(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１半導体チップ（１３）と、
前記第１半導体チップよりもヤング率が大きい材料を用いて形成された第２半導体チップ（１４）と、
一面（１５ａ，１６ａ，２２ａ）と、前記一面と厚み方向において反対の裏面（１５ｂ，１６ｂ，２２ｂ）と、を有し、前記一面上に前記第１半導体チップ及び前記第２半導体チップが並んで配置され、前記第１半導体チップ及び前記第２半導体チップの生じる熱が伝達される放熱部材（１５，１６，２２）と、
前記第１半導体チップ、前記第２半導体チップ、及び前記放熱部材の少なくとも前記一面を一体的に封止する封止樹脂体（１９）と、を備える半導体装置であって、
前記放熱部材は、前記一面として、前記第１半導体チップの配置領域である第１領域（１５ｄ，１６ｄ，２２ｄ）と、前記第２半導体チップの配置領域である第２領域（１５ｅ，１６ｅ，２２ｅ）と、を有するとともに、前記一面と前記裏面にわたって貫通し、前記第１半導体チップ及び前記第２半導体チップの並び方向において前記第１領域と前記第２領域との間の位置に形成された貫通孔（１５ｃ，１６ｃ，２２ｃ）を有し、
前記封止樹脂体は、前記一面を被覆する一面被覆部（１９ｅ）と、前記一面被覆部に連なり、前記貫通孔内に充填された充填部（１９ｆ）と、を有し、
前記第１半導体チップと前記第２半導体チップが並列駆動され、
駆動による発熱量は、前記第１半導体チップのほうが前記第２半導体チップよりも大きくされ、
前記貫通孔は、前記並び方向において、前記第１半導体チップよりも前記第２半導体チップに近い位置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】
前記貫通孔は、前記第１領域と前記第２領域との対向領域（１５ｆ）に形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３】
前記貫通孔は、連続又は非連続で前記対向領域を跨ぐように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記貫通孔は、前記第２領域を取り囲むように形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】
第１半導体チップ（１３）と、
前記第１半導体チップよりもヤング率が大きい材料を用いて形成された第２半導体チップ（１４）と、
一面（１５ａ，１６ａ，２２ａ）と、前記一面と厚み方向において反対の裏面（１５ｂ，１６ｂ，２２ｂ）と、を有し、前記一面上に前記第１半導体チップ及び前記第２半導体チップが並んで配置され、前記第１半導体チップ及び前記第２半導体チップの生じる熱が伝達される放熱部材（１５，１６，２２）と、
前記第１半導体チップ、前記第２半導体チップ、及び前記放熱部材の少なくとも前記一面を一体的に封止する封止樹脂体（１９）と、を備える半導体装置であって、
前記放熱部材は、前記一面として、前記第１半導体チップの配置領域である第１領域（１５ｄ，１６ｄ，２２ｄ）と、前記第２半導体チップの配置領域である第２領域（１５ｅ，１６ｅ，２２ｅ）と、を有するとともに、前記一面と前記裏面にわたって貫通し、前記第１半導体チップ及び前記第２半導体チップの並び方向において前記第１領域と前記第２領域との間の位置に形成された貫通孔（１５ｃ，１６ｃ，２２ｃ）を有し、
前記封止樹脂体は、前記一面を被覆する一面被覆部（１９ｅ）と、前記一面被覆部に連なり、前記貫通孔内に充填された充填部（１９ｆ）と、を有し、
前記貫通孔は、前記第１領域と前記第２領域との対向領域（１５ｆ）を、連続又は非連続で跨ぐように形成されるとともに、前記第２領域を取り囲む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６】
前記第１半導体チップと前記第２半導体チップが並列駆動され、
駆動による発熱量は、前記第１半導体チップのほうが前記第２半導体チップよりも大きい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】
前記封止樹脂体は、前記充填部に連なり、前記裏面を被覆する裏面被覆部（１９ｇ）をさらに有することを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１半導体チップはシリコンにより形成され、
前記第２半導体チップは、シリコンカーバイドにより形成されていることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
第１ヒートシンクと、前記厚み方向において、前記第１ヒートシンクとの間に、前記第１半導体チップ及び前記第２半導体チップが配置される第２ヒートシンクと、を備える請求項１〜８いずれか１項に記載の半導体装置において、
前記第１ヒートシンク及び前記第２ヒートシンクの少なくとも一方が、前記放熱部材とされていることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いにヤング率の異なる材料を用いて形成された第１半導体チップ及び第２半導体チップが放熱部材の同じ一面上に配置され、封止樹脂体により封止されてなる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば特許文献１には、互いにヤング率の異なる材料を用いて形成された第１半導体チップ及び第２半導体チップが、放熱部材の同じ一面上に配置されてなる半導体装置が開示されている。この半導体装置では、Ｓｉよりなる第１半導体チップと、ＳｉＣよりなる第２半導体チップとが、放熱部材の同じ一面上に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−８９７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したような半導体装置は、通常、封止樹脂体をさらに備えている。そして、封止樹脂体により、第１半導体チップ、第２半導体チップ、及び放熱部材の少なくとも一面が、一体的に封止されている。
【０００５】
第２半導体チップは、第１半導体チップよりもヤング率の大きい材料を用いて形成されており、第１半導体チップよりも変形しにくい（硬い）。このため、樹脂封止された半導体装置では、使用環境の温度変化などにより、第２半導体チップ周辺で樹脂剥離が生じやすい。第１半導体チップ及び第２半導体チップは放熱部材の同じ一面上に配置されているため、第２半導体チップ周辺で生じた樹脂剥離が、封止樹脂体と放熱部材の一面との界面を通じて、第１半導体チップ側まで進展する虞がある。すなわち、放熱部材に対する第１半導体チップの接続信頼性が低下する虞がある。
【０００６】
