(57)【要約】      （修正有）【課題】第１および第２の放熱板のうち第１の放熱板が互いに電位の異なる複数個の放熱板により構成されている両面放熱型の半導体装置において、グリスを介して、第１および第２の放熱板の放熱面を冷却装置に接触させるときに、当該電位の異なる放熱板の一方に設けたグリスと他方に設けたグリスとの接触を防止した半導体装置を提供する。【解決手段】第１の放熱板３０は、互いに電位の異なる第１の左側放熱板３１と第１の右側放熱板３２との集合体として構成されており、これら第１の左側放熱板３１と第１の右側放熱板３２との間に位置するモールド樹脂７０の表面には、これら電位の異なる放熱板３１、３２の間に横たわるように溝８０が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いの内面（３０ａ、４０ａ）にて対向する第１の放熱板（３０）と第２の放熱板（４０）との間に、複数個の半導体素子（１０、２０）が挟み込まれており、
前記第１および第２の放熱板（３０、４０）とそれぞれの前記半導体素子（１０、２０）とが電気的および熱的に接続されており、
前記第１および第２の放熱板（３０、４０）および前記半導体素子（１０、２０）が包み込まれるようにモールド樹脂（７０）で封止されており、
前記第１および第２の放熱板（３０、４０）における前記内面（３０ａ、４０ａ）とは反対側の外面が放熱面（３０ｂ、４０ｂ）として前記モールド樹脂（７０）から露出している半導体装置において、
前記第１および第２の放熱板（３０、４０）の少なくとも一方は、互いに電位の異なる複数個の放熱板（３１、３２）より構成されており、
前記電位の異なる放熱板（３１、３２）の間に位置する前記モールド樹脂（７０）の表面には、当該電位の異なる放熱板（３１、３２）の間に横たわるように溝（８０、８４）が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記電位の異なる放熱板（３１、３２）の間に位置する前記モールド樹脂（７０）の表面においては、前記電位の異なる放熱板（３１、３２）が対向する方向と直交する方向における当該表面の両端部を連続して横断するように、前記溝（８０）が設けられ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】
前記溝（８０）は、並列に設けられた複数個の溝（８１〜８３）として構成されてい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】
前記複数個の溝（８１〜８３）は、互いに深さの異なるものにより構成されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記複数個の溝（８１〜８３）は、少なくとも３個並列に設けられたものであって、これら複数個の溝（８１〜８３）のうち中央部側に位置する溝（８２）が、当該中央部側に位置する溝（８２）の両側に位置する溝（８１、８３）よりも深いものであることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１および第２の放熱板（３０、４０）のうち前記第１の放熱板（３０）が前記電位の異なる複数個の放熱板（３１、３２）より構成されており、
前記溝は、前記モールド樹脂（７０）のうち前記電位の異なる放熱板（３１、３２）の間に位置する部位において前記第１の放熱板（３０）から前記第２の放熱板（４０）へ向かって前記モールド樹脂（７０）および前記第２の放熱板（４０）を貫通する貫通穴（８４）として構成され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７】
前記貫通穴（８４）における前記第１の放熱板（３０）寄りの内面には、前記貫通穴（８４）における前記第１の放熱板（３０）側の開口部に向かって広がるように段差をなす段差部（８５）が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第２の放熱板（４０）における前記貫通穴（８４）の間を連結する連結部（４０ｄ）は、前記第２の放熱板（４０）の前記放熱面（４０ｂ）よりも外側に張り出しており、
