(57)【要約】【課題】半導体素子の上昇・下降に伴い変形が繰り返された場合であっても、樹脂シートにクラックが生じることを防止し、製品寿命を向上させること。【解決手段】溝部２３を有する放熱板２０と、放熱板２０に積層配置されたエポキシシート３０と、放熱板２０に対し溝部２３を挟んだ位置においてエポキシシート３０を介して接合された一対のバスバー４０，５０と、一対のバスバー４０，５０に挟まれて接合されるとともに、一対のバスバー４０，５０を介して外部から通電される半導体素子６０とを備えた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
応力緩和部を有する放熱板と、
この放熱板に積層配置された樹脂シートと、
上記放熱板に対し上記応力緩和部を挟んだ位置において上記樹脂シートを介して接合された一対のバスバーと、
これら一対のバスバーに挟まれて接合されるとともに、上記一対のバスバーを介して外部から通電される半導体素子とを備えていることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
上記応力緩和部は、上記半導体素子と反対側に設けられた角状の溝部であることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項３】
上記応力緩和部は、上記半導体素子側に設けられた溝部であることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
上記応力緩和部は、上記半導体素子と反対側に設けられたテーパ状の溝部であることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項５】
放熱板と、
この放熱板に積層配置された樹脂シートと、
上記放熱板に対し上記樹脂シートを介して接合されるとともに、上記樹脂シートと接触する面に応力分散部が設けられた一対のバスバーと、
これら一対のバスバーに挟まれて接合されるとともに、上記一対のバスバーを介して外部から通電される半導体素子とを備えていることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項６】
上記応力分散部は、上記一対のバスバーに設けられた面取り部であることを特徴とする請求項５に記載の半導体パッケージ。
【請求項７】
上記応力分散部は、上記一対のバスバーに設けられたＲ形状部であることを特徴とする請求項５に記載の半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、車載用インバータに用いられる電力用半導体素子等に用いられる半導体パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば電気自動車では、電力用半導体素子及びそれを用いたインバータ装置の小型化、高信頼性化及び冷却効率の向上が要求されている。このため、ＩＧＢＴ(insulated gate bipolar transistor)等の半導体素子の冷却効率を高めた構造が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２１５３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の図７に示すような半導体パッケージ１００では、次のような問題があった。すなわち、半導体素子１０１は材質がシリコンであり、バスバー１０２，１０３は材質が銅である。これらの材質の間には、線膨張係数に違いがある。このため、半導体素子１０１への通電時には、図８に示すようにバスバー１０２，１０３が膨張し上端が開くような変形が生じ、エポキシシート１０４にも応力が発生する。特に、バスバー１０２，１０３の角部Ｋが当接する位置は応力が集中する。このように、インバータ装置の作動及び停止により、半導体素子１０１から発生する熱の温度サイクルが負荷され、変形が繰り返されると、熱応力による疲労によりエポキシシート１０４にクラックが発生し不良となる問題がある。
【０００５】
そこで、半導体素子の温度の上昇・下降に伴い変形が繰り返された場合であっても、樹脂シートにクラックが生じることを防止し、製品寿命を向上させることができる半導体パッケージを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
応力緩和部を有する放熱板と、この放熱板に積層配置された樹脂シートと、上記放熱板に対し上記応力緩和部を挟んだ位置において上記樹脂シートを介して接合された一対のバスバーと、これら一対のバスバーに挟まれて接合されるとともに、上記一対のバスバーを介して外部から通電される半導体素子とを備えた。
【０００７】
放熱板と、この放熱板に積層配置された樹脂シートと、上記放熱板に対し上記樹脂シートを介して接合されるとともに、上記樹脂シートと接触する面に応力分散部が設けられた一対のバスバーと、これら一対のバスバーに挟まれて接合されるとともに、上記一対のバスバーを介して外部から通電される半導体素子とを備えた。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態に係る半導体パッケージを示す斜視図。
【図２】同半導体パッケージの要部を模式的に示す側面図。
【図３】第２の実施の形態に係る半導体パッケージの要部を模式的に示す側面図。
【図４】第３の実施の形態に係る半導体パッケージの要部を模式的に示す側面図。
【図５】第４の実施の形態に係る半導体パッケージの要部を模式的に示す側面図。
【図６】第５の実施の形態に係る半導体パッケージの要部を模式的に示す側面図。
【図７】半導体パッケージの一例を模式的に示す側面図。
【図８】同半導体パッケージの温度上昇時の状態を模式的に示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施形態１）