また、第１半導体チップ及び第２半導体チップが放熱部材の同じ一面上に配置されており、たとえば第１半導体チップの生じた熱が、放熱部材を介して第２半導体チップに伝達される。このように、一方の半導体チップの熱が他方の半導体チップに伝達されると、他方の半導体チップが高温となり、素子特性が劣化する虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、ヤング率の小さい第１半導体チップの接続信頼性を向上しつつ、半導体チップ間の伝熱を抑制できる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として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って、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【０００９】
開示された発明のひとつは、半導体装置であり、第１半導体チップ（１３）と、第１半導体チップよりもヤング率が大きい材料を用いて形成された第２半導体チップ（１４）と、一面（１５ａ，１６ａ，２２ａ）と、一面と厚み方向において反対の裏面（１５ｂ，１６ｂ，２２ｂ）と、を有し、一面上に第１半導体チップ及び第２半導体チップが並んで配置され、第１半導体チップ及び第２半導体チップの生じる熱が伝達される放熱部材（１５，１６，２２）と、第１半導体チップ、第２半導体チップ、及び放熱部材の少なくとも一面を一体的に封止する封止樹脂体（１９）と、を備える。
【００１０】
そして、放熱部材は、一面として、第１半導体チップの配置領域である第１領域（１５ｄ，１６ｄ，２２ｄ）と、第２半導体チップの配置領域である第２領域（１５ｅ，１６ｅ，２２ｅ）と、を有するとともに、一面と裏面にわたって貫通し、第１半導体チップ及び第２半導体チップの並び方向において第１領域と第２領域との間の位置に形成された貫通孔（１５ｃ，１６ｃ，２２ｃ）を有し、封止樹脂体は、一面を被覆する一面被覆部（１９ｅ）と、一面被覆部に連なり、貫通孔内に充填された充填部（１９ｆ）と、を有し、第１半導体チップと第２半導体チップが並列駆動され、駆動による発熱量は、第１半導体チップのほうが第２半導体チップよりも大きくされ、貫通孔は、並び方向において、第１半導体チップよりも第２半導体チップに近い位置に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明では、放熱部材が、並び方向において第１領域と第２領域との間の位置に、貫通孔を有している。そして、貫通孔内に封止樹脂体が配置されている。したがって、ヤング率が大きいことに起因して第２半導体チップ周辺で樹脂剥離が生じても、樹脂剥離が、充填部と貫通孔の壁面との界面を進展する。このため、従来の貫通孔を有さない構成に較べて、第２半導体チップから第１半導体チップへの樹脂剥離の経路が長い。また、封止樹脂体の一部である充填部が貫通孔内に配置されているため、従来に較べて、封止樹脂体と放熱部材との接触面積が大きい。さらに、充填部が一面側被覆部から厚み方向に延びて設けられており、アンカーとして機能する。以上により、本発明の半導体装置は、第２半導体チップ周辺で樹脂剥離が生じても、この樹脂剥離が第１半導体チップ側へ進展するのを抑制することができる。すなわち、放熱部材に対する第１半導体チップの接続信頼性を、従来に較べて向上することができる。
【００１２】
また、貫通孔は、放熱部材の一面と裏面とにわたって貫通しており、貫通孔形成部分に放熱部材が存在しない。したがって、本発明の半導体装置は、第１半導体チップと第２半導体チップとの間の伝熱を抑制することができる。
【００１４】
上記した貫通孔により、第１半導体チップの生じた熱が、放熱部材を介して第２半導体チップに伝達されるのを抑制することができる。したがって、本発明の半導体装置は、第２半導体チップが伝熱により高温となり、第２半導体チップに形成された素子の特性が劣化するのを抑制することができる。また、並列駆動される第１半導体チップ及び第２半導体チップのうち、樹脂剥離が第１半導体チップ側へ進展するのを抑制することができるため、フェールセーフ性を向上することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態の半導体装置が適用される電力変換装置の概略構成を示す図である。
【図２】半導体装置の概略構成を示す平面図である。
【図３】半導体装置において、封止樹脂体を省略した平面図である。
【図４】ヒートシンクにおける貫通孔の位置を示す平面図である。
【図５】図２のV-V線に沿う断面図である。
【図６】図２のVI-VI線に沿う断面図である。
【図７】第１変形例を示す平面図である。
【図８】第２変形例を示す平面図である。
【図９】第３変形例を示す断面図である。
【図１０】第２実施形態に係る半導体装置において、ヒートシンクにおける貫通孔の位置を示す平面図である。
【図１１】第２実施形態に係る半導体装置において、貫通孔周辺を示す断面図である。
【図１２】第３実施形態に係る半導体装置において、貫通孔周辺を示す断面図である。
【図１３】第４変形例を示す断面図である。
【図１４】第５変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。また、ヒートシンクの厚み方向をＺ方向と示す。Ｚ方向に直交し、同一アームを構成する第１半導体チップ及び第２半導体チップの並び方向をＸ方向と示す。また、Ｚ方向及びＸ方向の両方向に直交する方向をＹ方向と示す。上記したＸ方向及びＹ方向により規定されるＸＹ面が、Ｚ方向に直交する面であり、特に断わりのない限り、ＸＹ面に沿う形状を平面形状とする。
【００１７】
（第１実施形態）
先ず、図１に基づき、半導体装置が適用される電力変換装置の一例について説明する。
【００１８】
図１に示す電力変換装置１は、直流電源２から供給される直流電圧を、三相交流に変換して、三相交流方式のモータ３に出力するように構成されている。このような電力変換装置１は、たとえば電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド車（ＨＶ）に搭載される。なお、電力変換装置１は、モータ３により発電された電力を、直流に変換して直流電源２であるバッテリに充電することもできる。このため、モータ３は、モータジェネレータとも称される。図１に示す符号４は、平滑コンデンサである。
【００１９】
電力変換装置１は、三相インバータを有している。三相インバータは、直流電源２の正極（高電位側）に接続された高電位電源ライン５と、負極（低電位側）に接続された低電位電源ライン６との間に設けられた三相分の上下アームを有している。そして、各相の上下アームが、それぞれ半導体装置１０によって構成されている。すなわち、本実施形態において、半導体装置１０により一相分の上下アームが構成される。
【００２０】
半導体装置１０は、２つのＩＧＢＴ１１と、２つのＭＯＳＦＥＴ１２と、を有している。２つのＩＧＢＴ１１は、高電位電源ライン５と低電位電源ライン６との間で直列に接続されている。各ＩＧＢＴ１１には、ＭＯＳＦＥＴ１２がそれぞれ並列に接続されている。なお、ＩＧＢＴ１１には、図示しない還流用のＦＷＤが逆並列に接続されており、ＦＷＤにより還流させることができる。ＭＯＳＦＥＴ１２は、図示しない寄生ダイオードを有しており、この寄生ダイオードにより電流が還流される。
【００２１】
