(57)【要約】【課題】高い応力緩和性能と放熱性能を両立させることによって、高い信頼性と大電力化への対応性とを兼ね備えた半導体装置を提供する。【解決手段】本発明に係る半導体装置は、半導体チップと前記半導体チップを挟んで対向するベース電極ならびにリード電極とそれらを電気的に接合する接合層とが積層された半導体装置であり、前記ベース電極に放熱部材を当接させて使用される半導体装置であって、前記ベース電極は伝熱部と熱膨張拘束部との積層体で構成されており、前記半導体チップは前記接合層を介して前記ベース電極の前記伝熱部と接合されており、前記伝熱部が前記放熱部材に当接する。【選択図】図１
2010171096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと前記半導体チップを挟んで対向するベース電極ならびにリード電極とそれらを電気的に接合する接合層とが積層された半導体装置であり、前記ベース電極に放熱部材を当接させて使用される半導体装置であって、
前記ベース電極は伝熱部と熱膨張拘束部との積層体で構成されており、
前記半導体チップは前記接合層を介して前記ベース電極の前記伝熱部と接合されており、
前記伝熱部が前記放熱部材に当接することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記ベース電極の前記伝熱部は、前記半導体チップが接合され前記ベース電極の面内方向に伝熱する第１の伝熱部と、前記ベース電極の厚さ方向に伝熱する第２の伝熱部とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置において、
前記ベース電極の前記伝熱部は、前記第２の伝熱部と接続され前記ベース電極の面内方向に伝熱する第３または第４の伝熱部を更に有することを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体装置において、
前記ベース電極の前記熱膨張拘束部が、前記ベース電極の内部に埋設されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記ベース電極は、底部と前記底部の外周に形成された壁部とを有し全体として凹形状をしていることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記ベース電極の前記熱膨張拘束部は、その線膨張係数が12×10-6/℃以下である材料からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体装置において、
前記ベース電極の前記熱膨張拘束部は、Mo，W，Fe-Ni合金，またはFe-Ni-Co合金からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記ベース電極の前記伝熱部は、その熱伝導率が150 W/m・K以上である材料からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置において、
前記ベース電極の前記伝熱部は、Cu，Al，またはそれらの１を主要構成元素とする合金からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記接合層は、SnとCuを主要構成元素としCu濃度が７質量％以下でありPbを含まない合金からなることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に係わり、特に車両用回転発電機等において大電流の整流に好適に用いられるパワー半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パワー半導体装置は、モータ・発電機等の電気機器の制御や電力を変換するために用いられる大電力の半導体装置である。近年、電気機器に対する省エネ・環境負荷低減の要求などから、パワー半導体装置の需要が急伸している。また、当該電気機器の高効率化や大容量化のため、パワー半導体装置の使用環境は高電圧・大電流化（大電力化）がさらに進展し、要求される使用温度条件なども益々厳しくなってきている。このような背景の下、長期間使用されるパワー半導体装置にとっては信頼性の低下を引き起こさないことが重要であり、特に、電子部材同士の接合層（例えば、はんだ接合層）での信頼性確保（例えば、該接合層が破損しないこと）が重要な課題となっている。
