(57)【要約】【課題】冷却性能の高い配線基板、半導体装置、及び半導体パッケージを提供することを特徴とする。【解決手段】実施形態に係る配線基板は、セラミックス材で構成され、一方の主面に部品が実装される配線層が形成された絶縁基板と、前記絶縁基板の他方側に配され、前記絶縁基板の外周縁より外方に突出する突出部を有し、前記絶縁基板よりも厚さが大きいベースプレートと、を備える。【選択図】図１
2017054842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス材で構成され、一方の主面に部品が実装される配線層が形成された絶縁基板と、
前記絶縁基板の他方側に配され、前記絶縁基板の外周縁より外方に突出する突出部を有し、前記絶縁基板よりも厚さが大きいベースプレートと、
を備える、配線基板。
【請求項２】
前記ベースプレートは金属材料で構成され、前記絶縁基板に直接接合され、
前記突出部は、前記ベースプレートの少なくとも一部が、前記絶縁基板と前記ベースプレートとの積層方向に対して交差する面方向において前記絶縁基板よりも外側に張り出すことを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
請求項１または２記載の配線基板と、
前記絶縁基板の前記一方の配線層上に配される半導体チップと、
前記半導体チップを封止する封止構造部と、
を備える半導体装置。
【請求項４】
前記配線層上に、両主面にそれぞれエミッタ電極とコレクタ電極を有する複数の半導体チップを備え、
前記配線層は前記エミッタ電極に接続されるエミッタ配線パターンと前記コレクタ電極に接続されるコレクタ配線パターンとを備え、
導電性材料で構成され、複数の前記半導体チップにそれぞれ形成された複数の電極、及び前記配線層の前記配線パターンを接続する接続部材を備えることを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
複数の前記半導体チップの上面に形成された電極間を接続する前記接続部材は、３ｍｍ以上５ｍｍ以下の厚さ寸法を有するブロック状に構成されたことを特徴とする請求項４記載の半導体装置。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれか記載の半導体装置と、
前記ベースプレートの前記他方側に設けられた冷却構造部と、を備える半導体パッケージ。
【請求項７】
前記冷却構造部は、前記ベースプレートの前記他方側の面に対向配置され、前記ベースプレートとの間に流路を構成し、前記突出部に取付けられる、流路ジャケットを備える請求項６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、配線基板、半導体装置、及び半導体パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体パッケージは、例えば、半導体回路基板と、半導体回路基板を封止する封止部材と、を含む。半導体回路基板は、例えば、セラミックや樹脂等の絶縁基材及び絶縁基材の両面または片面に固定された金属箔等を含む導電基材と、一方の導電基材に半田等で固定された半導体チップ等を含む回路と、を備えている。
【０００３】
例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などのパワー半導体チップは、スイッチングすることにより熱を発生する。そのため、半導体回路基板は、熱を拡散する拡散板を介してヒートシンクと接触して固定されることで冷却される。
【０００４】
近年、パワー半導体は高電圧、大電流下において高速でスイッチングする場合、大電流下において高速でスイッチングすることにより発熱量が大きくなるため、パワー半導体を含む半導体回路には放熱性、冷却性能の向上が望まれている。
【０００５】
また、ハイブリッドカ−や電気自動車等の実用化に伴い、パワー半導体パッケージは小型化、軽量化、低価格化が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３２９９３８号公報
【特許文献２】特開２００２−３１５３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
半導体回路基板の冷却性能は、半導体素子と冷却面との間の熱抵抗（パッケージ熱抵抗）と、冷却面と冷却媒体との間の熱抵抗（熱伝達）とに依存している。  
