53は、第2絶縁層51の厚さ方向zのz2側に積層されている。第5金属層53の構成材料は、第4金属層52の構成材料と同じである。第5金属層53は、第2放熱面531を有する。第2放熱面531は、厚さ方向zのz2側を向く。第2放熱面531は、封止樹脂7の樹脂裏面72から露出している。
上記の第2絶縁層51、第4金属層52および第5金属層53は、それぞれ厚さ方向zに見て矩形状である。第2絶縁層51は、平面視(厚さ方向z視)のサイズが第4金属層52および第5金属層53の各々よりも大である。第2絶縁層51は、厚さ方向zに見て、第4金属層52、第5金属層53、およびダイパッド部11(第1裏面112)の各々と重なる。図示した例では、第2絶縁層51は、厚さ方向zに見て、第4金属層52、第5金属層53、およびダイパッド部11(第1裏面112)の各々のすべてと重なる。上記の第2放熱体5(第2絶縁層51、第4金属層52および第5金属層53の各々)の熱伝導率は、封止樹脂7の熱伝導率よりも高い。
封止樹脂7は、第1リード1A、複数のリード端子191および複数のリード端子192の一部ずつと、半導体素子2と、複数のワイヤ68と、導通部材3と、第1放熱体4および第2放熱体5の一部ずつと、を覆っている。封止樹脂7は、たとえば黒色のエポキシ樹脂からなる。
図13、図14、図16~図19に示すように、封止樹脂7は、樹脂主面71、樹脂裏面72および樹脂側面73~76を有する。樹脂主面71および樹脂裏面72は、厚さ方向zにおいて反対側を向いている。樹脂主面71は、厚さ方向zのz1側を向いており、素子主面201および第1主面111と同じ側を向く。図13に示すように、樹脂主面71は、平面視(厚さ方向z視)において第1放熱体4の第1金属層42の第1放熱面421を囲む枠状である。この樹脂主面71から、第1放熱面421が露出している。図示した例では、第1放熱面421は、樹脂主面71と面一である。なお、第1放熱面421は、図示した例と異なり、樹脂主面71よりも厚さ方向zのz1側に位置してもよい。この場合、第1放熱面421を含む第1金属層42は、樹脂主面71から厚さ方向zのz1側に突き出ている。また、第1放熱面421は、樹脂主面71より厚さ方向zのz2側に位置してもよい。この場合、第1放熱面421を含む第1金属層42は、樹脂主面71から厚さ方向zのz2側に凹んだ位置にある。
樹脂裏面72は、厚さ方向zのz2側を向いており、素子裏面202および第1裏面112と同じ側を向く。図14に示すように、樹脂裏面72は、平面視(厚さ方向z視)において第2放熱体5の第5金属層53の第2放熱面531を囲む枠状である。この樹脂裏面72から第2放熱面531が露出している。第2放熱面531は、たとえば樹脂裏面72と面一である。
樹脂側面73~76の各々は、樹脂主面71および樹脂裏面72につながるとともに、厚さ方向zにおいて樹脂主面71と樹脂裏面72とに挟まれている。樹脂側面73および樹脂側面74は、第1方向xにおいて互いに反対側を向く。樹脂側面73は第1方向xのx1側を向いており、樹脂側面74は第1方向xのx2側を向いている。樹脂側面75および樹脂側面76は、第2方向yにおいて互いに反対側を向く。樹脂側面75は第2方向yのy1側を向いており、樹脂側面76は第2方向yのy2側を向いている。図13に示すように、樹脂側面73から、端子部126、複数のリード端子191および複数のリード端子192の各々の一部が突出している。図示した例では、樹脂側面73~76は、各々、厚さ方向zに対して若干傾斜している。なお、図13、図14、図16~図19に示す封止樹脂7の形状は一例である。封止樹脂7の形状は、例示された形状に限定されない。
次に、本実施形態の作用について説明する。
半導体装置A20は、ダイパッド部11(第1リード1A)の第1主面111に支持された複数の半導体素子2と、半導体素子2の厚さ方向zのz1側に導通接合された導電部31と、導電部31の厚さ方向zのz1側に固定された第1放熱体4と、を備える。第1放熱体4は、厚さ方向zのz1側を向く第1放熱面421を有し、当該第1放熱面421は、封止樹脂7の樹脂主面71から露出している。第1放熱体4の熱伝導率は、封止樹脂7の熱伝導率よりも高い。このような構成によれば、複数の半導体素子2で発生した熱を、導電部31および第1放熱体4を介して第1放熱面421から逃がすことができる。この第1放熱面421に図示しないヒートシンク等を密着させて取り付けることにより、複数の半導体素子2で発生した熱を、半導体素子2に対してダイパッド部11とは反対側(厚さ方向zのz1側)から効率よく逃がすことができる。また、第1放熱体4は、厚さ方向zのz1側に見て導電部31と重なる第1絶縁層41を含む。上記構成の半導体装置A10によれば、放熱性の向上および耐電圧性の向上を図ることができる。
