(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱面（１０）を有する一対の放熱部材（２、３）が、接合部材（４）を介して、半導体チップ（１ａ、１ｂ）を挟む様にして、前記半導体チップ（１ａ、１ｂ）と熱的かつ電気的に接続されており、前記一対の放熱部材（２、３）のうち、前記半導体チップ（１ａ、１ｂ）と前記接合部材（４）を介して熱的かつ電気的に接続される部位以外の部位に、絶縁膜（２０）が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記絶縁膜（２０）の開口パターン（１９）が、対向する前記半導体チップ（１ａ、１ｂ）の端部に設けられたガードリング（７）よりも前記半導体チップ（１ａ、１ｂ）の内側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記一対の放熱部材（２、３）がタングステンおよびモリブデンよりも、電気伝導度および熱伝導率のうちの少なくとも一方が高い金属材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記放熱面（１０）が、前記各々の放熱部材（２、３）のうち、前記半導体チップ（１ａ、１ｂ）と対向する面の端部にある面であり、これらの放熱面（１０）が同一平面上にあることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記各々の放熱部材（２、３）のうち前記放熱面（１０）以外の部位には、前記半導体チップ（１ａ、１ｂ）と外部とを電気的に接続するための導体（１７）が当該部位から突出して形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記各々の導体（１７）が前記各々の放熱部材（２、３）の前記放熱面（１０）に垂直な方向において略同じ位置から略同じ方向に突出しており、前記各々の導体（１７）が互いに略平行の位置関係にあることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記放熱面（１０）が、前記各々の放熱部材（２、３）のうち、前記半導体チップ（１ａ、１ｂ）と対向している面とは反対側の面であり、前記各々の放熱面（１０）において、前記各々の放熱部材（２、３）と熱的かつ電気的に接続された外部配線部材（１１）を有し、前記各々の放熱部材（２、３）に対し、前記各々の放熱面（１０）から少なくとも１つの貫通していないネジ穴（２３ａ）が形成されており、前記外部配線部材（１１）に対し、前記貫通していないネジ穴（２３ａ）と対応する位置において貫通したネジ穴（２３ｂ）が形成されており、前記各々の放熱部材（２、３）と前記各々の外部配線部材（１１）とがこれらのネジ穴（２３ａ、２３ｂ）によってネジ止めされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記一対の放熱部材（２、３）のうち、前記各々の半導体チップ（１ａ、１ｂ）と対向する部位に、前記各々の半導体チップ（１ａ、１ｂ）側に段状に突出する突出部（２ａ）を有し、この各々の突出部（２ａ）の先端部が前記各々の半導体チップ（１ａ、１ｂ）と、前記接合部材（４）を介して熱的かつ電気的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記放熱面（１０）が、前記各々の放熱部材（２、３）のうち、前記各々の半導体チップ（１ａ、１ｂ）と対向している面とは反対側の面であり、前記各々の放熱面（１０）が略平面となり、さらに、これらの放熱面（１０）が互いに略平行の関係となっていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記各々の放熱部材（２、３）には、前記各々の放熱部材（２、３）の剛性を減少させるための空間部（１５）が形成されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記一対の放熱部材（２、３）として、銅を主成分とする金属、および、アルミニウムを主成分とする金属のうちの少なくとも一方を用いることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記半導体チップ（１ａ、１ｂ）と前記一対の放熱部材（２、３）とが樹脂（９）により封止されており、前記樹脂（９）が、前記一対の放熱部材（２、３）と熱膨張係数が近似した樹脂であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記各々の放熱部材（２、３）における前記半導体チップ（１ａ、１ｂ）と対向する部分の少なくとも一部に対して、前記半導体チップ（１ａ、１ｂ）と熱膨張係数が近似した金属材料（１６）が用いられることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記接合部材（４）がバンプ形状となっており、このバンプ形状の接合部材（４）の隙間に樹脂（１８）が充填されていることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップの両面に放熱部材を設け、両面から放熱を行うようになっている半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップの両面から放熱を行う半導体装置には、例えば、特開平６−２９１２２３号公報に記載の発明がある。図１２は、この公報に記載の半導体装置の構成を示す模式図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）におけるＧ−Ｇ断面図で、（ｃ）は（ａ）におけるＨ−Ｈ断面図である。
【０００３】
図１２に示すように、この半導体装置は、一対の放熱部材Ｊ２、Ｊ３が、半導体チップＪ１を挟む様にして、半導体チップＪ１と熱的かつ電気的に接続されてなる半導体装置（以下、この様な半導体装置を、半導体チップの両面において熱的かつ電気的に接続した半導体装置という）である。そして、平面的に配置された複数の半導体チップ（ 図１２ではその一部のみ図示）Ｊ１と、一対の放熱部材Ｊ２、Ｊ３とが、樹脂Ｊ５により封止されて１つの半導体装置となっている。
【０００４】
また、各々の放熱部材Ｊ２、Ｊ３が電極としての役割も兼ねており、各々の放熱部材Ｊ２、Ｊ３の半導体チップＪ１と接触している面とは反対側の面が、樹脂Ｊ５から露出した状態となっており、この露出した面を放熱作用を持つ接触体（図示せず）に接触させて放熱を行うようにしている。また、半導体チップＪ１の制御電極と接続された制御用端子Ｊ４が樹脂から外部に出ている。
【０００５】