本実施形態では、ｎチャネル型のＩＧＢＴ１１とｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ１２を採用している。ＦＷＤのカソード電極は、ＩＧＢＴ１１のコレクタ電極と共通化され、アノード電極はエミッタ電極と共通化されている。寄生ダイオードのカソード電極は、ＭＯＳＦＥＴ１２のドレイン電極と共通化され、アノード電極はソース電極と共通化されている。
【００２２】
半導体装置１０において、上アーム（ハイサイド）側のＩＧＢＴ１１のコレクタ電極は、高電位電源ライン５と電気的に接続され、エミッタ電極は、モータ３への出力ライン７に接続されている。一方、下アーム（ローサイド）側のＩＧＢＴ１１のコレクタ電極は、出力ライン７に接続され、エミッタ電極は、低電位電源ライン６と電気的に接続されている。また、上アーム側のＭＯＳＦＥＴ１２のドレイン電極は、上アーム側のＩＧＢＴ１１のコレクタ電極、すなわち高電位電源ライン５と電気的に接続され、ソース電極は、上アーム側のＩＧＢＴ１１のエミッタ電極、すなわち出力ライン７に接続されている。一方、下アーム側のＭＯＳＦＥＴ１２のドレイン電極は、下アーム側のＩＧＢＴ１１のコレクタ電極、出力ライン７と電気的に接続され、ソース電極は、下アーム側のＩＧＢＴ１１のエミッタ電極、すなわち低電位電源ライン６と電気的に接続されている。
【００２３】
なお、電力変換装置１は、上記した三相インバータに加えて、直流電源２から供給される直流電圧を昇圧する昇圧コンバータ、三相インバータを構成するＩＧＢＴ１１及びＭＯＳＦＥＴ１２や昇圧コンバータを構成するスイッチング素子に駆動信号を出力する駆動回路、駆動回路に対して制御信号を出力する制御部を有してもよい。
【００２４】
上記したように、ＩＧＢＴ１１とＭＯＳＦＥＴ１２が並列に接続される構成は周知である。オン時の飽和電圧は、小電流領域においてＭＯＳＦＥＴ１２の方が小さく、大電流領域においてＩＧＢＴ１１の方が小さい。たとえば小電流領域ではＭＯＳＦＥＴ１２に電流を流し、大電流領域ではＩＧＢＴ１１に電流を流すようにＩＧＢＴ１１及びＭＯＳＦＥＴ１２のオンオフが制御される。このような制御により、オン損失を低減することができる。また、ターンオフ損失は、スイッチング性能に優れるＭＯＳＦＥＴ１２の損失のみになるため、テール電流が減少し、ターンオフ損失を低減することもできる。
【００２５】
次に、図２〜図６に基づき、半導体装置１０の概略構成について説明する。図３は、図２に対して、封止樹脂体を省略した図である。なお、図６は、厳密には上アーム側の構造を示すものであるが、下アーム側も同様の構成であるため、第１半導体チップ１３及び第２半導体チップ１４の構造として示している。
【００２６】
図２〜図６に示すように、半導体装置１０は、第１半導体チップ１３と、第２半導体チップ１４と、ヒートシンク１５，１６と、ターミナル１７，１８と、封止樹脂体１９と、を備えている。加えて、本実施形態の半導体装置１０は、外部接続用の端子として、高電位電源端子２０、低電位電源端子２１、出力端子２２、及び信号端子２３を備えている。以下、高電位電源端子２０をＰ端子２０とも称する。同様に、低電位電源端子２１についてはＮ端子２１、出力端子２２についてはＯ端子２２とも称する。これらＰ端子２０、Ｎ端子２１、Ｏ端子２２を、端子２０，２１，２２とも称する。ヒートシンク１５が第１ヒートシンクに相当し、ヒートシンク１６が第２ヒートシンクに相当する。
【００２７】
第１半導体チップ１３は、半導体基板に、ＩＧＢＴ１１と該ＩＧＢＴ１１に逆並列に接続されるＦＷＤが形成されてなる。すなわち、第１半導体チップ１３には、ＲＣ（Reverse Conducting）−ＩＧＢＴが形成されている。ＩＧＢＴ１１及びＦＷＤは、第１半導体チップ１３の厚み方向、すなわちＺ方向に電流を流すように所謂縦型構造をなしている。
【００２８】
本実施形態では、第１半導体チップ１３として、上アーム側のＩＧＢＴ１１及びＦＷＤが形成された第１半導体チップ１３１と、下アーム側のＩＧＢＴ１１及びＦＷＤが形成された第１半導体チップ１３２と、を有している。第１半導体チップ１３の一面側にコレクタ電極が形成され、コレクタ電極形成面と反対の面にエミッタ電極が形成されている。コレクタ電極は、ヒートシンク１５との対向面のほぼ全面に形成されている。エミッタ電極形成面のうち、エミッタ電極が形成されたアクティブ領域とは異なる周辺領域には、ゲート電極に電気的に接続されたパッドを含む複数のパッドが設けられている。
【００２９】
第１半導体チップ１３１，１３２は、互いにほぼ同じ平面形状をなすとともに、互いにほぼ同じ大きさを有している。第１半導体チップ１３１，１３２は、ともに平面略矩形状をなしている。また、第１半導体チップ１３１，１３２は、図５に示すようにＺ方向においてほぼ同じ高さに位置するとともに、図２及び図３に破線で示すように、Ｘ方向に並んで配置されている。
【００３０】
本実施形態では、第１半導体チップ１３（１３１，１３２）が、Ｓｉ（シリコン）を用いて形成されている。このように、第１半導体チップ１３は、Ｓｉよりなる半導体基板に、ＩＧＢＴ１１及びＦＷＤが形成されてなる。
【００３１】
第２半導体チップ１４は、第１半導体チップ１３よりもヤング率の大きい半導体材料を用いて形成された半導体基板に、ＭＯＳＦＥＴ１２が形成されてなる。ＭＯＳＦＥＴ１２は、第２半導体チップ１４の厚み方向、すなわちＺ方向に電流を流すように所謂縦型構造をなしている。
【００３２】
本実施形態では、第２半導体チップ１４として、上アーム側のＭＯＳＦＥＴ１２が形成された第２半導体チップ１４１と、下アーム側のＭＯＳＦＥＴ１２が形成された第２半導体チップ１４２と、を有している。第２半導体チップ１４の一面側にドレイン電極が形成され、ドレイン電極形成面と反対の面にソース電極が形成されている。ドレイン電極は、ヒートシンク１５との対向面のほぼ全面に形成されている。第２半導体チップ１４のドレイン電極形成面は、Ｚ方向において、第１半導体チップ１３のコレクタ電極形成面と同じ側となっている。ソース電極形成面のうち、ソース電極が形成されたアクティブ領域とは異なる周辺領域には、ゲート電極に電気的に接続されたパッドを含む複数のパッドが設けられている。
【００３３】
第２半導体チップ１４１，１４２は、互いにほぼ同じ平面形状をなすとともに、互いにほぼ同じ大きさを有している。第２半導体チップ１４１，１４２は、ともに平面略矩形状をなしており、その大きさは、図２及び図３に破線で示すように、第１半導体チップ１３よりも小さい。また、第２半導体チップ１４１，１４２は、図示を省略するが、Ｚ方向においてほぼ同じ高さに位置するとともに、Ｘ方向に並んで配置されている。
【００３４】
また、第２半導体チップ１４は、図６に示すように、同じヒートシンク１５の一面１５ａ上に配置される第１半導体チップ１３と、Ｚ方向においてほぼ同じ高さに位置するとともに、Ｘ方向に並んで配置されている。詳しくは、第２半導体チップ１４１は、第１半導体チップ１３１と、Ｚ方向においてほぼ同じ高さに位置するとともに、Ｘ方向に並んで配置されている。また、第２半導体チップ１４２は、第１半導体チップ１３２と、Ｚ方向においてほぼ同じ高さに位置するとともに、Ｘ方向に並んで配置されている。そして、図２などに示すように、Ｘ方向において、第１半導体チップ１３１、第２半導体チップ１４１、第１半導体チップ１３２、第２半導体チップ１４２の順に並んで配置されている。
【００３５】
