(57)【要約】【課題】  基板の面内方向への熱伝導を抑制可能な半導体装置を提供する。【解決手段】  半導体装置１００は、導電性基板１０と、絶縁層２０と、導電層３０と、電気接続層４０，６０と、ドライブ回路５０と、パワー素子７０と、ワイヤ８０と、冷却部材９０とを備える。導電性基板１０は、導電部材１１，１２と、絶縁部材１３と、絶縁層１４とからなる。導電部材１１，１２は、絶縁部材１３を介して連結される。絶縁層２０は、導電部材１１中に挿入される、導電層３０、電気接続層４０およびドライブ回路５０は、導電部材１１上に配置される。電気接続層６０およびパワー素子７０は、線ＬＮ１が絶縁層１４の一主面１４Ａと成す角度θが４５度になるように導電部材１２上に配置される。ワイヤ８０は、パワー素子７０を導電層３０に電気的に接続する。【選択図】        図２
2005191084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の導電部材が絶縁部材を介して相互に連結された略平板状の導電性基板と、
前記複数の導電部材に対応して設けられ、各々が対応する導電部材の一主面上に配置された複数の半導体素子とを備える半導体装置。
【請求項２】
前記導電性基板の面内方向における前記絶縁部材の幅は、前記絶縁部材の熱伝導率に応じて決定される、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記複数の半導体素子は、複数のパワー素子を含む、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記複数の半導体素子は、パワー素子と、前記パワー素子を駆動する駆動回路とを含む、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記パワー素子は、前記駆動回路とワイヤボンディングにより電気的に接続される、請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記パワー素子は、対応する導電部材の前記一主面に配置され、
前記パワー素子の前記絶縁部材側の端部と、前記絶縁部材の前記パワー素子側の端部との距離は、前記絶縁部材の厚さに略等しい距離に設定される、請求項４または請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記パワー素子は、対応する導電部材の前記一主面に配置され、
前記パワー素子の前記絶縁部材側の端部と、前記絶縁部材の前記パワー素子側の端部との距離は、前記絶縁部材の厚さに等しい距離よりも長い、請求項４または請求項５に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記絶縁部材は、隣接する第１および第２の導電部材の領域において略Ｚ字形状の断面形状を有し、かつ、第１および第２の平板部材と連結部材とからなり、
前記第１の平板部材は、前記Ｚ字の上側の水平部に沿って前記導電性基板の面内方向に延伸され、
前記第２の平板部材は、前記Ｚ字の下側の水平部に沿って前記第１の平板部材と反対方向に延伸され、
前記連結部材は、前記Ｚ字の上下の水平部と連結する傾斜部に沿って配置され、前記第１の平板部材を前記第２の平板部材と連結し、
前記第１の導電部材は、前記第１の平板部材の下側に前記連結部材および前記第１の平板部材に接して配置され、
前記第２の導電部材は、前記第２の平板部材の上側に前記連結部材および前記第２の平板部材に接して配置され、
前記駆動回路は、前記第１の平板部材上に配置され、
前記パワー素子は、前記第２の導電部材上に配置される、請求項４または請求項５に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記連結部材と前記第２の平板部材との成す角度は、略４５度である、請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記絶縁部材は、隣接する第１および第２の導電部材の領域において略逆Ｔ字形状の断面形状を有し、かつ、第１および第２の平板部材と連結部材とからなり、
前記第１の平板部材は、前記逆Ｔ字の水平部に沿って前記導電性基板の面内方向に延伸され、
前記第２の平板部材は、前記逆Ｔ字の水平部に沿って前記第１の平板部材と反対方向に延伸され、
前記連結部材は、前記逆Ｔ字の垂直部に沿って配置され、前記第１の平板部材を前記第２の平板部材と連結し、
前記第１の導電部材は、前記第１の平板部材の上側に前記連結部材および前記第１の平板部材に接して配置され、
前記第２の導電部材は、前記第２の平板部材の上側に前記連結部材および前記第２の平板部材に接して配置され、
前記駆動回路は、前記第１の導電部材上に配置され、