例えば、半導体素子と冷却面との間に介在する構成を減らすと、パッケージ熱抵抗を小さくすることができるため、冷却性能の向上には有利になる。一般的な半導体モジュールの冷却方法は、モジュール放熱板とヒートシンクとがシリコングリス等により密着及び接合されている。このような構成では介在する材料が多く、シリコングリスという熱抵抗が大きい材料が存在するため、高い冷却性能を得ることが困難である。
【０００８】
本発明の実施形態は、冷却性能の高い配線基板および配線基板を含む半導体パッケージ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】
【０００９】
実施形態に係る配線基板は、セラミックス材で構成され、一方の主面に配線層が形成された絶縁基板と、前記絶縁基板の他方側に配され、前記絶縁基板の外周縁より外方に突出する突出部を有するベースプレートと、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る半導体パッケージの構成を示す斜視図。
【図２】同半導体パッケージの構成を示す図１のII-II断面図。
【図３】同半導体パッケージの下面図。
【図４】同半導体パッケージの斜視図。
【図５】同半導体パッケージの製造工程を示す説明図。
【図６】第２実施形態に係る半導体パッケージの構成を示す平面図。
【図７】同半導体パッケージの構成を示す断面図。
【図８】第３実施形態に係る半導体パッケージの構成を示す斜視図。
【図９】第４実施形態に係る半導体パッケージの構成を示す斜視図。
【図１０】同実施形態に係る半導体パッケージの構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第1実施形態］
以下、実施形態の配線基板１０及び配線基板１０を含む半導体装置１について、図１乃至図４を参照して説明する。各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。
【００１２】
図１は、第１実施形態の配線基板１０及び半導体装置１を備える半導体パッケージ１００を上側から見た斜視図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。図３は半導体パッケージ１００の下面図、図４は同半導体パッケージ１００の下側から見た斜視図である。図１において封止構造部３０を省略して示している。図５は半導体パッケージ１００の製造工程を示す説明図である。
【００１３】
図１乃至図４に示すように、半導体装置１は、配線基板１０と、配線基板１０上に設けられる半導体素子としての半導体チップ２０と、半導体チップ２０を封止する封止構造部３０と、を備えている。
【００１４】
本実施形態の半導体パッケージ１００は、半導体装置１と、半導体装置１の配線基板１０の他方側に設けられる冷却構造部４０と、を備えている。
【００１５】
配線基板１０は、基板部としての絶縁基板１１と、絶縁基板１１の一方の主面に形成され、部品が実装される配線パターン１２と、絶縁基板１１の他方の主面側に設けられたベースプレート１３と、を備えている。
【００１６】
絶縁基板１１は、セラミックス材で形成され、半導体チップ２０が搭載される一方側の第１の面１１ａと、他方側の第２の面１１ｂとを有する方形の板状に構成されている。
【００１７】
絶縁基板１１は、粉末状の材料をシート状にして焼結して形成されている。本実施形態では、絶縁基板１１は、例えば窒化珪素（ＳｉＮ）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックのシートなどで形成される。複数のシートを積層して形成することも可能である。例えば窒化珪素は強度が高く、線膨張係数が低いため、高温環境においても変形し難い。また、窒化珪素は、アルミナや樹脂等と比較して熱伝導率が高い。絶縁基板１１は、セラミックで形成される。このため、腐食しにくく、また、硬度および強度が高いため、冷却媒体の流速向上や沸騰現象に対する十分な耐性を有する。
【００１８】
例えば、絶縁基板１１の厚さ、すなわちＺ方向寸法は、０．３ｍｍ〜１ｍｍ程度に構成される。本実施形態においては０．５ｍｍ以下で構成される。
【００１９】
配線パターン１２は、回路配線に用いられる銅やアルミニウムなどの導電性材料をパターンニングして形成される配線層である。例えば、配線パターン１２は、例えば銅パッドが絶縁基板１１にいわゆるＤＢＣ接合により直接接合され、あるいは銅パッドが絶縁基板１１上に溶着されている。
【００２０】
