(57)【要約】【課題】信頼性および冷却機能の高い半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置１０は、半導体素子が形成された半導体チップ１１と、半導体チップ１１で発生した熱を熱交換媒体に放出するためのヒートシンク部材２４と、ヒートシンク部材２４と半導体チップ１１との間に介在する金属配線２３とを備えている。ヒートシンク部材２４は、無機絶縁材料からなる，平板部２１ａおよびフィン部２１ｂを有するヒートシンク本体２１と、ヒートシンク本体２１の熱交換媒体にさらされる領域を覆う金属層またはメタライズ層である保護層２２とを有している。保護層２２により、無機絶縁材料からなるヒートシンク本体２１の腐食などの損耗を防止している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップの実装に用いられ、半導体チップの熱を熱交換媒体に放出するためのヒートシンク部材であって、
無機絶縁材料からなるヒートシンク本体と、
前記ヒートシンク本体の熱交換媒体にさらされる領域を覆う，金属膜またはメタライズ層から形成される保護層と
を備えている、ヒートシンク部材。
【請求項２】
請求項１記載のヒートシンク部材において、
前記ヒートシンク本体は、
平板部と、
該平板部から熱交換媒体が存在する領域に向かって突出する１または２以上のフィン部と
を有している、ヒートシンク部材。
【請求項３】
請求項１または２記載のヒートシンク部材において、
前記ヒートシンク本体は、ＡｌＮにより構成されている、ヒートシンク部材。
【請求項４】
請求項３記載のヒートシンク部材において、
前記保護層は、ＷまたはＭｏと、ＡｌＮとの化合物からなるメタライズ層である、ヒートシンク部材。
【請求項５】
半導体素子が形成された半導体チップと、半導体チップの熱を熱交換媒体に放出するためのヒートシンク部材とを備えた半導体装置であって、
前記ヒートシンク部材は、
無機絶縁材料からなるヒートシンク本体と、
前記ヒートシンク本体の熱交換媒体にさらされる領域を覆う，金属膜またはメタライズ層から形成される保護層と
を有している、半導体装置。
【請求項６】
請求項５記載の半導体装置において、
前記ヒートシンク本体は、
平板部と、
該平板部から熱交換媒体が流れる領域に向かって突出する１または２以上のフィン部と
を有している、半導体装置。
【請求項７】
請求項６記載の半導体装置において、
前記ヒートシンク本体は、ＡｌＮにより構成されている、半導体装置。
【請求項８】
請求項７記載の半導体装置において、
前記保護層は、ＷまたはＭｏと、ＡｌＮとの化合物からなるメタライズ層である、半導体装置。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれかに記載の半導体装置において、
前記ヒートシンク部材と半導体チップとの間に介在する導電板をさらに備えている、半導体装置。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体装置において、
前記導電板は、Ｃｕ−ＭｏまたはＣｕ−Ｗにより構成されている、半導体装置。
【請求項１１】
請求項５〜１０のいずれかに記載の半導体装置において、
前記半導体素子は、ワイドバンドギャップ半導体を用いたパワーデバイスである、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップなどの熱を放出するためのヒートシンク、およびヒートシンクの主面側に半導体チップを実装してなる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来のＩＧＢＴチップを搭載した半導体装置の構造を示す断面図である。同図に示すように、ＣｕＭｏ等により構成されている放熱基板１０１の主面側には、放熱基板１０１に、はんだ層１０２により固定されたＡｌ板１０４と、Ａｌ板１０４の主面にＡｌろうによって固定されたＡｌＮ板１０６と、ＡｌＮ板１０６の主面にＡｌろうによって固定されたＡｌ配線１０８と、Ａｌ配線１０８の上に、はんだ１０９により固定された半導体チップ１２０とを備えている。また、放熱基板１０１の裏面側には、グリース１１２によりフィン付きのヒートシンク１１３が取り付けられている。上記Ａｌ板１０４，ＡｌＮ板１０６およびＡｌ配線１０８は、しばしば一体的に用いられている。
【０００３】