前記パワー素子は、前記第２の導電部材上に配置される、請求項４または請求項５に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記連結部材は、前記パワー素子側に突出し、略三角形状の断面形状を有する突出部を含み、
前記突出部と前記第２の平板部材との成す角度は、略４５度である、請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記導電性基板を中心として前記複数の半導体素子と反対側に配置された冷却部材をさらに備える、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、導電性基板の一主面に複数の半導体素子を配置した半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、マルチチップモジュール基板を開示する。このマルチチップモジュール基板は、基板と、複数の導電体層ＣＡ〜ＣＦと、複数の絶縁物領域ＩＡ〜ＩＧとを備える。複数の導電体層ＣＡ〜ＣＣおよび複数の絶縁物領域ＩＡ〜ＩＣは、基板の厚さ方向に交互に積層される。
【０００３】
また、複数の導電体層ＣＤ〜ＣＦおよび複数の絶縁物領域ＩＤ〜ＩＦは、基板の厚さ方向に交互に積層される。つまり、複数の導電体層は、絶縁物領域によって相互に分離されるように基板上に積層される。
【０００４】
絶縁物領域Ｇは、基板の厚さ方向に積層された複数の導電体層ＣＡ〜ＣＣおよび複数の絶縁物領域ＩＡ〜ＩＣと、基板の厚さ方向に積層された複数の導電体層ＣＤ〜ＣＦおよび複数の絶縁物領域ＩＤ〜ＩＦとの間に配置される。そして、絶縁物領域Ｇは、熱伝導率が大きい材料からなる。
【０００５】
このように、特許文献１は、基板の厚さ方向に積層された複数の導電体層を熱伝導率の大きい絶縁物によって基板の面内方向に連結したマルチチップモジュール基板を開示する。
【特許文献１】特開平５−３６８５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１においては、複数の導電体層を絶縁物を介して基板の面内方向に連結する場合に、熱伝導率の大きい絶縁物を用いるので、ある１つの導電体層で発生した熱が基板の面内方向に伝達され、他の導電体層に熱的影響を与えるのを抑制するのが困難である。
【０００７】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、基板の面内方向への熱伝導を抑制可能な半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明によれば、半導体装置は、導電性基板と、複数の半導体素子とを備える。導電性基板は、複数の導電部材が絶縁部材を介して相互に連結された略平板状の基板である。複数の半導体素子は、複数の導電部材に対応して設けられ、各々が対応する導電部材の一主面上に配置される。
【０００９】
好ましくは、導電性基板の面内方向における絶縁部材の幅は、絶縁部材の熱伝導率に応じて決定される。
【００１０】
好ましくは、複数の半導体素子は、複数のパワー素子を含む。
【００１１】
好ましくは、複数の半導体素子は、パワー素子と、パワー素子を駆動する駆動回路とを含む。
【００１２】
好ましくは、パワー素子は、駆動回路とワイヤボンディングにより電気的に接続される。
【００１３】
好ましくは、パワー素子は、対応する導電部材の一主面に配置される。そして、パワー素子の絶縁部材側の端部と、絶縁部材のパワー素子側の端部との距離は、絶縁部材の厚さに略等しい距離に設定される。
【００１４】
好ましくは、パワー素子は、対応する導電部材の一主面に配置される。そして、パワー素子の絶縁部材側の端部と、絶縁部材のパワー素子側の端部との距離は、絶縁部材の厚さに等しい距離よりも長い。
【００１５】
好ましくは、絶縁部材は、隣接する第１および第２の導電部材の領域において略Ｚ字形状の断面形状を有し、かつ、第１および第２の平板部材と連結部材とからなる。第１の平板部材は、Ｚ字の上側の水平部に沿って導電性基板の面内方向に延伸される。第２の平板部材は、Ｚ字の下側の水平部に沿って第１の平板部材と反対方向に延伸される。連結部材は、Ｚ字の上下の水平部と連結する傾斜部に沿って配置され、第１の平板部材を第２の平板部材と連結する。第１の導電部材は、第１の平板部材の下側に連結部材および第１の平板部材に接して配置される。第２の導電部材は、第２の平板部材の上側に連結部材および第２の平板部材に接して配置される。駆動回路は、第１の平板部材上に配置される。パワー素子は、第２の導電部材上に配置される。
【００１６】
好ましくは、連結部材と前記第２の平板部材との成す角度は、略４５度である。
【００１７】