配線パターン１２は、半導体チップ２０で発生した熱を絶縁基板１１の基板面方向、すなわち半導体チップ２０、及び絶縁基板１１の積層方向と直交する方向、に熱を伝達するためのヒートスプレッダとしても機能する。
【００２１】
図１に示すように、実施形態において、配線パターン１２は、エミッタ電極接続用のエミッタ配線パターン１２ａとコレクタ電極接続用のコレクタ配線パターン１２ｂを有している。コレクタ配線パターン１２ｂ上には半導体チップ２０が配置されている。また、コレクタ配線パターン１２ｂのＹ方向１端側の縁部には信号ピンであるリード端子１５と接続されるボンディングワイヤ１６が接合されている。また、コレクタ配線パターン１２ｂのＹ方向他端側の縁部には、コレクタ端子１８ｂが接続されている。
【００２２】
リード端子１５、エミッタブリッジ１７、エミッタ端子１８ａ、及びコレクタ端子１８ｂは、導電性材料から帯状に構成される接続部材であり、複数の電極や端子間を電気的に接合する。
【００２３】
例えば製造工程において、リード端子１５、エミッタ端子１８ａ、及びコレクタ端子１８ｂは、配線基板１０の外周に配されるリードフレーム５０の一部として配される。リードフレーム５０は、エミッタ端子１８ａと、コレクタ端子１８ｂと、リード端子１５と、ベースプレート１３の外周よりも外方に配される方形状のフレーム部分と、を備える。リードフレーム５０は、製造工程において切断され、リード端子１５、端子１８ａ、１８ｂの部位を残して除去される。
【００２４】
エミッタ配線パターン１２ａには半導体チップ２０の上面に接合されたエミッタブリッジ１７が接続される。すなわち、エミッタブリッジ１７は、並んで配されるＩＧＢＴチップ２１とＦＲＤ(Fast Recovery Diode)チップ２２の上面と、ＦＲＤチップ２２とＹ方向に隣接配置されているエミッタ配線パターン１２ａの上面と、を含む領域に対応してＬ字形状に構成されている。
【００２５】
エミッタブリッジ１７の、両端及び屈曲部位の３カ所にそれぞれ形成された接合部位が、ＩＧＢＴチップ２１とＦＲＤチップ２２の上面に配されたエミッタ電極と、エミッタ配線パターン１２ａと、にそれぞれ接合される。
【００２６】
また、エミッタ配線パターン１２ａにはエミッタ端子１８ａが接続されている。
【００２７】
ベースプレート１３は、例えば導電性材料である金属材料で形成され、絶縁基板１１と接合される第１の面１３ａと、第１の面１３ａと対向した第２の面１３ｂとを有する板状に構成されている。例えば実施形態においてベースプレート１３は銅板で構成されている。
【００２８】
例えば、ベースプレート１３の厚さ、すなわちＺ方向寸法は、３ｍｍ〜５ｍｍ程度に構成される。ベースプレート１３は絶縁基板１１にＤＢＣ（Direct Plated Copper）接合により直接接合されている。
【００２９】
ベースプレート１３はその外周部分において絶縁基板１１の外周縁よりも外方に突出する突出部１３ｃを備えている。すなわち、ベースプレート１３はその上面において中央部位に絶縁基板１１が配置される。ベースプレート１３の外周部分は絶縁基板１１の外周縁よりも外方に張り出して絶縁基板１１に覆われずに露出した突出部１３ｃを構成する。
【００３０】
ベースプレート１３の外周部分におは、所定箇所に絶縁基板の面方向において中央に向けて凹む切欠部１３ｄが形成されている。この切欠部１３ｄは信号接続用のリード端子１５、エミッタ端子１８ａ、コレクタ端子１８ｂ等の各種端子が配される部位に配置され、これらの端子１５、１８ａ，１８ｂがベースプレート１３に接触するのを回避している。
【００３１】
図１においてベースプレート１３はＹ方向の両端縁において２か所に切欠部１３ｄが形成され、残りの部位に突出部１３ｃが形成される。
【００３２】
突出部１３ｃは例えばモールドの際に金型６０の押さえ代となる。また突出部１３ｃは冷却構造部４０を固定するための取付部として機能する。
【００３３】
具体的には、突出部１３ｃに厚み方向であるＺ方向に貫通する取付孔１３ｅが形成されている。この取付孔１３ｅにおいてねじ等の締結部材１９によりベースプレート１３に冷却構造部４０が取り付けられる。
【００３４】
半導体チップ２０は、例えば半田により配線基板１０上の配線パターン１２に接合されている。半導体チップ２０は、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＧＴＯ（ｇａｔｅ  ｔｕｒｎ−ｏｆｆ  ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）、トランジスタなどの半導体スイッチや、ダイオード等、電気回路に用いられる様々な半導体チップ２０を用いることができる。
