(57)【要約】放熱性と耐久性とを両立すること。半導体装置（１）は、絶縁板（２０）と、絶縁板の上面に形成される第１金属層（２１）と、絶縁板の下面に形成される第２金属層（２２）と、を有する絶縁回路基板（２）と、上面に絶縁回路基板が配置されるヒートシンク（１０）と、第１金属層の上面に接合材を介して配置される半導体素子（３）と、絶縁回路基板及び半導体素子の周囲を囲うケース（１１）と、を備える。第１金属層は、半導体素子と電気的に接続される回路層（２３、２４、２５）と、回路層に対して隙間を空け回路層の周囲を囲うように形成される環状層（２６）と、を有する。第２金属層は、環状層に対向する箇所に配置される。筐体部は、環状層に接着剤（Ｂ）を介して固定される。
2020121680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁板と、前記絶縁板の上面に形成される第１金属層と、前記絶縁板の下面に形成される第２金属層と、を有する絶縁回路基板と、
前記第１金属層の上面に接合材を介して配置される半導体素子と、
前記絶縁回路基板及び前記半導体素子の周囲を囲う筐体部と、を備え、
前記第１金属層は、前記半導体素子と電気的に接続される回路層と、前記回路層に対して隙間を空け前記回路層の周囲を囲うように形成される環状層と、を有し、
前記第２金属層は、前記環状層に対向する箇所に前記絶縁板に向かって凹む第１凹部を有し、
前記筐体部は、前記環状層に接着剤を介して固定されることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記環状層は平面を有し、
平面視において、前記環状層及び前記第２金属層は少なくとも一部が重なっており、且つ前記第１凹部及び前記環状層の前記平面が重なっていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記環状層は、前記絶縁板に向かって凹む第２凹部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
絶縁板と、前記絶縁板の上面に形成される第１金属層と、前記絶縁板の下面に形成される第２金属層と、を有する絶縁回路基板と、
前記第１金属層の上面に接合材を介して配置される半導体素子と、
前記絶縁回路基板及び前記半導体素子の周囲を囲う筐体部と、を備え、
前記第１金属層は、前記半導体素子と電気的に接続される回路層と、前記回路層に対して隙間を空け前記回路層の周囲を囲うように形成される環状層と、を有し、
前記環状層は、前記絶縁板に向かって凹む第２凹部を有し、
前記筐体部は、前記環状層に接着剤を介して固定されることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
前記第２金属層は平面を有し、
平面視において、前記環状層及び前記第２金属層は少なくとも一部が重なっており、且つ前記第２凹部及び前記第２金属層の前記平面が重なっていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第２金属層は、前記環状層に対向する箇所に前記絶縁板に向かって凹む第１凹部を有することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２金属層の体積は、前記第１金属層の体積よりも大きいことを特徴とする請求項３又は請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１凹部及び前記第２凹部は、平面視で互いに重ならない位置に設けられることを特徴とする請求項３又は請求項６又は請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１凹部及び／又は前記第２凹部は、複数のディンプル及び／又は溝で形成されることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第１凹部及び前記第２凹部は、複数のディンプルで形成され、