本実施形態では、第２半導体チップ１４が、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）を用いて形成されている。このように、第２半導体チップ１４は、ＳｉＣよりなる半導体基板に、ＭＯＳＦＥＴ１２が形成されてなる。以下において、第１半導体チップ１３、第２半導体チップ１４を、半導体チップ１３，１４とも称する。上記したように、第１半導体チップ１３にＩＧＢＴ１１が形成され、第２半導体チップ１４にＭＯＳＦＥＴ１２が形成されており、第１半導体チップ１３と第２半導体チップ１４は並列駆動される。また、大電流領域ではＩＧＢＴ１１に電流を流すように制御されるため、駆動による発熱量は、第１半導体チップ１３のほうが第２半導体チップ１４よりも大きい。
【００３６】
Ｚ方向において、第１半導体チップ１３におけるコレクタ電極形成面側及び第２半導体チップ１４におけるドレイン電極形成面側には、ヒートシンク１５が配置されている。一方、第１半導体チップ１３におけるエミッタ電極形成面側及び第２半導体チップ１４におけるソース電極形成面側には、ヒートシンク１６が配置されている。上記したように、本実施形態では、ヒートシンク１５，１６として、上アーム側の第１半導体チップ１３１及び第２半導体チップ１４１を間に挟むヒートシンク１５１，１６１と、下アーム側の第１半導体チップ１３２及び第２半導体チップ１４２を間に挟むヒートシンク１５２，１６２と、を有している。すなわち、ヒートシンク１５として、ヒートシンク１５１，１５２を有し、ヒートシンク１６として、ヒートシンク１６１，１６２を有している。本実施形態において、ヒートシンク１５（１５１，１５２）が、放熱部材に相当する。
【００３７】
上アームに対応するヒートシンク１５１，１６１は、Ｚ方向からの投影視において、上アーム側の第１半導体チップ１３１及び第２半導体チップ１４１を内包するようにそれぞれ配置されている。下アームに対応するヒートシンク１５２，１６２は、Ｚ方向からの投影視において、下アーム側の第１半導体チップ１３２及び第２半導体チップ１４２を内包するようにそれぞれ配置されている。本実施形態において、各ヒートシンク１５１，１５２，１６１，１６２は、平面略矩形状をなしている。
【００３８】
これらヒートシンク１５，１６は、対応する半導体チップ１３，１４の生じる熱を半導体装置１０の外部に放熱する機能を果たす。本実施形態では、放熱機能に加えて、電気的に接続する機能、すなわち配線としての機能も果たす。このため、ヒートシンク１５，１６は、熱伝導性及び電気伝導性を確保すべく、銅などの金属材料を用いて形成されている。
【００３９】
ヒートシンク１５における一面１５ａ上には、第１半導体チップ１３及び第２半導体チップ１４が配置されている。そして、図４及び図５に示すように、ヒートシンク１５と第１半導体チップ１３のコレクタ電極との間にはんだ２４が介在し、このはんだ２４により、ヒートシンク１５とコレクタ電極とが熱的且つ電気的に接続されている。また、図６に示すように、ヒートシンク１５の一面１５ａと第２半導体チップ１４のドレイン電極との間にはんだ２５が介在し、このはんだ２５により、ヒートシンク１５とドレイン電極とが熱的且つ電気的に接続されている。
【００４０】
具体的には、ヒートシンク１５１における一面１５ａ上には、上アーム側の第１半導体チップ１３１及び第２半導体チップ１４１が配置されている。そして、ヒートシンク１５１と第１半導体チップ１３１のコレクタ電極との間にはんだ２４が介在し、このはんだ２４により、ヒートシンク１５１と第１半導体チップ１３１のコレクタ電極とが熱的且つ電気的に接続されている。また、ヒートシンク１５１と第２半導体チップ１４１のドレイン電極との間にはんだ２５が介在し、このはんだ２５により、ヒートシンク１５１と第２半導体チップ１４１のドレイン電極とが熱的且つ電気的に接続されている。
【００４１】
同じく、ヒートシンク１５２における一面１５ａ上には、下アーム側の第１半導体チップ１３２及び第２半導体チップ１４２が配置されている。そして、ヒートシンク１５２と第１半導体チップ１３２のコレクタ電極との間にはんだ２４が介在し、このはんだ２４により、ヒートシンク１５２と第１半導体チップ１３２のコレクタ電極とが熱的且つ電気的に接続されている。また、ヒートシンク１５２と第２半導体チップ１４２のドレイン電極との間にはんだ２５が介在し、このはんだ２５により、ヒートシンク１５２と第２半導体チップ１４２のドレイン電極とが熱的且つ電気的に接続されている。
【００４２】
なお、各ヒートシンク１５（１５１，１５２）における一面１５ａと反対の裏面１５ｂが、Ｚ方向において封止樹脂体１９の第１面１９ａから露出されている。本実施形態では、裏面１５ｂと第１面１９ａとが略面一とされている。
【００４３】
なお、ヒートシンク１５のうち、下アーム側のヒートシンク１５２は、図３〜図５に示すように、継ぎ手部１５２ａを有している。継ぎ手部１５２ａは、ヒートシンク１５２の他の部分（本体部）よりも薄く設けられている。また、継ぎ手部１５２ａは、ヒートシンク１５２におけるヒートシンク１５１側の側面の一部分から、屈曲部を２箇所有してヒートシンク１６１側に延設されている。すなわち、Ｘ方向に延びるとともにＺ方向にも延びている。
【００４４】
また、上アーム側のヒートシンク１５１には、図３及び図４に示すようにＰ端子２０が連結されている。Ｐ端子２０は、上記した高電位電源ライン５と電気的に接続される。Ｐ端子２０は、ヒートシンク１５と一体的に設けられてもよいし、ヒートシンク１５と別部材として設けられ、ヒートシンク１５に接続されてもよい。Ｐ端子２０は、Ｙ方向に延設されて、図２に示すように封止樹脂体１９の側面１９ｃから外部に突出している。
【００４５】
また、下アーム側のヒートシンク１５２には、図３及び図４に示すようにＯ端子２２が連結されている。Ｏ端子２２は、上記した出力ライン７と電気的に接続される。Ｏ端子２２は、ヒートシンク１５２と一体的に設けられてもよいし、ヒートシンク１５２と別部材として設けられ、ヒートシンク１５２に接続されてもよい。Ｏ端子２２は、Ｙ方向に延設されて、封止樹脂体１９におけるＰ端子２０と同じ側面１９ｃから外部に突出している。なお、Ｏ端子２２は、上アーム側のヒートシンク１６１に連結されてもよい。ヒートシンク１５２，１６１それぞれ連結された２本のＯ端子２２を有してもよい。
【００４６】
一方、第１半導体チップ１３のエミッタ電極形成面及び第２半導体チップ１４のソース電極形成面側には、ヒートシンク１６が配置されている。そして、第１半導体チップ１３とヒートシンク１６の間には、図５及び図６に示すように、ターミナル１７が介在している。第２半導体チップ１４とヒートシンク１６の間には、図６に示すように、ターミナル１８が介在している。
【００４７】
ターミナル１７により、信号端子２３と第１半導体チップ１３のパッドとを、ボンディングワイヤ２６により接続するための高さが確保される。ターミナル１７は、第１半導体チップ１３のエミッタ電極とヒートシンク１６とを熱的及び電気的に中継するために、熱伝導性及び電気伝導性を確保すべく、少なくとも金属材料を用いて形成される。ターミナル１７は、第１半導体チップ１３のエミッタ電極形成面のうち、エミッタ電極に対向配置され、はんだ２７を介して、エミッタ電極と電気的に接続されている。