ここで、この放熱部材Ｊ２、Ｊ３としては半導体チップＪ１と熱膨張係数の近似したＷ（タングステン）やＭｏ（モリブデン）を用いており、半導体チップＪ１の制御電極が形成された面と接続している放熱部材Ｊ２がエミッタであり、半導体チップＪ１の制御電極が形成された面の反対側の面と接続している放熱部材Ｊ３がコレクタである。また、エミッタ電極である放熱部材Ｊ２のための貫通孔を中央に有する絶縁板Ｊ６において、複数の半田バンプＪ７を突出させておき、この半田バンプＪ７をコレクタ電極である放熱部材Ｊ３の上に位置する複数の半導体チップＪ１の各々のユニットパターンに存在するボンディングパッドと接合させるようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術では、電極兼用型放熱部材Ｊ２、Ｊ３としてはＳｉ（シリコン）よりなる半導体チップＪ１と線熱膨張係数が近似した金属材料、つまりＷやＭｏを用いているが、これらの金属の電気伝導度はＣｕ（銅）やＡｌ（アルミニウム）の電気伝導度の約３分の１倍、熱伝導率は３分の１〜３分の２倍程度となっている。従って、半導体チップに大電流を流すという要求が高まりつつある現在、放熱部材や電極、あるいは放熱を兼ねた電極としてＷやＭｏを用いることは問題である。
【０００７】
また、一般に、大電流を流すためには大きなチップが必要になるが、大きなチップを作ることは技術的な課題が多く、小さなチップを多数作り、１つのパッケージに収納する方が作り易い。
【０００８】
上記従来公報に記載の技術では、複数の半導体チップＪ１を半導体装置内に形成しているものの、図１２に示すように、放熱部材Ｊ２が単純な矩形であり、かつ、装置の中央に設けられているため、異なる半導体チップを１つの装置に配置する際に制約がある。つまり、各々の半導体チップの厚みが異なったり、接触してはいけない領域が各々の半導体チップで異なる場合などにおいて、１つの単純な矩形のエミッタ電極によって、それらの異なる半導体チップの全てと接続することは困難である。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑み、半導体チップの両面と熱的かつ電気的に接続した放熱部材を有する半導体装置において、放熱性や電気伝導性を改善した半導体装置を提供することを１つの目的とし、また、異なる半導体チップを容易に収納できる半導体装置を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、チップの両面と熱的かつ電気的に接続した半導体装置において、一対の放熱部材（２、３）のうち、半導体チップ（１ａ、１ｂ）と接合部材（４）を介して熱的かつ電気的に接続する部位以外の部位に、絶縁膜（２０）を形成することを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、放熱部材における絶縁が必要とされる部分を適切に絶縁することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、絶縁膜（２０）の開口パターン（１９）が、対向する半導体チップ（１ａ、１ｂ）の端部に設けられたガードリング（７）よりも半導体チップ（１ａ、１ｂ）の内側に位置していることを特徴としている。本発明によれば、絶縁膜（２０）を設けることにより、ガードリング（７）と放熱部材（２、３）との絶縁を図ることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の発明において、放熱面（１０）を有する一対の放熱部材（２、３）がタングステンおよびモリブデンよりも、電気伝導度および熱伝導率のうちの少なくとも一方が高い金属材料からなることを特徴としている。これにより、放熱部材（２、３）としてタングステンやモリブデンよりも電気伝導度や熱伝導率が良い金属を用いているため、放熱性や電気伝導性を改善した半導体装置を提供することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の発明において、放熱面（１０）が、各々の放熱部材（２、３）のうち、半導体チップ（１ａ、１ｂ）と対向する面の端部にある面であり、これらの放熱面（１０）が同一平面上にあることを特徴としている。
【００１５】
本発明によれば、絶縁基板を介して放熱面（１０）と接触して冷却を行う外部の冷却部材を１つ用意すれば良く、半導体装置を外部の冷却部材に組み付けるときの自由度を向上させることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の発明において、各々の放熱部材（２、３）のうち放熱面（１０）以外の部位には、半導体チップ（１ａ、１ｂ）と外部とを電気的に接続するための導体（１７）を当該部位から突出して形成していることを特徴としている。
【００１７】
これにより、この各々の導体（１７）を介して外部と電気的に接続することができるため、放熱面（１０）において配線を接続する必要が無い。その結果、熱の伝導方向における部材の接続界面を減らすことができ、放熱性をさらに改善することができる。また、半導体装置の厚みを減少させることができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の発明において、各々の導体（１７）が各々の放熱部材（２、３）の放熱面（１０）に垂直な方向において略同じ位置から略同じ方向に突出しており、各々の導体（１７）が互いに略平行の位置関係にあることを特徴としている。
【００１９】
本発明によれば、近接した平行導体で互いに逆方向の電流が流れると、導体（１７）周囲に発生する磁界はほぼ打ち消されるため、インダクタンスを大幅に抑制することができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の発明において、放熱面（１０）が、各々の放熱部材（２、３）のうち、半導体チップ（１ａ、１ｂ）と対向している面とは反対側の面であり、各々の放熱面（１０）において、各々の放熱部材（２、３）と熱的かつ電気的に接続された外部配線部材（１１）を有し、各々の放熱部材（２、３）に対し、各々の放熱面（１０）から少なくとも１つの貫通していないネジ穴（２３ａ）を形成しており、外部配線部材（１１）に対し、貫通していないネジ穴（２３ａ）と対応する位置において貫通したネジ穴（２３ｂ）を形成しており、各々の放熱部材（２、３）と各々の外部配線部材（１１）とをこれらのネジ穴（２３ａ、２３ｂ）によってネジ止めしていることを特徴としている。
【００２１】
本発明によれば、放熱部材（２、３）には貫通していないネジ穴（２３ａ）を形成しているため、半導体チップ（１ａ、１ｂ）に対してネジが接触することは無く、任意の位置にこれらのネジ穴（２３ａ、２３ｂ）を形成することができる。またネジにより固定しているため、放熱部材（２、３）と外部配線部材（１１）とを固定する際の圧力を高くしても、半導体チップ（１ａ、１ｂ）に対しては圧力が加わることはない。
【００２２】
従って、良好に放熱部材（２、３）の放熱面（１０）と外部配線部材（１１）との接触抵抗を低下させることができ、放熱性や電気伝導性を改善することができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明では、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の発明において、放熱面（１０）を有する一対の放熱部材（２、３）のうち、各々の半導体チップ（１ａ、１ｂ）と対向する部位に、各々の半導体チップ（１ａ、１ｂ）側に段状に突出する突出部（２ａ）を有し、この各々の突出部（２ａ）の先端部を各々の半導体チップ（１ａ、１ｂ）と、接合部材（４）を介して熱的かつ電気的に接続していることを特徴としている。