放熱基板１０１とヒートシンク１１３との間に介在するグリース１１２は、熱膨張係数が約２３．５（ｐｐｍ／Ｋ）のＡｌ合金からなるヒートシンク１１３と、熱膨張係数が約９（ｐｐｍ／Ｋ）のＣｕ−Ｍｏからなる放熱基板１０１との間の熱膨張係数差に起因する応力を緩和するためのものである。
【０００４】
このように、基板間にグリースを介在させることは、たとえば、特許文献１の段落［００３３］に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１６８２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、図７や上記公報に開示される構造では、グリースにより熱膨張係数差に起因する熱応力は緩和しうるものの、グリースは、金属やセラミックに比べると、熱伝導率が低いことに加えて、接続部の信頼性を悪化させるという難点がある。すなわち、グリースはその両側の部材をずらせるものであるので、グリースによって両側の部材が固定されるものではない。また、グリース中にボイドが発生しやすく、ボイドが発生すると、放熱機能が損なわれるおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、安定して高い放熱機能を発揮しうるヒートシンク部材、およびこのヒートシンク部材を用いた接続部の信頼性の高い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】
【０００８】
本発明のヒートシンク部材は、無機絶縁材料からなヒートシンク本体と、ヒートシンク本体の熱交換媒体にさらされる領域を覆う，金属膜またはメタライズ層から形成される保護層とを備えている。
【０００９】
これにより、ヒートシンク部材の熱交換媒体にさらされる領域が保護層によって覆われているので、ヒートシンク本体の腐食などによる損耗を防止することができる。しかも、ヒートシンク部材が金属ではなく無機絶縁材料によって構成されていることにより、ヒートシンク部材が組み込まれる半導体装置において、配線とヒートシンク部材とを電気的に絶縁するための部材が不要となり、かつ、無機絶縁材料は半導体チップを構成する半導体と熱膨張係数が近いので、部材間にグリースを介在させなくても熱応力を緩和することが可能になる。
【００１０】
ヒートシンク本体が、平板部と、該平板部から熱交換媒体が存在する領域に向かって突出する１または２以上のフィン部とを有していることにより、フィン部による放熱機能の増大を図ることができる。
【００１１】
特に、ヒートシンク本体がＡｌＮによって構成されていることにより、汎用性を高めつつ、放熱機能，熱応力緩和機能を高く維持することができる。
【００１２】
ヒートシンク本体がＡｌＮによって構成されている場合には、保護層が、ＷまたはＭｏと、ＡｌＮとの化合物からなるメタライズ層であることにより、保護層がＡｌＮとの熱膨張率が近い化合物によって構成されるので、ＡｌＮからなるヒートシンク本体の損耗をより確実に防止することができる。
【００１３】
本発明の半導体装置は、半導体チップの熱を熱交換媒体に放出するためのヒートシンク部材とを備えており、ヒートシンク部材は、無機絶縁材料からなるヒートシンク本体と、ヒートシンク本体の熱交換媒体にさらされる領域を覆う，金属膜またはメタライズ層から形成される保護層とを有している。
【００１４】
これにより、ヒートシンク部材が金属ではなく無機絶縁材料によって構成されていることにより、半導体装置に配線を形成する場合にも、配線とヒートシンク部材とを電気的に絶縁するための部材が不要となり、かつ、無機絶縁材料は半導体チップを構成する半導体と熱膨張係数が近いので、部材間にグリースを介在させなくても熱応力を緩和することが可能になる。そして、ヒートシンク部材の熱交換媒体にさらされる領域が保護層によって覆われているので、ヒートシンク本体の腐食などによる損耗を防止することができる。
【００１５】
ヒートシンク本体が、平板部と、該平板部から熱交換媒体が存在する領域に向かって突出する１または２以上のフィン部とを有していることにより、フィン部による放熱機能の増大を図ることができる。
【００１６】
特に、ヒートシンク本体がＡｌＮによって構成されていることにより、汎用性を高めつつ、放熱機能，熱応力緩和機能を高く維持することができる。
【００１７】
ヒートシンク本体がＡｌＮによって構成されている場合には、保護層が、ＷまたはＭｏと、ＡｌＮとの化合物からなるメタライズ層であることにより、保護層がＡｌＮとの熱膨張率が近い化合物によって構成されるので、ＡｌＮからなるヒートシンク本体の損耗をより確実に防止することができる。
【００１８】
