(57)【要約】  本願明細書に開示される技術は、製品サイズを大型化させずに、半導体素子の放熱性とリード電極の放熱性とを向上させることができる技術に関するものである。本技術に関する半導体装置は、半導体素子１００と、半導体素子１００の上面に一端の下面が接続される外部端子であるリード電極１０２と、半導体素子１００の下面側に配置される冷却機構１０９と、リード電極１０２の一端よりも他端側の下面と冷却機構１０９との間に熱的に結合して配置され、かつ、少なくとも１つの絶縁層１０４を含む放熱機構とを備えるものである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子（１００）と、
前記半導体素子（１００）の上面に一端の下面が接続される外部端子であるリード電極（１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ）と、
前記半導体素子（１００）の下面側に配置される冷却機構（１０９）と、
前記リード電極（１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ）の前記一端よりも他端側の下面と前記冷却機構（１０９）との間に熱的に結合して配置され、かつ、少なくとも１つの絶縁層（１０４、１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ、１０４Ｄ、１０４Ｅ、１０４Ｆ、１０４Ｇ）を含む放熱機構とを備える、
半導体装置。
【請求項２】
前記放熱機構は、
前記リード電極（１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ）の前記一端よりも他端側の下面に接続される第１の放熱ブロック（１０３、１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ）と、
少なくとも一部が前記第１の放熱ブロック（１０３、１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ）の下面に接続される前記絶縁層（１０４、１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ）と、
前記絶縁層（１０４、１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ）の下面に接続される放熱材（１０８、１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃ）とを有する、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記絶縁層（１０４）は、前記半導体素子（１００）と前記冷却機構（１０９）との間に配置される第１の部分と、前記第１の放熱ブロック（１０３、１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ）の下面に接続される第２の部分とを有し、
前記第１の部分と前記第２の部分とが連続して形成される、
請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記絶縁層は、前記半導体素子（１００）と前記冷却機構（１０９）との間に配置される第１の部分（１０４Ａ）と、前記第１の放熱ブロック（１０３、１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ）の下面に接続される第２の部分（１０４Ｂ、１０４Ｃ）とを有し、
前記第１の部分（１０４Ａ）と前記第２の部分（１０４Ｂ、１０４Ｃ）とは互いに離間して形成され、
前記放熱材は、前記第１の部分（１０４Ａ）の下面に接続される第３の部分（１０８Ａ）と、前記第２の部分（１０４Ｂ、１０４Ｃ）の下面に接続される第４の部分（１０８Ｂ、１０８Ｃ）とを有する、
請求項２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記リード電極（１０２Ａ）には、前記リード電極（１０２Ａ）の上面から下面に向かって貫通する穴（２００）が形成され、
前記第１の放熱ブロック（１０３Ａ）の上面には、前記リード電極（１０２Ａ）における前記穴（２００）と平面視において重なる位置においてネジ穴（２０１）が形成される、
請求項２から請求項４のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記リード電極（１０２Ｂ）には、前記リード電極（１０２Ｂ）の上面から下面に向かって貫通する穴（２０２）が形成され、
前記第１の放熱ブロック（１０３Ａ）の上面には、前記リード電極（１０２Ｂ）における前記穴（２０２）と平面視において重なる位置において突起（２０３）が形成される、
請求項２から請求項４のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記リード電極（１０２Ａ）には、前記リード電極（１０２Ａ）の上面から下面に向かって貫通する穴（２００）が形成され、
前記リード電極（１０２Ａ）における前記穴（２００）と平面視において重なる位置においてネジ穴（２０６）が形成されるナット（２０５）をさらに備え、
前記第１の放熱ブロック（１０３Ｃ）は、前記ナット（２０５）の少なくとも下面に接続される、
請求項２から請求項４のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１の放熱ブロック（１０３Ｄ）は、前記ナット（２０５Ａ）の下面および側面に接続される、
請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記ナット（２０５）の少なくとも一部、および、前記リード電極（１０２Ａ）の前記一端を覆って形成される樹脂部（１１２）をさらに備える、
請求項７に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記リード電極（１０２Ａ）の前記他端側に一端が接続されるバスバー（１１１、１１１Ａ）と、
前記バスバー（１１１、１１１Ａ）の前記一端よりも他端側の下面に接続される第２の放熱ブロック（１１０）とをさらに備え、
前記絶縁層の前記第２の部分（１０４Ｃ）は、前記第２の放熱ブロック（１１０）の下面にも接続される、
請求項３または請求項４に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記リード電極（１０２Ｃ）の前記他端側には、突起（２０７）が形成され、
前記バスバー（１１１Ａ）は、前記リード電極（１０２Ｃ）の前記突起（２０７）に溶接される、
請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記第１の放熱ブロック（１０３Ａ、１０３Ｃ）の少なくとも一部、および、前記リード電極（１０２Ａ）の前記一端を覆って形成される樹脂部（１１２、１１２Ａ、１１２Ｂ）をさらに備える、
請求項２から請求項４のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記樹脂部は、前記第１の放熱ブロック（１０３Ａ、１０３Ｃ）の少なくとも一部を覆う第５の部分（１１２Ｂ）と、前記リード電極（１０２Ａ）の前記一端を覆う第６の部分（１１２Ａ）とを有し、
前記第５の部分（１１２Ｂ）と前記第６の部分（１１２Ａ）とは、互いに離間して形成される、
請求項１２に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記放熱機構は、
前記半導体素子（１００）の下面に接続され、かつ、前記絶縁層のうちの第１の絶縁層（１０４Ｄ、１０４Ｆ）を挟んで前記リード電極（１０２、１０２Ｂ）の下面に接続されるヒートスプレッダ（１０５Ａ、１０５Ｂ）と、