【００４８】
同じく、ターミナル１８により、信号端子２３と第２半導体チップ１４のパッドとを、ボンディングワイヤ２６により接続するための高さが確保される。ターミナル１８は、第２半導体チップ１４のソース電極とヒートシンク１６とを熱的及び電気的に中継するために、熱伝導性及び電気伝導性を確保すべく、少なくとも金属材料を用いて形成される。ターミナル１８は、第２半導体チップ１４のソース電極形成面のうち、ソース電極に対向配置され、はんだ２８を介して、ソース電極と電気的に接続されている。
【００４９】
ヒートシンク１６は、Ｚ方向からの投影視において、その大部分が対応するヒートシンク１５と重なるように設けられている。具体的には、上アーム側のヒートシンク１６１が、ヒートシンク１５１と重なるように設けられ、下アーム側のヒートシンク１６２がヒートシンク１５２と重なるように設けられている。ヒートシンク１６は、ターミナル１７，１８における半導体チップ１３，１４と反対の面に対向配置されている。
【００５０】
図５及び図６に示すように、ヒートシンク１６の一面１６ａとターミナル１７との間にはんだ２９が介在し、このはんだ２９により、ヒートシンク１６とターミナル１７とが熱的且つ電気的に接続されている。また、図６に示すように、ヒートシンク１６の一面１６ａとターミナル１８との間にはんだ３０が介在し、このはんだ３０により、ヒートシンク１６とターミナル１８とが熱的且つ電気的に接続されている。
【００５１】
具体的には、ヒートシンク１６１の一面１６ａと、上アーム側の第１半導体チップ１３１との間にターミナル１７が介在し、はんだ２７により、第１半導体チップ１３１のエミッタ電極とターミナル１７が接続されている。また、はんだ２９により、ターミナル１７とヒートシンク１６１が接続されている。一方、ヒートシンク１６１の一面１６ａと、上アーム側の第２半導体チップ１４１との間にターミナル１８が介在し、はんだ２８により、第２半導体チップ１４１のソース電極とターミナル１７が接続されている。また、はんだ３０により、ターミナル１８とヒートシンク１６１が接続されている。このように、ヒートシンク１６１の一面１６ａ上に、第１半導体チップ１３１及び第２半導体チップ１４１が配置されている。
【００５２】
同じく、ヒートシンク１６２の一面１６ａと、下アーム側の第１半導体チップ１３２との間にターミナル１７が介在し、はんだ２７により、第１半導体チップ１３２のエミッタ電極１３ｂとターミナル１７が接続されている。また、はんだ２９により、ターミナル１７とヒートシンク１６２が接続されている。一方、ヒートシンク１６２の一面１６ａと、下アーム側の第２半導体チップ１４２との間にターミナル１８が介在し、はんだ２８により、第２半導体チップ１４２のソース電極１４ｂとターミナル１７が接続されている。また、はんだ３０により、ターミナル１８とヒートシンク１６２が接続されている。このように、ヒートシンク１６２の一面１６ａ上に、第１半導体チップ１３２及び第２半導体チップ１４２が配置されている。
【００５３】
なお、一面１６ａと反対の裏面１６ｂは、封止樹脂体１９の第２面１９ｂから露出されている。第２面１９ｂは、第１面１９ａと反対の面である。本実施形態では、裏面１６ｂと第２面１９ｂとが略面一とされている。
【００５４】
ヒートシンク１６のうち、上アーム側のヒートシンク１６１は、継ぎ手部１６１ａを有している。継ぎ手部１６１ａは、ヒートシンク１６１の他の部分（本体部）よりも薄く設けられている。また、継ぎ手部１６１ａは、ヒートシンク１６１におけるヒートシンク１６２側の側面の一部分から、Ｘ方向に延設されている。そして、継ぎ手部１６１ａの先端部分と継ぎ手部１５２ａの先端部分とがＺ方向において対向し、はんだ３１を介して電気的に接続されている。
【００５５】
また、下アーム側のヒートシンク１６２は、継ぎ手部１６２ａを有している。継ぎ手部１６２ａは、ヒートシンク１６２の他の部分（本体部）よりも薄く設けられている。また、継ぎ手部１６２ａは、ヒートシンク１６２におけるヒートシンク１６１側の側面の一部分から、Ｘ方向に延設されている。この継ぎ手部１６２ａに対して、Ｎ端子２１が図示しないはんだを介して電気的に接続されている。
【００５６】
Ｎ端子２１は、上記した低電位電源ライン６と電気的に接続される。このＮ端子２１は、ヒートシンク１６２の継ぎ手部１６２ａと電気的に接続されており、Ｙ方向に延設されて、封止樹脂体１９の側面１９ｃから外部に突出している。このように、Ｎ端子２１は、Ｐ端子２０及びＯ端子２２と同じ側面１９ｃから外部に突出している。なお、これら端子２０，２１，２２における封止樹脂体１９からの突出部分は、Ｚ方向において互いにほぼ同じ位置に配置されている。また、Ｙ方向において、Ｐ端子２０、Ｎ端子２１、Ｏ端子２２の順に並んで配置されている。
【００５７】
信号端子２３は、対応する半導体チップ１３，１４のパッドに、ボンディングワイヤ２６を介して電気的に接続されている。信号端子２３は、Ｙ方向に延設されており、封止樹脂体１９の側面のうち、側面１９ｃと反対の側面１９ｄから外部に突出している。
【００５８】
封止樹脂体１９は、半導体チップ１３，１４、ヒートシンク１５，１６の一部、ターミナル１７，１８、及び各端子２０，２１，２２，２３の一部を一体的に封止している。この封止樹脂体１９は、たとえば、エポキシ系樹脂からなり、トランスファモールド法により成形されている。図２に示すように、封止樹脂体１９は平面略矩形状をなしており、Ｘ方向に略平行な側面１９ｃから、主端子であるＰ端子２０、Ｎ端子２１、及びＯ端子２２が引き出されている。また、側面１９ｃと反対の側面１９ｄから、信号端子２３が引き出されている。
【００５９】
このように構成される半導体装置１０は、２つの第１半導体チップ１３（１３１，１３２）と、２つの第２半導体チップ１４（１４１，１４２）と、を備える所謂４ｉｎ１パッケージとなっている。また、半導体チップ１３，１４のＺ方向両側にヒートシンク１５，１６が存在し、半導体チップ１３，１４の熱を両側に放熱できるようになっている。
【００６０】
また、上アーム側において、Ｚ方向の配置が、第１面１９ａ側から、ヒートシンク１５（１５１）、はんだ２４，２５、上アーム側の第１半導体チップ１３（１３１）及び第２半導体チップ１４（１４１）、はんだ２７，２８、ターミナル１７，１８、はんだ２９，３０、ヒートシンク１６（１６１）の順となっている。一方、下アームを構成する部分において、Ｚ方向の配置が、第１面１９ａ側から、ヒートシンク１５（１５２）、はんだ２４，２５、下アーム側の第１半導体チップ１３（１３２）及び第２半導体チップ１４（１４２）、はんだ２７，２８、ターミナル１７，１８、はんだ２９，３０、ヒートシンク１６（１６２）の順となっている。すなわち、上アームと下アームとで、Ｚ方向の並びが同じとなっている。
【００６１】
次に、図４及び図６に基づき、放熱部材であるヒートシンク１５の詳細構造と封止樹脂体１９による封止構造について説明する。図４では、ヒートシンク１５の一面１５ａにおいて、第１半導体チップ１３の配置領域である第１領域１５ｄと、第２半導体チップ１４の配置領域である第２領域１５ｅと、を破線で示している。また、第１領域１５ｄと第２領域１５ｅとの対向領域１５ｆも破線で示している。
