(57)【要約】【課題】電位の異なる半導体素子を、同一のパッケージに内蔵する半導体装置を提供する。【解決手段】本発明の半導体装置は、電力用半導体素子と、制御用半導体素子と、電力用半導体素子を、第１の接着材を介して、一方の主面に載置するフレームと、制御用半導体素子を、第２の接着材を介して、一方の主面に載置する第２の基板と、フレームと、第２の基板と、を一方の主面に載置する第１の基板と、第１の基板の他方の主面が露出するように、電力用半導体素子と、制御用半導体素子と、第１の基板と、フレームと、第２の基板とが、封止体で封止された構成を具備する半導体装置であって、第１の基板は、金属ベース層と、金属ベース層の上面に設けられた絶縁層と、絶縁層の上面に設けられた金属層と、第１の基板の最上面を被覆するように設けられたラミネート層とから成っていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力用半導体素子１と、制御用半導体素子２と、前記電力用半導体素子１を、第１の接着材６を介して、一方の主面に載置するフレーム４と、前記制御用半導体素子２を、第２の接着材７を介して、一方の主面に載置する第２の基板５と、前記フレーム４と、前記第２の基板５と、を一方の主面に載置する第１の基板３と、前記第１の基板３の他方の主面が露出するように、前記電力用半導体素子１と、前記制御用半導体素子２と、前記第１の基板３と、フレーム４と、前記第２の基板５とが、封止体８で封止された構成を具備する半導体装置であって、前記第１の基板３は、金属ベース層３１と、前記金属ベース層３１の上面に設けられた絶縁層３２と、前記絶縁層３２の上面に設けられた金属層３３と、前記第１の基板３の最上面を被覆するように設けられたラミネート層３４と、から成っていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記ラミネート層３４は有機材を主材とした高放熱絶縁接着シートであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子が樹脂封止体中に封止され、半導体素子の放熱を行う基板が樹脂封止体の下面に露出した構成を具備する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モーター駆動制御などの分野において、取り扱いに優れ、高放熱性且つ高信頼性の樹脂封止型半導体装置が求められており、同一のパッケージ内に電力用素子、制御用素子、保護素子（感温素子など）を納めたＩＰＭ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｐｏｗｅｒ  Ｍｏｄｕｌｅ）がある。
【０００３】
従来技術として、基板の表裏にセラミックを主体とする絶縁体が形成され、半導体素子の裏面電極と接合する金属層を薄くして、半導体素子の熱ストレスを低減させ、半導体素子の表面電極と接合する金属層を厚くすることで、熱容量を増加させて放熱性を向上させることが知られている。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２１２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の従来技術によれば、基板の両面に半導体素子が接合されているが、基板の表裏は同電位であり、例えば、モーター駆動制御のように異なる電位が必要な場合には、単体の半導体装置では構成できない。
【０００６】
本発明は、上記問題点を鑑み、電位の異なる半導体素子を、同一のパッケージに内蔵す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】
【０００７】
上述の課題を解決するために、本発明は以下に掲げる構成とした。
本発明の半導体装置は、電力用半導体素子と、制御用半導体素子と、電力用半導体素子を第１の接着材を介して一方の主面に載置するフレームと、制御用半導体素子を第２の接着材を介して一方の主面に載置する第２の基板と、フレームと第２の基板とを一方の主面に載置する第１の基板と、第１の基板の他方の主面が露出するように、電力用半導体素子と、制御用半導体素子と、第１の基板とフレームと第２の基板とが封止体で封止された構成を具備する半導体装置であって、第１の基板は、金属ベース層と金属ベース層の上面に設けられた絶縁層と、絶縁層の上面に設けられた金属層と、第１の基板の最上面を被覆するように設けられたラミネート層とから成っていることを特徴とする。また、ラミネート層は有機材を主材とした高放熱絶縁接着シートであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、電位の異なる半導体素子を、同一のパッケージに内蔵する半導体装置を提供することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体装置１００の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について、図を参照して詳細に説明する。なお以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、寸法関係の比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための例示であって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。この発明の実施の形態は、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。