半導体装置A20は、第2放熱体5をさらに備える。第2放熱体5は、ダイパッド部11の第1裏面112(厚さ方向zのz2側を向く面)に固定されている。第2放熱体5は、厚さ方向zのz2側を向く第2放熱面531を有し、当該第2放熱面531は、封止樹脂7の樹脂裏面72から露出している。第2放熱体5の熱伝導率は、封止樹脂7の熱伝導率よりも高い。このような構成によれば、複数の半導体素子2で発生した熱を、ダイパッド部11および第2放熱体5を介して第2放熱面531から逃がすことができる。この第2放熱面531に図示しないヒートシンク等を密着させて取り付けることにより、複数の半導体素子2で発生した熱を、ダイパッド部11側(厚さ方向zのz2側)から効率よく逃がすことができる。また、第2放熱体5は、厚さ方向zのz1側に見てダイパッド部11と重なる第2絶縁層51を含む。上記の第2放熱体5を備えた半導体装置A20によれば、放熱性の向上および耐電圧性の向上を図るうえで、より好ましい。
第1放熱体4は、互いに積層された第1絶縁層41、第1金属層42および第2金属層43を含む。第1金属層42は、第1絶縁層41の厚さ方向zのz1側に積層されており、第1放熱面421を有する。第2金属層43は第1絶縁層41の厚さ方向zのz2側に積層されており、導電主面311(導電部31)に接合されている。また、第2放熱体5は、互いに積層された第2絶縁層51、第4金属層52および第5金属層53を含む。第4金属層52は、第2絶縁層51の厚さ方向zのz1側に積層されており、ダイパッド部11の第1裏面112に接合されている。第5金属層53は、第2絶縁層51の厚さ方向zのz2側に積層されており、第2放熱面531を有する。上記構成の第1放熱体4および第2放熱体5はそれぞれ、たとえばDBC基板により構成することが可能である。上記の第1放熱体4および第2放熱体5を備えた半導体装置A20は、放熱性の向上および耐電圧性の向上を図るのに適した構造である。
第1放熱体4の第1絶縁層41は、厚さ方向zに見て、導電部31において第1放熱体4が固定される導電主面311のすべてと重なる。また、第2放熱体5の第2絶縁層51は、厚さ方向zに見て、ダイパッド部11において第2放熱体5が固定される第1裏面112のすべてと重なる。このような構成の半導体装置A20は、耐電圧性の向上を図る上でより好ましい。
なお、本実施形態の半導体装置A20は、複数の半導体素子2と、これら半導体素子2の厚さ方向zのz1側に配置された第1放熱体4と、半導体素子2の厚さ方向zのz2側に配置された第2放熱体5と、を備える構成例について説明したが、本開示はこれに限定されない。本開示の半導体装置においては、1つのみの半導体素子2と、半導体素子2の厚さ方向zのz1側に配置された第1放熱体4と、半導体素子2の厚さ方向zのz2側に配置された第2放熱体5と、を備える構成でもよい。
第2実施形態の第1変形例:
図20は、第2実施形態の第1変形例に係る半導体装置を示している。図20は、本変形例の半導体装置A21を示す断面図であり、上記第2実施形態において示した図17と同様の断面を表す。
図20は、第2実施形態の第1変形例に係る半導体装置を示している。図20は、本変形例の半導体装置A21を示す断面図であり、上記第2実施形態において示した図17と同様の断面を表す。
本変形例の半導体装置A21においては、上記の半導体装置A20と比べて、放熱板8が追加で設けられている。放熱板8の構成材料は、たとえば銅およびニッケルのいずれか、またはこれらの合金などからなる。
放熱板8は、第1面81および第2面82を有する。第1面81は、厚さ方向zのz1側を向いており、第2放熱体5(第5金属層53)の第2放熱面531に対向している。第2放熱面531は、封止樹脂7から露出する。その一方、本変形例では、接合材672を介して、第2放熱面531と放熱板8の第1面81とが接合されている。接合材672は、導電性でも絶縁性でもよいが、たとえばはんだが用いられる。第2面82は、厚さ方向zのz2側を向く。第2面82は、封止樹脂7の樹脂裏面72から露出している。図示した例では、第2面82は、樹脂裏面72と面一である。第2面82は、たとえば半導体装置A21を図示しない回路基板に実装する際に、はんだなどの接合材によって接合される部位である。