【００３５】
例えば本実施形態では、半導体チップ２０として、スイッチング素子であるＩＧＢＴチップ２１およびＦＲＤチップ２２が絶縁基板上においてＸ方向に並んで配置されている。ＩＧＢＴチップ２１およびＦＲＤチップ２２の外形状は、例えば矩形の板状に構成されている。
【００３６】
ＩＧＢＴチップ２１およびＦＲＤチップ２２は両主面に電極としてコレクタ電極及びエミッタ電極をそれぞれ有している。例えば実施形態においては上面にエミッタ電極、下面にコレクタ電極がそれぞれ形成されている。
【００３７】
ＦＲＤチップ２２のエミッタ電極とＩＧＢＴチップ２１のエミッタ電極とを電気的に接続するエミッタブリッジ１７を介してエミッタ用配線パターン１２に電気的に接続されている。
【００３８】
コレクタ電極はチップの下側に形成されているコレクタ用配線パターン１２に接合されている。
【００３９】
冷却構造部４０は、ベースプレート１３に対向配置された冷却ジャケット４１と、ベースプレート１３の第２の面１３ｂに一体に形成された整流ガイド４２と、を備える。
【００４０】
整流ガイド４２は、ベースプレート１３の第２の面１３ｂに構成された複数の整流部４２ａで構成される。整流部４２ａは例えばフィン状、柱状、ピン状、壁状など、種々の形状に構成されている。
【００４１】
冷却ジャケット４１は、ベースプレート１３との間に冷却媒体が通過する空隙である流路を構成する矩形状の凹部を有するケース部４１ａと、ケース部４１ａの外周縁に設けられた複数の取付部と４１ｂ、ケース部４１ａの内外を連通させる流入用ポート４１ｃ及び流出用ポート４１ｄと、を備えている。
【００４２】
冷却ジャケット４１の外周縁には、Ｏリング４３が配設されるリング溝が形成されている。冷却ジャケット４１は、ケース部４１ａがベースプレート１３の第２の面１３ｂに整流部４２ａを覆うように被せられ、取付部４１ｂがねじ等の締結部材でベースプレート１３に取り付けられることにより、ベースプレート１３の第２の面１３ｂ側に、リング溝４１ｅに配されたＯリング４３によって密閉される所定の流路が形成される。
【００４３】
封止構造部３０は、例えば樹脂等により形成された絶縁体である。封止構造部３０は、例えばモールドやポッティングにより、半導体パッケージ１００の半導体チップ２０や配線パターン１２等を被覆及び封止している。封止構造部３０は、少なくとも半導体チップ２０を封止することにより半導体チップ２０が水や空気と接触することを防止し、半導体チップ２０の劣化を回避している。封止構造部３０は、配線パターン１２の一部を露出するように配置されてもよい。
【００４４】
半導体装置１及び半導体パッケージ１００において、冷却構造部４０内に形成される流路を冷媒が流れることで、冷却構造部４０が冷却される。流路を流れる冷媒は，例えば水、エチレングリコール等である。
【００４５】
以上の様に構成された半導体パッケージ１００の製造工程について説明する。
【００４６】
まず、ＤＢＣプロセスで製造された配線基板１０を準備する。配線基板１０の製造工程は、例えば下面にフィン状の整流部４２ａを有する所定形状に形成されたベースプレート１３上に、例えばセラミックス材から板状に構成された絶縁基板１１をＤＢＣ接合により直接接合し、絶縁基板１１上に配線パターン１２を形成する。
【００４７】
なお、配線基板１０の製造工程は、予めセラミックスの絶縁基板１１上に配線パターン１２を形成し、その後ベースプレート１３上に絶縁基板１１を直接接合してもよいし、パターン形成工程として導電性のパッドを直接接合してもよい。
【００４８】
この配線基板１０を、リフロー搬送用の治具に載置する。搬送用の治具は例えばベースプレート１３に設けられた孔部に挿入される位置決め用のガイドピンを備えている。
【００４９】
この配線基板１０を、リフロー搬送用の治具に載置する。搬送用の治具は例えばベースプレート１３に設けられた孔部に挿入される位置決め用のガイドピンを備えている。
【００５０】
ついで、配線基板１０の配線パターン１２上に、半田シートと、半導体チップ２０と、リードフレーム５０とを所定の位置に重ねて配置し、さらに半田シートとエミッタブリッジを積み上げた後、水素／蟻酸リフロー炉に投入して半田付けを行う。
【００５１】
そして、フレーム固定用の治具を用いてリードフレーム５０を押さえ、電極接続用のＣｕリボンやボンディングワイヤ等を接合することで、複数の半導体チップ２０のゲート信号、温度センス、及びエミッタセンスと、リード端子１５とを、それぞれ接続する。
