(57)【要約】【課題】放熱板の能力を低下させることなく放熱板と配線との接触を防止すると共に、小型で、且つ、安価な半導体装置を提供することを目的とする。【解決手段】金属絶縁基板１３を折り曲げて、半導体チップ４６と配線４８が接続される導体４５との高さを同一にし、配線４８にたるみが出ないように半導体チップ４６の表面の電極と金属絶縁基板１３上の導体４５とを接続する。【選択図】  図１
2004327813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられ、所定の電流が流れる導体部と、
前記導体部と配線を介して電気的に接続され、前記所定の電流に基づいて所定の機能を構成する半導体チップ部と、
前記基板上と前記半導体チップ部との間に設けられ、前記半導体チップ部から発生する熱を吸収し放熱する放熱部と、
を備え、
前記基板は、前記導体部が設けられるところが前記半導体チップ部が設けられているところより高くなるように形成されてい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であって、
前記基板は、前記導体部が設けられているところが前記半導体チップ部が設けられているところに対して段上に形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
基板と、
前記基板上に設けられ、所定の電流が流れる導体部と、
前記導体部と配線を介して電気的に接続され、前記所定の電流に基づいて所定の機能を構成する半導体チップ部と、
前記基板上と前記半導体チップ部との間に設けられ、前記半導体チップ部から発生する熱を吸収し放熱する放熱部と、
前記放熱部と前記導体部との間の前記基板上に設けられる絶縁部と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に関し、特には、配線と放熱板との接触を防止することが可能な半導体装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４（ａ）は、既存の半導体装置の構成を示す断面図である。
図４（ａ）に示すように、半導体装置４０は、ベース板４１と絶縁層４２とからなる金属絶縁基板４３と、金属絶縁基板４３の絶縁層４２上に設けられ、所定の電流が流れる導体４４、４５と、その所定の電流に基づいて駆動する半導体素子などが形成され所定の機能を構成する半導体チップ４６と、導体４４と半導体チップ４６との間に設けられる放熱板４７と、半導体チップ４６の表面の電極と金属絶縁基板４３上の導体４５との間を電気的に接続する配線４８とを備えて構成される。
【０００３】
このように、半導体チップ４６に発生する熱を短時間に吸収するために金属製の放熱板４７を半導体チップ４６の下に配置することが行なわれている。そして、放熱板４７は、熱の吸収率を上げるために、ある程度の厚みが必要とされる。そのため、半導体チップ４６の表面の電極と金属絶縁基板４３上の導体４５との間を配線４８により電気的に接続する場合、その放熱板４７の上部の角部（図４（ａ）の丸Ａに示す箇所）などに、配線４８が接触する可能性がある。
【０００４】
一般に、放熱板４７は、熱の吸収率を上げるために金属で形成されており、この放熱板４７に配線４８が接触した場合、放熱板４７と配線４８とが電気的にショートし、半導体チップ４６の誤動作などを引き起こしてしまうおそれがあり、半導体装置４０の故障の原因となる可能性がある。
【０００５】
そこで、放熱板４７と配線４８との接触を低減するために、放熱板４７を配線４８が接触しないような形、例えば、図４（ｂ）に示す半導体装置４９のように、放熱板４７を角錐状に加工することが行われている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。このように、放熱板４７を配線４８が接触しないような形に加工することにより、放熱板４７と配線４８とが電気的にショートする可能性を低くすることができ、半導体チップ４６の誤動作などの発生を低減させることが可能となる。
【０００６】