【００２４】
これにより、各々の半導体チップ（１ａ、１ｂ）の電極部の形状に応じて突出部（２ａ）の形状を調節することができるため、異なる半導体チップ（１ａ、１ｂ）を容易に収納することができる半導体装置を提供することができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明では、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の発明において、放熱面（１０）が、各々の放熱部材（２、３）のうち、各々の半導体チップ（１ａ、１ｂ）と対向している面とは反対側の面であり、各々の放熱面（１０）が略平面となり、さらに、これらの放熱面（１０）が互いに略平行の関係となっていることを特徴としている。
【００２６】
本発明によれば、半導体チップ（１ａ、１ｂ）が厚い場合は、突出部（２ａ）の突出量を相対的に少なくし、半導体チップ（１ａ、１ｂ）が薄いときは、突出量を相対的に多くする等して、各々の半導体チップ（１ａ、１ｂ）に対応して各々の突出量（２ａ）を調節することにより、各々の放熱面（１０）が略平面であり、かつ、互いに略平行の関係にすることができる。
【００２７】
その結果、例えば、一対の外部の部材により各々の放熱面（１０）を挟む等して組み付ける際に、各々の放熱部材（２、３）や各々の半導体チップ（１ａ、１ｂ）に対して均等に力が加わる等、組み付け性の向上を図ることができる。
【００２８】
請求項１０に記載の発明では、請求項１ないし９のいずれか１つに記載の発明において、各々の放熱部材（２、３）には、各々の放熱部材（２、３）の剛性を減少させるための空間部（１５）を形成していることを特徴としている。これにより、放熱部材（２、３）の剛性を下げることができるため、半導体チップ（１ａ、１ｂ）や接合部材（４）に加わる応力を低減することができる。
【００２９】
請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の発明において、一対の放熱部材（２、３）として、銅を主成分とする金属、および、アルミニウムを主成分とする金属のうちの少なくとも一方を用いることを特徴としている。
【００３０】
一般に、銅やアルミニウムを主成分とする金属は、電気伝導率や熱伝導率が良好であり、さらに硬度も低いため加工性が良い。従って、放熱性や電気伝導性、さらには加工性を改善した半導体装置を提供することができる。特に、請求項５、８、１０等に記載の発明の様に、放熱部材（２、３）に対して突出部（２ａ）や空間部（１５）を形成したり、放熱部材（２、３）と導体（１７）とを一体で形成したりするときは、本請求項に記載の金属を放熱部材（２、３）として用いると、この様な複雑な形状を容易に形成することができる。
【００３１】
請求項１２に記載の発明では、請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の発明において、半導体チップ（１ａ、１ｂ）と一対の放熱部材（２、３）とが樹脂（９）により封止されており、樹脂（９）が、一対の放熱部材（２、３）と熱膨張係数が近似した樹脂であることを特徴としている。
【００３２】
本発明では、樹脂（９）によって半導体チップ（１ａ、１ｂ）と放熱部材（２、３）とを結び付けることにより、これらの部材（１〜３）の接続を補強することができる。従って、半導体チップ（１ａ、１ｂ）と放熱部材（２、３）との熱膨張係数が異なる場合に生じる熱応力を緩和することができる。特に、放熱部材（２、３）と熱膨張係数が近似した樹脂（９）を用いると、温度変化の際に、半導体チップ（１ａ、１ｂ）に対して放熱部材（２、３）と同様の伸縮を促す応力が加えられるため、接合部材（４）に加わる応力が緩和され、歪みが抑制される。
【００３３】
請求項１３に記載の発明では、請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の発明において、各々の放熱部材（２、３）における半導体チップ（１ａ、１ｂ）と対向する部分の少なくとも１つに対して、半導体チップ（１ａ、１ｂ）と熱膨張係数が近似した金属材料（１６）を用いることを特徴としている。これにより、半導体装置全体の歪みを半導体チップ（１ａ、１ｂ）に近づけることができるため、半導体チップ（１ａ、１ｂ）に対する応力を低減させることができる。
【００３４】
請求項１４に記載の発明では、請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の発明において、接合部材（４）がバンプ形状となっており、このバンプ形状の接合部材（４）の隙間に樹脂（１８）を充填していることを特徴としている。
【００３５】
これにより、接合部材（４）の間の樹脂（１８）により、接合部材（４）の塑性変形を抑制することができ、半導体チップ（１ａ、１ｂ）と放熱部材（２、３）との接続を補強することができる。
【００３６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
（実施例１）
図１は、本発明の第１実施形態の半導体装置の断面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は（ａ）におけるＡの部分の拡大図である。以下、本実施形態を、 図１に示す例について述べる。 図１（ａ）に示すように、平面的に配置された２つの半導体チップとしてのＳｉチップ１ａ、１ｂを挟む様にして、一対の放熱部材２、３が配置されており、Ｓｉチップ１ａ、１ｂの主電極と各々の放熱部材２、３とが、熱的かつ電気的に接続されるように接合部材４を介して接続されている。以下、特に記述が無い限り、接続とは、熱的かつ電気的な接続を示すものとする。また、Ｓｉチップ１ａの制御電極と、リードフレームに繋がっている制御用端子５とがワイヤボンドにより形成されたワイヤ８を介して電気的に接続されている。
【００３８】
詳しくは、Ｓｉチップ１ａ、１ｂの上側の面、つまり、Ｓｉチップ１ａにおいてワイヤボンドされている側の面（以下、一面とする）６ａと対向する放熱部材（以下、一面側の放熱部材とする）２には、Ｓｉチップ１ａ、１ｂの主電極と対向する位置で段状に突出した突出部２ａが形成されており、その突出部２ａの先端が略平面になっており、この平面部と主電極とが接合部材４を介して接続されている。ここで、略平面とは、平面もしくは、突出部２ａの平面部と主電極との接続に支障をきたさない程度に平面であることを示す。
【００３９】
次に、この突出部２ａについて、より詳しく述べる。  図１（ｂ）に示すように、一般にＳｉチップ１ａ、１ｂがパワーデバイスである場合、Ｓｉチップ１ａ、１ｂの周縁部における耐圧は、Ｓｉチップ１ａ、１ｂの一面６ａと、一面６ａとは反対側の面である他面６ｂのうちの片面に設けたガードリング７により保たれている。
【００４０】
本実施形態の様に、Ｓｉチップ１ａ、１ｂの両面に放熱部材２、３となる金属を接合する場合、ガードリング７のある面（本例では一面）６ａにも放熱部材２を接合する。しかし、Ｓｉチップ１ａ、１ｂの周辺部では、矢印Ｂで示す距離、つまり図中の破線の領域において、ガードリング７やＳｉチップ１ａ、１ｂの端面等と一面側の放熱部材２との電気的な絶縁を行う必要があるため、この絶縁領域を確保するための工夫が必要となる。