前記ヒートスプレッダ（１０５Ａ、１０５Ｂ）の下面に接続される第２の絶縁層（１０４Ｅ、１０４Ｇ）と、
前記第２の絶縁層（１０４Ｅ、１０４Ｇ）の下面に接続される放熱材（１０８Ｄ、１０８Ｅ）とを有する、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記リード電極（１０２Ｂ）は、前記ヒートスプレッダ（１０５Ａ）に接続される前記下面が前記ヒートスプレッダ（１０５Ａ）側に曲がって形成される、
請求項１４に記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記リード電極（１０２）の前記一端よりも他端側の下面に直接接続される放熱ブロック（１０３Ｅ）をさらに備え、
前記ヒートスプレッダ（１０５Ｂ）は、前記放熱ブロック（１０３Ｅ）、および、前記第１の絶縁層（１０４Ｆ）を挟んで前記リード電極（１０２）の下面に接続される、
請求項１４または請求項１５に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願明細書に開示される技術は、たとえば、エンジンとモータとを動力源として備えるハイブリッド自動車、または、産業機器などに使用されるインバータシステム（電力用半導体装置）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パワーモジュールの電流大容量化に伴い、外部端子であるリード電極は、発熱抑制のためにリード電極面積、または、外部電極との接合面積を広げる必要がある。しかしながら、このように構成すると、製品全体のパッケージの大型化につながる。パワーモジュールにはますます、高性能、高耐久性、および、小型化が必要とされており、電流の大容量化に伴う製品全体のパッケージの大型化は、製品サイズの小型化のニーズに相反するものである。【０００３】
従来の半導体装置は、半導体素子において発せられる熱は、半導体素子の下方におけるはんだ、ヒートスプレッダ、絶縁層、および、放熱材を通じて放熱される。しかしながら、半導体素子の上方においてはんだを挟んで接続された外部端子であるリード電極には、放熱機構が備えられていない。そのため、半導体素子の発熱またはリード電極自身の発熱により、リード電極が高温となってしまう。電流大容量化に伴ってリード電極はさらに高温となることが予想されるため、リード電極の発熱を防ぐためには、たとえば、電極の幅または電極の厚みを大きくする必要がある。【０００４】
半導体素子の放熱性とリード電極の放熱性とを向上させる技術として、たとえば、特許文献１には、半導体素子と接続された外部端子の上面に別の絶縁基板を載置し、当該絶縁基板をモジュール外部に露出させることで、半導体素子の上面からの放熱を促し、外部端子の発熱を抑制する技術が開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１４９７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような技術が採用される場合には、モジュール厚みが増すため、製品サイズの小型化が阻害されることとなる。また、半導体素子の双方の面において冷却構造を備えることを必要とするため、製品サイズが大型化し、また、当該部分がインバータシステムに組み込まれる際の工程が複雑化する。【０００７】
本願明細書に開示される技術は、以上に記載されたような問題を解決するためになされたものであり、製品サイズを大型化させずに、半導体素子の放熱性とリード電極の放熱性とを向上させることができる技術に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願明細書に開示される技術の一の態様は、半導体素子と、前記半導体素子の上面に一端の下面が接続される外部端子であるリード電極と、前記半導体素子の下面側に配置される冷却機構と、前記リード電極の前記一端よりも他端側の下面と前記冷却機構との間に熱的に結合して配置され、かつ、少なくとも１つの絶縁層を含む放熱機構とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本願明細書に開示される技術の一の態様は、半導体素子と、前記半導体素子の上面に一端の下面が接続される外部端子であるリード電極と、前記半導体素子の下面側に配置される冷却機構と、前記リード電極の前記一端よりも他端側の下面と前記冷却機構との間に熱的に結合して配置され、かつ、少なくとも１つの絶縁層を含む放熱機構とを備えるものである。このような構成によれば、製品サイズを大型化させずに、半導体素子の放熱性と外部端子であるリード電極の放熱性とを向上させることができる。【００１０】
本願明細書に開示される技術に関する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。
【図２】実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。
【図３】実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。
【図４】実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。
【図５】実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。
【図６】実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。
【図７】実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。
【図８】実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。
【図９】実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。
【図１０】実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。
【図１１】実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。
【図１２】実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。
【図１３】実施の形態に関する、半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。なお、図面は概略的に示されるものであり、異なる図面にそれぞれ示される画像の大きさと位置との相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を省略する場合がある。
【００１３】
また、以下に記載される説明において、「上」、「下」、「側」、「底」、「表」または「裏」などの特定の位置と方向とを意味する用語が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、実際に実施される際の方向とは関係しないものである。
【００１４】
＜第１の実施の形態＞
以下、本実施の形態に関する半導体装置について説明する。
【００１５】
＜半導体装置の構成について＞
図１は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図１に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、半導体素子１００の上面とはんだ１０１を挟んで接続される外部端子であるリード電極１０２と、半導体素子１００の下面とはんだ１０７を挟んで接続されるヒートスプレッダ１０５と、ヒートスプレッダ１０５の上面に接続されるリード電極１０６と、ヒートスプレッダ１０５の下面に接続される絶縁層１０４Ｈと、絶縁層１０４Ｈの下面に接続される放熱材１０８Ｆと、放熱材１０８Ｆの下面に接続される冷却機構１０９とを備える。
