(57)【要約】【課題】  複数の半導体素子が配置されるスペースの中心部における半導体素子の放熱性を向上させると共に、大型化を防ぐことが可能な半導体装置を提供することを目的とする。【解決手段】  横方向の６列の半導体素子１４のそれぞれの配置間隔が、１２個の半導体素子１４が配置されるスペース（またはヒートスプレッダ１２）の中心部において広く、配置スペースの中心部から離れるに従って狭くなるように、各半導体素子１４をヒートスプレッダ１２の上に配置する。【選択図】      図１
2005136229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱部材の上に複数の半導体素子が配置される半導体装置であって、
前記複数の半導体素子は、前記複数の半導体素子のそれぞれの配置間隔が、前記複数の半導体素子が配置されるスペースの端部から中心部にいくに従って大きくなるように、前記放熱部材の上に配置され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、複数の半導体素子を備えて構成される半導体装置に関し、特には、その複数の半導体素子の放熱性に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は、従来の半導体装置を示す図である。
図３に示すように、半導体装置３０には、ベース基板３１上にヒートスプレッダ３２及び電極３３が設けられている。また、ヒートスプレッダ３２の上には、１２個の半導体素子３４が縦に２列、横に６列で等間隔に並べられて配置されている。また、各半導体素子３４は、それぞれワイヤ３５により電極３３とワイヤボンディングされ、電極３３に並列に接続されている。
【０００３】
ところで、このように、複数の半導体素子３４がヒートスプレッダ３２上に配置される半導体装置３０では、ヒートスプレッダ３２の中心部に半導体素子３４から発生する熱が集中する。これは、ヒートスプレッダ３２の端部では、ヒートスプレッダ３２の端面などから半導体素子３４の熱を効率良く放出することができるのに対して、ヒートスプレッダ３２の中心部では、中心部付近の各半導体素子３４から伝わってくる総熱量が大きく、また、近くに端面なども無いため、放熱の効率が悪いということが原因となる。
【０００４】
このように、複数の半導体素子３４をヒートスプレッダ３２に等間隔で配置すると、ヒートスプレッダ３２の中心部に熱が集中し、その熱によりヒートスプレッダ３２の中心部における半導体素子３４が高温になり、素子の破壊などの問題が発生するおそれがある。
そこで、例えば、特許文献１のように、複数の半導体素子をヒートスプレッダ上に配置する際、各半導体素子のそれぞれの配置間隔を大きくし、各半導体素子が放熱用として利用できるヒートスプレッダの面積を大きくし、各半導体素子の放熱性を向上させることが考えられる。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００３−１７９２０４号  （第５〜６頁、第１１〜１２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１における方法では、複数の半導体素子のそれぞれの配置間隔を等間隔に保ったまま大きくしているため、この方法をそのまま図３に示す半導体装置３０に適用すると、複数の半導体素子３４の配置スペース、すなわち、ヒートスプレッダ３２を大きくする必要があり、半導体装置３０全体が大型化してしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明では、複数の半導体素子が配置されるスペースの中心部における半導体素子の放熱性を向上させると共に、大型化を防ぐことが可能な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】
【０００７】
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、放熱部材の上に複数の半導体素子が配置される半導体装置であって、前記複数の半導体素子は、前記複数の半導体素子のそれぞれの配置間隔が前記複数の半導体素子が配置されるスペースの端部から中心部にいくに従って大きくなるように前記放熱部材の上に配置されることを特徴とする。
【０００８】
このように、複数の半導体素子のそれぞれの配置間隔を、複数の半導体素子が配置されるスペースの端部から中心部にいくに従って大きくしているので、配置スペースの中心部における半導体素子の放熱面積、すなわち、各半導体素子のそれぞれの配置間隔を配置スペースの端部から中心部にいくに従って大きくする際の１つの半導体素子が特に放熱に利用することが可能な面積を配置スペースの端部における半導体素子の放熱面積よりも大きくさせることができる。これにより、配置スペースの中心部の半導体素子の放熱性が向上し、配置スペースの中心部における半導体素子と配置スペースの端部における半導体素子とのそれぞれの温度上昇を均一化させることができる。