前記連結部（４０ｄ）は前記モールド樹脂（７０）により封止されていることを特徴とする請求項６または７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、内面にて対向する一対の放熱板の間に半導体素子を介在させたものを、モールド樹脂で封止し、各放熱板から放熱させるようにした半導体装置、いわゆる両面放熱型の半導体装置に関し、特に、一対の放熱板のうち少なくとも一方の放熱板が、互いに異なる電位の複数個の放熱板より構成されているものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の半導体装置としては、互いの内面にて対向する第１の放熱板と第２の放熱板との間に、複数個の半導体素子を挟み込み、これら第１および第２の放熱板とそれぞれの半導体素子とを、はんだなどを介して電気的・熱的に接続し、これら第１および第２の放熱板および半導体素子をモールド樹脂で包み込むように封止したものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして、このような半導体装置においては、第１および第２の放熱板における内面とは反対側の面である外面が、放熱を行う放熱面として構成され、この放熱面はモールド樹脂から露出している。
【０００４】
この半導体装置は、たとえば車両のインバータなどに適用されるが、実用の際には、各放熱板の放熱面に、シリコーングリスなどのグリスを塗布し、これを介して冷却装置に接触させることが一般的である。
【特許文献１】特許第３５２５８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この半導体装置においては、第１および第２の放熱板のそれぞれは、当該第１および第２の放熱板に挟まれている複数個の半導体素子に対して、電気的に接続されている。
【０００６】
そのため、第１および第２の放熱板のそれぞれには、これら半導体素子により構成される回路に加わる電位と同等の電位が加わっている。たとえば、従来では、半導体素子としてＩＧＢＴとＦＷＤとを逆並列接続したスイッチング回路が構成されており、上記各放熱板には、インバータの電圧が加わる。
【０００７】
ここで、第１および第２の放熱板間の半導体素子により複数の回路を構成した場合には、第１および第２の放熱板のいずれか一方もしくは両方が、互いに電位の異なる複数個の放熱板の集合体として構成されることになる。
【０００８】
この場合、異電位である複数個の放熱板は、それぞれ放熱面を露出させつつモールド樹脂で封止されているが、上述したように各放熱面にはグリスを設けるため、互いに異電位である放熱面同士の間では、当該グリスの絶縁信頼性に応じた沿面距離を確保することが必要となる。この場合、モールド樹脂の外形の増大を招き、装置体格の小型化を阻害することになりやすい。
【０００９】
または、別の方法として、隣り合う電位の異なる放熱板の間で、一方の放熱面に塗布されたグリスと他方の放熱面に塗布されたグリスとが接触しないようにすることが必要である。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、第１および第２の放熱板の少なくとも一方が互いに電位の異なる複数個の放熱板により構成されている両面放熱型の半導体装置において、グリスを介して、第１および第２の放熱板の放熱面を冷却装置に接触させるときに、当該電位の異なる放熱板の一方に設けたグリスと他方に設けたグリスとの接触を防止できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、両面放熱型の半導体装置において、第１および第２の放熱板（３０、４０）の少なくとも一方を、互いに電位の異なる複数個の放熱板（３１、３２）より構成し、当該電位の異なる放熱板（３１、３２）の間に位置するモールド樹脂（７０）の表面に、当該電位の異なる放熱板（３１、３２）の間に横たわるように溝（８０、８４）を設けたことを特徴とする。
【００１２】
それによれば、モールド樹脂（７０）の表面に、電位の異なる放熱板（３１、３２）の間に横たわる溝（８０、８４）が設けられているため、当該溝を設けない従来の場合よりも、電位の異なる放熱板（３１、３２）の間の沿面距離が大きくなるとともに、電位の異なる放熱板（３１、３２）の一方に塗布されたグリス（２１０）が、他方側へ溢れて来ても溝（８０、８４）に受け止められるため、電位の異なる放熱板（３１、３２）の一方に設けたグリスと他方に設けたグリスとの接触を防止することができる。
【００１３】
ここで、上記電位の異なる放熱板（３１、３２）の間に位置するモールド樹脂（７０）の表面においては、当該電位の異なる放熱板（３１、３２）が対向する方向と直交する方向における当該表面の両端部を連続して横断するように、溝（８０）を設けてもよい。それによれば、溝（８０）内に入り込んだ異物の排出を行いやすくするうえで好ましいものとなる。
【００１４】
また、溝（８０）を、並列に設けられた複数個の溝（８１〜８３）により構成すれば、溝が１個の場合に比べて、溢れたグリス（２１０）の受けや上記沿面距離の確保が行いやすい。
【００１５】
特に、複数個の溝（８１〜８３）を、互いに深さの異なるものにより構成することが好ましい。この場合、具体的には、複数個の溝（８１〜８３）を、少なくとも３個並列に設けられたものであって、これら複数個の溝（８１〜８３）のうち中央部側に位置する溝（８２）が、当該中央部側に位置する溝（８２）の両側に位置する溝（８１、８３）よりも深いものとすればよい。