本変形例では、リード端子191において封止樹脂7から露出する部分は、第2方向yに見て屈曲形状である。リード端子191の第1方向xのx2側の先端部は、他の部位よりも厚さ方向zのz2側に位置する。詳細な図示は省略するが、半導体素子2のゲート電極23と導通するリード端子192、および半導体素子2のドレイン電極22に導通する端子部126についても、位置する先端部は、リード端子191と同様に屈曲しており、第1方向xのx2側の先端部が他の部位よりも厚さ方向zのz2側に位置する。リード端子191、リード端子192および端子部126の各々の先端部は、たとえば半導体装置A21を図示しない回路基板に実装する際に、はんだなどの接合材によって接合される部位である。
本変形例の半導体装置A21によれば、上記第2実施形態の半導体装置A20と同様の作用効果を奏する。半導体装置A21は、第2放熱体5の第2放熱面531に接合された放熱板8を備える。このような構成によれば、半導体素子2で発生した熱を、ダイパッド部11および第2放熱体5を介して放熱板8に効率よく逃がすことができる。このような構成の半導体装置A21は、放熱性の向上を図るうえで好ましい。
本開示に係る半導体装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本開示に係る半導体装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
本開示は、以下の付記に記載した実施形態を含む。
付記1.
厚さ方向の一方側を向く第1主面および前記厚さ方向の他方側を向く第1裏面を有するダイパッド部を含む第1リードと、
前記第1主面に支持された半導体素子と、
前記半導体素子の前記厚さ方向の一方側に配置され、且つ前記半導体素子に導通接合された導電部と、
前記ダイパッド部の少なくとも一部、および前記半導体素子を覆う封止樹脂と、
前記導電部の前記厚さ方向の一方側に固定され、且つ前記封止樹脂よりも熱伝導率が高い第1放熱体とを備え、
前記第1放熱体は、前記厚さ方向に見て前記導電部と重なる第1絶縁層を含むとともに、前記厚さ方向の一方側を向く第1放熱面を有し、
前記封止樹脂は、前記厚さ方向の一方側を向く樹脂主面と、前記樹脂主面から前記厚さ方向の他方側に離隔し、且つ前記厚さ方向の他方側を向く樹脂裏面と、を有し、
前記第1放熱面は、前記樹脂主面から露出している、半導体装置。
付記2.
前記第1放熱体は、前記第1絶縁層と、前記第1絶縁層の前記厚さ方向の一方側に積層された第1金属層と、前記第1絶縁層の前記厚さ方向の他方側に積層された第2金属層と、を含み、
前記第2金属層は、前記導電部に接合されており、
前記第1金属層は、前記第1放熱面を有する、付記1に記載の半導体装置。
付記3.
前記第1放熱体は、前記導電部に接合された導体板と、前記導体板の前記厚さ方向の一方側に接合された前記第1絶縁層と、を含み、
前記第1絶縁層は、前記第1放熱面を有する、付記1に記載の半導体装置。
付記4.
前記導電部は、金属製の板材により構成される、付記1ないし3のいずれかに記載の半導体装置。
付記5.
前記第1放熱体は、前記第1絶縁層と、前記第1絶縁層の前記厚さ方向の一方側に積層された第3金属層と、を含み、
前記導電部は、前記第1絶縁層の前記厚さ方向の他方側に積層されており、
前記第3金属層は、前記第1放熱面を有する、付記1に記載の半導体装置。
付記6.
前記第1放熱面は、前記樹脂主面と面一、または前記樹脂主面よりも前記厚さ方向の一方側に位置する、付記1ないし5のいずれかに記載の半導体装置。
付記7.
前記導電部は、前記第1放熱体が固定される固定部位を有し、
前記第1絶縁層は、前記厚さ方向に見て前記固定部位のすべてと重なる、付記1ないし6のいずれかに記載の半導体装置。
付記8.
前記第1リードに対して前記厚さ方向と直交する方向に離隔して配置された第2リードをさらに備え、
前記導電部は、前記第2リードに導通している、付記1ないし7のいずれかに記載の半導体装置。
付記9.