【００４１】
そのため、一面側の放熱部材２においてＳｉチップ１ａ、１ｂの主電極に対向する部分に突出部２ａが形成されている。換言すれば、一面側の放熱部材２は、この高耐圧化領域（絶縁領域）を避けるためにＳｉチップ１ａ、１ｂのガードリング７に対向する部分において凹んだ形状となっている。
【００４２】
また、Ｓｉチップ１ａ、１ｂの他面６ｂと対向している放熱部材（以下、他面側の放熱部材とする）３には、突出部は形成されておらず略平面となっている。また、各々の放熱部材２、３のうちＳｉチップ１ａ、１ｂと対向している面と反対側の面は放熱面１０を構成しており、この放熱面１０は略平面となっており、これらの放熱面１０は互いに略平行の関係にある。
【００４３】
ここで、Ｓｉチップ１ａ、１ｂとしては、本例では、 図１においてワイヤボンドされているＳｉチップがＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１ａであり、もう一方のＳｉチップがＦＷＤ（フリーホイールダイオード）１ｂである。ＩＧＢＴ１ａにおいては、それぞれ、一面側の放熱部材２がエミッタ、他面側の放熱部材３がコレクタ、制御電極がゲートとなっている。また、他面側の放熱部材３において略平面とは、平面もしくは、他面側の放熱部材３に対するＳｉチップ１ａ、１ｂの搭載性を阻害しない程度に平面であることを示す。
【００４４】
そして、  図１（ａ）に示すように、ＩＧＢＴ１ａとＦＷＤ１ｂでは、ＦＷＤ１ｂの方がチップの厚みが厚くなっている。従って、一面側の放熱部材２のうち、ＩＧＢＴ１ａと対向する突出部２ａの突出量が相対的に大きくなっており、ＦＷＤ１ｂと対向する突出部２ａの突出量が相対的に小さくなっている。
【００４５】
また、一面および他面側の放熱部材２、３としては、例えば、ＣｕやＡｌを主成分とする金属等の、ＷおよびＭｏよりも電気伝導度または熱伝導率が高く安価な金属材料を用いることができる。 図２は、各々の放熱部材２、３として利用できる金属の例を示した図表である。 図２に示すように、各々の放熱部材２、３として、具体的には、金属ａ〜金属ｌや無酸素銅等を用いることができる。ここで、例えば、金属ａは質量比でＦｅ（鉄）を２．３％、Ｚｎ（亜鉛）を０．１％、Ｐ（リン）を０．０３％含み、残りがＣｕである合金である。
【００４６】
また、接合部材４としては、熱応力に起因するせん断応力に勝るせん断強度を持ち、熱伝導および電気伝導に優れるものが望ましい。そのような接合部材４として、例えば、半田、ろう材あるいは導電性接着剤等を用いることができる。また、ワイヤボンドに用いられるワイヤ８は、Ａｕ（金）やＡｌ等、一般的にワイヤボンドに使われるものを用いることができる。
【００４７】
また、  図１に示すように、これらの部材１〜５、８が、各々の放熱部材２、３のうちＳｉチップ１ａ、１ｂと対向している面とは反対側の放熱面１０と、制御用端子５のワイヤボンドされていない部分とが露出した状態で樹脂９により封止されている。これらの放熱部材２、３における樹脂９から露出した各々の放熱面１０は、放熱と電極の役割を兼ねている。また、樹脂封止に用いられる樹脂９は、各々の放熱部材２、３と熱膨張係数が近似した樹脂を用いると良い。この様な樹脂９としては、例えば、エポキシ系モールド樹脂を用いることができる。
【００４８】
また、外部と電気的に接続するための一対の外部配線部材１１によって、上述の樹脂封止された各々の部材１〜５、８が挟まれており、放熱面１０と外部配線部材１１とが接触している。この外部配線部材１１は平板状であり、この平板のうち外部と配線する部分が平板状のまま、あるいは細い線形状として導出されているものである。
【００４９】
さらに、一対の平板状の高熱伝導絶縁基板１２を介して、上述の樹脂封止された部材１〜５、８と外部配線部材１１とが、一対の外部冷却部材１３に挟まれる様にして接触している。そして、各々の外部冷却部材１３においてボルト１４等を用ることにより、樹脂封止された各部材１〜５、８、外部配線部材１１、高熱伝導絶縁基板１２、および、外部冷却部材１３が固定されている。
【００５０】
ここで、外部配線部材１１は熱伝導および電気伝導に優れるものであれば何でも良い。また、高熱伝導絶縁基板１２としては、例えば、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＳｉＮ（窒化シリコン）、Ａｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム）、ＳｉＣ（炭化シリコン）、ＢＮ（窒化ボロン）およびダイヤモンド等を用いることができる。また、外部冷却部材１３としては、放熱フィンを設けたものや、水冷する様になっているもの等を用いることができる。
【００５１】
以上、この様な構成をとることにより、電気的な経路に関しては、一面側の放熱部材２と接続された外部配線部材１１、一面側の放熱部材２、Ｓｉチップ１ａ、１ｂ、そして、他面側の放熱部材３、他面側の放熱部材３と接続された外部配線部材１１の順に、あるいはその逆の順に電流が流れることになる。また、熱的な経路に関しては、Ｓｉチップ１ａ、１ｂから発生した熱が、順に、一面および他面側の放熱部材２、３、各々の外部配線部材１１、各々の高熱伝導絶縁基板１２、各々の外部冷却部材１３へと伝わり放熱される。
【００５２】
次に、この様な構成の半導体装置の製造方法を 図１に示した例について述べる。まず、Ｓｉチップ１ａ、１ｂの他面６ｂ側における主電極と他面側の放熱部材３とを接合部材４を用いて接続する。次に、Ｓｉチップ１ａの制御電極と制御用端子５とをワイヤボンドにより電気的に接続する。その後、Ｓｉチップ１ａ、１ｂの一面６ａ側の主電極と一面側の放熱部材２における突出部２ａの先端とを、接合部材４を用いて接続する。ここで、一面側の放熱部材２の突出部２ａは、予め、例えばプレス等により形成しておくことができる。
【００５３】
次に、金型（図示せず）を用意し、金型内に上述の様に一体化したＳｉチップ１ａ、１ｂと一面および他面側の放熱部材２、３を設置して樹脂封止を行い、各々の放熱部材２、３間の電気的絶縁を確保する。続いて、上述の様に、各々の放熱面１０に対して、外部配線部材１１、高熱伝導絶縁基板１２、外部冷却部材１３の順に配置し、各々の外部冷却部材１３をボルト締めすることにより、これらの部材１１〜１３を固定する。以上の様にして、本実施形態の半導体装置が完成する。
【００５４】
ところで、本実施形態によれば、一面および他面側の放熱部材２、３としてＣｕやＡｌを主成分とする金属等の熱伝導や電気伝導に優れる金属を用いているため、放熱性や電気伝導性を改善した半導体装置を提供することができる。また、この様な部材は、一般に従来のＷやＭｏに比べてコストが低いため、低コストな半導体装置を提供することもできる。さらには、本実施形態では一面側の放熱部材２に突出部２ａを設けているが、一般にＣｕやＡｌを主成分とする金属は、上記のＷやＭｏに比べて硬度が低いため、この突出部２ａを形成するときの加工性も良好である。