【０００３】
パワー半導体装置の一種であり車両用回転発電機等に用いられる整流装置は、一般的に、半導体チップと該半導体チップを挟んで対向する一対の電極とがはんだ接合で積層され、該積層がシリコン樹脂等で封止された構造となっている。上述したように、パワー半導体装置は高電圧・大電流（大電力）で動作させられることが多いため、動作中は半導体チップなどに大量のジュール熱が発生し200℃以上の高温になることもある。一方、停止中は周囲環境温度まで冷却される。すなわち、パワー半導体装置は各種半導体装置の中で動作・停止間の温度差が特に大きいという事情があり、その結果、半導体装置内部に大きな熱応力が繰返し生じる。具体的には、半導体チップの主材質であるシリコン（Si、線膨張係数：約３×10-6/℃）と電極の主材質である銅（Cu、線膨張係数：約17×10-6/℃）との熱膨張差に起因する熱応力が生じる。
【０００４】
この繰返しの熱応力は、機械的強度が比較的低いはんだ接合層に剪断応力を生じさせ疲労亀裂を発生させる要因となりやすい。はんだ接合層での疲労亀裂の発生・進展（すなわち疲労破壊）は、半導体チップにおける導電障害や放熱障害を引き起こし、パワー半導体装置の機能停止を誘発する恐れがある。したがって、はんだ接合層の疲労破壊を防止するためには、電子部材（例えば、半導体チップ・電極）の熱膨張差に起因する剪断応力をいかに低減するかが肝要である。
【０００５】
はんだ接合層に掛かる剪断応力を低減する構造として、例えば特許文献１に示されるような構造が提案されている。特許文献１では、半導体チップと第１の電極との間、該半導体チップと第２の電極との間に、線膨張係数が半導体チップの線膨張係数より大きく、かつ第１および第２の電極材料の線膨張係数よりも小さい材料からなる応力緩衝板を設けた整流装置が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には次のような構造の半導体整流素子が提案されている。特許文献２では、整流機能を有する半導体チップを、その一主面の電極でわん状の金属製放熱容器の内底にはんだ接合させ、一方その他主面の電極でリード線の一端にはんだ接合させるとともに、該放熱容器内を樹脂封止した半導体整流素子において、該放熱容器が銅とコバールと銅の３層クラッド材からなる半導体整流素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４,３４９,８３１号公報
【特許文献２】特開昭６３−２５２４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
自動車における近年の急速な電装化によって、車両用回転発電機等の電力容量は増大傾向にあり、それに伴いパワー半導体装置における発熱量が増大し、半導体装置内部の熱負荷と熱応力も増加傾向にある。これに対し、特許文献１に記載の半導体装置は、半導体チップと両電極との間に応力緩衝板を設けて線膨張係数差に起因する剪断応力を緩和しているが、該応力緩衝板の熱伝導率が低いことから半導体チップからの放熱性が低下するため、更なる発熱量の増大に対処することが困難である。また、特許文献２に記載の半導体整流素子は、放熱容器としてシリコンの線膨張係数に近い銅とコバールと銅とのクラッド材を使用することではんだ接合層に掛かる剪断応力を緩和しているが、クラッド材中のコバールの熱伝導率が低いことから放熱容器の厚さ方向の放熱性が低下するため、特許文献１に記載の半導体装置と同様に、更なる発熱量の増大に対処することが困難である。
【０００９】
すなわち、従来の半導体装置（整流装置等のパワー半導体装置）と同等以上の信頼性の確保と大電力化への対応をしていくには、これまで以上の対策が必要である。従って、本発明の目的は、高い応力緩和性能と放熱性能を両立させることによって、高い信頼性と大電力化への対応性とを兼ね備えた半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するため、半導体チップと前記半導体チップを挟んで対向するベース電極ならびにリード電極とそれらを電気的に接合する接合層とが積層された半導体装置であり、前記ベース電極に放熱部材を当接させて使用される半導体装置であって、
前記ベース電極は伝熱部と熱膨張拘束部との積層体で構成されており、前記半導体チップは前記接合層を介して前記ベース電極の前記伝熱部と接合されており、前記伝熱部が前記放熱部材に当接することを特徴とする半導体装置を提供する。