【００６２】
図４及び図６に示すように、ヒートシンク１５（１５１，１５２）は、貫通孔１５ｃを有している。ヒートシンク１５の一面１５ａには、第１半導体チップ１３（１３１，１３２）と第２半導体チップ１４（１４１，１４２）が配置されている。一面１５ａにおいて、各第１半導体チップ１３の配置領域を第１領域１５ｄ、各第２半導体チップ１４の配置領域を第２領域１５ｅと示す。第１領域１５ｄは、一面１５ａにおいて第１半導体チップ１３が配置された部分、すなわちはんだ２４が接合された部分を示す。第２領域１５ｅは、一面１５ａにおいて第２半導体チップ１４が配置された部分、すなわちはんだ２５が接合された部分を示す。
【００６３】
第１半導体チップ１３のコレクタ電極は、ヒートシンク１５との対向面のほぼ全面に形成されている。また、第２半導体チップ１４のドレイン電極は、ヒートシンク１５との対向面のほぼ全面に形成されている。このため、Ｚ方向からの投影視において第１領域１５ｄは第１半導体チップ１３とほぼ一致し、第１領域１５ｄは平面略矩形状をなしている。同様に、Ｚ方向からの投影視において第２領域１５ｅは第２半導体チップ１４とほぼ一致し、第２領域１５ｅは平面略矩形状をなしている。第１領域１５ｄ及び第２領域１５ｅは、Ｘ方向に並んで設けられている。第１領域１５ｄ及び第２領域１５ｅは、平面略矩形状をなす外周辺として、相対する辺を２組ずつ有している。一方の組をなす２辺は、Ｘ方向に略平行とされ、他方の組をなす２辺は、Ｙ方向に略平行とされている。
【００６４】
貫通孔１５ｃは、ヒートシンク１５の一面１５ａと裏面１５ｂとにわたって貫通している。貫通孔１５ｃは、Ｘ方向において第１領域１５ｄと第２領域１５ｅとの間の位置に形成されている。貫通孔１５ｃのＸ座標は、第１領域１５ｄのＸ座標と第２領域１５ｅのＸ座標の間の座標となっている。詳しくは、貫通孔１５ｃのＸ座標は、第１領域１５ｄにおける第２領域１５ｅとの対向辺（以下、第１対向辺と示す）のＸ座標と、第２領域１５ｅにおける第１領域１５ｄとの対向辺（以下、第２対向辺と示す）のＸ座標の間の座標となっている。貫通孔１５ｃは、並び方向であるＸ方向において、第１領域１５ｄと第２領域１５ｅの対向距離の最短部分間の位置に形成されている。
【００６５】
特に本実施形態では、貫通孔１５ｃが、Ｘ方向において、第２半導体チップ１４寄りの位置に形成されている。換言すれば、貫通孔１５ｃは、第１領域１５ｄよりも第２領域１５ｅに近い位置に形成されている。
【００６６】
また、貫通孔１５ｃは、第１領域１５ｄと第２領域１５ｅとの対向領域１５ｆに形成されている。対向領域１５ｆは、第１領域１５ｄの第１対向辺と、第２領域１５ｅの第２対向辺と、第１対向辺及び第２対向辺のＰ端子２０側の端部同士を結ぶ仮想直線と、第１対向辺及び第２対向辺のＰ端子２０とは反対側の端部同士を結ぶ仮想直線と、により囲まれる領域である。本実施形態では、複数の貫通孔１５ｃが、対向領域１５ｆをＹ方向に跨ぐように形成されている。詳しくは、ヒートシンク１５１，１５２に、５つの貫通孔１５ｃがそれぞれ形成されている。５つの貫通孔１５ｃは、Ｙ方向に沿って所定ピッチで形成されている。５つの貫通孔１５ｃのうち、３つは対向領域１５ｆに形成され、残りの２つは対向領域１５ｆの外に形成されている。
【００６７】
封止樹脂体１９は、図６に示すように、放熱部材であるヒートシンク１５の一面１５ａを被覆する被覆部１９ｅと、貫通孔１５ｃ内に充填された充填部１９ｆと、を有している。被覆部１９ｅは、貫通孔１５ｃを閉塞するように一面１５ａ上に配置され、一面１５ａに密着している。被覆部１９ｅは、一面被覆部に相当する。
【００６８】
充填部１９ｆは、貫通孔１５ｃに対して、一面１５ａ側の開口端から裏面１５ｂ側の開口端まで配置されている。そして、充填部１９ｆは、貫通孔１５ｃの壁面に密着している。充填部１９ｆの裏面１５ｂ側の端部は、裏面１５ｂと略面一となっている。充填部１９ｆは、被覆部１９ｅに連なっており、被覆部１９ｅと一体的に成形されている。充填部１９ｆは、被覆部１９ｅからＺ方向においてヒートシンク１６と反対側に延設されている。
【００６９】
次に、上記した半導体装置１０の効果について説明する。
【００７０】
上記したように、第２半導体チップ１４は、第１半導体チップ１３よりもヤング率の大きい半導体材料を用いて形成されており、第１半導体チップ１３よりも変形しにくい（硬い）。このため、使用環境の温度変化などにより、封止樹脂体１９のうち、第２半導体チップ１４の周辺、たとえば第２半導体チップ１４の外周部で剥離が生じやすい。
【００７１】
これに対し、本実施形態では、ヒートシンク１５が、Ｘ方向において第１領域１５ｄと第２領域１５ｅとの間の位置に、貫通孔１５ｃを有している。そして、貫通孔１５ｃ内に封止樹脂体１９が充填されて、充填部１９ｆが形成されている。第２半導体チップ１４の周辺で樹脂剥離が生じても、樹脂剥離が充填部１９ｆと貫通孔１５ｃの壁面との界面を進展するため、貫通孔を有さない構成に較べて、第２半導体チップ１４から第１半導体チップ１３への樹脂剥離の進展経路が長い。
【００７２】
また、封止樹脂体１９の一部である充填部１９ｆが貫通孔１５ｃ内に配置されており、従来に較べて、封止樹脂体１９とヒートシンク１５との接触面積が大きい。さらには、充填部１９ｆが被覆部１９ｅからＺ方向に延設されており、アンカー効果が期待できる。
【００７３】
以上により、本実施形態の半導体装置１０は、第２半導体チップ１４の周辺で樹脂剥離が生じても、この樹脂剥離が第１半導体チップ１３側へ進展するのを抑制することができる。すなわち、ヒートシンク１５に対する第１半導体チップ１３の接続信頼性を、従来に較べて向上することができる。
【００７４】
また、貫通孔１５ｃは、ヒートシンク１５の一面１５ａと裏面１５ｂとにわたって貫通しており、貫通孔形成部分にヒートシンク１５が存在しない。したがって、本実施形態の半導体装置１０は、上記効果に加えて、第１半導体チップ１３と第２半導体チップ１４との間の伝熱を抑制することができる。
【００７５】
特に本実施形態では、第１半導体チップ１３に形成されたＩＧＢＴ１１と、第２半導体チップ１４に形成されたＭＯＳＦＥＴ１２が並列駆動される。また、大電流領域ではＩＧＢＴ１１に電流を流すように制御されるため、駆動による発熱量は、第１半導体チップ１３のほうが第２半導体チップ１４よりも大きい。しかしながら、上記した構成を備えることで、本実施形態の半導体装置１０は、第１半導体チップ１３の熱が、ヒートシンク１５を介して第２半導体チップ１４に伝達されるのを抑制することができる。したがって、第２半導体チップ１４が伝熱により高温となり、第２半導体チップ１４に形成されたＭＯＳＦＥＴ１２の特性が劣化するのを抑制することができる。特にＳｉＣは、その特性が使用温度域によって大きく変化し、高温領域では常温領域よりも通電抵抗が高くなる。すなわち、損失が大きくなる。しかしながら、ＳｉＣからなる第２半導体チップ１４への伝熱を抑制するため、特性が劣化するのを抑制することができる。
【００７６】