【００５５】
また、一面側の放熱部材２に突出部２ａを設けて、その突出部２ａを各々の異なるＳｉチップ１ａ、１ｂの電極に接続しているため、適切に各々のＳｉチップ１ａ、１ｂと一面側の放熱部材２との接続を行うことができる。つまり、各々のＳｉチップ１ａ、１ｂの厚みに対応して各々の突出部２ａの突出量を変え、各々のＳｉチップ１ａ、１ｂの主電極の形状に対応して、突出部２ａの形状を変えることができる。従って、異なる半導体チップ１ａ、１ｂを容易に収納することができる半導体装置を提供することができる。
【００５６】
本実施形態では、放熱面１０に凹凸があったり、各々の放熱面１０が略平行の関係に無くても良いが、特に本例では、上述の様に各々の放熱面１０が略平面で、かつ互いに略平行であるものとしている。これは、上述の様に、各々のＳｉチップ１ａ、１ｂの厚さに対応して突出部２ａの突出量を調節することにより、各々のＳｉチップ１ａ、１ｂにおける相対的な表面上の段差を突出部２ａで吸収することができ、各々の放熱面１０を略平面にし、かつ互いに略平行の関係にすることができる。
【００５７】
その結果、本例の様に、各々の放熱面１０に対して、外部配線部材１１、高熱伝導絶縁基板１２、および、外部冷却部材１３を挟んでボルト締めする際に、各々の放熱面１０が略平面であるため、放熱面１０やこれらの部材１１〜１３の界面を容易に接触させることができる。以上、放熱面１０が略平面であるとは、平面もしくは、放熱面１０と外部配線部材１１との接触性を阻害しない程度に平面であることを示す。
【００５８】
さらに、各々の放熱面１０が互いに略平行の関係にあるため、ボルト締めの際に各々の部材１〜５、８、９、１１〜１３に対して均等に力が加わり、力の偏りによりこれらの部材１〜５、８、９、１１〜１３が破壊すること等が無く、組み付け性の向上を図ることができる。以上、各々の放熱面１０が互いに略平行の関係にあるとは、互いに平行の関係にあるか、もしくは、上述の組み付け性の向上を阻害しない程度に平行であることを示す。
【００５９】
一般に、ＩＧＢＴ１ａとＦＷＤ１ｂとはペアで用いられるが、ＩＧＢＴ１ａとＦＷＤ１ｂとの間の距離が短い方が、回路動作上、理想的な動作をさせることができる。本実施形態によれば、ＩＧＢＴ１ａとＦＷＤ１ｂとを一体に樹脂封止された半導体装置内に近接して配置しているため、ＩＧＢＴ１ａを用いた理想的な半導体装置を提供することができる。
【００６０】
また、異なる半導体チップ１ａ、１ｂを容易に収納することができる半導体装置を提供するという目的に限れば、一面および他面側の放熱部材２、３はＣｕやＡｌを主成分とするもの等に限らず、一般に、電気伝導性を有する部材を用いても良い。つまり、熱応力に起因する接合部材４の破壊を防止することを重視する場合は、一面および他面側の放熱部材２、３としてＳｉチップ１ａ、１ｂと熱膨張係数が近似した金属を用いれば良く、放熱性や電気伝導性を重視する場合は、一面および他面側の放熱部材２、３としてＣｕやＡｌを主成分とする金属を用いれば良い。
【００６１】
また、本例で用いる樹脂９は、一面および他面側の放熱部材２、３との絶縁を図る目的の他に、樹脂９によってＳｉチップ１ａ、１ｂと各々の放熱部材２、３とを結び付けることにより、Ｓｉチップ１ａ、１ｂと各々の放熱部材２、３との接続を補強することにも着眼をおいている。従って、本例の様に、各々の放熱部材２、３としてＳｉチップ１ａ、１ｂと熱膨張係数が異なるＣｕやＡｌを主成分とした金属を用いる場合も、発生する熱応力に起因する接合部材４の破壊を、樹脂９により緩和することができる。
【００６２】
特に、一面および他面側の放熱部材２、３と熱膨張係数が近似した樹脂９を用いると、温度変化の際に、Ｓｉチップ１ａ、１ｂに対して各々の放熱部材２、３と同様の伸縮を促す応力が加えられるため、接合部材４に加わる応力が緩和されて歪みが抑制され、接続部の信頼性が向上する。
【００６３】
なお、本例では、他面側の放熱部材３には突出部を設けていない例について示したが、突出部を設けても良い。また、熱結合をより高めるために、外部配線部材１１と高熱伝導絶縁基板１２、および、高熱伝導絶縁基板１２と外部冷却部材１３のそれぞれの接触面に熱伝導性のグリス等を用いても良い。
【００６４】
また、外部配線部材１１と高熱伝導絶縁基板１２との接触は、各々の部材１１、１２の熱膨張係数の違いを考慮すると本例の様に挟んで固定する方が望ましいが、放熱面１０と外部配線部材１１との接触は同じ部材を用いたり、あるいは熱膨張係数の違いがあまり大きくない部材を用いることができるため、半田やろう材等を用いて接続しても良い。
【００６５】
また、一面側の放熱部材２の突出部２ａは別体で形成しても良く、例えば、平板状の本体に半田付けや溶接等により突出部２ａを接合したものとすることができる。また、一面側の放熱部材２と他面側の放熱部材３の材質は、必ずしも同一でなくても良い。また、本例では、金型を用いて樹脂封止する例について示したが、金型を用いずにポッティング等により封止しても良い。
【００６６】
また、樹脂封止に用いる樹脂９として、一面および他面側の放熱部材２、３と熱膨張係数が近似した樹脂９を用いる例について示したが、この樹脂９に限るものではなく、Ｓｉチップ１ａ、１ｂと各々の放熱部材２、３との結合強度を考慮する必要が無い場合等は、適当な樹脂を用いれば良い。
【００６７】
また、本実施形態では、ＳｉチップとしてＩＧＢＴ１ａとＦＷＤ１ｂとを用いる例について示したが、Ｓｉチップが単数であったり、同じＳｉチップを複数用いる等して、Ｓｉチップと各々の放熱部材２、３との接続構成が複雑でない場合も考えられる。この場合は、各々の放熱部材２、３に突出部２ａを形成しなくても良く、上述の様に、一面および他面側の放熱部材２、３として、ＣｕやＡｌを主成分とする金属等の、ＷおよびＭｏよりも電気伝導度または熱伝導率が高く安価な金属材料を用いることで、放熱性や電気伝導性を改善した半導体装置を提供することができる。
（実施例２）
【００６８】
本実施形態は、第１実施形態において一面側の放熱部材２の内部形状が異なるものである。図３は第２実施形態にかかる半導体装置に関する図であって、（ａ）は全体の概略断面図、（ｂ）〜（ｄ）は一面側の放熱部材２、および、この放熱部材２と対向するＳｉチップ１ａ、１ｂの部分概略断面図である。また、 図４（ａ）〜（ｃ）は、 図３（ｂ）〜（ｄ）におけるＣ−Ｃ断面形状において、とり得る種々の形状を示す図である。
【００６９】
ここで、（ａ）では、一面側の放熱部材２の一部が省略されているが、この部分に、  図３（ｂ）〜（ｄ）に示す断面形状が適用される。また、 図３（ａ）は、 図１における外部配線部材１１、高熱伝導絶縁基板１２および外部冷却部材１３を省略したものである。以下、主として、 図１と異なるところを述べ、同一部分は 図３および  図４中、同一符号を付して説明を簡略化する。
【００７０】
図３および 図４に示すように、本実施形態の一面側の放熱部材２のうち、Ｓｉチップ１ａ、１ｂと接続する部分に空間部１５が形成されている。この空間部１５の形状は  図４（ａ）に示す例では格子状であり、  図４（ｂ）に示す例では同心円状であり、 図４（ｃ）に示す例では同心的に配置された矩形状である。
【００７１】
