Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

CN111433909B - 半导体装置 - Google Patents

半导体装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111433909B
CN111433909B CN201880073690.XA CN201880073690A CN111433909B CN 111433909 B CN111433909 B CN 111433909B CN 201880073690 A CN201880073690 A CN 201880073690A CN 111433909 B CN111433909 B CN 111433909B
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat
semiconductor device
electronic component
heat diffusion
diffusion plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880073690.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111433909A (zh
Inventor
若生周治
佐藤翔太
藤井健太
熊谷隆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of CN111433909A publication Critical patent/CN111433909A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111433909B publication Critical patent/CN111433909B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3737—Organic materials with or without a thermoconductive filler
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3672—Foil-like cooling fins or heat sinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4871—Bases, plates or heatsinks
    • H01L21/4882—Assembly of heatsink parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3677—Wire-like or pin-like cooling fins or heat sinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49822—Multilayer substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49827—Via connections through the substrates, e.g. pins going through the substrate, coaxial cables
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H05K1/0203—Cooling of mounted components
    • H05K1/0204—Cooling of mounted components using means for thermal conduction connection in the thickness direction of the substrate
    • H05K1/0206—Cooling of mounted components using means for thermal conduction connection in the thickness direction of the substrate by printed thermal vias
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3736—Metallic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H01L2924/183—Connection portion, e.g. seal
    • H01L2924/18301—Connection portion, e.g. seal being an anchoring portion, i.e. mechanical interlocking between the encapsulation resin and another package part