前記第１凹部の個数は、前記第２凹部の個数よりも多いことを特徴とする請求項７から請求項９のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記環状層の厚みは、前記回路層の厚みよりも大きいことを特徴する請求項１から請求項１０のいずれか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、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  Field  Effect  Transistor）、ＦＷＤ（Free  Wheeling  Diode）等の半導体素子が設けられた基板を有し、インバータ装置等に利用されている。この種の半導体装置は、絶縁基板の表面に形成された金属箔上に上記のような半導体素子を配置して構成される。半導体素子は、例えば、半田等の接合材を介して金属箔上に固定される。【０００３】
従来のＩＧＢＴモジュールにあっては、放熱板としての銅ベースの上面に絶縁基板を配置し、絶縁基板の上面に半田を介して半導体素子を配置して接合したものが提案されている。しかしながら、パッケージの小型化・高耐熱化・長寿命化等の要求が高まっている。例えば、小型化への対応として、デバイス実装の高密度が考えられるが、発熱密度も増加するため、更なる放熱性向上が求められる。また、放熱性を高めるためには、熱抵抗部の薄化又は削減が効果的である。その例として、放熱板としての銅ベースを無くした、いわゆる銅ベースレス構成が実用化されている（例えば特許文献１、２参照）。【０００４】
特許文献１、２に記載の絶縁基板では、基板（セラミック基板）の上面に金属パターンが形成され、基板の下面に金属膜が形成されている。また、特許文献１、２では、絶縁基板や半導体素子を覆うケースが基板の外周に直接接着されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２１６３４９号公報
【特許文献２】特開２０１７−２２８８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２では、ケースの接着エリアを確保するため、基板上の金属パターンを基板の中心側に移動させる必要がある。この結果、上面側の金属パターンと下面側の金属膜との体積差が大きくなることが想定される。この場合、基板の上面側と下面側とで熱変化に対する変形量に差が生じることでせん断応力が発生してしまい、耐久性に劣るという問題が発生し得る。【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、放熱性と耐久性とを両立することができる半導体装置を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様の半導体装置は、絶縁板と、前記絶縁板の上面に形成される第１金属層と、前記絶縁板の下面に形成される第２金属層と、を有する絶縁回路基板と、前記第１金属層の上面に接合材を介して配置される半導体素子と、前記絶縁回路基板及び前記半導体素子の周囲を囲う筐体部と、を備え、前記第１金属層は、前記半導体素子と電気的に接続される回路層と、前記回路層に対して隙間を空け前記回路層の周囲を囲うように形成される環状層と、を有し、前記第２金属層は、前記環状層に対向する箇所に前記絶縁板に向かって凹む第１凹部を有し、前記筐体部は、前記環状層に接着剤を介して固定されることを特徴とする。【０００９】
本発明の他の一態様の半導体装置は、絶縁板と、前記絶縁板の上面に形成される第１金属層と、前記絶縁板の下面に形成される第２金属層と、を有する絶縁回路基板と、前記第１金属層の上面に接合材を介して配置される半導体素子と、前記絶縁回路基板及び前記半導体素子の周囲を囲う筐体部と、を備え、前記第１金属層は、前記半導体素子と電気的に接続される回路層と、前記回路層に対して隙間を空け前記回路層の周囲を囲うように形成される環状層と、を有し、前記環状層は、前記絶縁板に向かって凹む第２凹部を有し、前記筐体部は、前記環状層に接着剤を介して固定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、放熱性と耐久性とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に係る半導体装置の一例を示す平面模式図である。
【図２】ヒートシンクに配置された、図１に示す半導体装置の断面模式図である。
【図３】図１に示す半導体装置からケースを除いた図である。
【図４】本実施の形態に係る半導体装置の部分拡大図である。
【図５】変形例に係る半導体製造装置のバリエーションを示す模式図である。