また、放熱板４７と配線４８との接触を防止するために、放熱板４７上の半導体チップの周りに絶縁体を設け、その絶縁体の上面を経由して半導体チップ４６表面の電極と金属絶縁基板４３上の導体４５とを配線４８で接続することが行なわれている（例えば、特許文献３参照）。このように、放熱板４７上の半導体チップ４６の周りに絶縁体を設け、その絶縁体の上面を経由して半導体チップ４６表面の電極と金属絶縁基板４３上の導体４５とを配線４８で接続することにより、放熱板４７と配線４８とが電気的にショートすることを防止することができ、半導体チップ４６の誤作動などを防止することが可能となる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１−１７３７４５号  （第２頁、第１〜２図）
【０００８】
【特許文献２】
特開平１−３０７２５２号  （第２頁、第１図）
【０００９】
【特許文献３】
特開平９−１７２１１１号  （第４〜５頁、第１図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４（ｂ）（又は、特許文献１及び特許文献２）に示されるように、放熱板４７を角錐状に加工すると、放熱板４７の体積が図４（ａ）の放熱板４７よりも減るため、熱を吸収する能力が下がり、放熱性が低下するおそれがあるという問題がある。また、放熱板４７を角錐状に加工するため、図４（ａ）の放熱板４７を形成する場合よりもコストがかかるという問題がある。
【００１１】
また、特許文献３に示されるように、放熱板（ヒートスプレッダ６）と配線とが接触しないように、放熱板上の半導体チップ（トランジスタ８）の周りに絶縁体（絶縁板２４）を設けているため、放熱板の表面積が減り、その放熱板の熱吸収率が低下するという問題がある。また、放熱板上の半導体チップの周りに絶縁体を設けているため、半導体装置が大型化するという問題がある。
【００１２】
また、特許文献３に示されるように、放熱板と配線とが接触しないように、絶縁体の上面に設けられるワイヤ中継板２６及び２７を経由して半導体チップ表面の電極と基板上の導体（配線パターン２２及び２３）とを配線（ボンディングワイヤ２８〜３１）で接続しているため、図４（ａ）に示す半導体装置４０を形成するよりもコストがかかるという問題がある。
【００１３】
そこで、本発明は、上記問題点を考慮し、放熱部の能力を低下させることなく放熱部と配線との接触を防止すると共に、小型で、且つ、安価な半導体装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明では、以下のような構成を採用した。
すなわち、本発明の半導体装置は、基板と、前記基板上に設けられ、所定の電流が流れる導体部と、前記導体部と配線を介して電気的に接続され、前記所定の電流に基づいて所定の機能を構成する半導体チップ部と、前記基板上と前記半導体チップ部との間に設けられ、前記半導体チップ部から発生する熱を吸収し放熱する放熱部とを備え、前記基板は、前記導体部が設けられるところが前記半導体チップ部が設けられているところより高くなるように形成されていることを特徴とする。
【００１５】
また、上記半導体装置の基板は、前記導体部が設けられているところが前記半導体チップ部が設けられているところに対して段上に形成されるように構成してもよい。
また、本発明の半導体装置は、基板と、前記基板上に設けられ、所定の電流が流れる導体部と、前記導体部と配線を介して電気的に接続され、前記所定の電流に基づいて所定の機能を構成する半導体チップ部と、前記基板上と前記半導体チップ部との間に設けられ、前記半導体チップ部から発生する熱を吸収し放熱する放熱部と、前記放熱部と前記導体部との間の前記基板上に設けられる絶縁部とを備えることを特徴とする。
【００１６】
これより、放熱部を加工することなく、放熱部と配線とが接触することを防止することができるので、放熱部の能力を下げることなく、小型で、且つ、安価な半導体装置を構成することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態の半導体装置の構成を示す断面図である。なお、図４と同一の構成については、同一の符号を付けている。
【００１８】