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/06—Thermal details
    • H05K2201/066—Heatsink mounted on the surface of the printed circuit board [PCB]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007—Types of components
    • H05K2201/10166—Transistor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341—Surface mounted components
    • H05K3/3421—Leaded components

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

本发明涉及半导体装置，具备印刷基板、电子零件以及热扩散部，印刷基板具有绝缘层、分别配置于绝缘层的第1及第2主面之上的第1及第2导体层、从绝缘层上的第1导体层贯通至第2导体层的多个散热用过孔以及覆盖多个散热用过孔的内壁的导体膜，多个散热用过孔设置于在从印刷基板的第1主面侧俯视时与热扩散部重叠并且与电子零件也重叠的位置，散热部以在从印刷基板的第2主面侧俯视时与多个散热用过孔的至少一部分重叠的方式配置。

Description

半导体装置
技术领域
本发明涉及半导体装置，特别涉及提高从构成半导体装置的电子零件产生的热的散热性的半导体装置。
背景技术
以下，将搭载于汽车以及工业用工程机械等的车载用半导体装置、搭载于铁路车辆等的车辆用半导体装置、搭载于加工机、机器人以及工业用逆变器等的工业设备用半导体装置、使用于家庭用电子设备的半导体装置总称为半导体装置。在这样的半导体装置中，高输出化、薄型化以及小型化的要求强，起因于此，安装于半导体装置的电子零件的每单位体积的发热量处于大幅上升的倾向，强烈希望具有高的散热性的半导体装置。
例如，在专利文献1以及专利文献2中，公开对从电子零件产生的热进行散热的半导体装置。在这些专利文献中，成为在印刷基板的上表面安装电子零件，在印刷基板的下表面接合散热器的结构。在印刷基板，以从其上表面贯通至下表面的方式设置有热传导通道。成为通过该热传导通道，从电子零件产生的热经由热传导通道传到散热器，从散热器向外部散热的结构。
在专利文献1公开的半导体装置中，仅在印刷基板中的离开电子零件的正下方的地方设置有热传导通道，在专利文献2公开的半导体装置中，仅在印刷基板中的电子零件的正下方设置有热传导用的孔部。因此，印刷基板中的可热传导的区域的面积都小，能够从电子零件传导的热量少，所以从电子零件至其下方的散热器的区域的散热性不充分。另外，专利文献1公开的半导体装置通过连结板装配到印刷基板，在装配中使用螺钉等连结工具，在印刷基板与散热器之间产生空气层，存在散热性不良好的可能性。
另外，在专利文献3中，在电子零件的正下方以外的部分也设置有热传导用孔部，但由电子零件产生的热的大部分从电子零件的正下方的热传导用孔部传热，印刷基板中的热阻大，散热性不充分。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-77679号公报
专利文献2：日本特开平11-345921号公报
专利文献3：国际公开第2017/094670号
发明内容
如以上说明，在以往的半导体装置中，散热性不能说充分。本发明是为了解决如上述的问题而完成的，其目的在于提供一种提高从构成半导体装置的电子零件产生的热的散热性的半导体装置。
本发明提供一种半导体装置，具备：印刷基板；热扩散部，经由第1接合材料接合到所述印刷基板的第1主面上；电子零件，具有经由第2接合材料接合到所述热扩散部之上的散热板；以及散热部，密合地配置于所述印刷基板的第2主面上，所述印刷基板具有：绝缘层；第1及第2导体层，分别配置于所述绝缘层的第1及第2主面之上；多个散热用过孔，从所述绝缘层上的所述第1导体层贯通至所述第2导体层；以及导体膜，覆盖所述多个散热用过孔的内壁，所述多个散热用过孔设置于在从所述印刷基板的所述第1主面侧俯视时与所述热扩散部重叠并且与所述电子零件也重叠的位置，所述散热部以在从所述印刷基板的所述第2主面侧俯视时与所述多个散热用过孔的至少一部分重叠的方式配置，所述散热部包括：散热部件，具有电绝缘性及热传导性；以及冷却体，具有热传导性，所述散热部件以及所述冷却体层叠于所述印刷基板的所述第2导体层上。
根据本发明所涉及的半导体装置，能够通过热扩散部对从电子零件产生的热进行扩散、并且经由与电子零件重叠的散热用过孔向电子零件的正下方也散热，所以能够提高从电子零件产生的热的散热性。
附图说明
图1是示出本发明所涉及的实施方式1的半导体装置的结构的俯视图。
图2是示出本发明所涉及的实施方式1的半导体装置的结构的剖面图。