ヒートシンク部材と半導体チップとの間に介在する導電板をさらに備えることにより、導電板をヒートシンク部材上に形成された配線として用いることができ、構造の簡素化を図ることができる。
【００１９】
導電板が、Ｃｕ−ＭｏまたはＣｕ−Ｗにより構成されていることにより、高熱伝導率と低熱膨張係数とを併せ持つこれらの材料を用いて、熱応力の緩和と構造の簡素化とを図ることができる。
【００２０】
半導体装置に形成されている半導体素子が、ワイドバンドギャップ半導体を用いたパワーデバイスであることにより、チップ温度が比較的高温に達しても、熱応力をできるだけ小さくして接続部の信頼性を維持しつつ、高い放熱機能により、パワーデバイスの過剰な温度上昇を防止することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のヒートシンク部材または半導体装置によると、熱応力の抑制や放熱機能を維持しつつ、ヒートシンク部材の損耗を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、実施の形態におけるパワーユニットの構造を示す斜視図である。同図に示すように、本実施形態のパワーユニットは、放熱器５０の上に半導体装置１０を接合して構成されている。放熱器５０は、天板５０ａと天板５０ａに接合された容器５０ｂとからなり、天板５０ａには、半導体装置１０を組み込むための多数の矩形状貫通穴が設けられている。本実施形態においては、矩形状貫通穴が多数設けられているが、１つだけでもよい。放熱器５０を構成する天板５０ａと容器５０ｂとは、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、ダイキャスト，押し出し，鍛造，鋳造，機械加工等によって製造することができる。
【００２３】
本実施の形態の組み立て工程においては、放熱器５０の天板５０ａに半導体装置１０が実装された後、天板５０ａが容器５０ｂに接合される。この接合は、機械かしめ等によって行われてもよい。また、本実施の形態では、放熱器５０は天板５０ａと容器５０ｂを個別に形成してから両者を接合しているが、天板と容器とを一体に形成してもよい。その場合、たとえば一体型を用いたダイキャストにより放熱器を形成することができる。
【００２４】
図２は、実施の形態に係るパワ−ユニットのII-II線における断面図である。ただし、図２において配線構造の図示は省略されている。図３は、実施の形態の半導体装置（モジュール）の断面図である。本実施の形態のパワーユニットにおいて、放熱器５０の天板５０ａと容器５０ｂとの間の空間５１には、熱交換媒体としての冷却水が図２の紙面に直交する方向に流れている。半導体装置１０は、アルミニウム−シリコン系ろう材からなるろう材層２５により天板５０ａに接合されている。また、半導体装置１０は、主要部材として、ＩＧＢＴなどの半導体素子が形成された半導体チップ１１と、半導体チップ１１で発生した熱を外方に放出するためのヒートシンク本体２１と、半導体チップ１１の裏面電極１４等に接続されヒートシンク本体２１の主面上に形成された主面側メタライズ層２６と、主面側メタライズ層２６に、はんだ，ろう材などによって接合され、Ｃｕ−Ｍｏ，Ｃｕ−Ｗなどの金属板から形成される金属配線２３とを備えている。半導体チップ１１の上面および下面には、それぞれ、ＩＧＢＴなどの半導体素子の活性領域に接続される上面電極１６および裏面電極１４が設けられている。そして、半導体チップ１１の裏面電極１４は、金属配線２３に、はんだ、ろう材などによって接合されている。
【００２５】
ヒートシンク本体２１は、平板部２１ａと、平板部２１ａの裏面側から突出するフィン部２１ｂとからなっている。そして、平板部２１ａの下面と、フィン部２１ｂの側面および下面とには、金属層またはメタライズ層である保護層２２が形成されている。すなわち、ヒートシンク本体２１の熱交換媒体である冷却水にさらされる領域には、金属層またはメタライズ層である保護層２２が形成されており、ヒートシンク本体２１と保護層２２とによって、ヒートシンク部材２４が構成されている。
【００２６】
図４は、実施の形態に係るパワーユニットの配線構造も含めた部分断面図である。同図に示すように、放熱器５０の天板５０ａに樹脂ケース５３がねじ部材５４によって固着されている。そして、樹脂ケース５３の突出部によって半導体装置１０の金属配線２３が押圧されることにより、半導体装置１０が天板５０ａに固定されている。樹脂ケース５３の内部および外表面には電極端子層５６が形成されている。この電極端子層５６の一部と半導体チップ１１の上部電極１６とには、ボンディングワイヤ１７の各端部が接続されている。また、電極端子層５６の他部と金属配線２３とには、ボンディングワイヤ１８の各端部が接続されている。以上の構造によって、半導体装置１０と外部機器との電気的な接続が可能になっている。