【００１６】
図１に例示される構造では、半導体素子１００において発せられる熱は、半導体素子１００の下方におけるはんだ１０７、ヒートスプレッダ１０５、絶縁層１０４Ｈ、および、放熱材１０８Ｆを通じて放熱される。しかしながら、半導体素子１００の上方においてはんだ１０１を挟んで接続されたリード電極１０２には、放熱機構が備えられていない。そのため、半導体素子１００の発熱またはリード電極１０２自身の発熱により、リード電極１０２が高温となってしまう。電流大容量化に伴ってリード電極１０２はさらに高温となることが予想されるため、リード電極１０２の発熱を防ぐためには、たとえば、電極の幅または電極の厚みを大きくする必要がある。
【００１７】
図２は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図２に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、半導体素子１００の上面とはんだ１０１を挟んで一端の下面が接続されるリード電極１０２と、リード電極１０２の一端よりも他端側の下面に接続される放熱ブロック１０３と、少なくとも一部が放熱ブロック１０３の下面に接続される絶縁層１０４と、絶縁層１０４の下面に接続される放熱材１０８とを備える。また、半導体装置は、さらに、半導体素子１００の下面とはんだ１０７を挟んで接続されるヒートスプレッダ１０５と、ヒートスプレッダ１０５の上面に接続されるリード電極１０６とを備える。ヒートスプレッダ１０５の下面には、絶縁層１０４が接続される。ここで、絶縁層１０４は、ヒートスプレッダ１０５の下面から放熱ブロック１０３の下面に亘って、連続して形成される。すなわち、絶縁層１０４は、ヒートスプレッダ１０５の下面における部分と放熱ブロック１０３の下面における部分とが、連続して形成される。また、半導体装置は、さらに、半導体素子１００の下面側の、放熱材１０８の下面に接続される冷却機構１０９を備える。ここで、放熱ブロック１０３と、絶縁層１０４と、放熱材１０８とは、互いに熱的に結合され、かつ、リード電極１０２の一端よりも他端側の下面と冷却機構１０９との間に配置される放熱機構と考えることができる。
【００１８】
半導体素子１００は、たとえば、金属−酸化膜−半導体電界効果トランジスタ（ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、すなわちＭＯＳＦＥＴ）、または、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  ｇａｔｅ  ｂｉｐｏｌａｒ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、すなわちＩＧＢＴ）などの半導体チップである。放熱材１０８、放熱ブロック１０３、および、ヒートスプレッダ１０５は、たとえば、Ｃｕ、Ｎｉ、ＡｌまたはＭｏなどの金属、その合金、または、それらの積層構造である。冷却機構１０９は、たとえば、内部にフィン構造などを有する構造体である。
【００１９】
半導体素子１００において発せられる熱は、半導体素子１００の下面からは、はんだ１０７、ヒートスプレッダ１０５、絶縁層１０４、および、放熱材１０８を介して冷却機構１０９へ放熱される。また、半導体素子１００で発せられる熱は、半導体素子１００の上面からは、はんだ１０１、リード電極１０２、放熱ブロック１０３、および、放熱材１０８を介して冷却機構１０９へ放熱される。
【００２０】
このような経路で放熱されることで、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２自身から発する熱に関しても、放熱ブロック１０３、絶縁層１０４、および、放熱材１０８を介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２の温度上昇を抑えることができる。
【００２１】
また、放熱ブロック１０３の厚みをヒートスプレッダ１０５の厚みよりも厚くする場合には、リード電極１０２に対する曲げ加工が不要となる。冷却機構１０９は、たとえば、放熱材１０８に対して放熱用グリスと空冷のプレートとを挟んで冷却機構１０９が接続されるもの、放熱材１０８に対して放熱用グリスと水冷プレートとを挟んで冷却機構１０９が接続されるもの、または、放熱材１０８に対して直接冷却機構１０９が接続されるものが想定することができる。
【００２２】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
【００２３】
＜半導体装置の構成について＞
図３は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図３に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、半導体素子１００の上面とはんだ１０１を挟んで接続されるリード電極１０２Ａと、リード電極１０２Ａの下面に接続される放熱ブロック１０３Ａと、放熱ブロック１０３Ａの下面に接続される絶縁層１０４と、放熱材１０８とを備える。また、半導体装置は、さらに、ヒートスプレッダ１０５と、リード電極１０６とを備える。ヒートスプレッダ１０５の下面には、絶縁層１０４が接続される。また、半導体装置は、さらに、放熱材１０８の下面に接続される冷却機構１０９を備える。
【００２４】
リード電極１０２Ａおよび放熱ブロック１０３Ａには、外部のバスバー（ここでは、図示しない）を締結するためのネジ受け形状が形成される。具体的には、リード電極１０２Ａには、リード電極１０２Ａの上面から下面に向かって貫通する穴２００が形成され、放熱ブロック１０３Ａの上面には、側面にネジが切られたネジ穴２０１が、リード電極１０２Ａの貫通された穴２００とつながるように形成される。
【００２５】
このように構成されることで、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２Ａ自身から発する熱、および、リード電極１０２Ａと外部のバスバーとの接触部分において発せられる熱に関しても、放熱ブロック１０３Ａ、絶縁層１０４、および、放熱材１０８を介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ａの温度上昇を抑えることができる。
【００２６】
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
【００２７】
＜半導体装置の構成について＞
図４は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図４に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、半導体素子１００の上面とはんだ１０１を挟んで接続されるリード電極１０２Ｂと、リード電極１０２Ｂの下面に接続される放熱ブロック１０３Ｂと、放熱ブロック１０３Ｂの下面に接続される絶縁層１０４と、放熱材１０８とを備える。また、半導体装置は、さらに、ヒートスプレッダ１０５と、リード電極１０６とを備える。ヒートスプレッダ１０５の下面には、絶縁層１０４が接続される。また、半導体装置は、さらに、放熱材１０８の下面に接続される冷却機構１０９を備える。
【００２８】
リード電極１０２Ｂおよび放熱ブロック１０３Ｂには、外部のバスバー（ここでは、図示しない）を締結するためのネジ形状が形成される。具体的には、リード電極１０２Ｂには、リード電極１０２Ｂの上面から下面に向かって貫通する穴２０２が形成され、放熱ブロック１０３Ｂの上面には、側面にネジが切られた突起２０３が、リード電極１０２Ｂの貫通された穴２０２を貫通するように形成される。
【００２９】