图3是示出本发明所涉及的实施方式1的印刷基板的结构的俯视图。
图4是示出电子零件的一个例子的俯视图。
图5是示出电子零件的一个例子的俯视图。
图6是示出本发明所涉及的实施方式1的半导体装置的制造工序的剖面图。
图7是示出本发明所涉及的实施方式1的半导体装置的制造工序的剖面图。
图8是示出本发明所涉及的实施方式1的半导体装置的制造工序的剖面图。
图9是示出本发明所涉及的实施方式1的半导体装置的制造工序的剖面图。
图10是示出本发明所涉及的实施方式1的半导体装置的制造工序的剖面图。
图11是示出本发明所涉及的实施方式1的半导体装置的其他制造工序的剖面图。
图12是示出本发明所涉及的实施方式1的半导体装置的其他制造工序的剖面图。
图13是示出本发明所涉及的实施方式1的半导体装置的其他制造工序的剖面图。
图14是示出本发明所涉及的实施方式1的半导体装置中的从电子零件的传热路径的俯视图。
图15是示出本发明所涉及的实施方式1的半导体装置中的从电子零件的传热路径的剖面图。
图16是示出本发明所涉及的实施方式1和比较例的半导体装置中的热阻值的比较结果的图。
图17是示出在热阻值的比较中使用的模型的尺寸的俯视图。
图18是示出在热阻值的比较中使用的模型的俯视图。
图19是示出电子零件的端缘部至热扩散板的端缘部的散热用过孔的间隔与半导体装置的热阻的关系的图。
图20是示出本发明所涉及的实施方式2的半导体装置的结构的俯视图。
图21是示出本发明所涉及的实施方式2的半导体装置的结构的剖面图。
图22是示出本发明所涉及的实施方式2的印刷基板的结构的俯视图。
图23是示出本发明所涉及的实施方式2的印刷基板的结构的剖面图。
图24是示出本发明所涉及的实施方式3的半导体装置的结构的剖面图。
图25是示出本发明所涉及的实施方式3的半导体装置的制造工序的剖面图。
图26是示出本发明所涉及的实施方式3的半导体装置的制造工序的剖面图。
图27是示出本发明所涉及的实施方式3的半导体装置的制造工序的剖面图。
图28是示出本发明所涉及的实施方式4的半导体装置的结构的俯视图。
图29是示出本发明所涉及的实施方式4的半导体装置的结构的剖面图。
图30是示出本发明所涉及的实施方式4的半导体装置的变形例1的结构的俯视图。
图31是示出本发明所涉及的实施方式4的半导体装置的变形例2的结构的俯视图。
图32是示出本发明所涉及的实施方式4的半导体装置的变形例3的结构的俯视图。
图33是示出本发明所涉及的实施方式4的半导体装置的变形例3的结构的剖面图。
图34是示出本发明所涉及的实施方式5的半导体装置的结构的剖面图。
图35是示出本发明所涉及的实施方式5的半导体装置的变形例1的结构的剖面图。
图36是示出本发明所涉及的实施方式5的半导体装置的变形例2的结构的剖面图。
图37是示出本发明所涉及的实施方式5的半导体装置的变形例3的结构的剖面图。
图38是示出本发明所涉及的实施方式6的半导体装置的结构的俯视图。
图39是示出本发明所涉及的实施方式6的半导体装置的结构的剖面图。
图40是示出本发明所涉及的实施方式6的半导体装置的变形例1的结构的俯视图。
图41是示出本发明所涉及的实施方式6的半导体装置的变形例1的结构的剖面图。
图42是示出本发明所涉及的实施方式7的半导体装置的结构的部分剖面图。
图43是示出本发明所涉及的实施方式7的半导体装置的结构的部分放大图。
图44是示出本发明所涉及的实施方式8的半导体装置的结构的部分俯视图。
图45是示出本发明所涉及的实施方式8的半导体装置的结构的部分剖面图。
图46是示出本发明所涉及的实施方式9的半导体装置的结构的俯视图。
图47是示出本发明所涉及的实施方式10的半导体装置的结构的俯视图。
图48是示出本发明所涉及的实施方式10的半导体装置的变形例的结构的俯视图。
图49是示出本发明所涉及的实施方式11的半导体装置的结构的电路图。
图50是示出本发明所涉及的实施方式11的半导体装置的结构的俯视图。
图51是示出本发明所涉及的实施方式11的半导体装置的变形例1的结构的电路图。
图52是示出本发明所涉及的实施方式11的半导体装置的变形例1的结构的俯视图。
图53是示出本发明所涉及的实施方式12的半导体装置的结构的剖面图。
图54是示出本发明所涉及的实施方式12的半导体装置的变形例1的结构的剖面图。
图55是示出本发明所涉及的实施方式12的半导体装置的变形例2的结构的剖面图。
图56是示出本发明所涉及的实施方式12的半导体装置的变形例3的结构的剖面图。
图57是示出本发明所涉及的实施方式13的半导体装置的结构的剖面图。
具体实施方式
以下，使用附图说明本发明的实施方式。此外，在图1以后的附图中，对同一或者相当的部分附加同一符号，省略重复的说明。另外，各图是示意性的附图，并不反映示出的构成要素的准确的大小等。
<实施方式1>
<装置结构>
图1是示出本发明所涉及的实施方式1的半导体装置100的结构的俯视图，是从上方观察半导体装置100的顶视图。图2是沿图1的A-A线的向视剖面图。此外，以下，将印刷基板1的搭载电子零件2的面设为上表面，将其相反侧设为下表面，半导体装置100的上方是指搭载有电子零件2的上表面侧。