【００１１】
また、本発明は、上記目的を達成するため、上記の本発明に係る半導体装置において、以下のような改良や変更を加えることができる。
（１）前記ベース電極の前記伝熱部は、前記半導体チップが接合され前記ベース電極の面内方向に伝熱する第１の伝熱部と、前記ベース電極の厚さ方向に伝熱する第２の伝熱部とを有する。
（２）前記ベース電極の前記伝熱部は、前記第２の伝熱部と接続され前記ベース電極の面内方向に伝熱する第３または第４の伝熱部を更に有する。
（３）前記ベース電極の前記熱膨張拘束部が、前記ベース電極の内部に埋設されている。
（４）前記ベース電極は、底部と前記底部の外縁上に形成された壁部とを有し全体として凹形状をしている。
（５）前記ベース電極の前記熱膨張拘束部は、その線膨張係数が12×10-6/℃以下である材料からなる。
（６）前記ベース電極の前記熱膨張拘束部は、モリブデン（Mo），タングステン（W），鉄−ニッケル合金（Fe-Ni合金），または鉄−ニッケル−コバルト合金（Fe-Ni-Co合金）からなる。
（７）前記ベース電極の前記伝熱部は、その熱伝導率が150 W/m・K以上である材料からなる。
（８）前記ベース電極の前記伝熱部は、銅（Cu），アルミニウム（Al），またはそれらの１を主要構成元素とする合金からなる。
（９）前記接合層は、錫（Sn）と銅（Cu）を主要構成元素としCu濃度が７質量％以下であり鉛（Pb）を含まない合金からなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、パワー半導体装置において高い応力緩和性能と放熱性能を両立させることができ、高い信頼性と大電力化への対応性とを兼ね備えた半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の１例を示す縦断面模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の他の例を示す縦断面模式図である。
【図３】従来のパワー半導体装置および第１の実施形態に係るパワー半導体装置において通電条件下で半導体チップ温度を解析した結果である。
【図４】従来のパワー半導体装置および第１の実施形態に係るパワー半導体装置において通電条件下で第１の接合層での相当塑性ひずみ比を解析した結果である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の１例を示す縦断面模式図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の１例を示す縦断面模式図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の１例を示す断面模式図であり、(ａ)は縦断面模式図、(ｂ)は(ａ)中のＡ−Ａ線で切断した横断面模式図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の他の１例を示す断面模式図であり、(ａ)は縦断面模式図、(ｂ)は(ａ)中のＢ−Ｂ線で切断した横断面模式図である。
【図９】従来の半導体装置の１例を示す縦断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
はじめに、従来の半導体装置について簡単に説明する。図９は、従来の半導体装置の１例を示す縦断面模式図である。従来のパワー半導体装置600は、例えば、半導体チップ10と、半導体チップ10を挟んで対向する一対の電極（ベース電極61ならびにリード電極12）と、それらを電気的に接合する接合層（第１の接合層63および第２の接合層64）とが積層され、略全体が封止材15で封止される構造を有している。該半導体装置600は、ベース電極61に放熱部材16を当接させて使用される。なお、図９においては、ベース電極61は底部611と該底部の外縁上に形成された壁部612とを有する全体として凹形状の電極であり、リード電極12はリード部12aと接触面積を拡大するための電極部12bとからなる電極の場合を示した。
【００１５】