好ましくは、絶縁部材は、隣接する第１および第２の導電部材の領域において略逆Ｔ字形状の断面形状を有し、かつ、第１および第２の平板部材と連結部材とからなる。第１の平板部材は、逆Ｔ字の水平部に沿って導電性基板の面内方向に延伸される。第２の平板部材は、逆Ｔ字の水平部に沿って第１の平板部材と反対方向に延伸される。連結部材は、逆Ｔ字の垂直部に沿って配置され、第１の平板部材を第２の平板部材と連結する。第１の導電部材は、第１の平板部材の上側に連結部材および第１の平板部材に接して配置される。第２の導電部材は、第２の平板部材の上側に連結部材および第２の平板部材に接して配置される。駆動回路は、第１の導電部材上に配置される。パワー素子は、第２の導電部材上に配置される。
【００１８】
好ましくは、連結部材は、パワー素子側に突出し、略三角形状の断面形状を有する突出部を含む。突出部と第２の平板部材との成す角度は、略４５度である。
【００１９】
好ましくは、半導体装置は、導電性基板を中心として複数の半導体素子と反対側に配置された冷却部材をさらに備える。
【発明の効果】
【００２０】
この発明による半導体装置においては、複数の導電部材は、絶縁部材を介して面内方向に相互に連結される。そして、複数の半導体素子は、それぞれ、対応する導電部材上に配置される。そうすると、各半導体素子で発生し、導電部材へ伝達された熱は、導電性基板の面内方向へ伝搬され難い。
【００２１】
したがって、この発明によれば、基板の面内方向への熱伝導を抑制できる。その結果、各半導体素子で発生した熱が他の半導体素子に熱的に影響するのを抑制でき、複数の半導体素子を高密度に実装できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明を繰返さない。
【００２３】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による半導体装置の斜視図である。図１を参照して、実施の形態１による半導体装置１００は、導電性基板１０と、絶縁層２０と、導電層３０と、電気接続層４０，６０と、ドライブ回路５０と、パワー素子７０と、ワイヤ８０と、冷却部材９０とを備える。
【００２４】
導電性基板１０は、導電部材１１，１２と、絶縁部材１３と、絶縁層１４とからなる。導電部材１１，１２は、銅（Ｃｕ）からなり、絶縁部材１３および絶縁層１４は、樹脂またはプラスチック等からなる。
【００２５】
導電部材１１，１２および絶縁部材１３は、同じ厚さＤ１を有し、厚さＤ１は、２〜８ｍｍの範囲である。また、絶縁層１４の厚さは、約１μｍである。そして、導電部材１１，１２は、絶縁部材１３を介して導電性基板１０の面内方向ＤＲ１に連結される。これにより、導電性基板１０は、略平板形状からなる。また、絶縁層１４は、導電部材１１，１２および絶縁部材１３に接して配置される。
【００２６】
絶縁層２０は、樹脂またはプラスチック等からなり、導電部材１１中に挿入される。そして、絶縁層２０の厚さは、約１μｍである。導電層３０は、銅（Ｃｕ）からなり、絶縁層２０上に絶縁層２０に接して配置される。
【００２７】
電気接続層４０は、鉛（Ｐｂ）フリーの半田からなり、ドライブ回路５０を導電層３０に電気的に接続する。電気接続層６０は、鉛（Ｐｂ）フリーの半田からなり、パワー素子７０を導電部材１２に電気的に接続する。
【００２８】
このように、ドライブ回路５０は、導電部材１１の一主面１１Ａ上に配置され、パワー素子７０は、導電部材１２の一主面１２Ａに配置される。したがって、ドライブ回路５０およびパワー素子７０は、導電部材１１，１２に対して絶縁層１４と反対側に配置される。
【００２９】
ワイヤ８０は、ワイヤボンディングによりパワー素子７０を導電層３０に電気的に接続する。これにより、パワー素子７０は、ワイヤ８０を介してドライブ回路５０と電気的に接続される。冷却部材９０は、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）からなり、絶縁層１４に接して設けられる。冷却部材９０は、複数のフィン９１，９１，９１，・・・を有する。複数のフィン９１，９１，９１，・・・間の空間部には、水または空気が供給され、導電性基板１０は、水冷または空冷される。
【００３０】
このように、冷却部材９０は、導体からなるので、導電部材１１，１２を冷却部材９０から電気的に絶縁するために、絶縁層１４が導電部材１１，１２と冷却部材９０との間に設けられる。つまり、絶縁層１４は、導電部材１１，１２を冷却部材９０から電気的に絶縁する。
【００３１】