此外，在图1以及图2中示出半导体装置100的特征部，未必示出半导体装置100的整体结构，但还能够仅用该特征部构成半导体装置100。
图1以及图2所示的半导体装置100能够使用于搭载于混合动力汽车、电动汽车、电器产品以及工业设备等的电力变换装置。这在其他实施方式的半导体装置中也是相同的。
如图1以及图2所示，关于半导体装置100，在印刷基板1的上表面侧设置的热扩散部3之上搭载有电子零件2，在印刷基板1的下表面侧设置有散热部4。
在半导体装置100中，由电子零件2产生的热通过其正下方的热扩散部3扩散，经由以在厚度方向贯通印刷基板1的方式设置的多个散热用过孔15传到在印刷基板1的下表面侧设置的散热部4，从散热部4向外部散热。
以下，使用图1以及图2详细说明半导体装置100的结构。首先，说明印刷基板1。
印刷基板1例如是在俯视时具有矩形状的平板状的部件，成为半导体装置100整体的基础。如图2所示，印刷基板1具有上侧导体层12(第1导体层)、下侧导体层13(第2导体层)以及内部导体层14等多个导体层和夹在多个导体层之间的绝缘层11，形成层次构造。即，在印刷基板1的上表面设置有上侧导体层12，在印刷基板1的下表面设置有下侧导体层13，在印刷基板1的内部，在上下方向相互隔开间隔而层次性地设置有多个内部导体层14，在上侧导体层12与内部导体层14之间、内部导体层14与内部导体层14之间以及内部导体层14与下侧导体层13之间，设置有绝缘层11。另外，在多个散热用过孔15的内壁设置有导体膜10，在散热用过孔15的内壁露出的上侧导体层12、下侧导体层13以及内部导体层14的端面被导体膜10覆盖，成为相互热导通的结构。这样，在印刷基板1的内部具有多个内部导体层14，它们经由导体膜10热导通，并且与上侧导体层12以及下侧导体层13也热导通，所以能够提高印刷基板1的热传导率。
绝缘层11是印刷基板1整体的母材，在本实施方式中，具有俯视形状为矩形的平板形状，例如由玻璃纤维和环氧树脂构成。此外，不限于此，也可以由芳纶树脂和环氧树脂构成。
在印刷基板1中，在成为母材的绝缘层11的上侧主面11a(第1主面)设置有上侧导体层12，在下侧主面11b(第2主面)设置有下侧导体层13。此外，还能够将印刷基板1的最上表面称为印刷基板1的上侧主面11a，将印刷基板1的最下表面称为印刷基板1的下侧主面11b。
内部导体层14以与上侧导体层12以及下侧导体层13各自大致平行的方式对置地配置。即，内部导体层14以与绝缘层11的上侧主面11a以及下侧主面11b各自大致平行的方式对置地配置。此外，在图2中示出将内部导体层14配置2层的例子，但内部导体层14的层数不限于此，既可以具有更多的层数，也可以更少，还可以不设置内部导体层14。但是，内部导体层14由于热传导率高于绝缘层11，所以在配置内部导体层14时，相比于不配置的情况，能够提高印刷基板1整体的热传导率。
上侧导体层12、下侧导体层13以及内部导体层14都以与印刷基板1的上侧主面11a以及下侧主面11b大致平行的方式设置，都由铜等热传导性良好的材料构成，厚度是15μm以上且500μm以下的范围。此外，印刷基板1还能够定义为包括由上侧导体层12、下侧导体层13以及内部导体层14区划的多个绝缘层11。
如以上说明，在图2所示的印刷基板1中，作为多个导体层，具有上侧导体层12、下侧导体层13以及2层的内部导体层14这合计4层的导体层，但不限定于该构造，还有不设置内部导体层14的情况。这在以后的各实施方式中也是同样的。
多个散热用过孔15是以从印刷基板1的上侧主面11a到达下侧主面11b的方式设置的贯通孔。在从印刷基板1的上侧主面11a观察的俯视时与电子零件2重叠的区域以及虽然不与电子零件2重叠但与热扩散部3重叠的区域，在俯视时相互隔开间隔而设置有多个散热用过孔15。
在此，将多个散热用过孔15的配设区域分成第1区域和第2区域。即，第1区域是指，在俯视时与电子零件2重叠的区域，第2区域是指，第1区域的周围的区域、即在俯视时第1区域的外侧的区域。在该分类中，多个散热用过孔15被分类为配设于第1区域的多个第1散热用过孔15a和配设于第2区域的多个第2散热用过孔15b。即，多个散热用过孔15被分类为在俯视时与电子零件2重叠的第1散热用过孔15a和在俯视时不与电子零件2重叠而与热扩散部3重叠的第2散热用过孔15b。
第1散热用过孔15a以及第2散热用过孔15b根据情况，既可以包括贯通绝缘层11的孔部和设置于其内壁的导体膜10这双方，也可以仅表示孔部或者导体膜10的一方。
另外，在图2中，第1散热用过孔15a以及第2散热用过孔15b表示为由导体膜10包围的孔部(中空部)，但也可以在该孔部，通过热传导性良好的材料、例如混入银填充物而成的导电性粘接剂或者焊料填充该孔部内。在该情况下，能够将填充到孔部内的导电性粘接剂等部件包含于散热用过孔15的构成要素。
这样填充有导电性粘接剂等的散热用过孔15相比于孔部中空的散热用过孔15，能够提高散热性。其原因为，相比于空气，导电性粘接剂等导电性部件的热传导性更高。此外，用焊料填充散热用过孔15的孔部内的半导体装置作为后述的实施方式3进行说明。