【図６】変形例に係る半導体製造装置のバリエーションを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を適用可能な半導体装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る半導体装置の一例を示す平面模式図である。図２は、ヒートシンクに配置された、図１に示す半導体装置の断面模式図である。図３は、図１に示す半導体装置からケースを除いた図である。なお、以下に示す半導体装置はあくまで一例にすぎず、これに限定されることなく適宜変更が可能である。
【００１３】
半導体装置１は、例えばパワーモジュール等の電力変換装置に適用されるものである。図１から図３に示すように、半導体装置１は、絶縁回路基板２の上面に半導体素子３を配置して構成される。半導体装置１は、絶縁回路基板２をヒートシンク１０の上面に配置し、用いられてよい。ヒートシンク１０は、平面視方形状を有し、銅等の金属によって形成されている。ヒートシンク１０の表面には、例えばメッキ処理が施されている。絶縁回路基板２及びヒートシンク１０の間に、熱伝導性のコンパウンドが挟まれてもよい。本明細書において、平面視は、絶縁回路基板２に垂直な方向から半導体装置１を見た場合を意味する。
【００１４】
絶縁回路基板２は、金属層と絶縁層とを積層して構成され、ヒートシンク１０の上面より僅かに小さい平面視方形状に形成される。具体的に絶縁回路基板２は、上面（一方の面）と上面と反対側の下面（他方の面）を備える絶縁板２０と、絶縁板２０の上面に形成される第１金属層２１と、絶縁板２０の下面に形成される第２金属層２２（図２、３参照）と、を有している。絶縁板２０、第１金属層２１及び第２金属層２２の厚みは、同じであってもよく、それぞれが異なっていてもよい。
【００１５】
絶縁板２０は、セラミック等の絶縁体で形成され、第１金属層２１及び第２金属層２２は、例えば銅箔で形成される。第１金属層２１は、複数の金属パターンを有している。具体的に第１金属層２１は、半導体素子３と電気的に接続される回路層として、第１回路層２３、第２回路層２４、及び第３回路層２５と、これらの回路層の周囲に形成される環状層２６と、を有している。
【００１６】
第１回路層２３は、平面視矩形状を有し、絶縁板２０の中央において短手方向に２つ並べて配置されている。第２回路層２４は、第１回路層２３の側方で短手方向に延びる平面視長尺形状を有している。第２回路層２４は、２つの第１回路層２３を長手方向で挟むように２つ配置されている。第３回路層２５は、第１回路層２３の側方で長手方向に延びる平面視長尺形状を有している。第３回路層２５は、２つの第１回路層２３を短手方向で挟むように２つ配置されている。これらの回路層同士は、僅かに隙間を空けて配置されている。
【００１７】
環状層２６は、平面を有しており、上記した各回路層に対して隙間を空け、これらの回路層の周囲を囲うように平面視四角環状に形成されている。環状層２６の外縁部は、絶縁板２０の外縁部よりも僅かに内側に位置している。詳細は後述するが、環状層２６は、回路パターンとして機能するものではなく、上面に複数のディンプル２９（図４参照）が形成されている。環状層２６は、第１金属層２１において、第１回路層２３、第２回路層２４、及び第３回路層２５と、絶縁されてよい。環状層２６は、更に、第２金属層２２とも絶縁されてよい。また、詳細は後述するが、環状層２６と各回路層（回路層２３、２４、２５）との間には、平面視で環状の隙間Ｇが形成されている。
【００１８】
第２金属層２２は、平面を有しており、絶縁板２０の下面の略全体を覆う平面視方形状を有している。具体的に第２金属層２２の外縁部は、絶縁板２０の外縁部よりも僅かに内側で、且つ環状層２６の外縁部よりも僅かに外側に位置している。すなわち、平面視において、環状層２６は、全体が第２金属層２２と重なっている。詳細は後述するが、第２金属層２２の下面には、環状層２６に対向する箇所に複数のディンプル２８（図４参照）が形成されている。
【００１９】
上記したように、第１金属層２１は、複数の回路層（第１回路層２３、第２回路層２４及び第３回路層２５）、及び環状層２６間に所定の隙間が形成されるため、第２金属層２２に比べて平面視の面積が小さい。第１金属層２１の厚みと第２金属層２２の厚みが同じであれば、第２金属層２２の体積は、第１金属層２１の体積よりも大きくなっている。
【００２０】