図２は、図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間における半導体装置１００の断面図である。図２を参照して、パワー素子７０は、絶縁部材１３の側面１３Ａから面内方向ＤＲ１へ距離Ｌ１だけ離れた位置に配置される。絶縁部材１３のパワー素子７０側の側面１３Ａが絶縁層１４と交差する端部を端部１３Ｂとし、パワー素子７０の絶縁部材１３側の端部を端部７０Ａとした場合、端部１３Ｂと端部７０Ａとを結ぶ線ＬＮ１が絶縁層１４の一主面１４Ａと交差する角度θが４５度になるように距離Ｌ１が決定される。
【００３２】
すなわち、距離Ｌ１は、絶縁部材１３の厚さＤ１に略等しい距離に設定される。電気接続層６０は、上述したように半田からなるので、電気接続層６０は、厚さＤ１に比べると殆ど無視できるので、距離Ｌ１は、厚さＤ１に略等しい距離に設定される。
【００３３】
パワー素子７０で発生した熱は、電気接続層６０を介して導電部材１２へ伝達され、導電部材１２中を矢印１，２の方向へ伝搬する。パワー素子７０から電気接続層６０を介して導電部材１２へ伝達された熱は、導電性基板１０の厚さ方向ＤＲ２ではなく、厚さ方向ＤＲ２に対して４５度の方向へ導電部材１２中を伝搬し易い。したがって、導電部材１２へ伝達された熱は、導電部材１２中を矢印１，２の方向へ伝搬し、絶縁層１４へ伝達され易い。
【００３４】
絶縁層１４は、上述したように厚さが約１μｍと薄いので、絶縁層１４へ伝達された熱は、絶縁層１４を介して冷却部材９０へ伝搬し易い。そして、冷却部材９０へ伝搬された熱は、水冷または空冷されているフィン９１から放熱される。
【００３５】
また、絶縁部材１３は、導電部材１２中を側面１３Ａの近傍まで伝搬した熱が導電部材１１へ伝搬するのを抑制する。
【００３６】
その結果、絶縁部材１３は、導電部材１２中の熱が導電部材１１へ伝搬するのを抑制し、パワー素子７０で発熱した熱は、主に、電気接続層６０、導電部材１２および絶縁層１４を介して冷却部材９０へ伝搬し、フィン９１から放熱される。したがって、パワー素子７０で発生した熱が導電性基板１０中を面内方向ＤＲ１へ伝搬するのを抑制できる。また、パワー素子７０で発生した熱が導電部材１１へ伝搬し、ドライブ回路５０に熱的に影響を与えるのを防止できる。
【００３７】
上述したように、絶縁部材１３は、導電部材１２中の熱が導電部材１１へ伝搬するのを抑制するため、面内方向ＤＲ１における絶縁部材１３の幅Ｗ１は、絶縁部材１３の熱伝導率に応じて決定される。すなわち、絶縁部材１３の熱伝導率が相対的に大きいとき、幅Ｗ１は相対的に広く設定され、絶縁部材１３の熱伝導率が相対的に小さいとき、幅Ｗ１は相対的に狭く設定される。
【００３８】
図３は、実施の形態１における半導体装置の他の斜視図である。図３を参照して、半導体装置１００Ａは、図１に示す半導体装置１００の導電性基板１０を導電性基板１１０に代えたものであり、その他は、半導体装置１００と同じである。
【００３９】
導電性基板１１０は、導電性基板１０の絶縁部材１３を空間部２３に代えたものであり、その他は、導電性基板１０と同じである。導電性基板１１０においては、空間部２３は、パワー素子７０で発生した熱が導電部材１２へ伝達され、さらに、導電部材１２から導電部材１１へ伝達されるのを抑制する。つまり、空間部２３は、導電性基板１０の絶縁部材１３と同じ機能を果たす。
【００４０】
その結果、半導体装置１００Ａにおいても、パワー素子７０で発生した熱が導電性基板１１０中を面内方向ＤＲ１へ伝搬するのを抑制できる。また、パワー素子７０で発生した熱が導電部材１１へ伝搬し、ドライブ回路５０に熱的に影響を与えるのを防止できる。
【００４１】
［実施の形態２］
図４は、実施の形態２による半導体装置の斜視図である。図４を参照して、実施の形態２による半導体装置１０１は、図１に示す半導体装置１００の導電性基板１０を導電性基板１２０に代えたものであり、その他は、半導体装置１００と同じである。
【００４２】
導電性基板１２０は、導電部材１２１，１２２と、絶縁部材１２３と、絶縁層１２４とからなる。導電部材１２１，１２２、絶縁部材１２３および絶縁層１２４は、それぞれ、導電性基板１０の導電部材１１，１２、絶縁部材１３および絶縁層１４に相当し、導電部材１１，１２、絶縁部材１３および絶縁層１４と同じように配置される。また、導電部材１２１，１２２、絶縁部材１２３および絶縁層１２４は、それぞれ、導電性基板１０の導電部材１１，１２、絶縁部材１３および絶縁層１４と同じ材料からなる。
【００４３】
図５は、図４に示す線Ｖ−Ｖ間における半導体装置１０１の断面図である。図５を参照して、導電部材１２１，１２２および絶縁部材１２３は、導電部材１１，１２および絶縁部材１３の厚さＤ１よりも薄い厚さＤ２を有する。なお、絶縁部材１２３は、面内方向ＤＲ１において絶縁部材１３と同じ幅Ｗ１を有する。また、絶縁層１２４は、絶縁層１４と同じ厚さを有する。
【００４４】