このように構成されることで、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２Ｂ自身から発する熱、および、リード電極１０２Ｂと外部のバスバーとの接触部分において発せられる熱に関しても、放熱ブロック１０３Ｂ、絶縁層１０４、および、放熱材１０８を介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ｂの温度上昇を抑えることができる。
【００３０】
＜第４の実施の形態＞
本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
【００３１】
＜半導体装置の構成について＞
図５は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図５に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、半導体素子１００の上面とはんだ１０１を挟んで接続されるリード電極１０２Ａと、リード電極１０２Ａの下面に接続される放熱ブロック１０３Ａと、放熱ブロック１０３Ａの下面に接続される絶縁層１０４Ｂと、絶縁層１０４Ｂの下面に接続される放熱材１０８Ｂとを備える。また、半導体装置は、さらに、半導体素子１００の下面とはんだ１０７を挟んで接続されるヒートスプレッダ１０５と、ヒートスプレッダ１０５の上面に接続されるリード電極１０６と、ヒートスプレッダ１０５の下面に接続される絶縁層１０４Ａと、絶縁層１０４Ａの下面に接続される放熱材１０８Ａとを備える。また、半導体装置は、さらに、放熱材１０８Ａの下面、および、放熱材１０８Ｂの下面に接続される冷却機構１０９を備える。
【００３２】
リード電極１０２Ａおよび放熱ブロック１０３Ａには、外部のバスバー（ここでは、図示しない）を締結するためのネジ受け形状が形成される。具体的には、リード電極１０２Ａには、貫通された穴２００が形成され、放熱ブロック１０３Ａには、側面にネジが切られたネジ穴２０１が、リード電極１０２Ａの貫通された穴２００とつながるように形成される。また、ヒートスプレッダ１０５の下面に接続される部分である絶縁層１０４Ａと、放熱ブロック１０３Ａの下面に接続される部分である絶縁層１０４Ｂとが互いに離間して配置され、また、絶縁層１０４Ａの下面に接続される部分である放熱材１０８Ａと、絶縁層１０４Ｂの下面に接続される部分である放熱材１０８Ｂとが互いに離間して配置される。
【００３３】
このように構成されることで、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２Ａ自身から発する熱、および、リード電極１０２Ａと外部のバスバーとの接触部分において発せられる熱に関しても、放熱ブロック１０３Ａ、絶縁層１０４Ｂ、および、放熱材１０８Ｂを介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ａの温度上昇を抑えることができる。また、絶縁層１０４Ａと絶縁層１０４Ｂとが互いに離間して配置され、かつ、放熱材１０８Ａと放熱材１０８Ｂとが互いに離間して配置されることにより、半導体素子１００が配置される絶縁層１０４Ａおよび放熱材１０８Ａ側の構造によらずに、絶縁層１０４Ｂおよび放熱材１０８Ｂ側の構造の変更のみによって、外部のバスバーを締結するための形状を変更することができる。なお、図４に例示される構造において、半導体素子１００側の絶縁層と放熱ブロック１０３Ｂ側の絶縁層とが分離していてもよい。また、図４に例示される構造において、半導体素子１００側の放熱材と放熱ブロック１０３Ｂ側の放熱材とが分離していてもよい。
【００３４】
＜第５の実施の形態＞
本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
【００３５】
＜半導体装置の構成について＞
図６は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図６に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、半導体素子１００の上面とはんだ１０１を挟んで一端の下面が接続されるリード電極１０２Ａと、リード電極１０２Ａの一端よりも他端側の下面に接続される放熱ブロック１０３Ａと、放熱ブロック１０３Ａの下面に接続される絶縁層１０４Ｃと、絶縁層１０４Ｃの下面に接続される放熱材１０８Ｃとを備える。また、半導体装置は、さらに、半導体素子１００の下面とはんだ１０７を挟んで接続されるヒートスプレッダ１０５と、ヒートスプレッダ１０５の上面に接続されるリード電極１０６と、ヒートスプレッダ１０５の下面に接続される絶縁層１０４Ａと、絶縁層１０４Ａの下面に接続される放熱材１０８Ａとを備える。また、半導体装置は、さらに、放熱材１０８Ａの下面、および、放熱材１０８Ｃの下面に接続される冷却機構１０９を備える。
【００３６】
また、半導体装置は、さらに、リード電極１０２Ａの他端側の上面に一端が接続される外部のバスバー１１１と、バスバー１１１の一端よりも他端側の下面に接続される放熱ブロック１１０とを備える。ここで、放熱ブロック１０３Ａの下面に接続される部分である絶縁層１０４Ｃの上面には、放熱ブロック１１０も接続される。
【００３７】
リード電極１０２Ａおよび放熱ブロック１０３Ａには、外部のバスバー１１１を締結するためのネジ受け形状が形成される。具体的には、リード電極１０２Ａには、貫通された穴２００が形成され、放熱ブロック１０３Ａには、側面にネジが切られたネジ穴２０１が、リード電極１０２Ａの貫通された穴２００とつながるように形成される。また、外部のバスバー１１１には、貫通された穴２０４が形成される。外部のバスバー１１１における貫通された穴２０４は、リード電極１０２Ａにおける貫通された穴２００と重なるように形成される。また、絶縁層１０４Ａと絶縁層１０４Ｃとが互いに離間して配置され、また、放熱材１０８Ａと放熱材１０８Ｃとが互いに離間して配置される。なお、絶縁層１０４Ａと絶縁層１０４Ｃとが連続的に形成される場合であってもよい。また、放熱材１０８Ａと放熱材１０８Ｃとが連続的に形成される場合であってもよい。
【００３８】
このように構成されることで、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２Ａ自身から発する熱、および、リード電極１０２Ａと外部のバスバーとの接触部分において発せられる熱に関しても、放熱ブロック１０３Ａ、外部のバスバー１１１、放熱ブロック１１０、絶縁層１０４Ｃ、および、放熱材１０８Ｃを介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ａの温度上昇を抑えることができる。また、絶縁層１０４Ａと絶縁層１０４Ｃとが互いに離間して配置され、かつ、放熱材１０８Ａと放熱材１０８Ｃとが互いに離間して配置されることにより、半導体素子１００が配置される絶縁層１０４Ａおよび放熱材１０８Ａ側の構造によらずに、絶縁層１０４Ｃおよび放熱材１０８Ｃ側の構造の変更のみによって、外部のバスバー１１１を締結するための形状を変更することができる。また、絶縁層１０４Ｃおよび放熱材１０８Ｃが外部のバスバー１１１および放熱ブロック１１０の下面に至るまで延びて形成されるため、効率的に放熱することができる。
【００３９】
＜第６の実施の形態＞
本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
【００４０】
＜半導体装置の構成について＞
図７は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図７に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、リード電極１０２Ａと、放熱ブロック１０３Ａと、絶縁層１０４Ｂと、放熱材１０８Ｂとを備える。また、半導体装置は、さらに、ヒートスプレッダ１０５と、リード電極１０６と、絶縁層１０４Ａと、放熱材１０８Ａとを備える。また、半導体装置は、さらに、放熱材１０８Ａの下面、および、放熱材１０８Ｂの下面に接続される冷却機構１０９を備える。