加えて、並列駆動される第１半導体チップ１３及び第２半導体チップ１４のうち、樹脂剥離が第１半導体チップ１３側へ進展するのを抑制することができる。樹脂剥離にともなって第２半導体チップ１４側が接続不良となり、ＭＯＳＦＥＴ１２を駆動させることができなくなっても、主素子である第１半導体チップ１３側のＩＧＢＴ１１を駆動させることができる。これにより、たとえば退避走行が可能となる。したがって、フェールセーフ性を向上することもできる。
【００７７】
また、本実施形態では、貫通孔１５ｃが、Ｘ方向において、第１半導体チップ１３よりも第２半導体チップ１４に近い位置に形成されている。すなわち、Ｘ方向において、第１半導体チップ１３から離れた位置に、貫通孔１５ｃが形成されている。第１半導体チップ１３の周囲に貫通孔１５ｃが存在せず、ヒートシンク１５が存在するため、本実施形態の半導体装置１０は、第１半導体チップ１３からヒートシンク１５への放熱性を向上することもできる。
【００７８】
第２半導体チップ１４から第１半導体チップ１３に向けての樹脂剥離は、ヒートシンク１５において、第１領域１５ｄと第２領域１５ｅとの間の位置を経由して進展する。なかでも、第１領域１５ｄと第２領域１５ｅとの対向領域１５ｆを経由する可能性が高い。また、第１半導体チップ１３と第２半導体チップ１４との間の熱伝導も、Ｘ方向において第１領域１５ｄと第２領域１５ｅとの間の部分を経由する。この熱伝導は、主として第１領域１５ｄと第２領域１５ｅとの対向領域１５ｆを経由する。本実施形態では、貫通孔１５ｃを対向領域１５ｆに設けているため、樹脂剥離が第１半導体チップ１３側へ進展するのを、効果的に抑制することができる。また、第１半導体チップ１３と第２半導体チップ１４との間の伝熱を、効果的に抑制することができる。特に本実施形態では、貫通孔１５ｃが、対向領域１５ｆを跨ぐように形成されている。すなわち、対向領域１５ｆにおける剥離進展、熱伝導を遮断するように、貫通孔１５ｃが形成されている。このため、第１半導体チップ１３側への樹脂剥離の進展と、第１半導体チップ１３と第２半導体チップ１４との間の伝熱を、効果的に抑制することができる。
【００７９】
なお、本実施形態では、複数の貫通孔１５ｃが、対向領域１５ｆを跨ぐように形成される例を示した。しかしながら、図７の第１変形例に示すように、ひとつの貫通孔１５ｃが対向領域１５ｆを跨ぐように形成されてもよい。貫通孔１５ｃはＹ方向に延設され、Ｙ方向において対向領域１５ｆを跨いでいる。このように、貫通孔１５ｃは、非連続ではなく、連続して対向領域１５ｆを跨いでもよい。図７は、図４に対応している。
【００８０】
貫通孔１５ｃの配置は、上記した対向領域１５ｆを跨ぐ配置に限定されない。たとえば図８の第２変形例に示すように、貫通孔１５ｃが対向領域１５ｆのみに形成された構成も採用することができる。また、図示は省略するが、貫通孔１５ｃが、Ｘ方向において第１領域１５ｄと第２領域１５ｅとの間の位置であって、対向領域１５ｆの外側にのみ形成された構成を採用することもできる。さらには、貫通孔１５ｃが、Ｘ方向において第１領域１５ｄと第２領域１５ｅとの中間位置に形成された構成を採用することもできるし、第１領域１５ｄに近い位置に形成された構成を採用することもできる。図８は、図４に対応している。
【００８１】
上記したように、第１半導体チップ１３及び第２半導体チップ１４は、対応するターミナル１７，１８を介して、ヒートシンク１６の一面１６ａ上にも配置されている。第１半導体チップ１３及び第２半導体チップ１４のＺ方向両側にヒートシンク１５，１６が配置された両面放熱構造の場合、貫通孔は、ヒートシンク１５，１６の少なくとも一方に形成されていればよい。貫通孔の形成されたヒートシンク１５，１６が、放熱部材に相当することとなる。
【００８２】
たとえば図９に示す第３変形例では、ヒートシンク１５だけでなく、ヒートシンク１６にも貫通孔１６ｃが形成されている。貫通孔１６ｃの配置は、貫通孔１５ｃ同様である。すなわち、貫通孔１６ｃは、Ｘ方向において第１領域１６ｄと第２領域１６ｅとの間の位置に形成されている。第１領域１６ｄは、ヒートシンク１６の一面１６ａにおいて第１半導体チップ１３が配置された部分、すなわちはんだ２９が接合された部分を示す。第２領域１６ｅは、一面１６ａにおいて第２半導体チップ１４が配置された部分、すなわちはんだ３０が接合された部分を示す。なお、図示は省略するが、ヒートシンク１６にのみ、貫通孔１６ｃが形成された構成を採用することもできる。しかしながら、本実施形態に示すように、半導体装置１０がターミナル１７，１８を備える構成では、ヒートシンク１５の方がＺ方向において第１半導体チップ１３及び第２半導体チップ１４との距離が近いため、ヒートシンク１５に貫通孔１５ｃが形成される構成が好ましい。図９は、図６に対応している。
【００８３】
（第２実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した半導体装置１０と共通する部分についての説明は省略する。
【００８４】
本実施形態では、図１０及び図１１に示すように、貫通孔１５ｃが、第２半導体チップ１４、すなわち第２領域１５ｅを取り囲むように、ヒートシンク１５（１５１，１５２）に形成されている。図１０は図４に対応し、図１１は図６に対応している。
【００８５】
図１０に示すように、複数の貫通孔１５ｃが、同一ピッチで第２領域１５ｅを取り囲むように形成されている。すなわち、貫通孔１５ｃが、非連続で第２領域１５ｅを取り囲んでいる。複数の貫通孔１５ｃの一部は、Ｘ方向において第１領域１５ｄと第２領域１５ｅの間の位置に形成されている。また、複数の貫通孔１５ｃの一部は、対向領域１５ｆ内に形成されている。そして、各貫通孔１５ｃには、充填部１９ｆが配置されている。
【００８６】
上記構成によれば、剥離進展の経路、熱伝導の経路を、第２半導体チップ１４周りのほぼ全周で遮断することができる。このため、第１半導体チップ１３側への樹脂剥離の進展と、第１半導体チップ１３と第２半導体チップ１４との間の伝熱を、効果的に抑制することができる。たとえば、樹脂剥離が第２半導体チップ１４の周辺のどの位置で生じても、第２半導体チップ１４の周囲に形成された貫通孔１５ｃのいずれかにより、樹脂剥離が第１半導体チップ１３側へ進展するのを抑制することができる。
【００８７】
なお、本実施形態では、貫通孔１５ｃが、非連続で第２半導体チップ１４を取り囲む例を示した。しかしながら、第２半導体チップ１４を取り囲むように、たとえばＣ字状に形成された貫通孔１５ｃを採用することもできる。この場合、貫通孔１５ｃが、連続で第２半導体チップ１４を取り囲むこととなる。
【００８８】
上記構成は、貫通孔１５ｃに限定されず、ヒートシンク１６の貫通孔１６ｃにも適用することができる。
【００８９】
（第３実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した半導体装置１０と共通する部分についての説明は省略する。
【００９０】
図１２に示すように、本実施形態では、封止樹脂体１９が、充填部１９ｆに連なり、ヒートシンク１５，１６の裏面１５ｂ、１６ｂを被覆する被覆部１９ｇをさらに有している。この被覆部１９ｇが、裏面被覆部に相当する。
【００９１】