【００２７】
本実施の形態の半導体装置１０の特徴は、ヒートシンク部材２４が、無機絶縁材料からなるヒートシンク本体２１と、ヒートシンク本体２１の熱交換媒体にさらされる領域に形成された、金属層またはメタライズ層からなる保護層２２とを備えている点にある。
【００２８】
ヒートシンク本体２１は、ＡｌＮ，ＳｉＮ，ＢＮなどの窒化物セラミックス、あるいは，ＳｉＣ，ＷＣなどの炭化物セラミックスによって構成されている。これらの材料は、一般的に、高熱伝導率と低熱膨張係数とを併せもっている。ヒートシンク本体２１の製造工程では、ＡｌＮの焼結体（インゴット）または焼結前の成型体を切削して、フィン部２１ａを形成することができる。
【００２９】
保護層２２は、たとえばＷ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｐｂ，またはこれらの合金からなる金属層、あるいは、これらの金属層とヒートシンク本体２１を構成するＡｌＮ等の絶縁性無機材料とを水素雰囲気中で反応させることにより形成されるメタライズ層である。メタライズ層の場合には、表面にＮｉなどのメッキが施されていてもよい。
【００３０】
本実施の形態では、ヒートシンク本体２１が低熱膨張係数を有する無機絶縁材料によって構成されているので、Ｓｉ，ＳｉＣ，ＧａＮなどの半導体の熱膨張係数（３〜６（ｐｐｍ／Ｋ）程度）との熱膨張係数差が小さくなり、半導体装置全体の変形を抑制することができる。さらに、これらの無機絶縁材料は、熱伝導率が２００（Ｗ／ｍ・Ｋ）程度であり、金属に近いので、放熱機能も高い。
【００３１】
ところが、無機絶縁材料は、熱交換媒体である冷却水などに長時間さらされると、表面が腐食されるなどのおそれがある。たとえば、ＡｌＮ基板は、高い熱伝導率（約２００（Ｗ／ｍ・Ｋ））と、低い熱膨張係数（約４．５（ｐｐｍ／Ｋ））とを有しているが、ＡｌＮを水にさらすと、水とＡｌＮとの接触反応によってエロージョン腐食という現象が生じることが知られている。このエロージョン腐食などによって、ヒートシンク本体２１が損耗するおそれがある。これを防止するには、ＡｌＮの表面を酸化して、その表面にＡｌ２Ｏ３膜を形成してもよいが、Ａｌ２Ｏ３膜は熱伝導率が１７（Ｗ／ｍ・Ｋ）程度であり、ヒートシンク本体２１の放熱機能を低下させる。
【００３２】
本実施の形態では、ヒートシンク本体２１の熱交換媒体にさらされる領域を覆う保護層は、熱伝導率が１００（Ｗ／ｍ・Ｋ）を超える金属層またはメタライズ層であるので、ヒートシンク本体２１の放熱機能の低下を抑制することができる。また、ヒートシンク本体２１の熱交換媒体にさらされる領域が金属層やメタライズ層の保護層によって覆われているので、ヒートシンク本体２１の表面おけるエロージョン腐食の発生を有効に防止することができる。すなわち、本実施の形態によれば、金属層またはメタライズ層である保護層２２を設けることにより、ヒートシンク本体２１の損耗を防止しつつ、放熱機能の低下を抑制することができる。
【００３３】
ヒートシンク本体２１の材料は、ＡｌＮ，ＳｉＮ，ＢＮなどの窒化物セラミックス、あるいは，ＳｉＣ，ＷＣなどの炭化物セラミックスに限定されるものではないが、以下の理由により、これらの材料に限定することが好ましい。たとえば、ＡｌＮの熱膨張係数αは約４．５（ｐｐｍ／Ｋ），熱伝導率は約２００（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、ＳｉＣの熱膨張係数αは約３（ｐｐｍ／Ｋ），熱伝導率は約２１０（Ｗ／ｍ・Ｋ）である。したがって、これらの放熱用材料は、アルミナ等の汎用セラミックスの熱伝導率よりもはるかに大きく、アルミニウム（熱伝導率約２４０（Ｗ／ｍ・Ｋ）に近い熱伝導率を有しながら、熱膨張係数αはアルミニウム（α≒２３（ｐｐｍ／Ｋ））よりもはるかに小さく半導体チップの熱膨張係数α（Ｓｉ単結晶で約３（ｐｐｍ／Ｋ）、ＳｉＣ単結晶で約４（ｐｐｍ／Ｋ））に近い。したがって、ヒートシンク２１を、上記窒化物セラミックス，炭化物セラミックスにより構成することによって、大きな熱伝達量を維持しつつ、熱応力をできるだけ小さくすることができる。
【００３４】