【００４１】
リード電極１０２Ａおよび放熱ブロック１０３Ａには、外部のバスバー（ここでは、図示しない）を締結するためのネジ受け形状が形成される。具体的には、リード電極１０２Ａには、貫通された穴２００が形成され、放熱ブロック１０３Ａには、側面にネジが切られたネジ穴２０１が、リード電極１０２Ａの貫通された穴２００とつながるように形成される。また、絶縁層１０４Ａと絶縁層１０４Ｂとが互いに離間して配置され、また、放熱材１０８Ａと放熱材１０８Ｂとが互いに離間して配置される。
【００４２】
また、半導体装置は、さらに、外部のバスバーを締結するためのネジ受け形状を露出させ、かつ、半導体装置全体を覆って形成される、具体的には、放熱ブロック１０３Ａの少なくとも一部、および、リード電極１０２Ａの一端を覆って形成される樹脂部１１２を備える。樹脂部１１２の材料としては、たとえば、エポキシ樹脂などが想定される。
【００４３】
このように構成されることで、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２Ａ自身から発する熱、および、リード電極１０２Ａと外部のバスバーとの接触部分において発せられる熱に関しても、放熱ブロック１０３Ａ、絶縁層１０４Ｂ、および、放熱材１０８Ｂを介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ａの温度上昇を抑えることができる。また、半導体装置を樹脂部１１２で覆うことにより、半導体装置の信頼性が高まる。
【００４４】
＜第７の実施の形態＞
本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
【００４５】
＜半導体装置の構成について＞
図８は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図８に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、リード電極１０２Ａと、放熱ブロック１０３Ａと、絶縁層１０４Ｂと、放熱材１０８Ｂとを備える。また、半導体装置は、さらに、ヒートスプレッダ１０５と、リード電極１０６と、絶縁層１０４Ａと、放熱材１０８Ａとを備える。また、半導体装置は、さらに、放熱材１０８Ａの下面、および、放熱材１０８Ｂの下面に接続される冷却機構１０９を備える。
【００４６】
リード電極１０２Ａおよび放熱ブロック１０３Ａには、外部のバスバー（ここでは、図示しない）を締結するためのネジ受け形状が形成される。具体的には、リード電極１０２Ａには、貫通された穴２００が形成され、放熱ブロック１０３Ａには、側面にネジが切られたネジ穴２０１が、リード電極１０２Ａの貫通された穴２００とつながるように形成される。また、絶縁層１０４Ａと絶縁層１０４Ｂとが互いに離間して配置され、また、放熱材１０８Ａと放熱材１０８Ｂとが互いに離間して配置される。
【００４７】
また、半導体装置は、さらに、放熱材１０８Ａと、絶縁層１０４Ａと、ヒートスプレッダ１０５と、一部のリード電極１０６と、はんだ１０７と、半導体素子１００と、はんだ１０１と、一部のリード電極１０２Ａとを覆って形成される樹脂部１１２Ａを備える。また、半導体装置は、放熱材１０８Ｂと、絶縁層１０４Ｂと、放熱ブロック１０３Ａと、一部のリード電極１０２Ａとを覆って形成される樹脂部１１２Ｂを備える。放熱ブロック１０３Ａの少なくとも一部を覆う樹脂部１１２Ｂと、リード電極１０２Ａの一端を覆う樹脂部１１２Ａとは、互いに離間して形成される。樹脂部１１２Ａおよび樹脂部１１２Ｂの材料としては、たとえば、エポキシ樹脂などが想定される。
【００４８】
このように構成されることで、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２Ａ自身から発する熱、および、リード電極１０２Ａと外部のバスバーとの接触部分において発せられる熱に関しても、放熱ブロック１０３Ａ、絶縁層１０４Ｂ、および、放熱材１０８Ｂを介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ａの温度上昇を抑えることができる。また、半導体装置を樹脂部１１２Ａおよび樹脂部１１２Ｂで覆うことにより、半導体装置の信頼性が高まる。また、樹脂部１１２Ａと樹脂部１１２Ｂとが互いに離間して形成されることにより、半導体素子１００が配置される絶縁層１０４Ａおよび放熱材１０８Ａ側の構造によらずに、絶縁層１０４Ｂおよび放熱材１０８Ｂ側の構造の変更に対して柔軟に対応して、樹脂部１１２Ｂを形成することができる。したがって、外部のバスバーを締結するための形状を柔軟に変更することができる。
【００４９】
＜第８の実施の形態＞
本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
【００５０】
＜半導体装置の構成について＞
図９は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図９に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、リード電極１０２Ａと、リード電極１０２Ａの下面に接続されるナット２０５と、ナット２０５の下面に接続される放熱ブロック１０３Ｃと、放熱ブロック１０３Ｃの下面に接続される絶縁層１０４Ｂと、放熱材１０８Ｂとを備える。また、半導体装置は、さらに、ヒートスプレッダ１０５と、リード電極１０６と、絶縁層１０４Ａと、放熱材１０８Ａとを備える。また、半導体装置は、さらに、放熱材１０８Ａの下面、および、放熱材１０８Ｂの下面に接続される冷却機構１０９を備える。
【００５１】
リード電極１０２Ａおよびナット２０５には、外部のバスバー（ここでは、図示しない）を締結するためのネジ受け形状が形成される。具体的には、リード電極１０２Ａには、リード電極１０２Ａの上面から下面に向かって貫通する穴２００が形成され、ナット２０５には、側面にネジが切られたネジ穴２０６が、リード電極１０２Ａの貫通された穴２００とつながるように形成される。また、絶縁層１０４Ａと絶縁層１０４Ｂとが互いに離間して配置され、また、放熱材１０８Ａと放熱材１０８Ｂとが互いに離間して配置される。また、半導体装置は、さらに、外部のバスバーを締結するためのネジ受け形状を露出させ、かつ、半導体装置全体を覆って形成される、具体的には、ナット２０５の少なくとも一部、および、リード電極１０２Ａの一端を覆って形成される樹脂部１１２を備える。なお、半導体素子１００側の樹脂部と放熱ブロック１０３Ｃ側の樹脂部とが分離していてもよい。
【００５２】
このように構成されることで、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２Ａ自身から発する熱、および、リード電極１０２Ａと外部のバスバーとの接触部分において発せられる熱に関しても、ナット２０５、放熱ブロック１０３Ｃ、絶縁層１０４Ｂ、および、放熱材１０８Ｂを介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ａの温度上昇を抑えることができる。また、半導体装置を樹脂部１１２で覆うことにより、半導体装置の信頼性が高まる。
【００５３】
また、外部のバスバーを締結する箇所にナット２０５が配置されるため、外部のバスバーとの締結時に高いトルクがかかる場合であっても耐えうる構造となる。
【００５４】
＜第９の実施の形態＞
本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
【００５５】