前述したように、従来の半導体装置600は、ベース電極61が銅素材61aとコバール素材61bと銅素材61cとの３層クラッド材からなっている。銅−コバール−銅の３層クラッド材は、銅素材単体に比較して０〜200℃までの線膨張係数が小さいことから、半導体装置の温度変化に伴う熱膨張差を吸収し、第１の接合層63に掛かる剪断応力（熱衝撃）を低減できるとされている。しかしながら、該３層クラッド材に用いられるコバール素材61bの熱伝導率（約17 W/m・K）は、銅素材61a・61cの熱伝導率（約400 W/m・K）よりも著しく小さいことから、該３層クラッド材の厚さ方向の熱伝導が阻害される問題がある。これは、半導体装置の電力容量を増大させる場合（すなわち、半導体チップでの発熱量が増大する場合）に温度変化量（温度振幅）も増大し、結果として熱膨張差に起因する疲労亀裂を誘発することにつながる。
【００１６】
そこで、上記のような従来の半導体装置に加えて、半導体チップで発生した熱を積極的に外部へ放出（伝達）することができれば、半導体装置の温度変化量（温度振幅）自体を縮小することができ、その結果、接合層に掛かる剪断応力をさらに低減することができると考えた。本発明は、半導体装置における熱応力・熱伝達に関する発明者らの精力的な調査・研究により完成したものである。
【００１７】
以下、図を参照しながら本発明に係る実施の形態を説明する。ただし、本発明はここで取り上げた実施の形態に限定されることはなく、適宜組み合わせてもよい。なお、図面中で同義の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１８】
〔本発明の第１の実施形態〕
（半導体装置の構造）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の１例を示す縦断面模式図である。本実施形態に係るパワー半導体装置100は、従来のパワー半導体装置600と同様に、半導体チップ10と、半導体チップ10を挟んで対向する一対の電極（ベース電極11Aならびにリード電極12）と、それらを電気的に接合する接合層（第１の接合層13および第２の接合層14）とが積層され、略全体が封止材15で封止される構造を有しており、ベース電極11Aに放熱部材16を当接させて使用される。また、ベース電極11Aは、第１の熱膨張拘束部11aと伝熱部11bと第２の熱膨張拘束部11cとの積層体で構成されている。
【００１９】
一方、図１に示すように、本実施形態に係るパワー半導体装置100は、半導体チップ10が第１の接合層13を介して伝熱部11bと接合されており、該伝熱部11bが放熱部材16に当接している点で従来のパワー半導体装置600と異なる。なお、図１においては、３層構造のベース電極11Aを記載しているが、３層構造に限定されるものではなく４層以上の構造であってもよい。また、同図中、ベース電極11Aは底部111と該底部の外縁上に形成された壁部112とを有する全体として凹形状の電極であり、リード電極12はリード部12aと接触面積を拡大するための電極部12bとからなる電極の場合を示したが、壁部112や電極部12bが無くても構わない。
【００２０】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の他の例を示す縦断面模式図である。なお、図２においては、放熱部材16の図示を省略した。図２(ａ)は、ベース電極11Bが第１の熱膨張拘束部11aと伝熱部11bと第２の熱膨張拘束部11cと副伝熱部11dとの積層体の４層構造で構成されている例（本実施形態に係るパワー半導体装置101）である。図２(ｂ)は、ベース電極11Cが第１の熱膨張拘束部11eと伝熱部11fと第２の熱膨張拘束部11cとの積層体で、第１の熱膨張拘束部11eが壁部112の外周側に形成されている例（本実施形態に係るパワー半導体装置102）である。図２(ｃ)は、ベース電極11Dが第１の熱膨張拘束部11gと伝熱部11hと第２の熱膨張拘束部11cとの積層体で、壁部112が第１の熱膨張拘束部11gのみで構成されている例（本実施形態に係るパワー半導体装置103）である。図２(ｄ)は、ベース電極11Eが第１の熱膨張拘束部11iと伝熱部11jと第２の熱膨張拘束部11cとの積層体で、壁部112が無い構造例（本実施形態に係るパワー半導体装置104）である。
【００２１】
熱膨張拘束部11a，11c，11e，11g，11iは、その線膨張係数が12×10-6℃-1以下である材料を用いることが望ましい。具体的には、Mo（線膨張係数：約５×10-6/℃）， W（線膨張係数：約4.5×10-6/℃），Fe-Ni合金（例えば、Fe-42％Ni合金、線膨張係数：約５×10-6/℃や、Fe-36％Ni合金、線膨張係数：約1.2×10-6/℃）， CuとMoの複合材（等価線膨張係数：例えば約７×10−６℃−１），Fe-Ni-Co合金（例えば、Fe-29％Ni-17％Co合金、線膨張係数：約５×10-6/℃）等を好ましく用いることができる。なお、第１の熱膨張拘束部と第２の熱膨張拘束部とは同じ材料を用いる必要はなく適宜選択できる。