前記第1裏面は、前記樹脂裏面から露出している、付記1ないし8のいずれかに記載の半導体装置。
付記10.
前記第1裏面に固定され、且つ前記封止樹脂よりも熱伝導率が高い第2放熱体をさらに備え、
前記第2放熱体は、前記厚さ方向に見て前記ダイパッド部と重なる第2絶縁層を含むとともに、前記厚さ方向の他方側を向く第2放熱面を有し、
前記第2放熱面は、前記樹脂裏面から露出している、付記1ないし9のいずれかに記載の半導体装置。
付記11.
前記第2放熱体は、前記第2絶縁層と、前記第2絶縁層の前記厚さ方向の一方側に積層された第4金属層と、前記第2絶縁層の前記厚さ方向の他方側に積層された第5金属層と、を含み、
前記第4金属層は、前記第1裏面に接合されており、
前記第5金属層は、前記第2放熱面を有する、付記10に記載の半導体装置。
付記12.
前記第2放熱面は、前記樹脂裏面と面一である、付記10または11に記載の半導体装置。
付記13.
前記第2絶縁層は、前記厚さ方向に見て前記第1裏面のすべてと重なる、付記10ないし12のいずれかに記載の半導体装置。
付記14.
複数の前記半導体素子を備え、
複数の前記半導体素子は、前記第1主面上に、前記厚さ方向と直交する方向において互いに離隔して配置されている、付記10ないし13のいずれかに記載の半導体装置。
付記15.
前記半導体素子は、スイッチング素子である、付記10ないし14のいずれかに記載の半導体装置。
付記16.
前記半導体素子は、前記厚さ方向の一方側を向く素子主面と、前記厚さ方向の他方側を向く素子裏面と、前記素子主面に配置されたソース電極およびゲート電極と、前記素子裏面に配置されたドレイン電極と、を有し、
前記ドレイン電極は、前記第1主面に導通接合されており、
前記導電部は、前記ソース電極に導通接合されている、付記15に記載の半導体装置。
付記1.
厚さ方向の一方側を向く第1主面および前記厚さ方向の他方側を向く第1裏面を有するダイパッド部を含む第1リードと、
前記第1主面に支持された半導体素子と、
前記半導体素子の前記厚さ方向の一方側に配置され、且つ前記半導体素子に導通接合された導電部と、
前記ダイパッド部の少なくとも一部、および前記半導体素子を覆う封止樹脂と、
前記導電部の前記厚さ方向の一方側に固定され、且つ前記封止樹脂よりも熱伝導率が高い第1放熱体とを備え、
前記第1放熱体は、前記厚さ方向に見て前記導電部と重なる第1絶縁層を含むとともに、前記厚さ方向の一方側を向く第1放熱面を有し、
前記封止樹脂は、前記厚さ方向の一方側を向く樹脂主面と、前記樹脂主面から前記厚さ方向の他方側に離隔し、且つ前記厚さ方向の他方側を向く樹脂裏面と、を有し、
前記第1放熱面は、前記樹脂主面から露出している、半導体装置。
付記2.
前記第1放熱体は、前記第1絶縁層と、前記第1絶縁層の前記厚さ方向の一方側に積層された第1金属層と、前記第1絶縁層の前記厚さ方向の他方側に積層された第2金属層と、を含み、
前記第2金属層は、前記導電部に接合されており、
前記第1金属層は、前記第1放熱面を有する、付記1に記載の半導体装置。
付記3.
前記第1放熱体は、前記導電部に接合された導体板と、前記導体板の前記厚さ方向の一方側に接合された前記第1絶縁層と、を含み、
前記第1絶縁層は、前記第1放熱面を有する、付記1に記載の半導体装置。
付記4.
前記導電部は、金属製の板材により構成される、付記1ないし3のいずれかに記載の半導体装置。
付記5.
前記第1放熱体は、前記第1絶縁層と、前記第1絶縁層の前記厚さ方向の一方側に積層された第3金属層と、を含み、
前記導電部は、前記第1絶縁層の前記厚さ方向の他方側に積層されており、
前記第3金属層は、前記第1放熱面を有する、付記1に記載の半導体装置。
付記6.
前記第1放熱面は、前記樹脂主面と面一、または前記樹脂主面よりも前記厚さ方向の一方側に位置する、付記1ないし5のいずれかに記載の半導体装置。
付記7.