【０００９】
また、複数の半導体素子のそれぞれの配置間隔を配置スペースの端部から中心部にいくに従って大きくしているので、例えば、配置スペースの中心部における配置間隔を大きくする分、配置スペースの端部における配置間隔を小さくする場合においては、配置間隔を変える前の総配置間隔と配置間隔を変えた後の総配置間隔を等しくさせることができる。このような場合では、配置間隔を変えても配置スペースを大きくする必要がないので、装置全体の大型化を防ぐことができる。
【００１０】
また、配置スペースの中心部における半導体素子の放熱性が向上することにより、その半導体素子の定格電流を大きくすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の半導体素子の配置スペースの中心部の半導体素子の放熱性が向上するので、配置スペースの中心部における半導体素子と配置スペースの端部における半導体素子とのそれぞれの温度上昇を均一化させることができる。
また、配置スペースの中心部における配置間隔を大きくする分、配置スペースの端部における配置間隔を小さくする場合においては、配置間隔を変える前の総配置間隔と配置間隔を変えた後の総配置間隔を等しくさせることができる。このような場合では、配置間隔を変えても配置スペースを大きくする必要がないので、装置全体の大型化を防ぐことができる。
【００１２】
また、配置スペースの中心部における半導体素子の放熱性が向上することにより、その半導体素子の定格電流を大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明の実施形態の半導体装置を示す図である。
図１に示すように、半導体装置１０は、ベース基板１１上にヒートスプレッダ１２（放熱部材）及び電極１３を設けている。また、ヒートスプレッダ１２の上には、１２個の半導体素子１４を縦に２列、横に６列で所定間隔に並べて配置している。また、各半導体素子１４は、それぞれワイヤ１５により電極１３とワイヤボンディングし、電極１３に並列に接続している。なお、半導体装置１０は、例えば、モータの駆動制御を行うインバータを構成させるものであって、半導体素子１４は、そのインバータのスイッチング素子として、例えば、トランジスタ、ＭＯＳ−ＦＥＴやＩＧＢＴなどが考えられる。
【００１４】
図１に示す半導体装置１０の特徴とする点は、横方向（図１の左右方向）の６列の半導体素子１４のそれぞれの配置間隔が、１２個の半導体素子１４が配置されるスペース（またはヒートスプレッダ１２）の中心部において広く、配置スペースの中心部から離れるに従って狭くなるように、各半導体素子１４をヒートスプレッダ１２の上に配置している点である。なお、各半導体素子１４の配置間隔は、例えば、最大数ｍｍとする。
【００１５】
このように、横方向の６列の半導体素子１４のそれぞれの配置間隔を、１２個の半導体素子１４が配置されるスペースの端部から中心部にいくに従って大きくしているので、配置スペースの中心部における半導体素子１４の放熱面積（各半導体素子１４のそれぞれの配置間隔を配置スペースの端部から中心部にいくに従って大きくする際の１つの半導体素子１４が特に放熱に利用することが可能な面積）を配置スペースの端部における半導体素子１４の放熱面積よりも大きくさせることができる。これにより、配置スペースの中心部の半導体素子１４の放熱性が向上し、配置スペースの中心部における半導体素子１４と配置スペースの端部における半導体素子１４とのそれぞれの温度上昇を均一化させることができる。
【００１６】
また、各半導体素子１４のそれぞれの配置間隔を配置スペースの端部から中心部にいくに従って大きくしているので、例えば、配置スペースの中心部における配置間隔を大きくする分、配置スペースの端部における配置間隔を小さくする場合においては、配置間隔を変える前の総配置間隔と配置間隔を変えた後の総配置間隔を等しくさせることができる。このような場合では、配置間隔を変えても配置スペースを大きくする必要がないので、半導体装置１０全体の大型化を防ぐことができる。
【００１７】
また、配置スペースの中心部における半導体素子１４の放熱性が向上することにより、その半導体素子１４の定格電流を大きくすることができる。
図２は、本発明の他の実施形態の半導体装置を示す図である。なお、図２は、半導体装置を上から見た図であって、ベース基板、電極、及びワイヤなどを省略している。
【００１８】