此外，散热用过孔15的孔部是在俯视时例如具有直径为0.6mm的圆形的开口的圆柱形状，其内壁面上的导体膜10的厚度例如是0.05mm。但是，该孔部不限于圆柱形状，例如，也可以是四棱柱，并且俯视时的开口形状也可以是多边形状。
第1散热用过孔15a以及第2散热用过孔15b与印刷基板1的上侧主面11a以及下侧主面11b以正交的方式交叉。另外，上侧导体层12、下侧导体层13以及内部导体层14都在印刷基板1的第1区域以及第2区域以平面状地扩展的方式配置，以沿着印刷基板1的上侧主面11a以及下侧主面11b的方式、即以大致平行的方式设置。因此，第1散热用过孔15a以及第2散热用过孔15b都与上侧导体层12、下侧导体层13以及内部导体层14交叉连接。换言之，上侧导体层12、下侧导体层13以及内部导体层14与多个散热用过孔15各自交叉连接。更具体而言，在散热用过孔15的孔部的内壁面上设置的导体膜10与上侧导体层12、下侧导体层13以及内部导体层14相互交叉连接。在此，交叉连接定义为导体彼此连接，电连接且热连接。
上侧导体层12、下侧导体层13以及内部导体层14也可以在与印刷基板1重叠的区域、准确而言印刷基板1中的除了散热用过孔15的孔部的印刷基板1的整体以平面状地扩展的方式设置。
另外，上侧导体层12、下侧导体层13以及内部导体层14至少设置于第1及第2区域中的特别是设置散热用过孔15的区域、准确而言被相邻的1对散热用过孔15夹着的区域，与散热用过孔15交叉连接即可。即，也可以是在例如如图1的区域1A等那样未形成散热用过孔15的区域不设置，而仅在设置有散热用过孔15的区域、准确而言被相邻的1对散热用过孔15夹着的区域上配置的结构。
在此，印刷基板1的上侧主面11a上的区域1A是设置用于连接电子零件2的引线端子21的未图示的布线的区域，该布线是用于对电子零件2和其他零件进行电连接的布线。另外，在区域1A设置有形成为与上侧导体层12相同的导体层的多个电极19。对该电极19，例如通过焊料等接合材料7c，接合有电子零件2的引线端子21。在此接合定义为通过焊料等连接多个部件。
图3是从上侧主面11a上观察安装后述电子零件2以及热扩散部3之前的印刷基板1的俯视图。如图3所示，散热用过孔15并非形成于印刷基板1的全部区域，在图3所示的区域1A、即图1所示的电子零件2的引线端子21被连接的区域未设置散热用过孔15。但是，上侧导体层12、未图示的下侧导体层13以及内部导体层14优选在区域1A以外的形成有散热用过孔15的区域和其周边的区域、即由虚线包围的区域1B以平面状地扩展的方式设置。由此，使从电子零件2产生的热在各导体层中扩散的效果变高。
再次返回到使用图1以及图2的说明，说明电子零件2以及热扩散部3。电子零件2是用树脂模制部23密封包含从MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极晶体管)、PNP晶体管、NPN晶体管、二极管以及控制IC(IntegratedCircuit，集成电路)等选择的任意1个以上的半导体芯片22的封装。
电子零件2例如具有矩形的俯视形状，由于包含半导体芯片22，所以电子零件2的发热量非常大。因此，如图2所示，电子零件2具有散热板24的结构多。该散热板24例如通过焊料等金属的接合材料7b接合到热扩散板31的主面311上。由此，能够将来自电子零件2的半导体芯片22的发热经由散热板24高效地散热。这样，电子零件2具有引线端子21、半导体芯片22、树脂模制部23以及散热板24。
在此，作为电子零件2的具体例，作为MOSFET等的封装可以举出TO-263。图4示出从上表面侧观察TO-263的俯视图。该封装是表面安装类型，在下表面侧具有散热板，引线端子LT从树脂模制部MR的1个侧面突出，向下表面侧折弯，其长度仅为到达与散热板相同的面上的长度，所以在如本实施方式所述散热板24接合到热扩散板31上，引线端子21接合到印刷基板1上的结构中，以到达印刷基板1的方式延长引线端子。
另一方面，关于如图5示出的TO-220所示引线端子LT长的通孔安装类型的封装，通过将引线端子LT弯曲而加工，也能够应对如本实施方式所述散热板24接合到热扩散板31上的结构，能够使用通用品，所以能够降低制造成本。
在此，再次返回到图2的说明。如图2所示，散热板24的上表面的一部分以及引线端子21侧的侧面被树脂模制部23覆盖。由此，散热板24相对树脂模制部23固定。但是，其仅为一个例子，不限于此，也可以是散热板24的下表面以外的全部用树脂模制部23覆盖的结构。
由于与半导体芯片22的一部分的端子部电连接并且热连接的散热板24存在于电子零件2，与热扩散板31的接合变得容易。例如，在使仅有半导体芯片22且无散热板24的仅裸芯片的电子零件2接合到热扩散板31的情况下，必须从栅极端子、源极端子、漏极端子等的一部分的端子，使用线键合等进行从端子的电连接。在印刷基板安装上的工序中，通常不引入线键合工序，所以需要在其他工序中连接键合线等，成本变高。另外，在向热扩散板31直接配置半导体芯片22的情况下，如果热扩散板31的表面的平坦性不高，则芯片在芯片22产生倾斜，成为不良的情形增加。另外，在不进行将半导体芯片22的热通过散热板24扩散之后向热扩散板31进一步扩散热，而从半导体芯片22直接向热扩散板31扩散热的情况下，如果在两者之间有轻微的空隙，则显著降低传热性。因此，根据安装上的可靠性的方面，电子零件2也最好具有半导体芯片22和散热板24，散热板24与热扩散板31接合。