特に、ＡｌＮは、高熱伝導率，低熱膨張係数などの点で特性が好ましいだけでなく、製造コストも比較的安価であり、汎用性に優れていることから、ヒートシンク本体２１を構成する材料としては、現在最も好ましい材料といえる。
【００３５】
保護層２２として金属層を形成する場合には、Ｗ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｐｂ，またはこれらの合金を１層または複数層を用いることができる。その厚みは、１０μｍ以上あることが好ましい。金属層の中でも、Ｚｎ，ＮｉおよびＣｒは、耐水性が高いので、熱交換媒体として水を用いる場合には、Ｚｎ，ＮｉもしくはＣｒ、またはこれらの合金を用いることが好ましい。これらは無電解めっき法を用いて形成することができるが、下地との密着強度を高くするためには、先にメタライズ層を形成しておいて、電解めっき法により、メタライズ層の上にＡｇ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｓｎなどを１層または複数層形成することが好ましい。
【００３６】
保護層２２としてメタライズ層を形成する場合にも、Ｗ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｐｂ，またはこれらの合金と、ヒートシンク本体２１を構成する無機絶縁材料との化合物を用いることができる。
【００３７】
メタライズ層を形成する方法としては、高融点金属法、活性金属法などの公知の方法を採用することができる。たとえば、ヒートシンク本体２１の表面のうち、メタライズ層を形成しようとする領域に、蒸着，スパッタリング，金属の粉末を含むペーストの塗布（スクリーン印刷，パッド印刷，刷毛塗りなど）などを行なって、金属層を形成した後、真空中，不活性ガス雰囲気下、あるいは水素を含む不活性ガス雰囲気下で高温処理することにより、金属と無機絶縁材料とを反応させて、メタライズ層を形成することができる。
【００３８】
保護層２２を構成する材料がメタライズ層である場合には、金属と無機絶縁材料とを反応させるので、金属膜に比べてヒートシンク本体２１との接合力が大きいので、冷却水によるエロージョン腐食をより確実に防止することができる。
【００３９】
特に、ヒートシンク本体２１を構成する材料としてＡｌＮを選択した場合には、Ｗ．Ｍｏの化合物であるメタライズ層が、ＡｌＮと熱膨張係数がほぼ同じであることから、剥離，クラックの発生をより確実に防止するためには、ＷまたはＭｏのメタライズ層を用いることが好ましい。
【００４０】
また、たとえばＡｌＮからなるヒートシンク本体２１の熱交換媒体にさらされる領域を酸化して、緻密かつ強固な酸化膜（Ａｌ２Ｏ３）を形成しておいて、酸化膜の上に金属層を形成した後、金属と酸化膜とを反応させてメタライズ層を形成してもよい。これにより、熱伝導率の低い酸化膜（Ａｌ２Ｏ３）を極めて薄くして、ほとんどをメタライズ層に置き換えることができるので、ヒートシンク部材２４の放熱機能を高く維持することができ、かつ、エロージョン腐食をより確実に防止することができる。
【００４１】
金属配線２３の材料は、Ｃｕ−ＭｏやＣｕ−Ｗに限定されるものではない。たとえば、Ｃｕ，Ａｌ，コバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ）などの金属を用いてもよい。ただし、Ｃｕ−Ｍｏの熱膨張係数αは約６．５〜８（ｐｐｍ／Ｋ），熱伝導率は約２００（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、Ｃｕ−Ｗの熱膨張係数αは約６．５〜７（ｐｐｍ／Ｋ），熱伝導率は１８０〜２００（Ｗ／ｍ・Ｋ）である。これらの複合材料の熱伝導率は、Ｃｕの熱伝導率（約４００（Ｗ／ｍ・Ｋ））に比べるとかなり低いものの、アルミニウム（Ａｌ）に近い値であり、一方、熱膨張係数αは、Ｃｕの熱膨張係数α（≒１７）よりもはるかに小さく半導体チップの熱膨張係数α（Ｓｉで約３（ｐｐｍ／Ｋ）、ＳｉＣで約４（ｐｐｍ／Ｋ））に近い。したがって、金属配線２３を、Ｃｕ−ＭｏまたはＣｕ−Ｗより構成することによって、大きな熱伝達量を維持しつつ、熱応力をできるだけ小さくすることができる。
【００４２】
ヒートシンク部材２４との熱交換を行う熱交換媒体は、冷却能やコストを考慮すると、水であることが好ましい。ただし、水に代えて、ヘリウム，アルゴン，窒素，空気などの気体であってもよい。
【００４３】
（他の実施の形態）
上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。
【００４４】