半導体装置１０１においては、パワー素子７０は、絶縁部材１２３のパワー素子７０側の側面１２３Ａから面内方向ＤＲ１へ距離Ｌ１（＝導電部材１１，１２および絶縁部材１３の厚さＤ１に等しい距離）だけ離れた位置に配置される。そして、導電部材１２１，１２２および絶縁部材１２３の厚さＤ２は、導電部材１１，１２および絶縁部材１３の厚さＤ１よりも薄くなっている。したがって、側面１２３Ａが絶縁層１２４と交差する端部１２３Ｂとパワー素子７０の端部７０Ａとを結ぶ線は、絶縁層１２４の一主面１２４Ａと角度θ（＝４５度）で交差せず、冷却部材９０中の角部９０Ａとパワー素子７０の端部７０Ａとを結ぶ線ＬＮ２が絶縁層１２４の一主面１２４Ａと角度θ（＝４５度）で交差する。すなわち、距離Ｌ１は、角部９０Ａと角部１２３Ｃとの距離に略等しくなるように設定される。つまり、距離Ｌ１は、導電部材１２１，１２２および絶縁部材１２３の厚さＤ２に等しい距離よりも長くなるように設定される。
【００４５】
そうすると、パワー素子７０で発生し、導電部材１２２へ伝達された熱は、線ＬＮ２と絶縁層１２４の一主面１２４Ａとの交差部１２４Ｂよりも絶縁部材１２３側へ殆ど伝搬しない。したがって、絶縁部材１２３は、熱が導電部材１２２から導電部材１２１へ伝搬するのを殆ど抑制できる。その結果、パワー素子７０における発熱量を考慮せずにドライブ回路５０を高密度に配置できる。
【００４６】
なお、半導体装置１０１においても、絶縁部材１２３を空間部に代えてもよい。
【００４７】
その他は、実施の形態１と同じである。
【００４８】
［実施の形態３］
図６は、実施の形態３による半導体装置の斜視図である。図６を参照して、実施の形態３による半導体装置１０２は、図１に示す半導体装置１００の導電性基板１０を導電性基板１３０に代えたものであり、その他は、半導体装置１００と同じである。
【００４９】
導電性基板１３０は、導電部材１３１，１３２と絶縁部材１３３とからなる。導電部材１３１，１３２は、絶縁部材１３３を介して面内方向ＤＲ１に相互に連結される。これにより、導電性基板１３０は、略平板形状からなる。導電部材１３１，１３２は、銅（Ｃｕ）からなり、絶縁部材１３３は、樹脂またはプラスチックからなる。また、導電部材１３１，１３２は、厚さＤ１を有する。
【００５０】
半導体装置１０２においては、絶縁層２０は、導電部材１３１中に挿入され、導電層３０、電気接続層４０およびドライブ回路５０は、順次、導電部材１３１上に配置される。また、電気接続層６０およびパワー素子７０は、導電部材１３２上に配置される。
【００５１】
図７は、図６に示す線ＶＩＩ−ＶＩＩ間における半導体装置１０２の断面図である。図７を参照して、絶縁部材１３３は、略逆Ｔ字形状の断面形状からなる。そして、絶縁部材１３３は、平板部材１３３１，１３３２と、連結部材１３３３とからなる。
【００５２】
平板部材１３３１は、導電部材１３１と冷却部材９０との間に導電部材１３１および冷却部材９０に接して配置され、平板部材１３３２は、導電部材１３２と冷却部材９０との間に導電部材１３２および冷却部材９０に接して配置される。そして、平板部材１３３１，１３３２は、約１μｍの厚さを有する。連結部材１３３３は、平板部材１３３１と平板部材１３３２とを連結する。そして、導電部材１３１は、連結部材１３３３を介して導電部材１３２と面内方向ＤＲ１に連結される。
【００５３】
導電部材１３２の端部１３２Ａとパワー素子７０の端部７０Ａとを結ぶ線ＬＮ３は、平板部材１３３２の一主面１３３２Ａと角度θ（＝４５度）で交差する。そして、連結部材１３３３は、線ＬＮ３に沿って配置された斜面１３３３Ａを有する。その結果、連結部材１３３３は、導電部材１３２（すなわち、パワー素子７０）側に突出した突出部１３３３Ｂを有する。突出部１３３３Ｂは、導電部材１３２の厚さＤ１を二等辺の一辺の長さとする二等辺三角形の断面形状からなる。
【００５４】
したがって、パワー素子７０で発生した熱は、電気接続層６０を介して導電部材１３２へ伝達され、連結部材１３３３側では、導電部材１３２中を端部１３２Ａの方向へ伝搬する。そして、面内方向ＤＲ１における連結部材１３３３の幅Ｗ２は、ドライブ回路５０およびパワー素子７０側から冷却部材９０側へ向かうに従って狭くなっている。
【００５５】
そうすると、連結部材１３３３は、導電部材１３２へ伝達された熱が導電部材１３１へ伝達されるのを殆ど抑制し、端部１３２Ａの方向へ伝搬した熱は、平板部材１３３２を介して冷却部材９０へ伝搬してフィン９１から放熱される。
【００５６】
したがって、半導体装置１０２においても、パワー素子７０で発生した熱が導電性基板１３０中を面内方向ＤＲ１へ伝搬するのを抑制できる。また、パワー素子７０で発生した熱が導電部材１３１へ伝搬し、ドライブ回路５０に熱的に影響を与えるのを防止できる。さらに、パワー素子７０は、連結部材１３３３の突出部１３３３Ｂの近傍に配置されるので、パワー素子７０の配置位置を容易に決定できる。