【００５２】
次に、半導体チップ２０が搭載された配線基板１０をリードフレーム５０とともに搬送用の治具から外し、例えば図５に示すように、モールド加工装置の金型６０にセットし、モールド加工により、封止構造部３０を形成する。金型６０は、配線基板１０の外周を密閉する複数の型６１，６２を備える。複数の型の間には配線基板１０と配線基板１０上に形成される封止構造部３０の形状に対応する所定形状の内部空間が形成されている。また、金型６０を構成する複数の型は、その外縁部分に、金型６０を閉めた状態で端子１５，１８ａ、１８ｂが配され、かつ、その周りが密閉されるように形成された隙間を有している。なお、配線基板１０は整流部４２ａへの機械的な干渉を避けるための治具６３上にセットされる。金型６０の内部空間に配線基板１０を配し、金型６０を閉めてモールド加工することで、端子１５，１８ａ、１８ｂの一部を露出した状態で封止構造部３０が形成され、半導体チップ２０及び配線パターン１２等が被覆及び封止される。封止構造部３０はモールド加工の他に例えばポッティング処理など、他の処理によって形成されてもよい。
【００５３】
なお、封止構造部３０を形成する際には、処理装置治具によって突出部１３ｃを押さえることで、位置決め及び加工処理を容易に行うことが可能となる。そして、リードフレーム５０の外周の不要な部分を金型で切断することで、半導体装置１が完成する。
【００５４】
さらに冷却ジャケット４１を、ベースプレート１３の第２の面１３ｂに被せ、取付部４１ｂにおいて締結部材１９を締結し、ベースプレート１３に固定することで、半導体パッケージ１００が完成する。
【００５５】
以上の様に構成された半導体装置１及び半導体パッケージ１００は、熱源である半導体チップ２０と、冷却媒体と接触する冷却構造部４０の冷却面との間に、半田と、配線パターン１２と、絶縁基板１１と、ベースプレート１３と、を有している。
【００５６】
したがって、半導体チップ２０で発生した熱は、配線パターン１２へ伝熱され、さらに絶縁基板１１及びベースプレート１３を介して冷却構造部４０に伝熱されて冷却媒体により冷却される。また、配線パターン１２にリードが接続される場合には、リードから配線パターン１２へ流れる電流によりリードと配線パターン１２との接続部分で熱が発生する。リードと配線パターン１２との間で発生した熱は、配線パターン１２へ伝熱され、さらに絶縁基板１１を介して冷却構造部４０へ伝熱されて冷却媒体により冷却される。
【００５７】
本実施形態の半導体装置１及び半導体パッケージ１００は、配線基板１０上に半導体チップ２０と、配線パターン１２と、封止構造部３０と、を備える構成としたことで、グリースや半田による接合部位を多数備える構成と比べて小型化、軽量化、低価格化を実現することが可能となる。また、絶縁基板１１をセラミックス材で構成したことにより、高い耐圧を確保でき、パワー半導体素子を搭載するのに適した性能を確保できる。
【００５８】
また絶縁基板１１に接合されるベースプレート１３は絶縁基板１１よりも外側に張り出す突出部１３ｃを備えることにより、組み付け性が良い。すなわち、モールド工程における押さえ代を提供できるとともに、他の構造との取付機能を持たせることが可能であるため、組立性が良い。
［第２実施形態］
以下、第２実施形態にかかる配線基板１０、半導体装置２及び半導体パッケージ２００について、図６乃至図８を参照して説明する。図６は、第２実施形態に係る半導体パッケージ２００の構成を示す平面図であり、図７は同半導体パッケージ２００の構成を示す側面図である。図８は半導体パッケージ２００の一部を示す斜視図である。
【００５９】
なお、第２実施形態に係る半導体パッケージ２００は、所謂６イン１構造であり、一枚のベースプレート１３上に、絶縁基板１１が設けられ、絶縁基板１１上にＩＧＢＴチップ２１及びＦＲＤチップ２２備えるチップ組を複数備えている。この他は第１実施形態にかかる半導体パッケージ１００と同様であるため、第２実施形態にかかる半導体パッケージ２００において、半導体パッケージ１００と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６０】
図６乃至図８に示すように、本実施形態の半導体パッケージ２００は、半導体装置２と、半導体装置２の配線基板１０の他方側に設けられる冷却構造部４０と、を備えて構成される。
【００６１】