図１に示すように、半導体装置１０は、ベース板１１と絶縁層１２とからなる金属絶縁基板１３（基板）と、金属絶縁基板１３の絶縁層１２上に設けられ、所定の電流が流れる導体４４、４５（導体部）と、その所定の電流に基づいて駆動する半導体素子などが形成され所定の機能を構成する半導体チップ４６（半導体チップ部）と、導体４４と半導体チップ４６との間に設けられる放熱板４７（放熱部）と、半導体チップ４６の表面の電極と金属絶縁基板１３上の導体４５との間を電気的に接続する配線４８（配線）とを備えて構成される。
【００１９】
上記半導体装置１０は、まず、金属絶縁基板１３をプレス加工などにより一部折り曲げ、金属絶縁基板１３に段差を設ける。次に、半導体チップ４６などが配置される金属絶縁基板１３より一段高くなったところに導体４５を配置し、その導体４５と半導体チップ４６とを同じ高さにする。そして、半導体チップ４６の表面の電極と金属絶縁基板１３の一段高くなったところの導体４５とにたるみが出ないように配線４８を接続する。
【００２０】
第１の実施形態の半導体装置１０の特徴とする点は、金属絶縁基板１３を折り曲げて、半導体チップ４６と、配線４８が接続される導体４５との高さを同一にし、配線４８にたるみが出ないように半導体チップ４６の表面の電極と金属絶縁基板１３上の導体４５とを電気的に接続している点である。
【００２１】
このように、金属絶縁基板１３を折り曲げて、半導体チップ４６と、配線４８が接続される導体４５との高さを同一にし、配線４８にたるみが出ないように半導体チップ４６の表面の電極と金属絶縁基板１３上の導体４５とを電気的に接続することによって、放熱板４７の上部の角部と配線４８とが接触することを防止することが可能となる。
【００２２】
また、上記半導体装置１０は、金属絶縁基板１３をプレス加工などにより折り曲げ、放熱板４７と配線４８との接触を防止しているので、図４（ｂ）に示すように、例えば、削り加工により放熱板４７を角錐状に形成する場合よりも加工にかかるコストを抑えることができる。
【００２３】
また、上記半導体装置１０は、図４（ｂ）に示すように、放熱板４７を角錐状に形成する必要がなくなるので、放熱板４７の放熱力を低下させない。
また、上記半導体装置１０は、特許文献３に示すように、放熱板４７（ヒートスプレッダ６）の上面に絶縁体を設ける必要がないので、放熱板４７の熱の吸収力を低下させない。
【００２４】
また、上記半導体装置１０は、特許文献３に示すように、放熱板４７（ヒートスプレッダ６）の上面に絶縁体を設ける必要がないので、特許文献３に示す半導体装置よりも小型化することができる。
＜第２の実施形態＞
図２は、本発明の第２の実施形態の半導体装置の構成を示す断面図である。なお、図４と同一の構成については、同一の符号を付けている。
【００２５】
図２に示すように、半導体装置２０は、ベース板４１と絶縁層４２とからなる金属絶縁基板４３と、金属絶縁基板４３の絶縁層４２上に設けられ、所定の電流が流れる導体４４、４５と、その所定の電流に基づいて駆動する半導体素子などが形成され所定の機能を構成する半導体チップ４６と、導体４４と半導体チップ４６との間に設けられる放熱板４７と、半導体チップ４６の表面の電極と金属絶縁基板１３上の導体４５との間を電気的に接続する配線４８と、金属絶縁基板１３上に配置される樹脂壁２１（絶縁部）とを備えて構成される。なお、樹脂壁２１は、半導体装置２０のまわりに形成されるケースと同じ材質の樹脂部材（絶縁体部材）で形成され、そのケースを形成する工程と同じ工程で形成する場合は、樹脂壁２１を形成する際のコストと時間を低減させることができる。
【００２６】
第２の実施形態の半導体装置２０の特徴とする点は、放熱板４７の上面と同じ高さか、或いは放熱板４７の上面よりも高い樹脂壁２１を放熱板４７と導体４５との間の金属絶縁基板４３上に配置する点である。なお、放熱板４７及び樹脂壁２１は、放熱板４７に配線４８が接触しなければ、接していても離れていてもよい。また、樹脂壁２１は、金属絶縁基板４３上に接着してもよい。
【００２７】
このように、放熱板４７と導体４５との間の金属絶縁基板４３上に樹脂壁２１を配置することによって、放熱板４７の上部の角部と配線４８とが接触することを防止することが可能となる。
また、上記半導体装置２０は、半導体装置２０のまわりに形成されるケースと同じ材質の絶縁部材で形成することにより、図４（ｂ）に示すように、例えば、削り加工により放熱板４７を角錐状に形成する場合よりも加工にかかるコストを抑えることができる。