【００２２】
一方、伝熱部11b，11d，11f，11h，11jの材料としては、その熱伝導率が150 W/m・K以上の金属であることが望ましい。具体的には、Cu（熱伝導率：約400 W/m・K），Al（熱伝導率：約240 W/m・K），またはそれらの１を主要構成元素とする合金（例えば、C194やA6101等）を好ましく用いることができる。なお、ベース電極における第１の熱膨張拘束部と伝熱部と第２の熱膨張拘束部との厚さ比率（または体積比率）や壁部の高さ・厚さの寸法は、それぞれ選定された材料の物性値や半導体チップの消費電力（設計運転温度）などに応じて適宜設計される。
【００２３】
本実施形態に係るパワー半導体装置100〜104は、伝熱部に対して第１の熱膨張拘束部と第２の熱膨張拘束部とを設けることによって、温度上昇時におけるベース電極底部111の面内方向（半導体チップ10の面内方向、図１・図２中の水平方向）の熱膨張を制約することができ、半導体チップ10との熱膨張差が小さくなることから、第１の接合層13に掛かる剪断応力を低減することができる。加えて、伝熱部となる熱伝導率の高い金属部材に第１の接合層13を介して半導体チップ10を接合しており、かつ該伝熱部が放熱部材16に当接していることにより、半導体チップ10で発生した熱を従来よりも効率良く（熱抵抗が低い状態で）放熱部材16に伝達することができる。これにより、半導体装置全体の温度上昇を抑えかつ温度上昇に対しても応答性良く放熱し、その結果、第１の接合層13に掛かる剪断応力をさらに低減することができる。
【００２４】
また、応力抑制部となる材料の機械的特性（例えば、Moのヤング率：約330 GPa、Wのヤング率：約410 GPa、インバー合金のヤング率：約140 GPa、コバール合金のヤング率：約130 GPa、）は、伝熱部となる金属部材の機械的特性（例えば、Cuのヤング率：約120 GPa、Alのヤング率：約70 GPa）よりも高いことから、熱膨張拘束部はベース電極に対する補強材の機能も有する。これは、ベース電極と放熱部材16とを当接させる際に（例えば、放熱部材16にベース電極を圧入させる際に）ベース電極の変形を抑制し、その結果、半導体チップ10や第１の接合層13でのクラック発生を防止する効果につながる。本実施形態に係るパワー半導体装置100〜104は、半導体チップ10が接合された伝熱部を第１の熱膨張拘束部と第２の熱膨張拘束部とで挟む構造を有することから、ベース電極の変形抑制においてより効果的である。
【００２５】
第１の接合層13および第２の接合層14に用いられる接合材料に特段の制限は無いが、環境保護の観点から鉛フリーはんだ（例えば、SnとCuを主要構成元素としCu濃度が７質量％以下でありPbを含まない合金）を用いることは特に好ましい。また、封止材15の材料にも特段の制限は無く、通常用いられる材料（例えば、シリコン樹脂）を利用することができる。
【００２６】
（半導体装置の製造方法）
本発明に係る半導体装置の製造方法は、結果として所望の構造が形成できれば、その製造方法に限定は無く従前の方法を用いることができる。１例として、伝熱部と熱膨張拘束部との積層体であるベース電極は、板材の焼結・粉末冶金・溶着などで製造することができる。
【００２７】
（放熱性能および応力緩和性能の解析）
図９に示した従来のパワー半導体装置600と図１に示した本実施形態に係るパワー半導体装置100とを用いて、放熱性能および応力緩和性能を比較検討した。従来のパワー半導体装置600のベース電極61における「銅素材61aの厚さ：コバール素材61bの厚さ：銅素材61cの厚さ」および本実施形態に係るパワー半導体装置100のベース電極11Aにおける「熱膨張拘束部11aの厚さ： 伝熱部11bの厚さ：熱膨張拘束部11cの厚さ」は、ともに「１：１：１」とした。その他は同じ条件になるようにした。また、半導体チップ10の発熱条件は、初期温度50℃から35 Wで発熱し続けたものとした。結果を図３・図４に示す。
【００２８】