半導体装置２の、配線基板１０は、ベースプレート１３上に、絶縁基板１１が設けられている。
【００６２】
ベースプレート１３は、図中Ｘ軸に沿う一方向に長い長方形状であって、その外周に複数の切欠部１３ｄを備えている。
【００６３】
絶縁基板１１は、ベースプレート１３よりも小さく図中Ｘ軸に沿う一方向に長い長方形状に形成されている。絶縁基板１１上には配線パターン１２として、複数のコレクタ配線パターン１２ｂと複数のエミッタ配線パターン１２ａが形成されている。
【００６４】
本実施形態において、ＩＧＢＴチップ２１及びＦＲＤチップ２２をそれぞれ２つずつ有して構成されるチップ組が、６組、Ｘ方向に並んで配置されている。隣接する２組のチップ組がそれぞれ１つの相に対応し、Ｘ方向においてＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する３相のグループが並んで配置されている。
【００６５】
配線パターン１２は、Ｘ方向に並ぶ６つの方形状のコレクタ配線パターン１２ｂを有している。各、コレクタ配線パターン１２ｂ上において、ＩＧＢＴチップ２１及びＦＲＤチップ２２をそれぞれ２つずつ配置されている。また、コレクタ配線パターン１２ｂは、半導体装置２のＹ方向一端側においてＸ方向に沿って連続して形成されているとともに、隣接する方形のコレクタ配線パターン１２ｂの間の所定箇所に形成されている。
【００６６】
コレクタ配線パターン１２ｂのＹ方向１端側の縁部にはリード端子１５と接続されるボンディングワイヤ１６が接合されている。また、コレクタ配線パターン１２ｂのＹ方向他端側の縁部には、リードフレーム５０に接続されたコレクタ端子１８ｂが接続されている。
【００６７】
エミッタ配線パターン１２ａは、６つ並んで配置され半導体チップ２０を搭載する方形のコレクタ配線パターン１２ｂの側部や、各コレクタ配線パターン１２ｂのＹ方向の一端側における所定箇所に形成される。また、エミッタ配線パターン１２ａには半導体チップ２０の上面に接合されたエミッタブリッジ１７が接続される。
【００６８】
また、エミッタ配線パターン１２ａにはリードフレーム５０に接続された一対のエミッタ端子１８ａが接続されている。
【００６９】
リード端子１５、エミッタブリッジ１７、エミッタ端子１８ａ、コレクタ端子１８ｂは、導電材から帯状またはピン状に構成され複数の電極や端子間を電気的に接合する。
【００７０】
配線基板１０の外周にはリードフレーム５０が設けられている。リードフレーム５０はベースプレート１３の外周よりも外方にあって配線基板１０を囲む方形状のフレームである。リードフレーム５０においてＹ方向の一端側のフレーム部には、内側に配置された所定の配線パターン１２向けてＹ方向に延びるリード端子１５を備えている。また、リードフレーム５０においてＸ方向の一端側のフレーム部には、エミッタ配線パターン１２ａ及びコレクタ配線パターン１２ｂに向けてＸ方向に延びる複数の端子１８ａ，１８ｂが設けられている。リードフレーム５０は、製造課程において各種端子１５，１８ａ，１８ｂの部位を残して切断される。
【００７１】
ＩＧＢＴチップ２１およびＦＲＤチップ２２は両主面に電極としてコレクタ電極及びエミッタ電極をそれぞれ有している。例えば実施形態においては上面にエミッタ電極、下面にコレクタ電極がそれぞれ形成されている。
【００７２】
ＦＲＤチップ２２のエミッタ電極とＩＧＢＴチップ２１のエミッタ電極とを電気的に接続するエミッタブリッジ１７を介してエミッタ用配線パターン１２に電気的に接続されている。
【００７３】
コレクタ電極はチップの下側に形成されているコレクタ用配線パターン１２に接合されている。
【００７４】
冷却構造部４０は、所定の流路を介してベースプレート１３の第２の面１３ｂを覆うケース部４１ａを備えている。流路は、冷却媒体が通過する空隙である。
【００７５】
封止構造部３０は、例えば樹脂等により形成された絶縁体である。封止構造部３０は、例えばモールドやポッティングにより、半導体パッケージの半導体チップ２０や配線パターン１２等を被覆及び封止している。
【００７６】
半導体装置２及び半導体パッケージ２００において、冷却構造部４０内に形成される流路を冷媒が流れることで、冷却構造部４０が冷却される。流路を流れる冷媒は，例えば水、エチレングリコール等である。
【００７７】
本実施形態の半導体装置２及び半導体パッケージ２００においても、上記第１実施形態に係る半導体装置１及び半導体パッケージ１００と同様の効果が得られる。
［第３実施形態］