前記導電部は、前記第1放熱体が固定される固定部位を有し、
前記第1絶縁層は、前記厚さ方向に見て前記固定部位のすべてと重なる、付記1ないし6のいずれかに記載の半導体装置。
付記8.
前記第1リードに対して前記厚さ方向と直交する方向に離隔して配置された第2リードをさらに備え、
前記導電部は、前記第2リードに導通している、付記1ないし7のいずれかに記載の半導体装置。
付記9.
前記第1裏面は、前記樹脂裏面から露出している、付記1ないし8のいずれかに記載の半導体装置。
付記10.
前記第1裏面に固定され、且つ前記封止樹脂よりも熱伝導率が高い第2放熱体をさらに備え、
前記第2放熱体は、前記厚さ方向に見て前記ダイパッド部と重なる第2絶縁層を含むとともに、前記厚さ方向の他方側を向く第2放熱面を有し、
前記第2放熱面は、前記樹脂裏面から露出している、付記1ないし9のいずれかに記載の半導体装置。
付記11.
前記第2放熱体は、前記第2絶縁層と、前記第2絶縁層の前記厚さ方向の一方側に積層された第4金属層と、前記第2絶縁層の前記厚さ方向の他方側に積層された第5金属層と、を含み、
前記第4金属層は、前記第1裏面に接合されており、
前記第5金属層は、前記第2放熱面を有する、付記10に記載の半導体装置。
付記12.
前記第2放熱面は、前記樹脂裏面と面一である、付記10または11に記載の半導体装置。
付記13.
前記第2絶縁層は、前記厚さ方向に見て前記第1裏面のすべてと重なる、付記10ないし12のいずれかに記載の半導体装置。
付記14.
複数の前記半導体素子を備え、
複数の前記半導体素子は、前記第1主面上に、前記厚さ方向と直交する方向において互いに離隔して配置されている、付記10ないし13のいずれかに記載の半導体装置。
付記15.
前記半導体素子は、スイッチング素子である、付記10ないし14のいずれかに記載の半導体装置。
付記16.
前記半導体素子は、前記厚さ方向の一方側を向く素子主面と、前記厚さ方向の他方側を向く素子裏面と、前記素子主面に配置されたソース電極およびゲート電極と、前記素子裏面に配置されたドレイン電極と、を有し、
前記ドレイン電極は、前記第1主面に導通接合されており、
前記導電部は、前記ソース電極に導通接合されている、付記15に記載の半導体装置。
A10,A11,A12,A20,A21:半導体装置
1A:第1リード 1B:第2リード
1C:第3リード 11:ダイパッド部
111:第1主面 112:第1裏面
12,126,14,17:端子部
121,141,171:裏面実装部
125:延出部 13,16:パッド部
15,18:屈曲部 191,192:リード端子
2:半導体素子 20:素子本体
201:素子主面 202:素子裏面
21:ソース電極 22:ドレイン電極
23:ゲート電極 3:導通部材
31,35:導電部 311,351:導電主面
32,36:リード側接合部 33,37:中間部
4:第1放熱体 41,45,46:第1絶縁層
42:第1金属層 421,451,471:第1放熱面
43:第2金属層 44:導体板
47:第3金属層 5:第2放熱体
51:第2絶縁層 52:第4金属層
53:第5金属層 531:第2放熱面
61,62,63,65,66:導電性接合材
64,671,672:接合材 68:ワイヤ
69:導通部材 691:素子側接合部
692:リード側接合部 693:中間部
7:封止樹脂 71:樹脂主面
72:樹脂裏面 73,74,75,76:樹脂側面
8:放熱板 81:第1面
82:第2面
1A:第1リード 1B:第2リード
1C:第3リード 11:ダイパッド部
111:第1主面 112:第1裏面
12,126,14,17:端子部
121,141,171:裏面実装部
125:延出部 13,16:パッド部
15,18:屈曲部 191,192:リード端子
2:半導体素子 20:素子本体
201:素子主面 202:素子裏面
21:ソース電極 22:ドレイン電極
23:ゲート電極 3:導通部材
31,35:導電部 311,351:導電主面
32,36:リード側接合部 33,37:中間部
4:第1放熱体 41,45,46:第1絶縁層
42:第1金属層 421,451,471:第1放熱面
43:第2金属層 44:導体板
47:第3金属層 5:第2放熱体
51:第2絶縁層 52:第4金属層
53:第5金属層 531:第2放熱面
61,62,63,65,66:導電性接合材
64,671,672:接合材 68:ワイヤ
69:導通部材 691:素子側接合部
692:リード側接合部 693:中間部
7:封止樹脂 71:樹脂主面
72:樹脂裏面 73,74,75,76:樹脂側面
8:放熱板 81:第1面
82:第2面
Claims (16)
- 厚さ方向の一方側を向く第1主面および前記厚さ方向の他方側を向く第1裏面を有するダイパッド部を含む第1リードと、
前記第1主面に支持された半導体素子と、
前記半導体素子の前記厚さ方向の一方側に配置され、且つ前記半導体素子に導通接合された導電部と、
前記ダイパッド部の少なくとも一部、および前記半導体素子を覆う封止樹脂と、