＜半導体装置の構成について＞
図１０は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図１０に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、リード電極１０２Ａと、リード電極１０２Ａの下面に接続されるナット２０５Ａと、ナット２０５Ａの下面および側面に接続される放熱ブロック１０３Ｄと、放熱ブロック１０３Ｄの下面に接続される絶縁層１０４Ｂと、放熱材１０８Ｂとを備える。また、半導体装置は、さらに、ヒートスプレッダ１０５と、リード電極１０６と、絶縁層１０４Ａと、放熱材１０８Ａとを備える。また、半導体装置は、さらに、放熱材１０８Ａの下面、および、放熱材１０８Ｂの下面に接続される冷却機構１０９を備える。
【００５６】
リード電極１０２Ａおよびナット２０５Ａには、外部のバスバー（ここでは、図示しない）を締結するためのネジ受け形状が形成される。具体的には、リード電極１０２Ａには、貫通された穴２００が形成され、ナット２０５Ａには、側面にネジが切られたネジ穴２０６Ａが、リード電極１０２Ａの貫通された穴２００とつながるように形成される。また、絶縁層１０４Ａと絶縁層１０４Ｂとが互いに離間して配置され、また、放熱材１０８Ａと放熱材１０８Ｂとが互いに離間して配置される。
【００５７】
このように構成されることで、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２Ａ自身から発する熱、および、リード電極１０２Ａと外部のバスバーとの接触部分において発せられる熱に関しても、ナット２０５Ａ、放熱ブロック１０３Ｄ、絶縁層１０４Ｂ、および、放熱材１０８Ｂを介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ａの温度上昇を抑えることができる。
【００５８】
また、外部のバスバーを締結する箇所にナット２０５Ａが配置されるため、外部のバスバーとの締結時に高いトルクがかかる場合であっても耐えうる構造となる。また、放熱ブロック１０３Ｄが、ナット２０５Ａの下面に加えてナット２０５Ａの側面にも接触して形成されるため、放熱性能が高まる。
【００５９】
＜第１０の実施の形態＞
本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
【００６０】
＜半導体装置の構成について＞
図１１は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図１１に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、半導体素子１００の上面とはんだ１０１を挟んで接続されるリード電極１０２Ｂと、リード電極１０２Ｂの下面に接続される絶縁層１０４Ｄとを備える。また、半導体装置は、さらに、半導体素子１００の下面とはんだ１０７を挟んで接続されるヒートスプレッダ１０５Ａと、ヒートスプレッダ１０５Ａの上面に接続されるリード電極１０６と、ヒートスプレッダ１０５Ａの下面に接続される絶縁層１０４Ｅと、絶縁層１０４Ｅの下面に接続される放熱材１０８Ｄと、放熱材１０８Ｄの下面に接続される冷却機構１０９とを備える。ここで、絶縁層１０４Ｄは、ヒートスプレッダ１０５Ａの上面に接続される。また、リード電極１０２Ｂは、一部が下方に曲がって形成され、当該曲がった箇所が、絶縁層１０４Ｄと接続される。ここで、絶縁層１０４Ｄと、絶縁層１０４Ｅと、ヒートスプレッダ１０５Ａと、放熱材１０８Ｄとは、互いに熱的に結合され、かつ、リード電極１０２Ｂの一端よりも他端側の下面と冷却機構１０９との間に配置される放熱機構と考えることができる。
【００６１】
このように構成されることで、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２Ｂ自身から発する熱に関しても、絶縁層１０４Ｄ、ヒートスプレッダ１０５Ａ、絶縁層１０４Ｅ、および、放熱材１０８Ｄを介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ｂの温度上昇を抑えることができる。
【００６２】
＜第１１の実施の形態＞
本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
【００６３】
＜半導体装置の構成について＞
図１２は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図１２に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、半導体素子１００の上面とはんだ１０１を挟んで接続されるリード電極１０２Ｃと、リード電極１０２Ｃの下面に接続される放熱ブロック１０３と、絶縁層１０４と、放熱材１０８とを備える。また、半導体装置は、さらに、ヒートスプレッダ１０５と、リード電極１０６とを備える。ヒートスプレッダ１０５の下面には、絶縁層１０４が接続される。また、半導体装置は、さらに、放熱材１０８の下面に接続される冷却機構１０９を備える。
【００６４】
また、半導体装置は、さらに、リード電極１０２Ｃと溶接され、かつ、放熱ブロック１０３の上面に接続される外部のバスバー１１１Ａを備える。ここで、リード電極１０２Ｃには、外部のバスバー１１１Ａと溶接される箇所において、放熱ブロック１０３から起き上がる突起２０７が形成される。
【００６５】
このように構成されることで、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２Ｃ自身から発する熱に関しても、放熱ブロック１０３、絶縁層１０４、および、放熱材１０８を介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ｃの温度上昇を抑えることができる。
【００６６】
＜第１２の実施の形態＞
本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
【００６７】
＜半導体装置の構成について＞
図１３は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための構造を概略的に例示する断面図である。図１３に例示されるように、半導体装置は、半導体素子１００と、リード電極１０２と、リード電極１０２の一端よりも他端側の下面に直接接続される放熱ブロック１０３Ｅと、放熱ブロック１０３Ｅの下面に接続される絶縁層１０４Ｆとを備える。また、半導体装置は、さらに、半導体素子１００の下面とはんだ１０７を挟んで接続されるヒートスプレッダ１０５Ｂと、ヒートスプレッダ１０５Ｂの上面に接続されるリード電極１０６と、ヒートスプレッダ１０５Ｂの下面に接続される絶縁層１０４Ｇと、絶縁層１０４Ｇの下面に接続される放熱材１０８Ｅと、放熱材１０８Ｅの下面に接続される冷却機構１０９とを備える。ここで、絶縁層１０４Ｆは、ヒートスプレッダ１０５Ｂの上面に接続される。なお、たとえば、図１１に例示されるように、放熱ブロック１０３Ｅ側へ曲がって形成されていてもよい。
【００６８】
このように構成されることで、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２自身から発する熱に関しても、放熱ブロック１０３Ｅ、絶縁層１０４Ｆ、ヒートスプレッダ１０５Ｂ、絶縁層１０４Ｇ、および、放熱材１０８Ｅを介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２の温度上昇を抑えることができる。
【００６９】
＜以上に記載された実施の形態によって生じる効果について＞