この空間部１５におけるＳｉチップ１ａ、１ｂと一面側の放熱部材２との接続面に垂直な方向の形状は、 図３（ｂ）〜（ｄ）に示すように、Ｓｉチップ１ａ、１ｂと接続する部分が開口している場合や、放熱面１０となる部分が開口している場合や、Ｓｉチップ１ａ、１ｂと接続する部分、および放熱面１０となる部分が閉じている場合がある。
【００７２】
また、この空間部１５は、例えば切削加工により形成することができる。また、  図３（ｄ）に示すＳｉチップ１ａ、１ｂと接続する部分も放熱面１０となる部分も閉じている場合は、例えば、 図３（ｂ）に示す、Ｓｉチップ１ａ、１ｂと接続する部分が開口している一面側の放熱部材２と同様のものを切削等により形成した後、その開口部を覆うように板状の所望の金属を溶接等により接合することによって形成することができる。
【００７３】
ところで、本実施形態によれば、第１実施形態に記載の発明と同様の効果を発揮することができる。さらに、一面側の放熱部材２に空間部１５を設けることにより、この放熱部材２の剛性を減少させることができる。その結果、Ｓｉチップ１ａ、１ｂや接合部材４に働く応力を低減させることができ、Ｓｉチップ１ａ、１ｂの破壊を低減させたり、Ｓｉチップ１ａ、１ｂと一面側の放熱部材２との接続の信頼性を高めることができる。
【００７４】
なお、本実施形態に記述していない構成や、各部材の例等は第１実施形態と同様である。また、この空間部１５はＳｉチップ１ａ、１ｂの厚み方向に伸びている例について示したが、Ｓｉチップ１ａ、１ｂの平面方向に伸びるように形成しても良い。また、本例では、一面側の放熱部材２に空間部１５を形成しているが、他面側の放熱部材３に形成しても良い。また、空間部１５は各々の放熱部材２、３のうちＳｉチップ１ａ、１ｂと接触する部分に一様に形成しなくても、適宜、必要な位置に設ければ良い。
【００７５】
また、空間部１５は本例の形状に限られるものではなく、一面および他面側の放熱部材２、３に空間部１５を形成することにより、各々の放熱部材２、３の剛性を下げるものであれば良い。また、各々の放熱部材２、３としてＣｕやＡｌを用いているときは、各々の放熱部材２、３が加工し易い材質であるため、この様な空間部１５を形成し易い。
（実施例３）
【００７６】
図５は第３実施形態にかかる半導体装置の概略断面図であり、図１における外部配線部材１１、高熱伝導絶縁基板１２および外部冷却部材１３を省略したものである。以下、主として、図１と異なるところを述べ、同一部分は 図５中、同一符号を付して説明を簡略化する。 図５に示すように、本実施形態は、一面および他面側の放熱部材２、３のうちのＳｉチップ１ａ、１ｂと対向する部分に、Ｍｏ、ＷあるいはＣｕ−Ｍｏ等のＳｉチップに熱膨張係数が近似した金属（以下、部分配置金属とする）１６を用いるものである。
【００７７】
そして、この部分配置金属１６は、予め、各々の放熱部材２、３に半田付けやろう付、あるいは、焼きバメや圧入により形成しておくことができる。また、Ｓｉチップ１ａ、１ｂと部分配置金属１６とを高精度に位置合わせするためには、Ｓｉチップ１ａ、１ｂと部分配置金属１６とを、予め半田付けやろう付け等により接合しておき、次に、部分配置金属１６と各々の放熱部材２、３とを半田付けやろう付け等により接合する様にすると良い。
【００７８】
ところで、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。さらに、Ｓｉチップ１ａ、１ｂと一面および他面側の放熱部材２、３との接続部分の熱膨張係数が近似しているため、温度変化により発生する接続部分での熱応力を低減させることができ、接続強度を増加させることができる。また、Ｓｉチップ１ａ、１ｂと熱膨張係数が近似した金属が加わることにより各々の放熱部材２、３の全体の歪みがＳｉに近くなるため、Ｓｉチップ１ａ、１ｂへの応力を低減することができる。
【００７９】
従って、第１実施形態と同様の効果を保ちつつ、Ｓｉチップ１ａ、１ｂの破壊やＳｉチップ１ａ、１ｂと各々の放熱部材２、３との接続強度に対する信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【００８０】
なお、本実施形態に記述していない構成や、各部材の例等は第１実施形態と同様である。また、各々の放熱部材２、３のうちのＳｉチップ１ａ、１ｂと接続する部分の全てに部分配置金属１６を設けなくても、必要な位置に、適宜設ければ良い。また、本実施形態に対しても、第２実施形態と同様に各々の放熱部材２、３に空間部１５を形成しても良い。
（実施例４）
【００８１】
図６は第４実施形態にかかる半導体装置の概略断面図である。本実施形態は、第１実施形態における外部配線部材１１に関するものである。以下、主として、 図１と異なるところを述べ、同一部分は  図６中、同一符号を付して説明を簡略化する。また、 図６においては、高熱伝導絶縁基板１２と外部冷却部材１３については省略してある。
【００８２】
図６に示す様に、一面および他面側の放熱部材２、３のうち、放熱面１０の端部にある面からＳｉチップ１ａ、１ｂの主電極とつながり、外部と電気的に接続するための主電極端子である導体１７が引き出されている。この導体１７は図１に示した外部配線部材１１の機能を有するものである。引き出される各々の導体１７の位置関係は、各々の放熱部材２、３の放熱面１０に垂直な方向において、略同じ位置から略同じ方向に突出しており、各々の導体１７が互いに略平行の関係にある。また、図１における外部配線部材１１は設けずに、放熱面１０に対して高熱伝導絶縁基板１２を介して外部冷却部材１３を接触させる（図示せず）。
【００８３】
ここで、各々の放熱部材２、３と導体１７とは、電気抵抗を考慮すると一体で形成されることが望ましいが、導体１７を別途接合する場合は、ネジ止め、溶接、ろう付け、半田付け等が考えられる。その際、導体１７は金属等、一般的に電気伝導に優れるものであれば何でも良い。
【００８４】
また、上述の様に、導体１７が略同じ位置から略同じ方向に突出しているとは、同じ位置から同じ方向に突出している、もしくは、各々の導体１７の根元部分が近接するとともに、各々の導体１７が互いに略平行の関係にあるように出ていることを示す。また、各々の導体１７が互いに略平行の関係にあるとは、平行の関係にある、もしくは、後述の様に、寄生インダクタンスを抑制できる程度に平行であることを示す。
【００８５】
本実施形態によれば、第１実施形態に記載の発明と同様の効果を発揮することができる。さらに、各々の導体１７を介して外部と電気的に接続することができるため、各々の放熱部材２、３の放熱面１０に対して外部配線部材１１を接続する必要が無い。
【００８６】
その結果、外部配線部材１１を用いるときと比較して、熱の伝導方向における部材数の減少により接続界面を減らすことができ、接続界面における熱抵抗が減少するため放熱性をさらに改善することができる。また、Ｓｉチップ１ａ、１ｂの厚み方向における半導体装置の厚みを減少させることができ、寸法を減少させた半導体装置を提供することができる。
【００８７】
また、特に好ましい形態として、本例では、各々の導体１７が近接して互いに略平行になるようにしており、本例の半導体装置では、互いに逆方向の全く同じ強さの電流が流れる。近接した平行導体において互いに逆方向の電流が流れると、導体周囲に発生する磁界が打ち消されるため、寄生インダクタンスを大幅に抑制することができる。