【００１６】
また、第１および第２の放熱板（３０、４０）のうち第１の放熱板（３０）を、電位の異なる複数個の放熱板（３１、３２）より構成した場合、溝は、モールド樹脂（７０）のうち電位の異なる放熱板（３１、３２）の間に位置する部位において第１の放熱板（３０）から第２の放熱板（４０）へ向かってモールド樹脂（７０）および第２の放熱板（４０）を貫通する貫通穴（８４）として構成してもよい。
【００１７】
それによれば、溝が貫通穴（８４）として構成されているため、当該溝に入り込んだ異物を排出しやすい。
【００１８】
さらに、この溝としての貫通穴（８４）における第１の放熱板（３０）寄りの内面に、貫通穴（８４）における第１の放熱板（３０）側の開口部に向かって広がるように段差をなす段差部（８５）を設けてもよい。それによれば、溝としての貫通穴（８４）に流れ込むグリス（２１０）を、この段差部（８５）にて受けることができる。
【００１９】
また、第２の放熱板（４０）における溝としての貫通穴（８４）の間を連結する連結部（４０ｄ）を、第２の放熱板（４０）の放熱面（４０ｂ）よりも外側に張り出させるとともに、この連結部（４０ｄ）をモールド樹脂（７０）により封止してもよい。
【００２０】
それによれば、第２の放熱板（４０）における連結部（４０ｄ）を、第２の放熱板（４０）の放熱面（４０ｂ）よりも外側に張り出させているため、貫通穴（８４）を極力大きくすることができ、第１の放熱板（３０）の放熱面（３０ｂ）を大きくするうえで好ましい。
【００２１】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した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一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置１００の概略平面構成を示す図であり、図２は、図１中のＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。ここで、図１は、図２の上視平面図であり、また、図３は、図２の下視平面図である。この半導体装置１００は、たとえば自動車などの車両に搭載され、車両用電子装置を駆動するための装置として適用されるものである。
【００２４】
図１〜図３に示されるように、本半導体装置１００は、平面的に配置された４個の半導体素子１０、２０を備える。ここでは、４個の半導体素子１０、２０は、１個の第１の半導体素子１０と１個の第２の半導体素子２０との組が、左右に１組ずつ、計２組設けられたものとなっている。
【００２５】
たとえば、第１の半導体素子１０はＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）１０であり、第２の半導体素子２０は、ＦＷＤ（フライホイールダイオード）２０である。そして、各組のＩＧＢＴ１０およびＦＷＤ２０により、スイッチング回路が構成されている。
【００２６】
これら各半導体素子１０、２０の両面は、当該半導体素子１０、２０の電極および放熱部材として機能する第１および第２の放熱板３０、４０にて挟まれている。本実施形態では、図２において、これら放熱板３０、４０のうち上側に位置する放熱板３０を、第１の放熱板３０とし、下側に位置する放熱板４０を、第２の放熱板４０とする。
【００２７】
これら放熱板３０、４０は、一般的なリードフレーム材料などよりなるもので、たとえば、銅合金にニッケルメッキを施した板材により構成されている。ここで、第１および第２の放熱板３０、４０は、互いの内面３０ａ、４０ａにて対向して配置されている。また、これら第１および第２の各放熱板３０、４０において、内面３０ａ、４０ａとは反対側の面である外面３０ｂ、４０ｂは放熱面３０ｂ、４０ｂとして構成されている。
【００２８】
本実施形態の半導体装置１００においては、第２の放熱板４０は、１個の平面略矩形の板材よりなるが、第１の放熱板３０は、上記した２組の半導体素子１０、２０に応じて、２個の平面略矩形の放熱板３１、３２より構成されている。以下、図１〜図３の左右方向に対応して、２個の第１の放熱板３１、３２のうち、図１〜図３中の左側のものを第１の左側放熱板３１、右側のものを第１の右側放熱板３２ということにする。
【００２９】
そして、各半導体素子１０、２０は、これら第１および第２の放熱板３０、４０の内面３０ａ、４０ａの間に挟まれており、両半導体素子１０、２０と第１および第２の放熱板３０、４０の内面３０ａ、４０ａとの間は、はんだ５０およびブロック体６０を介して電気的・熱的に接続されている。
【００３０】