【００５７】
図８は、実施の形態３による半導体装置の他の斜視図である。図８を参照して、半導体装置１０２Ａは、半導体装置１０２の導電性基板１３０を導電性基板１４０に代えたものであり、その他は、半導体装置１０２と同じである。
【００５８】
導電性基板１４０は、導電部材１４１，１４２と、絶縁層１４４とからなる。導電部材１４１，１４２は、銅（Ｃｕ）からなり、厚さＤ１を有する。絶縁層１４４は、樹脂またはプラスチックからなり、約１μｍの厚さを有する。
【００５９】
導電性基板１４０は、導電性基板１３０の連結部材１３３３を空間部１４３に代えたものに相当する。そして、空間部１４３は、パワー素子７０で発生した熱が電気接続層６０および導電部材１４２を介して導電部材１４１へ伝達されるのを抑制する。
【００６０】
したがって、半導体装置１０２Ａにおいても、パワー素子７０で発生した熱が導電性基板１４０中を面内方向ＤＲ１へ伝搬するのを抑制できる。また、パワー素子７０で発生した熱が導電部材１４１へ伝搬し、ドライブ回路５０に熱的に影響を与えるのを防止できる。さらに、パワー素子７０は、その端部が空間部１４３の端部に接して配置されるので、パワー素子７０の配置位置を容易に決定できる。
【００６１】
［実施の形態４］
図９は、実施の形態４による半導体装置の斜視図である。図９を参照して、実施の形態４による半導体装置１０３は、図１に示す半導体装置１００の絶縁層２０を削除し、導電性基板１０を導電性基板１５０に代えたものであり、その他は、半導体装置１０と同じである。
【００６２】
導電性基板１５０は、導電部材１５１，１５２と、絶縁部材１５３とからなる。導電部材１５１，１５２は、銅（Ｃｕ）からなる。また、絶縁部材１５３は、樹脂またはプラスチックからなり、導電部材１５１と導電部材１５２とを連結する。これにより、導電性基板１５０は、略平板形状からなる。
【００６３】
導電層３０、電気接続層４０およびドライブ回路５０は、絶縁部材１５３上に配置され、電気接続層６０およびパワー素子７０は、導電部材１５２上に配置される。
【００６４】
図１０は、図９に示す線Ｘ−Ｘ間における半導体装置１０３の断面図である。図１０を参照して、絶縁部材１５３は、略Ｚ字形状の断面形状からなり、平板部材１５３１，１５３２と、連結部材１５３３とからなる。
【００６５】
平板部材１５３１は、Ｚ字の上部の水平部を導電性基板１５０の面内方向ＤＲ１に延伸した位置に配置され、平板部材１５３２は、Ｚ字の下部の水平部を上部の水平部と反対側に延伸した位置に配置される。そして、導電部材１５１は、平板部材１５３１に接して平板部材１５３１の下側に配置され、導電部材１５２は、平板部材１５３２に接して平板部材１５３２の上側に配置される。
【００６６】
平板部材１５３１は、導電層３０を導電部材１５１から電気的に絶縁し、平板部材１５３２は、導電部材１５２を冷却部材９０から電気的に絶縁する。連結部材１５３３は、平板部材１５３１と平板部材１５３２とを連結する。そして、導電部材１５１は、連結部材１５３３を介して面内方向ＤＲ１に連結される。
【００６７】
導電部材１５１，１５２は、厚さＤ１を有し、平板部材１５３１，１５３２は、約１μｍの厚さを有する。
【００６８】
導電部材１５２の端部１５２Ａとパワー素子７０の端部７０Ａとを結ぶ線ＬＮ４は、平板部材１５３２の一主面１５３２Ａと角度θ（＝４５度）で交差する。そして、連結部材１５３３は、線ＬＮ４に沿って配置された斜面１５３３Ａを有する。その結果、連結部材１５３３は、導電部材１５２側に突出した突出部１５３３Ｂを有する。突出部１５３３Ｂは、導電部材１５２の厚さＤ１を二等辺の一辺の長さとする二等辺三角形の断面形状からなる。
【００６９】
したがって、パワー素子７０で発生した熱は、電気接続層６０を介して導電部材１５２へ伝達され、連結部材１５３３側では、導電部材１５２中を端部１５２Ａの方向へ伝搬する。
【００７０】
そうすると、連結部材１５３３は、導電部材１５２へ伝達された熱が導電部材１５１へ伝達されるのを殆ど抑制し、端部１５２Ａの方向へ伝搬した熱は、平板部材１５３２を介して冷却部材９０へ伝搬してフィン９１から放熱される。
【００７１】
したがって、半導体装置１０３においても、パワー素子７０で発生した熱が導電性基板１５０中を面内方向ＤＲ１へ伝搬するのを抑制できる。また、パワー素子７０で発生した熱が導電部材１５１へ伝搬し、ドライブ回路５０に熱的に影響を与えるのを防止できる。
【００７２】