树脂模制部23由于利用接合材料例如焊料的接合困难，所以成为以与该接合材料接触的方式密合的结构。电子零件2的树脂模制部23如果具有至少与接合材料接触的状态，则能够在某种程度确保从此处向印刷基板1侧的散热性。在此密合定义为多个部件之间相互接触，相互带来比接合弱的吸附力。另外，散热板24和热扩散板31通过接合材料7b接合。此外，也可以树脂模制部23未与接合材料7b密合。
热扩散部3具有使从电子零件2产生的热在俯视时向外侧放射状地扩散的功能。因此，电子零件2以使热向除了矩形的电子零件2的引线端子21侧、即热扩散部3的面向图1时左侧的侧面以外的三方的侧面的方向扩散的方式，靠热扩散部3的左端地配置。通过成为这样的配置，热扩散部3能够提高使从电子零件2产生的热放射状地扩散的效率。此外，电子零件2的配置不限于此，热扩散部3的俯视形状也不限定于矩形。
热扩散部3具备热扩散板31，热扩散板31优选例如由铜形成。由此，能够提高热扩散板31的热传导性即散热性。热扩散板31也可以由在表面形成有铜等金属膜的氧化铝或者氮化铝等热传导性良好的陶瓷材料构成。
另外，热扩散板31也可以由在从铜合金、铝合金、镁合金等群选择的任意合金材料的表面施加镀镍膜以及镀金膜的金属材料构成。该热扩散板31例如通过焊料等接合材料7a(第1接合材料)，接合到印刷基板1的上侧主面11a上的上侧导体层12。
电子零件2和热扩散部3的热扩散板31例如通过焊料等接合材料7b(第2接合材料)接合。更具体而言，电子零件2的散热板24和热扩散部3的热扩散板31经由接合材料7b接合。在如电流从电子零件2内的半导体芯片22的下表面流向散热板24那样的情况下，如果将热扩散板31设为例如如金属材料那样的导电性材料，则对与电子零件2用焊料等接合材料7b接合的热扩散板31通电，所以能够降低印刷基板1的上侧导体层12中的电阻。由此，热扩散板31不仅能够扩散来自电子零件2的热，而且也能够降低设置于印刷基板1的上侧导体层12等的导通损耗。
热扩散板31也可以使用被用作电布线的导体的母线。母线使用铜等材料的情形多，电导率高且热传导率高，所以能够将通用地使用的母线用作热扩散板31。另外，母线不仅被用作热扩散板，而且在连接印刷基板彼此的情况下也能够应用。
如以上说明，热扩散部3通过焊料等接合材料7b与电子零件2接合，并且通过焊料等接合材料7a与印刷基板1的上侧主面11a接合。由此，能够将从电子零件2发出的热经由接合材料7a以及7b放射状地传递给热扩散部3，向上侧主面11a的方向扩散。因此，能够在使热从电子零件2向热扩散部3扩散之后，从热扩散部3向下方的散热部4传热。
另外，热扩散板31以覆盖印刷基板1的多个散热用过孔15的孔部的上方的方式，通过接合材料7a接合到印刷基板1的上侧主面11a。另一方面，电子零件2的散热板24通过接合材料7b，接合到热扩散板31的主面311。
此外，在图1以及图2中，在区域1A未形成散热用过孔15，所以热扩散板31也未配置，但如果能够避免与多个电极19等的电接触，则也可以在区域1A配置热扩散板31。
另外，在作为接合各导体部件之间的接合材料使用焊料的情况下，在接合材料和与其接合的电子零件2、上侧导体层12以及热扩散板31各自的接合界面，形成金属间化合物，能够减小该接合界面中的接触热阻。因此，作为接合材料，优选使用焊料，但也可以使用导电性粘接剂或者纳米银膏等焊料以外的热传导性良好的材料。
热扩散部3优选弯曲刚度比印刷基板1高、即杨氏模量和剖面的惯性矩之积比印刷基板1大。由此，能够提高半导体装置100中的由印刷基板1和热扩散板31构成的构造体的刚性，使印刷基板1不易针对固定以及振动等外力变形，由于印刷基板1的表面安装类型的电阻、电容器等破裂引起的不良率减少，可靠性提高。
热扩散板31在其厚度变薄时热传导性降低，针对电子零件2的散热性变得不充分。另一方面，如果热扩散板31过厚，则无法使用与将电子零件2装配到印刷基板1的装置(贴片机)相同的贴片机，将热扩散板31安装到印刷基板1。其原因为，热扩散板31的厚度超过该贴片机可安装的零件的厚度的上限值。在这样的情况下，由于无法使用相同的贴片机自动地安装热扩散板31，所以安装成本增加。因此，热扩散板31的厚度优选设为0.1mm以上且100mm以下，例如优选设为0.5mm程度。
另外，热扩散板31也可以并非板状而是块状。另外，热扩散部3也可以是叠合有多个热扩散板31的结构。通过形成使通用地使用的金属板叠合并用金属材料接合的热扩散部3，能够降低热扩散部3的制造成本，并且能够提高热扩散部3的散热性。
接下来，说明散热部4。散热部4在印刷基板1的下侧主面11b上例如以跨越整面的方式设置，具有散热部件41和冷却体42。印刷基板1和散热部4例如既可以通过接合材料相互接合，也可以仅简单地接触而密合。在图2的半导体装置100中，作为一个例子，从图2的上侧朝向下侧，按照电子零件2、热扩散部3、印刷基板1、散热部件41、冷却体42的顺序层叠。在该情况下，冷却体42与半导体装置100的外侧电连接的情况多，所以冷却体42和下侧导体层13最好隔着散热部件41绝缘。但是，在从图2的上侧朝向下侧按照冷却体42、散热部件41的顺序层叠的情况下，冷却体42和下侧导体层13也可以不绝缘。