ブロック体６０は、電気導電性、熱伝導性に優れた矩形ブロック状のもので、通常銅からなるが、モリブデンなどを用いてもよい。そして、各半導体素子１０、２０、ブロック体６０、第１および第２の放熱板３０、４０の内面３０ａ、４０ａは、それぞれ、はんだ５０によって接合され固定されている。
【００３１】
ここで、上記の各部を接続するはんだ５０は、一般的な半導体装置の分野にて採用されるはんだ材料とすることができ、たとえば、すず−銅合金系はんだなどの鉛フリーはんだを採用することができる。
【００３２】
そして、図１〜図３に示されるように、本実施形態の半導体装置１００においては、一対の放熱板３０、４０およびこれに挟み込まれた半導体素子１０、２０、ブロック体６０が、モールド樹脂７０によって封止されている。このモールド樹脂７０はエポキシ樹脂などの通常のモールド材料よりなり、成形金型を用いた樹脂成形によって作製されたものである。
【００３３】
また、図１に示されるように、第１および第２の放熱板３０、４０のそれぞれにおいて放熱面３０ｂ、４０ｂが、モールド樹脂７０から露出している。これにより、本実施形態の半導体装置１００は、第１および第２の半導体素子１０、２０の両面のそれぞれにて、第１の放熱板３０、第２の放熱板４０を介した放熱が行われる両面放熱型の構成となっている。
【００３４】
また、第１および第２の放熱板３０、４０は、はんだ５０やブロック体６０を介して、両半導体素子１０、２０の各面の図示しない電極に電気的に接続されている。たとえば、第１の放熱板３０、第２の放熱板４０は、ＩＧＢＴ１０のコレクタ側の電極およびＦＷＤ２０のカソード側の電極、ＩＧＢＴ１０のエミッタ側の電極およびＦＷＤ２０のアノード側の電極となるものである。
【００３５】
そして、図示しない端子が、第１の放熱板３０および第２の放熱板４０のそれぞれと一体に形成されており、各放熱板３０、４０はこの端子を介して外部と電気的に接続できるようになっている。
【００３６】
また、図示しないが、モールド樹脂７０の内部にてそれぞれのＩＧＢＴ１０の周囲には、放熱板３０、４０とは別体のリードフレームからなる制御端子が設けられている。この制御端子は、ＩＧＢＴ１０のゲート端子や各種の検査用端子などとして構成されるものであり、モールド樹脂７０内において、図示しないボンディングワイヤを介して、ＩＧＢＴ１０と電気的に接続されている。
【００３７】
このような構成において、第２の放熱板４０と半導体素子１０、２０との間に介在するブロック体６０は、このＩＧＢＴ１０と上記制御端子とのワイヤボンディングを行うにあたって、上記ワイヤの高さを維持するために、ＩＧＢＴ１０のワイヤボンディング面と第１および第２の放熱板３０、４０との間の高さを確保している。
【００３８】
このように、本実施形態の半導体装置１００は、互いの内面３０ａ、４０ａにて対向する第１の放熱板３０と第２の放熱板４０との間に、複数個の半導体素子１０、２０が挟み込まれており、これら第１および第２の放熱板３０、４０とそれぞれの半導体素子１０、２０とが電気的および熱的に接続されている。
【００３９】
また、上述したように、各組のＩＧＢＴ１０およびＦＷＤ２０により、スイッチング回路が構成されているが、個々の組に対して、それぞれ異なる電位の第１の放熱板３１、３２が電気的に接続されている。これにより、たとえば、第１の左側放熱板３１から、モールド樹脂７０内部の回路を介して、第１の右側放熱板３２へ向かって、電流が流れるようになっている。
【００４０】
つまり、本半導体装置１００においては、第２の放熱板４０は、１個の同電位を持つ放熱板として構成されているが、第１の放熱板３０は、互いに電位の異なる２個の放熱板３１、３２、すなわち、第１の左側放熱板３１と第２の右側放熱板３２との集合体として構成されている。
【００４１】
そして、本実施形態では、互いに電位の異なる第１の左側放熱板３１と第２の右側放熱板３２との間に位置するモールド樹脂７０の表面には、これら電位の異なる放熱板３１、３２の間に横たわるように溝８０が設けられている。
【００４２】
ここでは、溝８０は１個のものであってもよいが、図示例では、溝８０は、並列に設けられた３個の溝８１〜８３により構成されている。つまり、本例の溝８０は、３個の溝８１〜８３の集合体として構成されている。
【００４３】
これら３個の溝８１〜８３は、同じ深さの溝であってもかまわないが、ここでは、各溝８１〜８３は、互いに深さの異なるものにより構成されている。すなわち、図２に示されるように、３個の溝８１〜８３のうち中央部に位置する溝８２が、その両側に位置する溝８１、８３よりも深いものとなっている。
【００４４】
また、図１に示されるように、本実施形態の溝８０は、電位の異なる放熱板３１、３２の間に位置するモールド樹脂７０の表面において、電位の異なる放熱板３１、３２が対向する方向と直交する方向（図１中の上下方向）における当該表面の両端部を横断するように、当該両端部の間に連続して設けられている。