このように構成される絶縁回路基板２は、例えば、ＤＣＢ（Direct  Copper  Bonding）基板やＡＭＢ（Active  Metal  Brazing）基板であってよい。また、絶縁板２０は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）等のセラミックス材料を用いて形成されてもよい。
【００２１】
絶縁回路基板２の第１回路層２３の上面には、半導体素子３が配置されている。半導体素子３は、例えばシリコン（Ｓｉ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等の半導体基板によって平面視方形状に形成される。半導体素子３は、１つの第１回路層２３につき、第１回路層２３の長手方向に並んで２つ配置されている。半導体素子３は、それぞれ半田等の接合材Ｓを介して第１回路層２３上に配置される。これにより、半導体素子３は、第１回路層２３と電気的に接続される。
【００２２】
なお、半導体素子３としては、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  Field  Effect  Transistor）等のスイッチング素子、ＦＷＤ（Free  Wheeling  Diode）等のダイオードが用いられる。また、半導体素子３として、ＩＧＢＴとＦＷＤを一体化したＲＣ（Reverse  Conducting）−ＩＧＢＴ、逆バイアスに対して十分な耐圧を有するＲＢ（Reverse  Blocking）−ＩＧＢＴ等が用いられてもよい。
【００２３】
２つの半導体素子３は、配線部材Ｗ１によって電気的に接続される。一方の半導体素子３は、配線部材Ｗ２を介して第２回路層２４に電気的に接続される。第２回路層２４は、配線部材Ｗ３を介して後述する外部端子２７に電気的に接続される。他方の半導体素子３は、配線部材Ｗ４を介して第３回路層２５に電気的に接続される。第３回路層２５は、配線部材Ｗ５を介して他の外部端子２７に電気的に接続される。
【００２４】
なお、上記した各配線部材には、導体ワイヤが用いられる。導電ワイヤの材質は、金、銅、アルミニウム、金合金、銅合金、アルミニウム合金のいずれか１つ又はそれらの組み合わせを用いることができる。また、配線部材として導電ワイヤ以外の部材を用いることも可能である。例えば、配線部材としてリボンを用いることができる。
【００２５】
絶縁回路基板２及び半導体素子３は、周囲を囲う筐体部としてケース１１により覆われる。ケース１１は、絶縁回路基板２の外周側を囲う環状壁部１２と、絶縁回路基板２及び半導体素子３の上方を覆う蓋部１３と、によって構成され、例えば合成樹脂によって形成される。
【００２６】
環状壁部１２は、絶縁板２０及び環状層２６に対応した平面視四角環状に形成され、絶縁回路基板２の厚み方向（鉛直方向）に立ち上がっている。環状壁部１２の四角環形状を規定する各辺には、外部端子２７が埋め込まれている。外部端子２７は、断面視Ｌ字状に形成され、一端が環状壁部１２の内壁面から突出する一方、他端が環状壁部１２の上面から突出している。外部端子２７の一端は、絶縁回路基板２の上方で環状層２６に対向している。
【００２７】
環状壁部１２の下端には、絶縁回路基板２の外縁部を受容可能な四角環状の段部１４が形成されている。詳細は後述するが、段部１４は、下面部１５と側面部１６とによって断面視Ｌ字状に構成される。環状壁部１２は、段部１４に接着剤Ｂを充填（塗布）し、当該段部１４に絶縁回路基板２の外縁部が収まるように配置される。接着剤Ｂが硬化することで、環状壁部１２が絶縁回路基板２に接着される。すなわち、環状壁部１２は、環状層２６に接着剤Ｂを介して固定される。
【００２８】
ところで、上記した半導体装置のように、放熱性を向上するために放熱板としての銅ベースを無くした、いわゆる銅ベースレス構成にあっては、熱抵抗部である絶縁板の薄化を実現している。しかしながら、銅ベースレスとしたことで、筐体部としてのケースを絶縁回路基板の外周縁にダイレクトに配置する必要がある。このため、絶縁板の上面に形成される回路パターンを中央に寄せ、回路パターンの外周にケースを接着するための領域を確保しなければならない。
【００２９】
この場合、絶縁板の上面に形成される金属層（回路パターン）の体積と、絶縁板の下面に形成される金属層の体積に差が生じ得る。一般に絶縁回路基板は、線膨張係数の異なる金属とセラミックとの積層体である。このため、絶縁板の上面側の金属層と下面側の金属層の体積差が大きくなる程、熱変化に対する基板変形量が増加する傾向にある。この結果、絶縁回路基板により大きなせん断応力が発生し、耐久性が悪化してしまうことになる。すなわち、半導体装置の放熱性と耐久性は、トレードオフの関係にあるといえる。