図２に示すように、半導体装置２０は、ヒートスプレッダ２１の上に、２４個の半導体素子２２が縦に４列、横に６列で所定間隔に並べて配置している。そして、各半導体素子２２は、例えば、それぞれワイヤにより電極とワイヤボンディングされ、電極に並列に接続されている。なお、半導体装置２０も、例えば、モータの駆動制御を行うインバータを構成させるものであって、半導体素子２２は、そのインバータのスイッチング素子として、例えば、トランジスタなどが考えられる。
【００１９】
図２に示す半導体装置２０の特徴とする点は、横方向（図２の左右方向）の６列の半導体素子２２のそれぞれの配置間隔が、２４個の半導体素子２２が配置されるスペース（またはヒートスプレッダ２１）の中心部において広く、配置スペースの中心部から離れるに従って狭くなるように、横方向に各半導体素子２２をヒートスプレッダ２１の上に配置している点と、縦方向（図２の上下方向）の４列の半導体素子２２のそれぞれの配置間隔が２４個の半導体素子２２が配置されるスペース中心部において広く、配置スペースの中心部から離れるに従って狭くなるように、縦方向に各半導体素子２２をヒートスプレッダ２１の上に配置している点である。
【００２０】
このように、横方向の６列の半導体素子２２のそれぞれの配置間隔及び縦方向の４列の半導体素子２２のそれぞれの配置間隔を、それぞれ、２４個の半導体素子２２が配置されるスペースの端部から中心部にいくに従って大きくしているので、配置スペースの中心部における半導体素子２２の放熱面積（各半導体素子２２のそれぞれの配置間隔を配置スペースの端部から中心部にいくに従って大きくする際の１つの半導体素子２２が特に放熱に利用することが可能な面積）を配置スペースの端部における半導体素子２２の放熱面積よりも大きくさせることができる。これにより、配置スペースの中心部の半導体素子２２の放熱性が向上し、配置スペースの中心部における半導体素子２２と配置スペースの端部における半導体素子２２とのそれぞれの温度上昇を均一化させることができる。
【００２１】
また、各半導体素子２２のそれぞれの配置間隔を配置スペースの端部から中心部にいくに従って大きくしているので、例えば、配置スペースの中心部における配置間隔を大きくする分、配置スペースの端部における配置間隔を小さくする場合においては、配置間隔を変える前の総配置間隔と配置間隔を変えた後の総配置間隔を等しくさせることができる。このような場合では、配置間隔を変えても配置スペースを大きくする必要がないので、半導体装置２０全体の大型化を防ぐことができる。
【００２２】
また、配置スペースの中心部における半導体素子２２の放熱性が向上することにより、その半導体素子２２の定格電流を大きくすることができる。
なお、図２に示す半導体装置２０では、２４個の半導体素子２２の縦方向及び横方向に対して、各半導体素子２２のそれぞれの間隔を中心部において広く、中心部から離れるに従って狭くしているが、２４個の半導体素子の縦方向のみ、または横方向のみに対して、各半導体素子２２のそれぞれの間隔を中心部で広く、中心部から離れるに従って狭くしてもよい。
【００２３】
また、上記実施形態の半導体装置１０または２０では、ヒートスプレッダ１２または２１の上に複数の半導体素子１４または２２を配置する構成であるが、セラミック絶縁基板の上に複数の半導体素子１４または２２を配置する構成としてもよい。
また、上記実施形態の半導体装置１０または２０では、縦方向及び横方向に複数の半導体素子１４または２２を複数列で配置する構成であるが、縦方向または横方向に複数の半導体素子１４または２２を１列で配置する構成としてもよい。
【００２４】
また、上記実施形態の半導体装置１０または２０では、ヒートスプレッダ１２または２１の上に複数の半導体素子１４または２２を配置する構成であるが、例えば、ベース基板やケースなどの上に直に複数の半導体素子１４または２２を配置する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態の半導体装置を示す図である。
【図２】本発明の他の実施形態の半導体装置を示す図である。
【図３】従来の半導体装置を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０      半導体装置
１１      ベース基板
１２      ヒートスプレッダ
１３      電極
１４      半導体素子
１５      ワイヤ
２０      半導体装置
２１      ヒートスプレッダ
２２      半導体素子
【図１】
2005136229.tif 000003
【図２】
2005136229.tif 000004
【図３】
2005136229.tif 000005