【００４５】
つまり、電位の異なる放熱板３１、３２の間に位置するモールド樹脂７０の表面において、上記両端部の間の全体に渡って、図２に示されるような断面形状を有する３本の溝８１〜８３が形成されているのである。このようなモールド樹脂７０への溝８０の形成は、モールド樹脂７０の型形成や切削加工などにより実現できる。
【００４６】
次に、上記半導体装置１００の製造方法について述べる。まず、上記図１〜図３においてモールド樹脂７０が無いもの、すなわち、モールド樹脂７０によって樹脂封止されるワークを作製する。
【００４７】
このワークは、第１の放熱板３０、半導体素子１０、２０、ブロック体６０、第２の放熱板４０を、はんだ５０を介して積層し接合するとともに、上記制御端子とＩＧＢＴ１０との間でワイヤボンディングを行うことにより、作製される。
【００４８】
次に、このワークをモールド樹脂７０により封止する。この樹脂封止は、一般的なトランスファーモールド法などに用いられる成形金型を用いて行われる。この樹脂封止工程の終了後、必要に応じて、第１および第２の放熱板３０、４０の放熱面３０ｂ、４０ｂに付着した樹脂のバリを除去する工程などを行うことにより、本実施形態の半導体装置１００ができあがる。
【００４９】
そして、この半導体装置１００はたとえば車両のインバータなどに適用される。この場合、この種の一般的な半導体装置と同様に、電気絶縁性のグリスを介して冷却装置に取り付けられる。
【００５０】
図４は、本半導体装置１００を冷却装置２００に取り付けた状態を示す概略断面図である。本実施形態の半導体装置１００においては、第１および第２の放熱板３０、４０のそれぞれの放熱面３０ｂ、４０ｂの外側に、グリス２１０を塗布し、さらに絶縁基板２２０を設ける。
【００５１】
ここで、グリス２１０はシリコーングリスなどよりなる電気絶縁性のものであり、絶縁基板２２０は、アルミナや窒化珪素などよりなる電気絶縁性の板材である。そして、これらグリス２１０および絶縁基板２２０を介して、各放熱面３０ｂ、４０ｂの外側に冷却装置２００を加圧して接触させる。この冷却装置２００は、たとえば内部を冷却水が流れるものであり、半導体装置１００からの熱を効果的に放熱するようにした一般的なものを採用できる。
【００５２】
ここで、組み付け工程中にはグリス２１０に異物が混入しがちであり、その異物の混入などによって、グリス２１０の電気絶縁性が損なわれる可能性がある。そのため、上述したように、互いに異電位である第１の左側放熱板３１の放熱面３０ｂと第１の右側放熱板３２の放熱面３０ｂとの間では、一方の放熱面に塗布されたグリス２１０と他方の放熱面に塗布されたグリス２１０とが接触しないようにすることが必要である。
【００５３】
この点を鑑みて、本実施形態によれば、電位の異なる放熱板３１、３２の間に位置するモールド樹脂７０の表面に、上記溝８０を設けている。それによれば、溝８０が、電位の異なる放熱板３１、３２の間に横たわっているため、当該溝を設けない従来の場合よりも、電位の異なる放熱板３１、３２の間の沿面距離が大きくなる。
【００５４】
それとともに、本実施形態によれば、上記図３に示されるように、グリス２１０を介した半導体装置１００の組み付けを行った場合、電位の異なる放熱板３１、３２の一方に塗布されたグリス２１０が、他方側へ溢れて来ても溝８０に受け止められる。
【００５５】
本実施形態では、溝８０を、並列に配置された３個の溝８１〜８３の集合体により構成し、中央部に位置する溝８２を深く、その両側に位置する溝８１、８３を浅く形成している。そのため、図４に示されるように、当該両側の浅い各溝８１、８３が、溢れてきたグリス２１０を受け止める役目を果たし、中央部の深い溝８２が上記沿面距離を確保する役目を果たすことになる。
【００５６】
このように、本実施形態では、溝８０を深さの異なる複数個の溝８１〜８３の集合体とすることにより、複数個の溝のそれぞれにグリス２１０を受ける機能、上記沿面距離を確保する機能を分担させた設計を行うことができる。その点では、溝８０を１個の溝として構成する場合に比べて、好ましい。
【００５７】
このように、本実施形態によれば、上記した溝８０の作用により、グリスを介して、半導体装置１００における第１および第２の放熱板３０、４０の放熱面３０ｂ、４０ｂを冷却装置２００に接触させるときに、第１の左側放熱板３１の放熱面３０ｂに設けたグリス２１０と第１の右側放熱板３２の放熱面３０ｂに設けたグリス２１０との接触を防止することができる。
【００５８】
また、上記図１に示したように、３本の溝８１〜８３すなわち本実施形態の溝８０は、電位の異なる放熱板３１、３２の間に位置するモールド樹脂７０の表面において、電位の異なる放熱板３１、３２が対向する方向と直交する方向における当該表面の両端部を横断するように、当該両端部の間に連続して設けられている。