図５は、実施の形態の第１変形例を示す部分断面図である。同図に示すように、ヒートシンク本体２１が、フィン部を有しておらず、平板部だけであってもよい。図５に示す構造では、ヒートシンク本体２１の裏面に多数の溝が形成されており、溝の内面を含むヒートシンク本体２１の裏面全体に金属層またはメタライズ層である保護層２２が形成され、ヒートシンク本体２１および保護層２２により、ほぼ平板状のヒートシンク部材２４が構成されている。そして、基端部が溝に嵌合するフィン状部材３０が、溝面の金属層またはメタライズ層と、ろう付けなどによって接合されている。フィン状部材３０を構成する材料は、ろう付けが容易な金属であることが好ましい。また、溝は必ずしもなくてもよい。この変形例は、フィンを形成するのが困難な無機絶縁材料を用いる場合に効果がある。この変形例では、フィン状部材として、Ｃｕなどの熱伝導率が特に高い材料を用いることができる利点もある。
【００４５】
図６は、実施の形態の第２変形例を示す部分断面図である。同図に示すように、ヒートシンク本体２１は、同じ無機絶縁材料からなる，平板部２１ａと、平板部２１ａに形成された溝に嵌合するフィン部２１ｂとによって構成されている。すなわち、ヒートシンク本体２１が平板部２１ａとフィン部２１ｂとを有している場合であっても、ヒートシンク本体２１全体が必ずしも連続した材料から一体的に構成されている必要はない。そして、平板部２１ａとフィン部２１ｂとを嵌合させてから、ヒートシンク本体２１の熱交換媒体にさらされる領域に、金属層またはメタライズ層である保護層２２が形成される。この変形例においても、ヒートシンク本体２１および保護層２２により、ヒートシンク部材２４が構成されている。この変形例は、マシナブルなセラミックスを用いることができない場合にも、ヒートシンク本体２１にフィン部２１ｂを設けることができる利点がある。
【００４６】
本発明の半導体装置は、ワイドバンドギャップ半導体（ＳｉＣ，ＧａＮなど）を用いたパワーデバイスを有するものに適用することにより、Ｓｉデバイスの動作温度以上でスイッチング動作などが行なわれ、チップ温度が１５０°Ｃ以上に達しても、熱応力をできるだけ小さくして接続部の信頼性を維持しつつ、高い放熱機能により、パワーデバイスの過剰な温度上昇を防止することができ、著効を奏することができる。
【００４７】
上記実施の形態では、半導体チップ１１に、ＩＧＢＴが形成されているが、ＭＯＳＦＥＴ，ダイオード，ＪＦＥＴなどが形成された半導体チップを用いてもよい。
【００４８】
上記実施の形態では、天板５０ａに多数の半導体装置１０を取り付ける構造を採ったが、天板を兼ねる単一のヒートシンク部材２４上に多数の半導体チップを搭載してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明のヒートシンク部材または半導体装置は、ＭＯＳＦＥＴ，ＩＧＢＴ，ダイオード，ＪＦＥＴ等を搭載した各種機器に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施の形態におけるパワーユニットの構造を示す斜視図である。
【図２】実施の形態に係るパワーユニットのII-II線における断面図である。
【図３】実施の形態の半導体装置（モジュール）の断面図である。
【図４】実施の形態に係るパワーユニットの配線構造も含めた部分断面図である。
【図５】実施の形態の第１変形例を示す断面図である。
【図６】実施の形態の第２変形例を示す断面図である。
【図７】従来のＩＧＢＴチップを搭載した半導体装置の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０    半導体装置
１１    半導体チップ
１４    裏面電極
１６    上面電極
１７    ボンディングワイヤ
１８    ボンディングワイヤ
２１    ヒートシンク本体
２１ａ  平板部
２１ｂ  フィン部
２２    保護層
２４    ヒートシンク部材
２６    主面側メタライズ層
３０    フィン状部材
５０    放熱器
５０ａ  天板
５０ｂ  容器
５１    空間
５３    樹脂ケース
５６    電極端子層
【図１】
2008270294.tif 000003
【図２】
2008270294.tif 000004
【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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