連結部材１５３３は、平板部材１５３１の一主面１５３１Ａと角度θ（＝４５度）で交差する斜面１５３３Ｃを有する。そして、斜面１５３３Ａは、斜面１５３３Ｃと略平行である。その結果、連結部材１５３３は、平板部材１５３１，１５３２の一主面１５３１Ａ，１５３２Ａと角度θ（＝４５度）を成すように配置され、連結部材１５３３を平板部材１５３１，１５３２の一主面１５３１Ａ，１５３２Ａに垂直に配置した場合よりも導電部材１５１，１５２間の距離を短くできる。その結果、ドライブ回路５０およびパワー素子７０の実装密度を向上できる。
【００７３】
［実施の形態５］
図１１は、実施の形態５による半導体装置の斜視図である。図１１を参照して、実施の形態５による半導体装置１０４は、図１に示す半導体装置１００の絶縁層２０、導電層３０およびワイヤ８０を削除し、電気接続層４０およびドライブ回路５０をそれぞれ電気接続層６１およびパワー素子７１に代えたものであり、その他は、半導体装置１００と同じである。
【００７４】
電気接続層６１は、鉛（Ｐｂ）フリーの半田からなり、パワー素子７１を導電部材１１に電気的に接続する。
【００７５】
図１２は、図１１に示す線ＸＩＩ−ＸＩＩ間における半導体装置１０４の断面図である。図１２を参照して、パワー素子７１は、絶縁部材１３の側面１３Ｄから面内方向ＤＲ１へ距離Ｌ２だけ離れた位置に配置される。
【００７６】
絶縁部材１３のパワー素子７１側の側面１３Ｄが絶縁層１４と交差する端部を端部１３Ｅとし、パワー素子７１の絶縁部材１３側の端部を端部７１Ａとした場合、端部１３Ｅと端部７１Ａとを結ぶ線ＬＮ５が絶縁層１４の一主面１４Ａと交差する角度θが４５度になるように距離Ｌ２が決定される。すなわち、距離Ｌ２は、絶縁部材１３の厚さＤ１に略等しい距離に設定される。したがって、距離Ｌ２は、距離Ｌ１に略等しく、電気接続層６１およびパワー素子７１は、絶縁部材１３を中心として電気接続層６０およびパワー素子７０に対して対称位置に配置される。
【００７７】
そうすると、パワー素子７１で発生した熱は、電気接続層６１を介して導電部材１１へ伝達され、導電部材１１中を矢印３，４の方向へ伝搬する。パワー素子７１から電気接続層６１を介して導電部材１１へ伝達された熱は、導電性基板１０の厚さ方向ＤＲ２ではなく、厚さ方向ＤＲ２に対して４５度の方向へ導電部材１１中を伝搬し易い。したがって、導電部材１１へ伝達された熱は、導電部材１１中を矢印３，４の方向へ伝搬し、絶縁層１４へ伝達され易い。
【００７８】
絶縁層１４は、上述したように厚さが約１μｍと薄いので、絶縁層１４へ伝達された熱は、絶縁層１４を介して冷却部材９０へ伝搬し易い。そして、冷却部材９０へ伝搬された熱は、水冷または空冷されているフィン９１から放熱される。
【００７９】
パワー素子７０で発生した熱は、上述したように、導電部材１２中を矢印１，２の方向へ伝搬し、絶縁層１４を介して冷却部材９０へ伝達され、冷却部材９０のフィン９１から放熱される。また、絶縁部材１３は、導電部材１１と導電部材１２との間の熱の伝達を抑制する。
【００８０】
したがって、パワー素子７０，７１で発生した熱が導電性基板１０中を面内方向ＤＲ１へ伝搬するのを抑制できる。また、パワー素子７０，７１で発生した熱がそれぞれ導電部材１１，１２へ伝搬し、それぞれ、パワー素子７１，７０に熱的に影響を与えるのを防止できる。
【００８１】
図１３は、実施の形態５による半導体装置の他の斜視図である。図１３を参照して、半導体装置１０４Ａは、図１１に示す半導体装置１０４の導電性基板１０を導電性基板１６０に代えたものであり、その他は、半導体装置１０４と同じである。
【００８２】
導電性基板１６０は、導電部材１６１，１６２と、絶縁層１６４とからなる。導電部材１６１，１６２は、銅（Ｃｕ）からなり、厚さＤ１を有する。絶縁層１６４は、樹脂またはプラスチックからなり、約１μｍの厚さを有する。そして、導電部材１６１，１６２は、絶縁層１６４の一主面１６４Ａに接して配置される。そして、導電部材１６１，１６２は、空間部１６３によって面内方向ＤＲ１に相互に連結される。これによって、導電性基板１６０は、略平板形状からなる。
【００８３】
導電性基板１６０においては、空間部１６３は、パワー素子７０で発生した熱が導電部材１６２へ伝達され、さらに、導電部材１６２から導電部材１６１へ伝達されるのを抑制する。また、空間部１６３は、パワー素子７１で発生した熱が導電部材１６１へ伝達され、さらに、導電部材１６１から導電部材１６２へ伝達されるのを抑制する、つまり、空間部１６３は、半導体装置１０４における導電性基板１０の絶縁部材１３と同じ機能を果たす。
【００８４】
その結果、半導体装置１０４Ａにおいても、パワー素子７０，７１で発生した熱が導電性基板１６０中を面内方向ＤＲ１へ伝搬するのを抑制できる。また、パワー素子７０，７１で発生した熱がそれぞれ導電部材１６１，１６２へ伝搬し、それぞれ、パワー素子７１，７０に熱的に影響を与えるのを防止できる。
【００８５】