【００２８】
また、上記半導体装置２０は、図４（ｂ）に示すように、放熱板４７を角錐状に形成する必要がなくなるので、放熱板４７の放熱力を低下させない。
また、上記半導体装置２０は、特許文献３に示すように、放熱板４７（ヒートスプレッダ６）の上面に絶縁体を設ける必要がないので、放熱板４７の熱の吸収力を低下させない。
【００２９】
また、上記半導体装置２０は、特許文献３に示すように、放熱板４７（ヒートスプレッダ６）の上面に絶縁体を設ける必要がないので、特許文献３に示す半導体装置よりも小型化することができる。
＜その他の実施形態＞
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲において、種々の構成を採用可能である。例えば、以下のような構成変更も可能である。
【００３０】
（１）上記第１の実施形態における半導体装置１０では、半導体チップ４６と、配線４８が接続される導体４５とが同一平面上となるように、その導体４５が配置されるところを半導体チップ４６が配置されるところよりも高くしているが、放熱板４７と配線４８とが接触しなければ、その導体４５が配置されるところの金属絶縁基板１３の高さは、半導体チップ４６よりも多少高くても低くてもよい。
【００３１】
（２）上記第２の実施形態における半導体装置２０では、樹脂壁２１を放熱板４７の上面と同じ高さか、或いは放熱板４７の上面よりも高くなるように形成しているが、放熱板４７と配線４８とが接触しなければ、その樹脂壁２１の高さは、放熱板４７の上面よりも多少低くてもよい。
【００３２】
（３）上記第１の実施形態における半導体装置１０では、金属絶縁基板１３上に放熱板４７や導体４５などを配置する構成であるが、図３（ａ）に示す半導体装置３０のように、金属絶縁基板１３のかわりに、導体３１とセラミック製絶縁板３２とからなるセラミック絶縁基板３３を使用し、そのセラミック絶縁基板３３に放熱板４７や導体４５などを配置する構成としてもよい。このとき、セラミック絶縁基板３３は、複数のセラミック絶縁基板３３を接着することなどによって構成し所定の高さの段差を形成してもよい。
【００３３】
（４）上記第２の実施形態における半導体装置２０では、金属絶縁基板１３上に放熱板４７や樹脂壁２１などを配置する構成であるが、図３（ｂ）に示す半導体装置３４のように、金属絶縁基板４３のかわりに、導体３５とセラミック製絶縁板３６とからなるセラミック絶縁基板３７上に放熱板４７や導体４５などを配置する構成としてもよい。
【００３４】
（５）また、上記樹脂壁２１は、絶縁性部材で構成されていれば、その材質や形は限定されない。
【００３５】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、安価で、且つ、放熱部の能力を下げることなく放熱部と配線との接触を防止すると共に、小型で、且つ、安価な半導体装置を構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態の半導体装置の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態の半導体装置の構成を示す断面図である。
【図４】従来の半導体装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  半導体装置
１１  ベース板
１２  絶縁層
１３  金属絶縁基板
２０  半導体装置
２１  樹脂壁
３０  半導体装置
３１  導体
３２  セラミック製絶縁板
３３  セラミック絶縁基板
３４  半導体装置
３５  導体
３６  セラミック製絶縁板
３７  セラミック絶縁基板
４０  半導体装置
４１  ベース板
４２  絶縁層
４３  金属絶縁基板
４４、４５  導体
４６  半導体チップ
４７  放熱板
４８  配線
４９  半導体装置
【図１】
2004327813.tif 000003
【図２】
2004327813.tif 000004
【図３】
2004327813.tif 000005
【図４】
2004327813.tif 000006