以下に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果を例示する。なお、以下では、以上に記載された実施の形態に例示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。また、当該置き換えは、複数の実施の形態に跨ってなされてもよい。すなわち、異なる実施の形態において例示されたそれぞれの構成が組み合わされて、同様の効果が生じる場合であってもよい。
【００７０】
以上に記載された実施の形態によれば、半導体装置は、半導体素子１００と、半導体素子１００の上面に一端の下面が接続される外部端子であるリード電極１０２と、半導体素子１００の下面側に配置される冷却機構１０９と、リード電極１０２の一端よりも他端側の下面と冷却機構１０９との間に熱的に結合して配置され、かつ、少なくとも１つの絶縁層１０４を含む放熱機構とを備えるものである。または、半導体装置は、半導体素子１００と、半導体素子１００の上面に一端の下面が接続される外部端子であるリード電極１０２Ｂと、半導体素子１００の下面側に配置される冷却機構１０９と、リード電極１０２Ｂの一端よりも他端側の下面と冷却機構１０９との間に熱的に結合して配置され、かつ、少なくとも１つの絶縁層１０４Ｄおよび絶縁層１０４Ｅを含む放熱機構とを備えるものである。
【００７１】
このような構成によれば、製品サイズを大型化させずに、半導体素子１００の放熱性と外部端子であるリード電極の放熱性とを向上させることができる。
【００７２】
なお、これらの構成以外の本願明細書に例示される他の構成については適宜省略することができる。すなわち、これらの構成のみで、以上に記載された効果を生じさせることができる。しかしながら、本願明細書に例示される他の構成のうちの少なくとも１つを以上に記載された構成に適宜追加した場合、すなわち、以上に記載された構成としては記載されなかった本願明細書に例示される他の構成を以上に記載された構成に追加した場合でも、同様に以上に記載された効果を生じさせることができる。
【００７３】
また、以上に記載された実施の形態によれば、放熱機構は、第１の放熱ブロックと、絶縁層１０４と、放熱材１０８とを有する。ここで、放熱ブロック１０３は、第１の放熱ブロックに対応するものである。放熱ブロック１０３は、リード電極１０２の一端よりも他端側の下面に接続される。絶縁層１０４は、少なくとも一部が放熱ブロック１０３の下面に接続される。放熱材１０８は、絶縁層１０４の下面に接続される。このような構成によれば、外部端子であるリード電極１０２において生じた熱が放熱ブロック１０３、絶縁層１０４および放熱材１０８を介して冷却機構１０９へ伝えられるため、リード電極１０２の放熱性を高めることができる。
【００７４】
また、以上に記載された実施の形態によれば、絶縁層１０４は、半導体素子１００と冷却機構１０９との間に配置される第１の部分と、放熱ブロック１０３の下面に接続される第２の部分とを有する。そして、第１の部分と第２の部分とは連続して形成される。このような構成によれば、半導体素子１００において生じた熱と、リード電極１０２において生じた熱とが共通の絶縁層１０４を介して冷却機構１０９へ伝えられるため、半導体素子１００の放熱性およびリード電極１０２の放熱性を高めることができる。
【００７５】
また、以上に記載された実施の形態によれば、絶縁層は、半導体素子１００と冷却機構１０９との間に配置される第１の部分と、第１の放熱ブロックの下面に接続される第２の部分とを有する。ここで、絶縁層１０４Ａは、第１の部分に対応するものである。また、放熱ブロック１０３Ａは、第１の放熱ブロックに対応するものである。また、絶縁層１０４Ｂは、第２の部分に対応するものである。そして、絶縁層１０４Ａと絶縁層１０４Ｂとは互いに離間して形成される。また、放熱材は、絶縁層１０４Ａの下面に接続される第３の部分と、絶縁層１０４Ｂの下面に接続される第４の部分とを有する。ここで、放熱材１０８Ａは、第３の部分に対応するものである。また、放熱材１０８Ｂは、第４の部分に対応するものである。このような構成によれば、絶縁層１０４Ａと絶縁層１０４Ｂとが互いに離間して配置され、かつ、放熱材１０８Ａと放熱材１０８Ｂとが互いに離間して配置されることにより、半導体素子１００が配置される絶縁層１０４Ａおよび放熱材１０８Ａ側の構造によらずに、絶縁層１０４Ｂおよび放熱材１０８Ｂ側の構造の変更のみによって、外部のバスバーを締結するための形状を変更することができる。したがって、構造選択の自由度が向上する。
【００７６】
また、以上に記載された実施の形態によれば、リード電極１０２Ａには、リード電極１０２Ａの上面から下面に向かって貫通する穴２００が形成される。放熱ブロック１０３Ａの上面には、リード電極１０２Ａにおける穴２００と平面視において重なる位置においてネジ穴２０１が形成される。このような構成によれば、電流通電時のリード電極１０２Ａ自身から発する熱、および、リード電極１０２Ａと外部のバスバーとの接触部分において発せられる熱に関し、放熱ブロック１０３Ａ、絶縁層１０４、および、放熱材１０８を介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ａの温度上昇を抑えることができる。
【００７７】
また、以上に記載された実施の形態によれば、リード電極１０２Ｂには、リード電極１０２Ｂの上面から下面に向かって貫通する穴２０２が形成される。放熱ブロック１０３Ｂの上面には、リード電極１０２Ｂにおける穴２０２と平面視において重なる位置において突起２０３が形成される。このような構成によれば、電流通電時のリード電極１０２Ｂ自身から発する熱、および、リード電極１０２Ｂと外部のバスバーとの接触部分において発せられる熱に関し、放熱ブロック１０３Ｂ、絶縁層１０４、および、放熱材１０８を介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ｂの温度上昇を抑えることができる。
【００７８】
また、以上に記載された実施の形態によれば、リード電極１０２Ａには、リード電極１０２Ａの上面から下面に向かって貫通する穴２００が形成される。また、半導体装置は、リード電極１０２Ａにおける穴２００と平面視において重なる位置においてネジ穴２０６が形成されるナット２０５を備える。第１の放熱ブロックは、ナット２０５の少なくとも下面に接続される。ここで、放熱ブロック１０３Ｃは、第１の放熱ブロックに対応するものである。このような構成によれば、電流通電時のリード電極１０２Ａ自身から発する熱、および、リード電極１０２Ａと外部のバスバーとの接触部分において発せられる熱に関し、ナット２０５、放熱ブロック１０３Ｃ、絶縁層１０４Ｂ、および、放熱材１０８Ｂを介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ａの温度上昇を抑えることができる。また、外部のバスバーを締結する箇所にナット２０５が配置されるため、外部のバスバーとの締結時に高いトルクがかかる場合であっても耐えうる構造となる。
【００７９】
また、以上に記載された実施の形態によれば、第１の放熱ブロックは、ナット２０５Ａの下面および側面に接続される。ここで、放熱ブロック１０３Ｄは、第１の放熱ブロックに対応するものである。このような構成によれば、電流通電時のリード電極１０２Ａ自身から発する熱、および、リード電極１０２Ａと外部のバスバーとの接触部分において発せられる熱に関しても、ナット２０５Ａ、放熱ブロック１０３Ｄ、絶縁層１０４Ｂ、および、放熱材１０８Ｂを介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ａの温度上昇を抑えることができる。また、外部のバスバーを締結する箇所にナット２０５Ａが配置されるため、外部のバスバーとの締結時に高いトルクがかかる場合であっても耐えうる構造となる。また、放熱ブロック１０３Ｄが、ナット２０５Ａの下面に加えてナット２０５Ａの側面にも接触して形成されるため、放熱性能が高まる。
【００８０】