このように、実施の形態５による半導体装置１０４，１０４Ａは、２つのパワー素子７０，７１間にそれぞれ絶縁部材１３および空間部１６３を配置することによってパワー素子７０，７１で発生した熱が導電性基板の面内方向に伝達されるのを抑制することを特徴とする。
【００８６】
そして、この特徴により、絶縁部材（空間部を含む）を介して連結された２つの導電部材上に２つのパワー素子を配置する場合、一方のパワー素子で発生した熱が他方のパワー素子に熱的に影響を与えるのを抑制でき、２つのパワー素子を高密度に配置できる。
【００８７】
なお、上記の実施の形態１から実施の形態５においては、２つの導電部材が絶縁部材を介して連結された導電性基板に２つの半導体素子（ドライブ回路およびパワー素子または２つのパワー素子）を配置する場合について説明したが、この発明においては、これに限らず、一般に、複数の導電部材が絶縁部材を介して連結された導電性基板に複数の半導体素子を配置してもよい。
【００８８】
また、導電性基板は、四角形に限らず、円形であってもよく、四角形以外の多角形であってもよい。そして、導電性基板が円形である場合、同心円状の複数の導電部材を同心円状の絶縁部材によって連結して導電性基板を構成してもよく、それ以外の形状によって複数の導電部材を絶縁部材によって連結するようにしてもよい。
【００８９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
この発明は、基板の面内方向への熱伝導を抑制可能な半導体装置に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】この発明の実施の形態１による半導体装置の斜視図である。
【図２】図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間における半導体装置の断面図である。
【図３】実施の形態１における半導体装置の他の斜視図である。
【図４】実施の形態２による半導体装置の斜視図である。
【図５】図４に示す線Ｖ−Ｖ間における半導体装置の断面図である。
【図６】実施の形態３による半導体装置の斜視図である。
【図７】図６に示す線ＶＩＩ−ＶＩＩ間における半導体装置の断面図である。
【図８】実施の形態３による半導体装置の他の斜視図である。
【図９】実施の形態４による半導体装置の斜視図である。
【図１０】図９に示す線Ｘ−Ｘ間における半導体装置の断面図である。
【図１１】実施の形態５による半導体装置の斜視図である。
【図１２】図１１に示す線ＸＩＩ−ＸＩＩ間における半導体装置の断面図である。
【図１３】実施の形態５による半導体装置の他の斜視図である。
【符号の説明】
【００９２】
１〜４  矢印、１０，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０  導電性基板、１１Ａ，１２Ａ，１２４Ａ，１６４Ａ，１３３２Ａ，１５３１Ａ  一主面、１１，１２，１２１，１２２，１３１，１３２，１４１，１４２，１５１，１５２，１６１，１６２  導電部材、１３，１２３，１３３，１５３  絶縁部材、１３Ａ，１３Ｄ，１２３Ａ  側面、１３Ｂ，１３Ｅ，７０Ａ，１２３Ｂ，１３２Ａ，１５２Ａ  端部、１４，２０，１２４，１４４，１６４  絶縁層、２３，１４３，１６３  空間部、３０  導電層、４０，６０，６１  電気接続層、５０  ドライブ回路、７０，７１  パワー素子、８０  ワイヤ、９０  冷却部材、９０Ａ，１２３Ｃ  角部、９１  フィン、１００，１００Ａ，１０１，１０２，１０２Ａ，１０３，１０４，１０４Ａ  半導体装置、１２４Ｂ  交差部、１３３１，１３３２，１５３１，１５３２  平板部材、１３３３，１５３３  連結部材、１３３３Ａ，１５３３Ａ，１５３３Ｃ  斜面、１３３３Ｂ，１５３３Ｂ  突出部。
【図１】
2005191084.tif 000003
【図２】
2005191084.tif 000004
【図３】
2005191084.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005191084.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005191084.tif 000009
【図８】
2005191084.tif 000010
【図９】
2005191084.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2005191084.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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