在以跨越印刷基板1的下侧主面11b侧的整面的方式设置散热部4的情况下，散热部4以在俯视时与印刷基板1的所有第1散热用过孔15a以及第2散热用过孔15b重叠的方式配置。但是，也可以是多个散热用过孔15中的至少一部分以在俯视时与散热部4重叠的方式配置的结构。换言之，也可以是散热部4仅与印刷基板1的下侧主面11b的至少一部分重叠的结构。例如，也可以是散热部4仅密合到和在俯视时与电子零件2重叠的区域以及与其邻接的区域对应的下侧主面11b的区域的结构。
散热部件41优选由具有电绝缘性且热传导性良好的材料构成。具体而言，散热部件41优选由在硅酮树脂混入有氧化铝或者氮化铝等的粒子而成的片材构成。氧化铝以及氮化铝的热传导性良好且具有电绝缘性。另外，散热部件41也可以代替上述结构而为硅酮系润滑脂或者硅酮系粘接剂。在该情况下，散热部件41如果热传导性高则也可以是非硅酮系材料。
散热部件41也可以由热传导率良好的导体层和电绝缘层构成。散热部件41使来自电子零件2的热经由热扩散板31扩散到电子零件2的外侧，将扩散的热通过散热用过孔15，向印刷基板1的下侧导体层13传热。如果散热部件41具有可热扩散的导体层，则能够在该导体层中使热进一步在俯视时放射状地扩散。
冷却体42例如是由热传导性良好的金属材料构成的俯视形状为矩形的平板形状的部件。具体而言，冷却体42优选例如由铝构成，但除此以外，也可以由铜、铝合金、或者镁合金构成。冷却体42配置于散热部件41的正下方或者正上方。在图2中，冷却体42经由散热部件41与印刷基板1热连接。换言之，可以说散热部件41接触而密合或者接合到冷却体42的上侧或者下侧的主面上。此外，冷却体42也可以是框体。
另外，虽然未图示，在冷却体42的更下侧，以接触的方式设置有水冷或者气冷的冷却机构、例如水冷管道或者散热片。
<制造方法>
接下来，使用示出制造工序中的剖面图的图6～图10，以电子零件2以及热扩散部3的安装工序为中心，说明半导体装置100的制造方法。
在图6所示的工序中，准备具有上侧导体层12、下侧导体层13以及内部导体层14等多个导体层和夹在多个导体层之间的绝缘层11而形成层次构造，具有在厚度方向贯通该层次构造的多个散热用过孔15的印刷基板1。这样的印刷基板1的制造能够使用公知的技术，所以省略说明。
然后，如图6所示，在印刷基板1的上侧主面11a上、即上侧导体层12上，载置焊料膏6a。优选例如在设置于印刷基板1的相互相邻的散热用过孔15之间的上侧导体层12上，在俯视时点状地供给焊料膏6a。更具体而言，优选在从多个散热用过孔15各自的孔部的外缘在沿着印刷基板1的上侧主面11a的方向离开100μm以上的位置，例如利用公知的焊料印刷法，通过使用金属掩模的印刷，载置焊料膏6a。
接下来，在焊料膏6a之上搭载构成热扩散部3的热扩散板31，在该状态下实施公知的加热回流处理。此外，搭载热扩散部3的工序通过先前说明的贴片机自动地实施。
另外，通过设为在印刷基板1上，在配置热扩散板31的部位的周围的一部分或者全部形成凸部来限制热扩散板31的移动的结构，能够减轻在加热回流处理中以及搬送中热扩散板31移动，能够减少安装不良。凸部能够由在公知的抗蚀剂印刷(resist printing)中使用的阻焊剂构成。另外，也可以由在公知的丝网印刷或者符号印刷中使用的、树脂或者铜等金属构成。如果使用它们，则能够在一般的印刷基板制造工序中形成凸部，所以无需特殊的工序而能够廉价地制造。另外，作为凸部，除了通过上述印刷法形成以外，也可以将具有凸部的图案的树脂片材粘贴到印刷基板1而形成，并且还可以适当地组合这些形成方法来形成。另外，作为凸部的材料，也可以使用针对焊料的接合材料7a不易润湿的材料。
通过加热回流处理，焊料膏6a熔融而以沿着上侧导体层12的表面即上侧主面11a的方式流动，如图7所示形成层状的接合材料7a。此外，在该情况下，熔融而流动的接合材料7a不流入到第1散热用过孔15a以及第2散热用过孔15b内。其原因为，如上说明那样在离开第1散热用过孔15a以及第2散热用过孔15b的孔部的外缘的区域印刷有焊料膏6a。另外，其原因为，各焊料膏6a的量也适量地被计算。在通过接合材料7a接合之后，实施检查其安装状态的外观检查。
接下来，在图8所示的工序中，在热扩散板31上以及印刷基板1的上侧主面11a上的电极19上，分别载置焊料膏6b以及6c。焊料膏6b以及6c优选例如利用公知的焊料印刷法，通过使用金属掩模的印刷载置。
接下来，在焊料膏6b之上搭载电子零件2，在焊料膏6c之上使电子零件2的引线端子21相接。在该状态下实施公知的加热回流处理。此外，通过先前说明的贴片机，自动地实施搭载电子零件2的工序。
通过加热回流处理，焊料膏6b熔融而以沿着热扩散板31的上侧主面的方式流动，如图9所示形成为层状的接合材料7a。此外，虽然接合材料7b还流入到电子零件2的树脂模制部23之下，但不针对树脂材料接合，接合材料7b简单地与树脂模制部23接触而密合。