【００３０】
そこで、本件発明者は、半島体装置の放熱性と耐久性を両立すべく、本発明に想到した。具体的に本実施の形態では、ケース１１を配置するための絶縁回路基板２の外周領域に、回路パターンとは関係ない環状層２６を形成し、当該環状層２６にケース１１（環状壁部１２）を配置する構成とした。
【００３１】
この構成によれば、各回路層（第１回路層２３、第２回路層２４及び第３回路層２５）とは、電気的に関係のない環状層２６を設けたことで、絶縁板２０の上面側の第１金属層２１の体積を下面側の第２金属層２２の体積に近づけることが可能である。すなわち、絶縁板２０の上面側と下面側とで金属層の体積差を小さくすることができる。このため、放熱性が向上された銅ベースレス構成であっても、熱変形に伴うせん断応力を小さくすることができ、放熱性と耐久性を両立することが可能である。
【００３２】
次に、図４を参照して、本実施の形態に係る半導体装置の詳細構造について説明する。図４は、本実施の形態に係る半導体装置の部分拡大図である。具体的に図４Ａは図２の環状層近傍の部分拡大図であり、図４Ｂは図３の環状層近傍の部分拡大図である。
【００３３】
上記したように、絶縁板２０の上面において、複数の回路層（第１回路層２３、第２回路層２４及び第３回路層２５）の外周には、所定の隙間を空けてこれらの回路層の周囲を囲うように環状層２６が形成されている。また、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第２金属層２２は、環状層２６に対向する箇所に絶縁板２０に向かって凹む第１凹部として、複数のディンプル２８が形成されている。複数のディンプル２８は、環状層２６の直下に配置され、平面視で環状層２６の平面と重なっている。より具体的には、図４Ｂに示すように、複数のディンプル２８は、所定のピッチで断続的な２重の四角環形状を形成するように配置される。また、各ディンプル２８は、絶縁板２０の下面に達する深さまで形成されている。
【００３４】
また、上記したように、平面視において、環状層２６と回路層２３、２４、２５との間に環状の隙間Ｇが設けられている。環状の隙間Ｇに対向する第２金属層２２には、好ましくは、ディンプル２８が配置されない。すなわち、隙間Ｇの直下に位置する第２金属層２２には、ディンプル２８が配置されないことが好ましい。このように、平面視で隙間Ｇとディンプル２８とが互いに重ならない配置とすることにより、隙間Ｇの近傍における絶縁板２０の剛性低下を抑制することが可能である。この結果、隙間Ｇの近傍において、絶縁板２０におけるクラックの発生を低減できる。
【００３５】
一方、環状層２６には、絶縁板２０に向かって凹む第２凹部として、複数のディンプル２９が形成されている。複数のディンプル２９は、平面視で第２金属層２２の平面に重なっている。また、各ディンプル２９は、絶縁板２０の上面に達する深さまで形成されている。図４Ｂに示すように、ディンプル２８及びディンプル２９は、平面視で互いに重ならない位置に設けられている。また、ディンプル２８の個数は、ディンプル２９の個数よりも多い。更に、ディンプル２８は、ディンプル２９よりも大きく形成されている。
【００３６】
また、上記したように、絶縁回路基板２の外縁部には、環状壁部１２が接着剤Ｂを介して接着されている。具体的には、環状壁部１２の段部１４に絶縁回路基板２の外周縁部が入り込んでいる。段部１４は、環状層２６の上面に対向する下面部１５と、下面部１５の外周端から下方に延びる側面部６とを有している。下面部１５の内周側の端部は、ディンプル２９よりも環状層２６の内側（中心側）に位置している。側面部１６の下端は、図４Ａに示すように、絶縁板２０の下面よりも下方で第２金属層２２の厚みの途中まで延びている。接着剤Ｂは、下面部１５と環状層２６との間で且つ、側面部１６と絶縁板２０との間に入り込んでいる。すなわち、ディンプル２９の底にまで接着剤Ｂが入り込んでいる。
【００３７】
このように、本実施の形態では、第２金属層２２に複数のディンプル２８を形成したことで、第２金属層２２の体積を第１金属層２１の体積に近づけることが可能である。すなわち、第１金属層２１と第２金属層２２の体積差を小さくすることができる。よって、更に熱変形に伴うせん断応力を小さくすることができ、耐久性を向上することが可能である。
【００３８】