【００５９】
たとえば、本実施形態のような両面放熱型の構造では、モールド樹脂７０による成形後、切削等により表裏の放熱面３０ｂ、４０ｂを切削などにより平面加工して、当該放熱面３０ｂ、４０ｂの平面度、平行度、厚さの精度を確保することで、放熱性の確保を図ることが行われる。
【００６０】
ここで、この切削の屑が溝８０に入り込んだ場合には、これを取り除く必要があるが、本実施形態によれば、モールド樹脂７０の表面の両端部のそれぞれにおいて溝８０の断面形状がそのまま外部に露出した状態となっている。
【００６１】
そのため、洗浄やエアーの噴射等によって、溝８０内に入り込んだ異物を、溝８０の両端部から流し出すことができる。よって、本実施形態によれば、溝８０内の異物の排出が容易になり、溝８０の絶縁信頼性の確保の点で好ましい。
【００６２】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置１０１の概略平面構成を示す図であり、図６は、図５中のＢ−Ｂ線に沿った概略断面図である。ここで、図５は、図６の上視平面図であり、また、図７は、図６の下視平面図である。上記第１実施形態との相違点を中心に述べる。
【００６３】
本実施形態の半導体装置１０１においても、第２の放熱板４０は、１個の同電位を持つ放熱板として構成され、第１の放熱板３０は、互いに電位の異なる第１の左側放熱板３１と第２の右側放熱板３２との集合体として構成されている。
【００６４】
ここで、本実施形態では、上記第１実施形態と同様に、モールド樹脂７０の表面に、互いに電位の異なる放熱板３１、３２の間に横たわる溝８４を設けている。しかし、上記第１実施形態の溝８０は閉塞された底部を有する凹部として構成されていた。
【００６５】
それに対し、本実施形態の溝８４は、モールド樹脂７０のうち電位の異なる放熱板３１、３２の間に位置する部位において、第１の放熱板３０から第２の放熱板４０へ向かってモールド樹脂７０および第２の放熱板４０の両方を貫通する貫通穴８４として構成されている。
【００６６】
ここでは、図５〜図７に示されるように、第２の放熱板４０において内面４０ａから放熱面４０ｂまで貫通する穴４０ｃ、すなわち第２の放熱板４０を厚さ方向に貫通する開口部４０ｃが設けられている。この開口部４０ｃは、第２の放熱板４０に対してプレス加工などにより形成することができる。
【００６７】
そして、上記溝としての貫通穴８４は、モールド樹脂７０からこの開口部４０ｃを通って第２の放熱板４０の放熱面４０ｂまで突き抜けた形となっている。さらに、この貫通穴８４は、第１の放熱板３０側の内面に段差部８５を持った段付き内孔形状をなす。
【００６８】
つまり、貫通穴８４における第１の放熱板３０寄りの内面に段差部８５を設けることにより、この段差部８５を境として、貫通穴８４における第１の放熱板３０側の開口部が広がった形となっている。
【００６９】
また、上記第１実施形態の溝８０（図１参照）は、電位の異なる放熱板３１、３２の間に位置するモールド樹脂７０の表面において、当該電位の異なる放熱板３１、３２が対向する方向と直交する方向における当該表面の両端部の全体を横断していたが、本実施形態の溝としての貫通穴８４は、当該両端部には設けられず、当該両端部の間の一部に設けられている。
【００７０】
これは、溝を貫通穴８４としたが故に、モールド樹脂７０の分断を防止するためである。なお、本実施形態のような貫通穴８４も、上記第１実施形態の溝８０と同様に、型加工や切削加工などにより形成することができる。
【００７１】
ここで、図８は、本実施形態の半導体装置１０１にグリス２１０および絶縁基板２２０を組み付けた状態を示す概略断面図である。本実施形態の半導体装置１０１も、上記第１実施形態のものと同様に、製造することができる。
【００７２】
そして、図８に示されるように、第１および第２の放熱板３０、４０のそれぞれの放熱面３０ｂ、４０ｂの外側に、グリス２１０を塗布し、さらに絶縁基板２２０を設ける。その後は、上記第１実施形態と同様に、グリス２１０および絶縁基板２２０を介して、各放熱面３０ｂ、４０ｂの外側に図示しない冷却装置２００を加圧して接触させる。こうして、本実施形態によっても半導体装置１０１が冷却装置２００に組み付けられる。
【００７３】
本実施形態によっても、モールド樹脂７０の表面に、電位の異なる放熱板３１、３２の間に横たわる溝８４を設けているため、従来よりも、上記した沿面距離の増大が図れ、且つ、上記したような溢れてくるグリス２１０の受け止めが実現できる。そのため、電位の異なる放熱板３１、３２の一方に設けたグリス２１０と他方に設けたグリス２１０との接触を防止することができる。
【００７４】