図１は第１の実施形態に係る半導体パッケージ１０を示す斜視図、図２は半導体パッケージ１０の要部を模式的に示す側面図である。
【００１０】
半導体パッケージ１０は、冷却管等に接続される放熱板２０と、この放熱板２０の表面２１上にエポキシシート（樹脂シート）３０を介して接合された一対のバスバー４０，５０と、これら一対のバスバー４０，５０に挟まれたＩＧＢＴ等の半導体素子６０とを備えている。
【００１１】
放熱板２０は、図２に示すように、裏面２２側に角状の溝部（応力緩和部）２３が設けられている。溝部２３はバスバー４０，５０の中間位置に設けられ、半導体素子６０に対向配置されている。バスバー４０，５０にはそれぞれ外部から電力を供給する端子４１，５１が設けられている。すなわち、バスバー４０，５０を介して半導体素子６０に電力が供給される。
【００１２】
放熱板２０は銅材・アルミニウム材で形成され、熱伝導性が高く、かつ、柔軟である。また、エポキシシート３０は、耐圧性、絶縁性及び熱伝導性を有する樹脂シートであり、例えば絶縁樹脂に窒化ホウ素などのセラミックフィラーを充填したもので形成される。この場合、熱伝導率は２〜４Ｗ／ｍＫ、厚みは０．０５〜０．１５ｍｍ程度である。さらに、バスバー４０，５０は、銅材製であり熱伝導性及び電気伝導性が高い。
【００１３】
半導体パッケージ１０は、次のような工程で製造される。すなわち、半導体素子６０とバスバー４０，５０とを、Ｓｎ−Ｐｂ合金などの低融点はんだ、又はＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金などの高融点はんだを用いて接合する。なお、銀ペーストなどの導電性接着剤を用いて接合してもよい。
【００１４】
次に、バスバー４０，５０と放熱板２０とをエポキシシート３０を挟んで熱圧着して接合する。その後、放熱板２０と冷却管とを接合し、端子４１，５１にリード線を接続して取り付ける。
【００１５】
このように構成された半導体パッケージ１０は、次のように動作する。すなわち、インバータの作動をさせるためバスバー４０，５０を介して半導体素子６０に通電する。半導体素子６０は電力が供給されることにより発熱する。このとき、半導体素子６０と、バスバー４０，５０、放熱板２０との熱膨張率の違いにより、図２中矢印Ｆ方向に力が加わり、半導体パッケージ１０が変形する。
【００１６】
一方、放熱板２０は、溝部２３が設けられているため、容易に変形し、エポキシシート３０は、バスバー４０，５０に追随して変形する。これにより、エポキシシート３０に加わる応力が緩和され、エポキシシート３０にクラックが入ることを防止できる。なお、溝部２３はバスバー４０，５０から放熱板２０への熱の伝達経路に位置しないため放熱効率に影響しない。
【００１７】
上述したように、本実施形態に係る半導体パッケージ１０によれば、半導体素子２０の上昇・下降に伴い変形が繰り返された場合であっても、エポキシシート３０にクラックが生じることを防止し、製品寿命を向上させることができる。
【００１８】
（実施形態２）
図３は第２の実施の形態に係る半導体パッケージ１０Ａの要部を模式的に示す側面図である。なお、図３において図２と同一機能部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００１９】
半導体パッケージ１０Ａにおいては、角状の溝部２３の代わりに、テーパ状の溝部（応力緩和部）２４が設けられている。この場合でも、半導体パッケージ１０と同様の効果を得ることができる。
【００２０】
（実施形態３）
図４は第３の実施の形態に係る半導体パッケージ１０Ｂの要部を模式的に示す側面図である。なお、図４において図２と同一機能部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００２１】
半導体パッケージ１０Ｂにおいては、放熱板２０の裏面２２側ではなく、表面２１側に角状の溝部（応力緩和部）２５が設けられている。この場合でも、半導体パッケージ１０と同様の効果を得ることができる。
【００２２】
（実施形態４）
図５は第４の実施の形態に係る半導体パッケージ１０Ｃの要部を模式的に示す側面図である。なお、図５において図２と同一機能部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００２３】
半導体パッケージ１０Ｃにおいては、バスバー４０，５０のＣ面取り部４２，５２が形成されている。このようにＣ面取り部４２，５２が形成されていると、バスバー４０，５０の角部で生じる最大の応力を分散させ、エポキシシート３０にかかる応力を低減する。応力が低減されるため、疲労破壊してクラックが発生するまでの回数が増加し、製品の寿命を向上させることができる。したがって、半導体パッケージ１０と同様の効果を得ることができる。
【００２４】
図６は第５の実施の形態に係る半導体パッケージ１０Ｄの要部を模式的に示す側面図である。なお、図６において図２と同一機能部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００２５】
半導体パッケージ１０Ｄにおいては、Ｃ面取り部４２，５２の代わりに、Ｒ形状部４３，５３が設けられている。この場合でも応力が分散されるため、半導体パッケージ１０Ｃと同様の効果を得ることができる。
【００２６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２７】
１０，１０Ａ〜１０Ｄ…半導体パッケージ、２０…放熱板、３０…エポキシシート、４０，４０Ａ，４０Ｂ，５０，５０Ａ，５０Ｂ…バスバー、６０…半導体素子。
【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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