また、環状層２６に複数のディンプル２９を形成したことで、環状層２６の表面積を大きくすることができ、接着剤Ｂがディンプル２９内にも入り込むことで、環状壁部１２の接着性を向上することが可能である。
【００３９】
また、ディンプル２８とディンプル２９を互いに重ならないように配置したことで、絶縁回路基板２の剛性に影響を与えることがなく、絶縁回路基板２の耐久性を確保することが可能である。
【００４０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、絶縁板２０の上面に回路パターンとは関係ない環状層２６を配置したことで、絶縁回路基板２の放熱性と耐久性を両立することが可能である。
【００４１】
また、上記実施の形態では、１つの第１回路層２３に対し、半導体素子３を２つ配置する構成としたが、この構成に限定されない。半導体素子３の数は、１つでも３つ以上であってもよい。
【００４２】
また、上記実施の形態では、半導体素子３が平面視方形状に形成される構成としたが、この構成に限定されない。半導体素子は、矩形以外の多角形状に形成されてもよい。
【００４３】
また、上記実施の形態では、第１凹部としてディンプル２８を形成し、第２凹部としてディンプル２９を形成する構成としたが、この構成に限定されない。例えば、ディンプルの代わりに連続的又は断続的な溝を形成してもよい。また、ディンプルと溝を組み合わせてもよい。例えば、第１凹部をディンプルとし、第２凹部を溝としてもよく、その逆であってもよい。また、ディンプル２８、２９の個数、大きさや深さは、要求される放熱性及び接着性を考慮して適宜変更が可能である。
【００４４】
また、上記実施の形態では、各回路層の厚みと環状層２６の厚みが同じ場合について説明したが、この構成限定されない。例えば、環状層２６の厚みを各回路層よりも大きくしてもよい。この構成によれば、第１金属層２１の体積をより第２金属層２２の体積に近づけることができ、より耐久性を高めることが可能である。
【００４５】
また、上記実施の形態では、第１金属層２１と第２金属層２２の厚みが同じで第１金属層の体積よりも第２金属層２２の体積の方が大きい場合について説明したが、この構成に限定されない。第２金属層２２の放熱性を確保できる範囲で第２金属層２２の厚みを第１金属層２１よりも小さくし、体積の大小関係を同じ若しくは逆転させてもよい。
【００４６】
上記実施の形態では、第２金属層２２と環状層２６の両方にディンプルを形成する構成について説明したが、この構成に限定されない。図５のような構成であってもよい。図５は、変形例に係る半導体装置のバリエーションを示す模式図である。具体的に図５Ａは、第２金属層２２にのみディンプル２８を形成した例であり、図５Ｂは、環状層２６にのみディンプル２９を形成した例である。いずれの場合であっても、上記した作用効果を享受することが可能である。特に図５Ｂにおいては、ディンプル２９の深さが絶縁板２０の上面まで達していない。この場合、ディンプル２９により接着性を向上しつつも、第１金属層２１の体積を第２金属層２２に近づけることができ、絶縁回路基板２の耐久性を確保することができる。
【００４７】
上記実施の形態では、平面視において、環状層２６と重なる第２金属層２２の領域に複数のディンプル２８を設けた半導体装置１について説明した。ディンプル２８の配置はこの実施形態に限定されない。図６のような構成であってもよい。図６は、変形例に係る半導体装置のバリエーションを示す模式図である。具体的に図６Ａは断面視における半導体装置の部分拡大図であり、図６Ｂは平面視における半導体装置の部分拡大図である。上記の実施形態と同様に、図６Ａ及び図６Ｂに示す変形例では、環状層２６と回路層２３、２４、２５の間に、環状層２６、回路層２３、２４、２５及び絶縁板２０により画定される、平面視において、環状の隙間Ｇが設けられている。ディンプル２８は、平面視において、環状層２６と重なる第２金属層２２の領域と、回路層２３、２４、２５と重なる第２金属層２２の領域と、に設けられている。また、ディンプル２８は、環状の隙間Ｇに対向する第２金属層２２には配置されていない。このようなディンプル２８の配置にすることで、更に第２金属層２２の体積を減らして第１金属層２１の体積に近づけることが可能である。この結果、第１金属層２１と第２金属層２２の体積差を小さくできる。
【００４８】
また、本実施の形態及び変形例を説明したが、他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。