また、本実施形態では、溝を上記したような貫通穴８４として構成しているため、溝の底部が開口したものとなり、当該溝に入り込んだ異物を、開口した底部側へ向かって排出しやすい。つまり、本実施形態によれば、溝である貫通穴８４内の異物の排出が容易になり、溝としての絶縁信頼性の確保の点で好ましい。
【００７５】
また、本実施形態の溝としての貫通穴８４は、上記段差部８５を有しているので、図８に示されるように、半導体装置１０１の組み付け時に貫通穴８４に流れ込むグリス２１０を、この段差部８５にて受けることができる。その結果、第２の放熱板４０側までグリス２１０を落下させないようにすることができる。
【００７６】
また、図８において、第２の放熱板４０に対する絶縁基板２２０の組み付けを行う前に、第１の放熱板３０に対してグリス２１０を介した絶縁基板２２０の組み付けを行うようにすれば、第１の左側放熱板３１と第１の右側放熱板３２との間のグリス２１０の接触の有無を、貫通穴８４における第２の放熱板４０側の開口部から外観にて確認することが可能である。
【００７７】
なお、上記図５〜図７に示される例では、貫通穴８４には上記段差部８５が設けられているが、本実施形態における溝としての貫通穴８４としては、そのような段差部を持たないストレートな内側面を持つ貫通穴であってもよい。
【００７８】
（第３実施形態）
図９は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置における第２の放熱板４０の単体構成を示す斜視図である。本実施形態の半導体装置は、上記第２実施形態において上記図５〜図７に示した半導体装置と同様に、溝としての貫通穴を有するものであり、そのような構成において、第２の放熱板４０を変形したところが相違する。
【００７９】
上記第２実施形態では、１個の同電位を持つ放熱板としての第２の放熱板４０において、上記溝としての貫通穴８４を設けるために、第２の放熱板４０に開口部４０ｃを設けていた。
【００８０】
そのため、上記図５に示されるように、異なる電位の放熱板３１、３２の配列方向と直交する方向における第２の放熱板４０の幅は、それぞれの第１の放熱板３１、３２の幅よりも大きいものとなっていた。逆に言えば、半導体装置の体格の小型化を維持するためには、限られた第２の放熱板４０の幅の中で、第１の放熱板３１、３２の幅を抑えなければならなくなってくる。
【００８１】
これに対して、本実施形態では、図９に示されるように、第２の放熱板４０における貫通穴８４の間を連結する２本の連結部４０ｄを、第２の放熱板４０の放熱面４０ｂと平行な面内において当該放熱面４０ｂよりも外側に張り出させている。
【００８２】
そして、この２本の連結部４０ｄに挟まれている部分が、第２の放熱板４０における開口部４０ｃであり、上記第２実施形態と同様に、この開口部４０ｃを貫通穴８４が通るようになっている。つまり、連結部４０ｄは、貫通穴８４を回避し貫通穴８４と干渉しない位置にある。また、図示しないが、この連結部４０ｄは、電気絶縁性の確保のために、上記モールド樹脂７０により封止されたものとなっている。
【００８３】
ここで、この連結部４０ｄは、プレス加工などによる一体成形によるものでもよいし、溶接やはんだ付けなどによる別体のものであってもよい。つまり、本実施形態の第２の放熱板４０は、１枚の板材から一体的に成形されたものでもよいし、連結部４０ｄとその両側の部位がそれぞれ別体の接合されたものとして構成されたものであってもよい。
【００８４】
本実施形態によれば、上記第２実施形態と同様の効果が発揮される。また、本実施形態によれば、第２の放熱板４０における連結部４０ｄが、第２の放熱板４０の放熱面４０ｂと平行な面内において当該放熱面４０ｂよりも外側に張り出した分、貫通穴８４を極力大きくすることができる。
【００８５】
そして、貫通穴８４を大きくできるということは、第１の放熱板３０側において当該貫通穴８４を挟んで対向する第１の左側放熱板３１および第１の右側放熱板３２について、放熱面３０ｂを大きくできることにつながる。そして、このことは、結果的に、第１の放熱板３０の放熱面３０ｂを大きくすることになる。
【００８６】
（他の実施形態）
なお、上記図１〜図３に示した例では、溝８０は、電位の異なる放熱板３１、３２の間に位置するモールド樹脂７０の表面において、電位の異なる放熱板３１、３２が対向する方向と直交する方向における当該表面の両端部の全体を横断していたが、上記図２に示すような断面形状の溝８０が、当該両端部の間の一部にのみ設けられていてもよい。
【００８７】
また、上記図１〜図３では、複数個の溝８１〜８３よりなる溝８０として、３個の溝８１〜８３の集合体が挙げられていたが、複数個の溝よりなるものとしては、２個の溝を並列に配置したものでもよいし、４個以上の溝を並列に配置したものでもよい。
【００８８】