【００８８】
また、本実施形態では、第１実施形態と同様に、放熱性や電気伝導性の改善を目的とする場合は、各々の放熱部材２、３としてＣｕやＡｌを主成分とした金属を用いるが、ＣｕやＡｌは加工性が良いため、プレスや切削等により容易に本実施形態の導体１７を一体で形成することができる。
【００８９】
なお、本実施形態に記述していない構成や、各部材の例等は第１実施形態と同様である。また、本例では、各々の導体１７が近接して互いに略平行になるようにしているが、この様に導体１７を引き出すことに限定するものではなく、各々の放熱部材２、３の異なる部位から異なる方向に引き出しても良い。
【００９０】
また、複数の半導体チップを容易に樹脂封止することを目的とし、一面および他面側の放熱部材２、３として硬度が高いＷやＭｏ等を用いている場合は、導体１７を一体で形成するのが困難なため、導体１７を別体で形成すれば良い。
（実施例５）
【００９１】
図７は、第５実施形態の半導体装置に関する図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ面を矢印方向から見た図である。そして、  図１における外部配線部材１１、高熱伝導絶縁基板１２および外部冷却部材１３を省略したものである。本実施形態は、Ｓｉチップ１ａ、１ｂと一面側の放熱部材２との接続方法が、第１実施形態と異なるものである。以下、主として、図１と異なるところについて述べ、同一部分には、 図７中、同一符号を付して説明を簡略化する。
【００９２】
図７に示すように、バンプ形状の接合部材４がＳｉチップ１ａ、１ｂの一面６ａ側の主電極と一面側の放熱部材２との間に一様に形成され、この接合部材４の間が樹脂１８で充填されている。この樹脂１８は金属と似た物性を持っており、ぬれ性が良く、バンプ形状の接合部材４への応力集中を防止するためのものである。以下、この様な樹脂をＲＡＢ（レジンアシストボンディング）樹脂１８という。このＲＡＢ樹脂１８は具体的には、エポキシ系樹脂にシリカフィラーを配合したもの等からなる。
【００９３】
そして、この様な構成を形成するには、第１実施形態の半導体装置と同様に、Ｓｉチップ１ａ、１ｂと他面側の放熱部材３との接続、および、ワイヤボンディングを行った後、Ｓｉチップ１ａ、１ｂの一面６ａ側の主電極上に接合部材４をバンプ形状に配置し、一面側の放熱部材２と接続する。
【００９４】
続いて、ＲＡＢ樹脂１８を注射器等に入れてバンプ状の接合部材４の隙間に充填する。その際、全ての隙間に注射器で直接充填しなくても、毛細管現象により充填される。その後、上述の様に、金型内に一体化したＳｉチップ１ａ、１ｂと各々の放熱部材２、３を入れ、樹脂封止する。
【００９５】
ところで、本実施形態では、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。また、ＲＡＢ樹脂１８により、接合部材４の塑性変形を抑制することができる。また、熱応力により接合部材４に発生したクラックの進展をＲＡＢ樹脂１８によって防止することができる。従って、接合部材４の間のＲＡＢ樹脂１８によりＳｉチップ１ａ、１ｂと一面側の放熱部材２との接続を補強することができ、接続の信頼性を増すことができる。
【００９６】
なお、本実施形態に記述していない構成や、各部材の例等は第１実施形態と同様である。また、本例では、小さいバンプを一様に配置しているが、その他、本例よりも大きな形状のバンプを数個配置する等しても良い。また、本例では、Ｓｉチップ１ａ、１ｂと一面側の放熱部材２との接続にバンプ形状の接合部材４を用いたが、他面側の放熱部材３との接続にバンプ形状の接合部材４を用いても良い。また、樹脂封止の際にモールド樹脂９がバンプ間に十分に充填される場合は、予めＲＡＢ樹脂１８で充填しなくても良い。この場合は、バンプ間に充填されたモールド樹脂９がＲＡＢ樹脂１８の作用をする。また、本実施形態に対して、第２〜第４実施形態を適用させても良い。
【００９７】
以下、上記各実施形態の変形例を示す。なお、以下の変形例は、上記各実施形態において適用できるものであり、各変形例を組み合わせて各実施形態に適用させることができる。
【００９８】
初めに、第１変形例について述べる。 図８は、第１変形例の半導体装置に関する概略断面図であり、（ａ）は全体の断面図、（ｂ）は（ａ）においてＥで示された部分の部分拡大図、（ｃ）は本変形例にかかる説明図である。上記様々な実施形態に記載の発明では、一面側の放熱部材２に突出部２ａを設ける例について示したが、上記 図１（ｂ）に矢印Ｆで示すように、一面側の放熱部材２は突出部２ａにおいて厚みが増すため剛性が増加する。そして、この放熱部材２の剛性が大きい程、Ｓｉチップ１ａ、１ｂに大きな圧縮応力をかけることになる。
【００９９】
図８（ｃ）に示すように、一面側の放熱部材２として、十分薄くした金属板を裏打ちすることにより絶縁領域を回避するための突起形状を設けたものを用いて、剛性を低くしつつＳｉチップ１ａ、１ｂに接合する方法が考えられる。しかし、この方法では、一面側の放熱部材２の放熱面１０が平面にならないため、外部配線部材１１や外部冷却部材１３との接触が難しい。
【０１００】
そこで、本変形例では、 図８（ａ）、（ｂ）に示すように、対向するＳｉチップ１ａ、１ｂの端部に設けられたガードリング７よりも、Ｓｉチップ１ａ、１ｂの内側に相当する部分が開口している開口パターン１９を有する絶縁膜２０が、一面側の放熱部材２に対して形成されている。換言すれば、図１（ｂ）の絶縁領域に相当する部分に絶縁膜２０が形成されており、Ｓｉチップ１ａ、１ｂの一面６ａ側の主電極に相当する部分が開口している。
【０１０１】
ここで、この絶縁膜２０は、ピンホールの無い緻密な膜が望ましく、また、一面側の放熱部材２の熱収縮に耐え得る必要がある。そのような絶縁膜２０として、ポリイミドやガラス等からなる膜を用いることができる。また、本例の半導体装置の製造方法については、この絶縁膜２０を、予め一面側の放熱部材２に形成しておき、その後、Ｓｉチップ１ａ、１ｂの一面６ａ側と一面側の放熱部材２とを接続すれば良い。その他は、第１実施形態の半導体装置と同様に製造することができる。
【０１０２】
この方法によれば、絶縁膜２０によりガードリング７と一面側の放熱部材２との絶縁を行うことができる。そのため、Ｓｉチップ１ａ、１ｂのガードリング７を回避するための突出部２ａは設けずに、一面側の放熱部材２は平板のまま使用する場合に好適である。この場合、放熱性の許す限り一面側の放熱部材２を薄くすると、この放熱部材２の剛性を低くすることができ、Ｓｉチップ１ａ、１ｂにかかる圧縮力を緩和することができる。
【０１０３】
例えば、一面および他面側の放熱部材２、３の突出部２ａを設けない場合は、Ｓｉチップが単数であったり、各々のＳｉチップの厚みが同じ場合に特に好適に用いることができるが、各々のＳｉチップの厚みが異なっている場合も、接合部材４の量によって厚みの差を吸収できる程度の違いであれば問題ない。
【０１０４】