【００４９】
また、本実施の形態は上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらに、技術の進歩又は派生する別技術によって、技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、請求の範囲は、技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。
【００５０】
下記に、上記実施の形態における特徴点を整理する。
上記実施の形態に記載の半導体装置は、絶縁板と、前記絶縁板の上面に形成される第１金属層と、前記絶縁板の下面に形成される第２金属層と、を有する絶縁回路基板と、前記第１金属層の上面に接合材を介して配置される半導体素子と、前記絶縁回路基板及び前記半導体素子の周囲を囲う筐体部と、を備え、前記第１金属層は、前記半導体素子と電気的に接続される回路層と、前記回路層に対して隙間を空け前記回路層の周囲を囲うように形成される環状層と、を有し、前記第２金属層は、前記環状層に対向する箇所に前記絶縁板に向かって凹む第１凹部を有し、前記筐体部は、前記環状層に接着剤を介して固定されることを特徴とする。
【００５１】
また、上記実施の形態に係る半導体装置において、前記環状層は平面を有し、平面視において、前記環状層及び前記第２金属層は少なくとも一部が重なっており、且つ前記第１凹部及び前記環状層の前記平面が重なっていることを特徴とする。
【００５２】
また、上記実施の形態に係る半導体装置において、前記環状層は、前記絶縁板に向かって凹む第２凹部を有することを特徴とする。
【００５３】
また、上記実施の形態に係る半導体装置は、絶縁板と、前記絶縁板の上面に形成される第１金属層と、前記絶縁板の下面に形成される第２金属層と、を有する絶縁回路基板と、前記第１金属層の上面に接合材を介して配置される半導体素子と、前記絶縁回路基板及び前記半導体素子の周囲を囲う筐体部と、を備え、前記第１金属層は、前記半導体素子と電気的に接続される回路層と、前記回路層に対して隙間を空け前記回路層の周囲を囲うように形成される環状層と、を有し、前記環状層は、前記絶縁板に向かって凹む第２凹部を有し、前記筐体部は、前記環状層に接着剤を介して固定されることを特徴とする。
【００５４】
また、上記実施の形態に係る半導体装置において、前記第２金属層は平面を有し、平面視において、前記環状層及び前記第２金属層は少なくとも一部が重なっており、且つ前記第２凹部及び前記第２金属層の前記平面が重なっていることを特徴とする。
【００５５】
また、上記実施の形態に係る半導体装置において、前記第２金属層は、前記環状層に対向する箇所に前記絶縁板に向かって凹む第１凹部を有することを特徴とする。
【００５６】
また、上記実施の形態に係る半導体装置において、前記第２金属層の体積は、前記第１金属層の体積よりも大きいことを特徴とする。
【００５７】
また、上記実施の形態に係る半導体装置において、前記第１凹部及び前記第２凹部は、平面視で互いに重ならない位置に設けられることを特徴とする。
【００５８】
また、上記実施の形態に係る半導体装置において、前記第１凹部及び／又は前記第２凹部は、複数のディンプル及び／又は溝で形成されることを特徴とする。
【００５９】
また、上記実施の形態に係る半導体装置において、前記第１凹部及び前記第２凹部は、複数のディンプルで形成され、前記第１凹部の個数は、前記第２凹部の個数よりも多いことを特徴とする。
【００６０】
また、上記実施の形態に係る半導体装置において、前記環状層の厚みは、前記回路層の厚みよりも大きいことを特徴する。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上説明したように、本発明は、放熱性と耐久性とを両立することができるという効果を有し、特に、半導体装置、半導体装置の製造方法に有用である。【００６２】
本出願は、２０１８年１２月１０日出願の特願２０１８−２３０６２３に基づく。この内容は、すべてここに含めておく。
【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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【国際調査報告】
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