図１２では、ヒートシンク１５，１６がともに貫通孔１５ｃ，１６ｃを有している。被覆部１９ｅは、ヒートシンク１５の一面１５ａとヒートシンク１６の一面１６ａとに密着している。被覆部１９ｅは、ヒートシンク１５，１６間の部分である。被覆部１９ｇは、貫通孔１５ｃを塞ぐようにヒートシンク１５の裏面１５ｂ上に配置され、裏面１５ｂの全面に密着している。また、被覆部１９ｇは、貫通孔１６ｃを塞ぐようにヒートシンク１６の裏面１６ｂ上にも配置され、裏面１６ｂの全面に密着している。
【００９２】
貫通孔１５ｃに充填された充填部１９ｆの一端には被覆部１９ｅが連なり、他端には、裏面１５ｂ側の被覆部１９ｇが連なっている。同様に、貫通孔１６ｃに充填された充填部１９ｆの一端には被覆部１９ｅが連なり、他端には、裏面１６ｂ側の被覆部１９ｇが連なっている。このように、充填部１９ｆは、被覆部１９ｅ，１９ｇを繋いでいる。
【００９３】
上記構成によれば、封止樹脂体１９とヒートシンク１５との接触面積、封止樹脂体１９とヒートシンク１６との接触面積をそれぞれ増大させることができる。これにより、樹脂剥離の進展を抑制することができる。また、封止樹脂体１９は、充填部１９ｆにより連結された被覆部１９ｅ，１９ｇが、ヒートシンク１５，１６をそれぞれ挟んでいる。このため、Ｘ方向だけでなく、Ｚ方向の応力による樹脂剥離及び樹脂剥離の進展を効果的に抑制することができる。
【００９４】
また、第１半導体チップ１３及び第２半導体チップ１４の熱を、図示しない冷却器に伝達することで半導体装置１０を冷却する場合、被覆部１９ｇにより、ヒートシンク１５，１６と冷却器とを電気的に分離することもできる。これによれば、ヒートシンク１５，１６と冷却器とを電気的に分離するために絶縁板を用いる構成に較べて、部品点数を削減することもできる。
【００９５】
本実施形態では、被覆部１９ｇが、ヒートシンク１５，１６に設けられる例を示した。しかしながら、ヒートシンク１５が貫通孔１５ｃを有する場合には、裏面１５ｂ側に被覆部１９ｇを設ければよい。また、ヒートシンク１６が貫通孔１６ｃを有する場合には、裏面１６ｂ側に被覆部１９ｇを設ければよい。
【００９６】
被覆部１９ｇは、裏面１５ｂ，１６ｂの全面に密着する構成に限らない。被覆部１９ｇは、充填部１９ｆに連結され、且つ、裏面１５ｂ，１６ｂの少なくとも開口周辺に密着していればよい。
【００９７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００９８】
半導体装置１０の構成は上記例に限定されるものではない。一相分の上下アームを有する例を示したが、三相分の上下アームを有してもよい。また、上下アームの一方のみ、すなわち第１半導体チップ１３と第２半導体チップ１４を１セットのみ有してもよい。
【００９９】
両面放熱構造の半導体装置１０として、ターミナル１７，１８を有さない構成を採用することもできる。
【０１００】
貫通孔を有さないヒートシンク１５，１６の裏面１５ｂ，１６ｂを封止樹脂体１９によって被覆してもよい。たとえば、ヒートシンク１５のみに貫通孔１５ｃが形成される場合、貫通孔の形成されないヒートシンク１６の裏面１６ｂを封止樹脂体１９によって覆ってもよい。この場合、貫通孔１５ｃの形成されたヒートシンク１５の裏面１５ｂを封止樹脂体によって覆ってもよい。
【０１０１】
半導体装置１０として、半導体チップ１３，１４の両側にヒートシンク１５，１６が配置される例を示した。しかしながら、半導体チップ１３，１４の片側のみにヒートシンクが配置される半導体装置にも適用することが可能である。
【０１０２】
たとえば図１３に示す第４変形例では、半導体装置１０が、第１半導体チップ１３と、第２半導体チップ１４と、ヒートシンク１５と、ターミナル１７，１８と、を備えている。第１実施形態（図６参照）と異なる点は、半導体装置１０がヒートシンク１６を備えておらず、Ｏ端子２２が、ボンディングワイヤ３２を介して、ターミナル１７，１８に接続されている。なお、下アーム側の場合、Ｏ端子２２に代えてＮ端子２１となる。そして、ヒートシンク１５に貫通孔１５ｃが形成され、この貫通孔１５ｃに充填部１９ｆが配置されている。
【０１０３】
図１３では、半導体装置１０がターミナル１７，１８を備えているが、ターミナル１７，１８を備えない構成も採用することができる。また、図１３では、裏面１５ｂが封止樹脂体１９から露出されているが、封止樹脂体１９によって覆われた構成も採用することができる。
【０１０４】
また、図１４に示す第５変形例では、上記した図１３とは異なり、Ｏ端子２２が、はんだ２９，３０を介して、ターミナル１７，１８に接続されている。すなわち、Ｏ端子２２の一面２２ａ上に、第１半導体チップ１３及び第２半導体チップ１４が配置されている。Ｏ端子２２には、一面２２ａと該一面２２ａに反対の裏面２２ｂとにわたって貫通する貫通孔２２ｃが形成されている。貫通孔２２ｃは、貫通孔１５ｃ同様の配置となっている。一面２２ａは、第１半導体チップ１３が配置された領域である第１領域２２ｄと、第２半導体チップ１４が配置された領域である第２領域２２ｅと、を有する。貫通孔２２ｃは、Ｘ方向において、第１領域２２ｄと第２領域２２ｅの間の位置に形成されている。そして、貫通孔２２ｃには、充填部１９ｆが配置されている。また、図１４では、封止樹脂体１９が、貫通孔２２ｃを塞ぐように裏面２２ｂ上に配置された被覆部１９ｇを有している。この被覆部１９ｇは、充填部１９ｆに連なっている。この構成では、ヒートシンク１５及びＯ端子２２が、放熱部材に相当する。
【０１０５】
図１４では、裏面１５ｂが封止樹脂体１９から露出されているが、封止樹脂体１９によって覆われた構成も採用することができる。
【０１０６】
第１半導体チップ１３がＳｉよりなり、第２半導体チップ１４がＳｉＣよりなる例を示したがこれに限定されない。第２半導体チップ１４が、第１半導体チップ１３よりもヤング率の大きい半導体材料を用いて形成されていればよい。
【符号の説明】
【０１０７】
１…電力変換装置、２…直流電源、３…モータ、４…平滑コンデンサ、５…高電位電源ライン、６…低電位電源ライン、７…出力ライン、１０…半導体装置、１１…ＩＧＢＴ、１２…ＭＯＳＦＥＴ、１３，１３１，１３２…第１半導体チップ、１４，１４１，１４２…第２半導体チップ、１５，１６，１５１，１５２，１６１，１６２…ヒートシンク、１５ａ，１６ａ…一面、１５ｂ，１６ｂ…裏面、１５ｃ，１６ｃ…貫通孔、１５ｄ，１６ｄ…第１領域、１５ｅ，１６ｅ…第２領域、１５ｅ，１６ｅ…貫通孔、１５ｆ…対向領域、１５２ａ，１６１ａ，１６２ａ…継ぎ手部、１７，１８…ターミナル、１９…封止樹脂体、１９ａ…第１面、１９ｂ…第２面、１９ｃ，１９ｄ…側面、１９ｅ，１９ｇ…被覆部、１９ｆ…充填部、２０…高電位電源端子、２１…低電位電源端子、２２…出力端子、２２ａ…一面、２２ｂ…裏面、２２ｃ…貫通孔、２２ｄ…第１領域、２２ｅ…第２領域、２３…信号端子、２４，２５，２７，２８，２９，３０，３１…はんだ、２６，３２…ボンディングワイヤ
【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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【図１４】
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