なお、本変形例に記述していない構成や、各部材の例等は第１実施形態に準じる。また、本例では、一面側の放熱部材２に絶縁膜２０を形成する例について示したが、必要であれば他面側の放熱部材３に絶縁膜２０を形成しても良い。また、樹脂封止の際に樹脂９の充填性が悪い部分がある場合は、樹脂９による絶縁が確保できない恐れがあるため、その部分に絶縁膜２０を予め形成しておくことにより、確実に絶縁できるようにしても良い。この際は、一面側の放熱部材２に突出部２ａがある場合にも適用できる。
【０１０５】
次に、第２変形例について述べる。図９は、第２変形例の半導体装置の概略断面図である。本変形例は、制御用端子５とＳｉチップ１ａの制御電極との電気的な接続方法が異なるものであり、図９には、第４実施形態（ 図６参照）において本変形例を適用した例を示す。以下、主として、図６と異なるところについて述べ、同一部分には図９中、同一符号を付して説明を簡略化する。
【０１０６】
図９に示すように、制御電極と制御用端子５との電気的な接続をバンプ２１を用いて行うものである。このバンプ２１としては、上記接合部材４と同様に、例えば、半田、ろう材あるいは導電性接着剤等を用いることができる。本変形例によれば、ワイヤボンド工程を省略でき、Ｓｉチップ１ａ、１ｂの主電極と各々の放熱部材２、３との接合の際に制御用端子５も接合することができ、製造工程を簡略化することができる。また、樹脂封止の際のワイヤボンドのワイヤ流れ等の問題も生じない。
【０１０７】
次に、第３変形例について述べる。図１０は、第３変形例の半導体装置の概略断面図である。本変形例は、放熱面１０の位置が異なるものであり、図１０は、第１実施形態において上記第２変形例を適用した発明に対して、本変形例を適用した例を示す。以下、主として、図１および図９と異なるところについて述べ、同一部分には 図１０中、同一符号を付して説明を簡略化する。
【０１０８】
図１０に示すように、本変形例の各々の放熱部材２、３は断面が略楔型であり、一面側の放熱部材２には突出部２ａが形成されている。また、一面側の放熱部材２の各面のうちの突出部２ａが形成されている面の端部にある面、および、他面側の放熱部材３の各面のうちのＳｉチップ１ａ、１ｂと対向している面の端部にある面が、放熱面１０となっている。
【０１０９】
また、この放熱面１０はＳｉチップ１ａ、１ｂと各々の放熱部材２、３との接続面に対して略垂直になっており、一面側の放熱部材２の放熱面１０と他面側の放熱部材３の放熱面１０とが同一平面上にある。また、この放熱面１０に対して、高熱伝導絶縁基板１２を介して外部冷却部材１３が接触されており、絶縁性のボルト２２を用いて固定されている。
【０１１０】
本変形例によれば、外部冷却部材１３を２つ用意する必要が無いため、半導体装置を外部冷却部材１３に組み付けるときの自由度を向上させることができる。例えば、片面の冷却部しか持たない従来の冷却系に対して置き換えが可能である。また、高熱伝導絶縁基板１２の枚数を１枚にできるため部品代を削減することができる。
【０１１１】
なお、本例では、放熱面１０がＳｉチップ１ａ、１ｂと各々の放熱部材２、３との接続面に対して略垂直になっているが、その他、適宜角度を変えることにより、様々なタイプの外部冷却部材１３に対して組み付けることができる。また、上記第４実施形態に述べた導体を設ける場合には、各々の放熱部材２、３におけるＳｉチップ１ａ、１ｂと対向している面の端部にある面のうち、放熱面１０とは異なる面から導体を引き出す等すれば良い。
【０１１２】
次に、第４変形例について述べる。図１１は第４変形例の半導体装置の概略断面図である。本例は、外部配線部材１１の固定方法が上記 図１と異なるものである。以下、主として、図１と異なるところを述べ、同一部分は図１１中、同一符号を付して説明を簡略化する。
【０１１３】
図１１に示すように、一面および他面側の放熱部材２、３に対して、各々の放熱面１０からＳｉチップ１ａ、１ｂまで貫通してないネジ穴２３ａが各々４つ形成されており、この貫通していないネジ穴２３ａと対応する位置において、外部配線部材１１に対して貫通したネジ穴２３ｂが形成されている。
【０１１４】
そして、外部配線部材１１における放熱面１０と接触している面とは反対側の面から、これらのネジ穴２３ａ、２３ｂに対してネジ（図示せず）を挿入し、各々の放熱部材２、３と外部配線部材１１とを固定するようになっている。ここで、これらのネジ穴２３ａ、２３ｂはドリル等により形成することができる。
【０１１５】
ところで、本変形例によれば、一面および他面側の放熱部材２、３には貫通していないネジ穴２３ａを形成しているため、Ｓｉチップ１ａ、１ｂに対してネジが接触することは無く、任意の位置にこれらのネジ穴２３ａ、２３ｂを形成することができる。
【０１１６】
また、ネジによって固定しているため、各々の放熱部材２、３と外部配線部材１１とを固定する際の圧力を高くしても、Ｓｉチップ１ａ、１ｂに対しては圧力が加わることはない。従って、良好に各々の放熱部材２、３の放熱面１０と外部配線部材１１との接触抵抗を低下させることができ、放熱性や電気伝導性を改善することができる。
【０１１７】
特に、他面側の放熱部材３のＳｉチップ１ａ、１ｂの直下に相当する位置においてもネジ止めすることができ、Ｓｉチップ１ａ、１ｂと他面側の放熱部材３との熱的かつ電気的な接続を確実に確保することができる。
【０１１８】
なお、外部配線部材１１がネジ止めされた半導体装置と高熱伝導絶縁基板１２および外部冷却部材１３の熱的な接続は、例えば、第１実施形態と同様に行えば良い。また、これらのネジ穴２３ａ、２３ｂは、各部材２、３、１１に対して、最低１つずつ設ければ、上述の様に固定することができる。また、本変形例は第３変形例以外の実施形態および変形例に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】第１実施形態の半導体装置の概略断面図である。
【図２】放熱部材として利用する金属の例を示した図表である。
【図３】第２実施形態にかかる半導体装置の概略断面図である。
【図４】第２実施形態の放熱部材の概略断面図である。
【図５】第３実施形態の半導体装置の概略断面図である。
【図６】第４実施形態の半導体装置の概略断面図である。
【図７】第５実施形態にかかる半導体装置の概略断面図である。
【図８】第１変形例の半導体装置に関する概略断面図である。
【図９】第２変形例の半導体装置の概略断面図である。
【図１０】第３変形例の半導体装置の概略断面図である。
【図１１】第４変形例の半導体装置の概略断面図である。
【図１２】従来の半導体装置にかかる模式図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１ａ、１ｂ…半導体チップ、
２、３…放熱部材、
２ａ…突出部、
４…結合部材、
７…ガードリング、
９…樹脂、
１０…放熱面、
１１…外部配線部材、
１５…空間部、
１６…部分配置金属、
１７…導体、
１８…ＲＡＢ樹脂、
１９…開口パターン、
２０…絶縁膜、
２３ａ、２３ｂ…ネジ穴。
【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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