【実施例】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施例に係る半導体装置１００を説明する。図１は、本発明の実施例に係る半導体装置１００の断面模式図である。
【００１２】
図１に示すように、半導体装置１００は、電力用半導体素子１と、制御用半導体素子２と、第1の基板３と、ラミネート層４と、フレーム５と、第２の基板６と、第１の接着材７と、第２の接着材８と、封止体９と、で構成されている。
【００１３】
ここでは、各半導体素子とフレーム、および基板とフレームを接続する電気配線については省略している。また、封止体の外表面を破線で示している。
【００１４】
電力用半導体素子１は、第１の接着材７を介して、フレーム５の一方の主面に載置され固定される。電力用半導体素子１は大電力を取り扱う。それを制御する制御用半導体素子２よりも電力損失が大きいために高温となる。例えばＳｉ半導体素子で構成される。
【００１５】
制御用半導体素子２は、第２の接着材８を介して、第２の基板６の一方の主面に載置され固定される。電力用半導体素子１を制御し、電力用半導体素子１よりも動作温度が低い。例えばＳｉ半導体で構成される。
【００１６】
第１の基板は、金属ベース層３１の上面に絶縁層３２を設け、さらに絶縁層３２の上面に金属層３３を設けて、成している。電力用半導体素子１や、制御用半導体素子２で発生する熱を、封止体９の外部に効率良く放熱するために伝熱性に優れていることが望ましい。
【００１７】
金属ベース層３１は、電力用素子１や制御用素子２で発生する熱を、封止体７の外部に効率良く放熱するために伝熱性に優れている金属であることが望ましく、例えば、銅材やアルミニウム材が使用される。また、金属ベース層３１は、下面を封止体から露出している。
【００１８】
絶縁層３２は、金属ベース３１の一方の主面に載置される。金属ベース層３１の下面が封止体９から露出しているため、絶縁層３２は、絶縁性に優れていることが望ましい。また、電力用半導体素子１や制御用半導体素子２から発生する熱を、金属ベース３１に効率良く伝えるために伝熱性に優れていることが望ましい。
【００１９】
金属層３３は、第１の基板３の絶縁層３２の上面に載置される。金属層３３は、電力用半導体素子１や、制御用半導体素子２で発生する熱を、横方向に拡散することによる放熱効果がある。伝熱性に優れていることが望ましい。
【００２０】
ラミネート層４は、第１の基板３の最上面を被覆するように設けられる。ラミネート層４は、一方の主面に、電力用半導体素子１を載置したフレーム５や、制御用半導体素子２を載置した第２の基板６を載置し、固定するため、異なる電位を分離するために、高い絶縁性が好ましく、合わせて、相対的に熱伝導率が高く、接着機能を有する有機材の高放熱絶縁シートが好ましい。
【００２１】
フレーム５は、第１の接着材７を介して、電力用半導体素子１を一方の主面に載置し、他方の主面と、ラミネート層４の一方の主面が固着される。フレーム５の一部は、封止体９の側面から突出して外部への電気的接続に用いられ、銅材などの導電性の高い金属材料が好ましい。
【００２２】
第２の基板６は、一方の主面に制御用半導体素子２を載置し、他方の主面と、ラミネート層４の一方の主面が固着される。第２の基板６は、例えば、ガラスエポキシ樹脂材を用いることで、制御用半導体素子２のノイズによる誤動作を低減する。
【００２３】
第１の接着材７は、電力用半導体素子１とフレーム５との接合に用いられる。導電性と熱伝導性に優れている材料が好ましく、例えば、はんだを用いる。
【００２４】
第２の接着材８は、制御用半導体素子２と第２の基板６との接合に用いられる。導電性と熱伝導性に優れている材料が好ましく、例えば、はんだを用いる。
【００２５】
封止体９は、樹脂成形金型とプレス装置を使用して、トランスファーモールドとして、樹脂成形されたものである。例えば、封止体７には、熱硬化性エポキシ樹脂が使用される。
以上により、半導体装置１００が完成する。
【００２６】
次に、上述の実施例に係る半導体装置１００の効果を説明する。
【００２７】
本発明の実施例に係る半導体装置は、請求項１によれば、第１の基板における絶縁層にて、接地側の絶縁が確保でき、また、第１の基板におけるラミネート層にて、異なる電位を分離絶縁するすることができることから、電位の異なる半導体素子を、同一のパッケージに内蔵した半導体装置を提供することができる。また、第１の基板における金属層にて、各半導体素子で発生した熱を横方向に拡散することができ、放熱効果を向上することができる。
請求項２によれば、ラミネート層に有機材を主材とした高放熱絶縁接着シートを用いることで、放熱性と絶縁性に加えて、接着性を有することで、各ランドの絶縁分離が容易となる。
【００２８】
上述のように、本発明を実施するための形態を記載したが、この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例が可能であることは明らかである。
【００２９】
上述の例では、電力用半導体素子１は、Ｓｉ半導体が用いられるとしたが、同様に大電力で動作する他の材料で構成された半導体素子を用いた場合であっても、上記の構成が有効であることは明らかである。例えば、半導体素子をシリコンカーバイド（ＳｉＣ）やガリウムナイトライド（ＧａＮ）等の化合物半導体で構成することもできる。
【符号の説明】
【００３０】
１、電力用半導体素子
２、制御用半導体素子
３、第１の基板
３１、金属ベース層
３２、絶縁層
３３、金属層
３４、ラミネート層
４、フレーム
５、第２の基板
６、第１の接着材
７、第２の接着材
８、封止体
１００、半導体装置
【図１】
2017069347.tif 000003