また、溝として３個以上の溝を設けた場合、たとえば５個の溝の集合体とした場合には、中央部側に位置する２個の溝が、その両側に位置する各１個の溝よりも深いものである構成であってもよい。さらには、当該溝を複数個の溝により構成し且つ互いの深さを変える場合は、中央部側のものがその両側のものよりも浅いものであってもよい。
【００８９】
また、溝８０を複数個の溝８１〜８３により構成する場合、上記図１〜図３では、これら複数個の溝８１〜８３が隙間なく隣接していたが、図１０に示されるように、個々の溝８１、８２、８３が離れて配置されていてもよい。
【００９０】
また、上記した半導体素子の数や配置などによっては、第１の放熱板３０と第２の放熱板４０との間に形成される回路構成も異なってくる。そうすると、第１の放熱板３０および第２の放熱板４０の一方だけでなく、両方が、電位の異なる複数個の放熱板より構成されたものであってもよい。この場合、第１の放熱板３０側、第２の放熱板４０側のそれぞれにおいて、隣り合う異電位の放熱板の間に上記溝８０を設ければよい。
【００９１】
また、第１の放熱板３０および第２の放熱板４０の両方が、電位の異なる複数個の放熱板より構成されている場合、モールド樹脂７０の表面のうち異電位の放熱板の間に位置する部位が、第１の放熱板３０側と第２の放熱板４０側とで同じ位置つまり重なる位置にあれば、これら両部位をつなぐ貫通穴をモールド樹脂７０に形成してもよい。そして、この貫通穴を、第１の放熱板側の溝および第２の放熱板側の溝として兼用してもよい。
【００９２】
また、上記の各実施形態では、第１の放熱板３０は、２個の異なる電位の放熱板３１、３２より構成されていたが、第１の放熱板３０は、３個以上の異なる電位の放熱板の集合体として構成されていてもよい。この場合、それぞれの隣り合う異電位の放熱板の間に、上記同様の溝を設ければよい。また、このことは、第２の放熱板が異電位の複数個の放熱板より構成されている場合でも同様である。
【００９３】
さらに、第１および第２の放熱板３０、４０に挟まれる半導体素子としては、これら放熱板３０、４０を電極や放熱部材として用いることが可能なものであれば、上記したＩＧＢＴ１０やＦＷＤ２０でなくてもよく、たとえば、ＭＯＳトランジスタなどであってもよい。また、半導体素子の数は、複数個であればよく、上記実施形態に限定されるものではない。
【００９４】
また、上述したように、ブロック体６０は、半導体素子１０、２０と第１および第２の放熱板３０、４０との間に介在し、これら両者間の高さを確保するなどの役割を有するものであるが、可能であるならば、上記各実施形態において、ブロック体６０は存在しないものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の概略平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。
【図３】図２の下視平面図である。
【図４】上記第１実施形態の半導体装置を冷却装置に取り付けた状態を示す概略断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る半導体装置の概略平面図である。
【図６】図５中のＢ−Ｂ線に沿った概略断面図である。
【図７】図６の下視平面図である。
【図８】上記第２実施形態の半導体装置にグリスおよび絶縁基板を組み付けた状態を示す概略断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る半導体装置における第２の放熱板の単体構成を示す斜視図である。
【図１０】他の実施形態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００９６】
１０…半導体素子としてのＩＧＢＴ、２０…半導体素子としてのＦＷＤ、
３０…第１の放熱板、３０ａ…第１の放熱板の内面、
３０ｂ…第１の放熱板の放熱面、
３１…電位の異なる放熱板としての第１の左側放熱板、
３２…電位の異なる放熱板としての第１の右側放熱板、４０…第２の放熱板、
４０ａ…第２の放熱板の内面、４０ｂ…第２の放熱板の放熱面、４０ｄ…連結部、
７０…モールド樹脂、８０…溝、８１〜８３…複数個の溝、
８４…溝としての貫通穴、８５…段差部。
【図１】
2008210829.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008210829.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008210829.tif 000009
【図８】
2008210829.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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