図３は、従来のパワー半導体装置および第１の実施形態に係るパワー半導体装置において通電条件下で半導体チップ温度を解析した結果である。図３に示したように、第１の実施形態に係るパワー半導体装置における半導体チップ温度は、従来のパワー半導体装置におけるそれよりも５℃程度低くなった。これは、本発明の特徴によりパワー半導体装置の放熱性能が向上したことを表している。また、この温度差は、接合層（第１の接合層および第２の接合層）として鉛フリーはんだ（例えば、Sn-Cuはんだ、Sn-Ag-Cuはんだ等）を用いる場合において、非常に大きな有意差（温度マージン）と言えるものである。
【００２９】
図４は、従来のパワー半導体装置および第１の実施形態に係るパワー半導体装置において通電条件下で第１の接合層での相当塑性ひずみ比を解析した結果である。図４に示したように、第１の実施形態に係るパワー半導体装置における第１の接合層での相当塑性ひずみ比は、従来のパワー半導体装置におけるそれの６割程度と劇的に低減されることが確認された。これは、上述した放熱性能の向上によって半導体装置全体の温度上昇を抑え、その結果、第１の接合層での相当塑性ひずみ比を低減することができたと解することができる。
【００３０】
以上図３・図４に示したように、本実施形態に係るパワー半導体装置は、従来のパワー半導体装置に比して高い放熱性能と高い応力緩和性能とを両立させることができることが確認された。これらは、高い信頼性と大電力化への対応性とを兼ね備えたパワー半導体装置につながるものと言える。
【００３１】
〔本発明の第２の実施形態〕
（半導体装置の構造）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の１例を示す縦断面模式図である。本実施形態に係るパワー半導体装置200は前記第１の実施形態に係る半導体装置100と略同様の構成を有し、ベース電極21が、第１の熱膨張拘束部21aと、伝熱部と、第２の熱膨張拘束部21cとの積層体で構成されている。加えて、前記伝熱部が、半導体チップ10が接合されベース電極21の面内方向に伝熱し放熱部材16に当接する第１の伝熱部21bと、ベース電極21の厚さ方向に伝熱する第２の伝熱部21dとを有することを特徴とする。
【００３２】
本実施形態に係る半導体装置200は、第１の実施形態と同じ作用効果に加えて、ベース電極21の厚さ方向に伝熱する第２の伝熱部21dが存在することにより、ベース電極21の底部211の底面211’で当接する部材に対しても放熱することができ、より高い放熱性能を発揮することができる。なお、図５において、ベース電極21は底部211と該底部の外縁上に形成された壁部212とを有する全体として凹形状の電極であり、リード電極12はリード部12aと接触面積を拡大するための電極部12bとからなる電極の場合を示したが、第１の実施形態と同様な変形をしてもよい（図２参照）。また、本実施形態に係る半導体装置の製造方法も、特段の限定は無く従前の方法を用いることができる。
【００３３】
〔本発明の第３の実施形態〕
（半導体装置の構造）
図６は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の１例を示す縦断面模式図である。本実施形態に係るパワー半導体装置300は、前記第２の実施形態に係る半導体装置200に加えて、ベース電極31が、第１の熱膨張拘束部31aと、伝熱部と、第２の熱膨張拘束部31cとの積層体で構成され、前記伝熱部が、半導体チップ10が接合されベース電極31の面内方向に伝熱し放熱部材16に当接する第１の伝熱部31bと、ベース電極31の厚さ方向に伝熱する第２の伝熱部31dと、前記第２の伝熱部31dと接続されベース電極31の面内方向に伝熱し放熱部材16に当接する第３の伝熱部31eとを有することを特徴とする。
【００３４】
本実施形態に係る半導体装置300は、第１・第２の実施形態と同じ作用効果に加えて、第３の伝熱部31eが存在することにより、第２の伝熱部31dを介して伝わった熱がベース電極31の底部311の底面311’で当接する部材と放熱部材16とに対して放熱することができ、更に高い放熱性能を発揮することができる。なお、図６において、ベース電極31は底部311と該底部の外縁上に形成された壁部312とを有する全体として凹形状の電極であり、リード電極12はリード部12aと接触面積を拡大するための電極部12bとからなる電極の場合を示したが、第１の実施形態と同様な変形をしてもよい（図２参照）。また、本実施形態に係る半導体装置の製造方法も、特段の限定は無く従前の方法を用いることができる。