前記導電部の前記厚さ方向の一方側に固定され、且つ前記封止樹脂よりも熱伝導率が高い第1放熱体とを備え、
前記第1放熱体は、前記厚さ方向に見て前記導電部と重なる第1絶縁層を含むとともに、前記厚さ方向の一方側を向く第1放熱面を有し、
前記封止樹脂は、前記厚さ方向の一方側を向く樹脂主面と、前記樹脂主面から前記厚さ方向の他方側に離隔し、且つ前記厚さ方向の他方側を向く樹脂裏面と、を有し、
前記第1放熱面は、前記樹脂主面から露出している、半導体装置。 - 前記第1放熱体は、前記第1絶縁層と、前記第1絶縁層の前記厚さ方向の一方側に積層された第1金属層と、前記第1絶縁層の前記厚さ方向の他方側に積層された第2金属層と、を含み、
前記第2金属層は、前記導電部に接合されており、
前記第1金属層は、前記第1放熱面を有する、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第1放熱体は、前記導電部に接合された導体板と、前記導体板の前記厚さ方向の一方側に接合された前記第1絶縁層と、を含み、
前記第1絶縁層は、前記第1放熱面を有する、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記導電部は、金属製の板材により構成される、請求項1ないし3のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記第1放熱体は、前記第1絶縁層と、前記第1絶縁層の前記厚さ方向の一方側に積層された第3金属層と、を含み、
前記導電部は、前記第1絶縁層の前記厚さ方向の他方側に積層されており、
前記第3金属層は、前記第1放熱面を有する、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第1放熱面は、前記樹脂主面と面一、または前記樹脂主面よりも前記厚さ方向の一方側に位置する、請求項1ないし5のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記導電部は、前記第1放熱体が固定される固定部位を有し、
前記第1絶縁層は、前記厚さ方向に見て前記固定部位のすべてと重なる、請求項1ないし6のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記第1リードに対して前記厚さ方向と直交する方向に離隔して配置された第2リードをさらに備え、
前記導電部は、前記第2リードに導通している、請求項1ないし7のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記第1裏面は、前記樹脂裏面から露出している、請求項1ないし8のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記第1裏面に固定され、且つ前記封止樹脂よりも熱伝導率が高い第2放熱体をさらに備え、
前記第2放熱体は、前記厚さ方向に見て前記ダイパッド部と重なる第2絶縁層を含むとともに、前記厚さ方向の他方側を向く第2放熱面を有し、
前記第2放熱面は、前記樹脂裏面から露出している、請求項1ないし9のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記第2放熱体は、前記第2絶縁層と、前記第2絶縁層の前記厚さ方向の一方側に積層された第4金属層と、前記第2絶縁層の前記厚さ方向の他方側に積層された第5金属層と、を含み、
前記第4金属層は、前記第1裏面に接合されており、
前記第5金属層は、前記第2放熱面を有する、請求項10に記載の半導体装置。 - 前記第2放熱面は、前記樹脂裏面と面一である、請求項10または11に記載の半導体装置。
- 前記第2絶縁層は、前記厚さ方向に見て前記第1裏面のすべてと重なる、請求項10ないし12のいずれかに記載の半導体装置。
- 複数の前記半導体素子を備え、
複数の前記半導体素子は、前記第1主面上に、前記厚さ方向と直交する方向において互いに離隔して配置されている、請求項10ないし13のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記半導体素子は、スイッチング素子である、請求項1および10ないし14のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記半導体素子は、前記厚さ方向の一方側を向く素子主面と、前記厚さ方向の他方側を向く素子裏面と、前記素子主面に配置されたソース電極およびゲート電極と、前記素子裏面に配置されたドレイン電極と、を有し、
前記ドレイン電極は、前記第1主面に導通接合されており、
前記導電部は、前記ソース電極に導通接合されている、請求項15に記載の半導体装置。
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-
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