また、以上に記載された実施の形態によれば、半導体装置は、ナット２０５の少なくとも一部、および、リード電極１０２Ａの一端を覆って形成される樹脂部１１２を備える。このような構成によれば、半導体装置を樹脂部１１２で覆うことにより、半導体装置の信頼性が高まる。
【００８１】
また、以上に記載された実施の形態によれば、半導体装置は、リード電極１０２Ａの他端側に一端が接続されるバスバー１１１と、バスバー１１１の一端よりも他端側の下面に接続される第２の放熱ブロックとを備える。ここで、放熱ブロック１１０は、第２の放熱ブロックに対応するものである。また、絶縁層の第２の部分は、放熱ブロック１１０の下面にも接続される。ここで、絶縁層１０４Ｃは、第２の部分に対応するものである。このような構成によれば、絶縁層１０４Ｃおよび放熱材１０８Ｃが外部のバスバー１１１および放熱ブロック１１０の下面に至るまで延びて形成されるため、効率的に放熱することができる。
【００８２】
また、以上に記載された実施の形態によれば、リード電極１０２Ｃの他端側には、突起２０７が形成される。また、バスバー１１１Ａは、リード電極１０２Ｃの突起２０７に溶接される。このような構成によれば、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２Ｃ自身から発する熱に関しても、放熱ブロック１０３、絶縁層１０４、および、放熱材１０８を介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ｃの温度上昇を抑えることができる。
【００８３】
また、以上に記載された実施の形態によれば、半導体装置は、第１の放熱ブロックの少なくとも一部、および、リード電極１０２Ａの一端を覆って形成される樹脂部１１２を備える。ここで、放熱ブロック１０３Ａは、第１の放熱ブロックに対応するものである。このような構成によれば、このような構成によれば、半導体装置を樹脂部１１２で覆うことにより、半導体装置の信頼性が高まる。
【００８４】
また、以上に記載された実施の形態によれば、樹脂部は、第１の放熱ブロックの少なくとも一部を覆う第５の部分と、リード電極１０２Ａの一端を覆う第６の部分とを有する。ここで、放熱ブロック１０３Ａは、第１の放熱ブロックに対応するものである。また、樹脂部１１２Ｂは、第５の部分に対応するものである。また、樹脂部１１２Ａは、第６の部分に対応するものである。また、樹脂部１１２Ｂと樹脂部１１２Ａとは、互いに離間して形成される。このような構成によれば、半導体装置を樹脂部１１２Ａおよび樹脂部１１２Ｂで覆うことにより、半導体装置の信頼性が高まる。また、樹脂部１１２Ａと樹脂部１１２Ｂとが互いに離間して形成されることにより、半導体素子１００が配置される絶縁層１０４Ａおよび放熱材１０８Ａ側の構造によらずに、絶縁層１０４Ｂおよび放熱材１０８Ｂ側の構造の変更に対して柔軟に対応して、樹脂部１１２Ｂを形成することができる。したがって、外部のバスバーを締結するための形状を柔軟に変更することができる。
【００８５】
また、以上に記載された実施の形態によれば、放熱機構は、ヒートスプレッダ１０５Ａと、第２の絶縁層と、放熱材１０８Ｄとを有する。ここで、絶縁層１０４Ｅは、第２の絶縁層に対応するものである。ヒートスプレッダ１０５Ａは、半導体素子１００の下面に接続され、かつ、絶縁層のうちの第１の絶縁層を挟んでリード電極１０２Ｂの下面に接続される。ここで、絶縁層１０４Ｄは、第１の絶縁層に対応するものである。絶縁層１０４Ｅは、ヒートスプレッダ１０５Ａの下面に接続される。放熱材１０８Ｄは、絶縁層１０４Ｅの下面に接続される。このような構成によれば、半導体素子１００の上面および下面の双方から冷却機構１０９への放熱を実現することができる。また、電流通電時のリード電極１０２Ｂ自身から発する熱に関しても、絶縁層１０４Ｄ、ヒートスプレッダ１０５Ａ、絶縁層１０４Ｅ、および、放熱材１０８Ｄを介して冷却機構１０９へ放熱される。そのため、リード電極１０２Ｂの温度上昇を抑えることができる。
【００８６】
また、以上に記載された実施の形態によれば、リード電極１０２Ｂは、ヒートスプレッダ１０５Ａに接続される下面がヒートスプレッダ１０５Ａ側に曲がって形成される。このような構成によれば、リード電極１０２Ｂの半導体素子１００と接続される側の高さと、ヒートスプレッダ１０５Ａと接続される側の高さとが異なる場合であっても、リード電極１０２Ｂのヒートスプレッダ１０５Ａ側への曲がり形状を適宜調整することによって、半導体素子１００およびヒートスプレッダ１０５Ａと適切に接続することができる。
【００８７】
また、以上に記載された実施の形態によれば、半導体装置が、リード電極１０２の一端よりも他端側の下面に直接接続される放熱ブロック１０３Ｅを備える。また、ヒートスプレッダ１０５Ｂは、放熱ブロック１０３Ｅ、および、第１の絶縁層を挟んでリード電極１０２の下面に接続される。ここで、絶縁層１０４Ｆは、第１の絶縁層に対応するものである。このような構成によれば、電流通電時のリード電極１０２自身から発する熱に関し、放熱ブロック１０３Ｅ、絶縁層１０４Ｆ、ヒートスプレッダ１０５Ｂ、絶縁層１０４Ｇ、および、放熱材１０８Ｅを介して冷却機構１０９へ放熱される。
【００８８】
＜以上に記載された実施の形態における変形例について＞
以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面において例示であって、本願明細書に記載されたものに限られることはないものとする。したがって、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの実施の形態における少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【００８９】
また、矛盾が生じない限り、以上に記載された実施の形態において「１つ」備えられるものとして記載された構成要素は、「１つ以上」備えられていてもよいものとする。さらに、それぞれの構成要素は概念的な単位であって、１つの構成要素が複数の構造物から成る場合と、１つの構成要素がある構造物の一部に対応する場合と、さらには、複数の構成要素が１つの構造物に備えられる場合とを含むものとする。また、それぞれの構成要素には、同一の機能を発揮する限り、他の構造または形状を有する構造物が含まれるものとする。
【００９０】
また、本願明細書における説明は、本技術に関するすべての目的のために参照され、いずれも、従来技術であると認めるものではない。
【００９１】
また、以上に記載された実施の形態において、特に指定されずに材料名などが記載された場合は、矛盾が生じない限り、当該材料に他の添加物が含まれた、たとえば、合金などが含まれるものとする。
【符号の説明】
【００９２】
１００  半導体素子、１０１，１０７  はんだ、１０２，１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，１０６  リード電極、１０３，１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ，１０３Ｄ，１０３Ｅ，１１０  放熱ブロック、１０４，１０４Ａ，１０４Ｂ，１０４Ｃ，１０４Ｄ，１０４Ｅ，１０４Ｆ，１０４Ｇ，１０４Ｈ  絶縁層、１０５，１０５Ａ，１０５Ｂ  ヒートスプレッダ、１０８，１０８Ａ，１０８Ｂ，１０８Ｃ，１０８Ｄ，１０８Ｅ，１０８Ｆ  放熱材、１０９  冷却機構、１１１，１１１Ａ  バスバー、１１２，１１２Ａ，１１２Ｂ  樹脂部、２００，２０２，２０４  穴、２０１，２０６，２０６Ａ  ネジ穴、２０３，２０７  突起、２０５，２０５Ａ  ナット。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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