【００３５】
〔本発明の第４の実施形態〕
（半導体装置の構造）
図７は、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の１例を示す断面模式図であり、(ａ)は縦断面模式図、(ｂ)は(ａ)中のＡ−Ａ線で切断した横断面模式図である。本実施形態に係るパワー半導体装置400は、前記第３の実施形態に係る半導体装置300と略同様の構成を有し、ベース電極41が、第１の熱膨張拘束部41aと、伝熱部と、第２の熱膨張拘束部41cとの積層体で構成され、前記伝熱部が、半導体チップ10が接合されベース電極41の面内方向に伝熱し放熱部材16に当接する第１の伝熱部41bと、ベース電極41の厚さ方向に伝熱する第２の伝熱部41dと、ベース電極41の厚さ方向に伝熱し放熱部材16に当接する第３の伝熱部41d’と、前記第２・第３の伝熱部41d・41d’と接続されベース電極41の面内方向に伝熱し放熱部材16に当接する第４の伝熱部41eとを有することを特徴とする。
【００３６】
図８は、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の他の１例を示す断面模式図であり、(ａ)は縦断面模式図、(ｂ)は(ａ)中のＢ−Ｂ線で切断した横断面模式図である。本実施形態に係るパワー半導体装置500は、ベース電極51が、第１の熱膨張拘束部51aと、伝熱部と、第２の熱膨張拘束部51cとの積層体で構成され、前記伝熱部が、半導体チップ10が接合されベース電極51の面内方向に伝熱し放熱部材16に当接する第１の伝熱部51bと、ベース電極51の厚さ方向に伝熱し放熱部材16に当接する第２の伝熱部51d’と、前記第２の伝熱部51d’と接続されベース電極51の面内方向に伝熱し放熱部材16に当接する第３の伝熱部51eとを有することを特徴とする。他の構成は、前述した第１の実施形態に係る半導体装置100と同様である。
【００３７】
図７・図８に示した第４の実施形態に係る半導体装置400・500は、ともに第２の熱膨張拘束部41c・51cがベース電極41・51の内部に埋没されている構造を有する。
【００３８】
本実施形態に係る半導体装置400は、前述した実施形態と同じ作用効果に加えて、ベース電極41の厚さ方向に伝熱し放熱部材16に当接する第３の伝熱部41d’が存在することにより、放熱部材16に対して放熱しつつ第４の伝熱部41eに伝熱することができ、更に高い放熱性能を発揮することができる。また、本実施形態に係る半導体装置500も同様に、ベース電極51の厚さ方向に伝熱し放熱部材16に当接する第２の伝熱部51d’が存在することにより、放熱部材16に対して放熱しつつ第３の伝熱部51eに伝熱することができ、高い放熱性能を発揮することができる。
【００３９】
なお、図７・図８において、ベース電極41・51はそれぞれ底部411・511と該底部の外縁上に形成された壁部412・512とを有する全体として凹形状の電極であり、リード電極12はリード部12aと接触面積を拡大するための電極部12bとからなる電極の場合を示したが、第１の実施形態と同様な変形をしてもよい（図２参照）。また、本実施形態に係る半導体装置の製造方法も、特段の限定は無く従前の方法を用いることができる。
【符号の説明】
【００４０】
100〜104，200，300，400，500，600…パワー半導体装置、10…半導体チップ、
11A〜11E，21，31，41，51，61…ベース電極、
11a，11e，11g，11i，21a，31a，41a，51a…第１の熱膨張拘束部、
11c，21c，31c，41c，51c…第２の熱膨張拘束部、
11b，11f，11h，11j…伝熱部、11d…副伝熱部、
21b，31b，41b，51b…第１の伝熱部、21d，31d，41d，51d’…第２の伝熱部、
31e，41d’，51e…第３の伝熱部、41e…第４の伝熱部、
111，211，311，411，511，611…底部、211’，311’，411’，511’…底面、
112，212，312，412，512，612…壁部、
12…リード電極、12a…リード部、12b…電極部、
13，63…第１の接合層、14，64…第２の接合層、15…封止材、16…放熱部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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