以下、第３実施形態にかかる半導体装置３及び半導体パッケージ３００について図９及び図１０を参照して説明する。図９は第３実施形態にかかる半導体装置３の斜視図であり、図１０は半導体パッケージ３００の断面図である。本実施形態に係る半導体装置３はエミッタ電極を接続する帯状の導電リボンからなるエミッタブリッジ１７に変えて、電極間を接続するブロック状のエミッタブリッジ１１７を備える点で、上記第１実施形態に係る半導体装置１と異なるが、その他の点は、上記半導体装置１と同様であるため、本実施形態において半導体装置１と同様の構成については共通する符号を付し、説明を省略する。
【００７８】
図９及び図１０に示すように、半導体装置３は、エミッタ電極を接続するエミッタブリッジ１１７を備える。エミッタブリッジ１１７は、例えばＺ方向に沿う厚さ寸法が３ｍｍ以上５ｍｍ以下であって、上面視において９０度に屈曲するＬ字形状の基部１１７ａと、基部１１７ａの両端及び屈曲部からそれぞれ下方に突出する接続部１１７ｂと、を一体に備えている。すなわち、エミッタブリッジ１１７は、並んで配されるＩＧＢＴチップ２１とＦＲＤチップ２２の上面と、ＦＲＤチップ２２とＹ方向に隣接配置されているエミッタ配線パターン１２ａの上面と、を含む領域に対応してＬ字形状に構成されている。
【００７９】
両端及び屈曲部位の３カ所にそれぞれ形成された接続部１１７ｂの先端面は、並んで配置される２つの半導体チップ２０、すなわちＩＧＢＴチップ２１とＦＲＤチップ２２の上面に配されたエミッタ電極と、エミッタ配線パターン１２ａと、それぞれ接合される接合面を形成する。
【００８０】
この他の構成は上記第１実施形態に係る半導体装置１と同様である。
【００８１】
本実施形態によれば、半導体チップ２０の上面に配されるエミッタブリッジ１１７をブロック状に構成したことにより、エミッタブリッジ１１７の体積を大きくとることで、ヒートマスとして機能させることができる。このため半導体チップ２０の上面側からも高い放熱性能を確保できる。
【００８２】
なお、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
【００８３】
例えば、冷却構造部４０を省略してもよい。その場合であっても、上述の第１実施形態の配線基板１０及び半導体パッケージと同様の効果を得ることができる。
【００８４】
また、冷却構造部４０の構造も上記実施形態に限られるものではない。例えば複数の柱状部や複数の壁状部を有するなど、他の形状であってもよい。また、冷却構造部４０の構造も上記実施形態に限られるものではない。例えば複数の柱状部や複数の壁状部を有するなど、他の形状であってもよい。また、配線基板１０側に形成される整流部４２ａに対向して弾性的に接触するラバー部材を、例えばケース体４２の底面に配することによって流路を規定することも可能である。
【００８５】
第１実施形態及び第２実施形態において、封止構造部３０は配線パターン１２の一部を露出して半導体チップ２０を覆うように配置されても良い。その場合であっても上述の第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果を得ることができる。また、配線基板１０を流路ジャケット４１に固定する方法は上述の方法に限定されない。
【００８６】
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】
【００８７】
１、２，３，４…半導体装置、１０…配線基板、１１…絶縁基板、１１ａ…第１の面、１１ｂ…第２の面、１２…配線パターン、１２ａ…エミッタ配線パターン、１２ｂ…コレクタ配線パターン、１３…ベースプレート、１３ａ…第１の面、１３ｂ…第２の面、１３ｃ…突出部、１３ｄ…切欠部、１３ｅ…取付孔、１５…リード端子（接続部材）、１６…ボンディングワイヤ（接続部材）、１７…エミッタブリッジ（接続部材）、１８ａ…エミッタ端子（接続部材）, １８ｂ…コレクタ端子（接続部材）、１９…締結部材、２０…半導体チップ、２１…ＩＧＢＴチップ、２２…ＦＲＤチップ、３０…封止構造部、４０…冷却構造部、４１…冷却ジャケット４１…整流ガイド、４２ａ…整流部、５０…リードフレーム、１００,２００，３００…半導体パッケージ、１１７…エミッタブリッジ、１１７ａ…基部、１１７ｂ…接続部。
【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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