在加热回流处理中，同时焊料膏6c也熔融，成为层状的接合材料7c，相互接合引线端子21和电极19。在通过接合材料7a以及7c接合之后，实施检查其安装状态的外观检查工序。通过这样在作为表面安装基板的印刷基板1使用表面安装类型的电子零件2，能够利用贴片机将电子零件2自动地安装到印刷基板1。
接下来，在图10所示的工序中，通过以与印刷基板1的下侧导体层13相接的方式配置散热部件41，以与散热部件41相接的方式配置冷却体42，并相互密合，设置散热部4。此外，也可以与上述相反地以与下侧导体层13相接的方式配置冷却体42，以配置到下侧的方式向冷却体42层叠散热部件41而作为散热部4。此外，印刷基板1和散热部4的各部件例如也可以通过焊料等接合材料相互接合。经由以上的工序，得到图2所示的半导体装置100。
接下来，使用示出制造工序中的剖面图的图11～图13，以电子零件2以及热扩散部3的安装工序为中心，说明半导体装置100的其他制造方法。
在图11所示的工序中，准备被接合有电子零件2的热扩散板31。对热扩散板31接合电子零件2时的焊料膏相比于在后面的工序中使用的焊料膏其熔点更高，接合热扩散板31和电子零件2的接合材料7g不会通过后面的加热回流处理再熔融。
接下来，在图12所示的工序中，准备具有上侧导体层12、下侧导体层13以及内部导体层14等多个导体层和夹在多个导体层之间的绝缘层11而形成层次构造，具有在厚度方向贯通该层次构造的多个散热用过孔15的印刷基板1。
然后，如图12所示，在印刷基板1的上侧主面11a上、即上侧导体层12上载置焊料膏6a。优选在例如设置于印刷基板1的相互相邻的散热用过孔15之间的上侧导体层12上，在俯视时点状地供给焊料膏6a。更具体而言，优选在从多个散热用过孔15各自的孔部的外缘在沿着印刷基板1的上侧主面11a的方向离开100μm以上的位置，例如利用公知的焊料印刷法，通过使用金属掩模的印刷，载置焊料膏6a。另外，在印刷基板1的上侧主面11a上的电极19上，载置焊料膏6c。焊料膏6c优选例如利用公知的焊料印刷法，通过使用金属掩模的印刷载置。
接下来，在图13所示的工序中，在焊料膏6a之上搭载与电子零件2接合的热扩散板31。在该情况下，在焊料膏6c之上使电子零件2的引线端子21相接。在该状态下，实施公知的加热回流处理。此外，通过先前说明的贴片机，自动地实施搭载与电子零件2接合的热扩散板31的工序。
通过加热回流处理，焊料膏6a熔融而以沿着上侧导体层12的表面即上侧主面11a的方式流动，形成如图2所示的层状的接合材料7a。此外，在该情况下，熔融而流动的接合材料7a不流入到第1散热用过孔15a以及第2散热用过孔15b内。其原因为，如上说明在离开第1散热用过孔15a以及第2散热用过孔15b的孔部的外缘的区域印刷有焊料膏6a。另外，其原因为，各焊料膏6a的量也适量地被计算。
另外，在加热回流处理中，也同时使焊料膏6c熔融，成为如图2所示的层状的接合材料7c，相互接合引线端子21和电极19。在通过接合材料7a以及7c接合之后，实施检查其安装状态的外观检查工序。
此外，在加热回流处理中，接合电子零件2和热扩散板31的接合材料7g不再熔融。其原因为，对热扩散板31接合电子零件2时的焊料膏相比于焊料膏6a其熔点更高，并且将加热回流处理中的温度设定为高于焊料膏6a的熔点且接合材料7g不熔融的温度。
在采用以上说明的制造方法的情况下，制造工序上的加热回流工序1次足以，制造效率变高，能够降低制造成本。
<作用以及效果>
接下来，使用图14～图19，说明本实施方式的作用以及效果。图14是从上方观察半导体装置100的俯视图，用箭头示意性地表示热的传导路径。图15是沿图14中的A-A线的向视剖面图，用箭头示意性地表示热的传导路径。
如图15所示，从电子零件2产生的热的一部分如在图15中箭头所示的热H1那样，经由电子零件2的下方的热扩散板31和印刷基板1中设置的第1散热用过孔15a，传递到下方的散热部4侧。与此同时，该热H1通过热扩散板31、上侧导体层12、下侧导体层13以及内部导体层14，从而朝向电子零件2的周围(外侧)放射状地扩散。
另外，从电子零件2产生的热的一部分如在图14以及图15中箭头所示的热H2那样，在沿着印刷基板1的主面的方向在热扩散板31中传导，朝向电子零件2的外侧放射状地扩散。其原因为，接合电子零件2和热扩散板31的接合材料7a是焊料等导电材料，热传导性优良。另外，传递到热扩散板31的热通过在其下方的印刷基板1形成的第2散热用过孔15b传导到下方的散热部4侧。通过第2散热用过孔15b的热H2也是其一部分通过上侧导体层12、下侧导体层13以及内部导体层14，从而朝向电子零件2的周围(外侧)放射状地扩散。
这样在本实施方式中，电子零件2的热能够通过经由第1散热用过孔15a传递到下方的散热部4侧的路线和经由第2散热用过孔15b传递到外侧的路线这2个路线传导。这样能够用2个路线热传导的原因在于，通过热扩散板31与电子零件2同样地接合到上侧主面11a上，从电子零件2产生的热能够经由接合材料7a以及7b高效地在热扩散板31传递，从此处高效地传导到散热部4。另外，其原因为，在与印刷基板1的主面交叉的方向延伸的第1散热用过孔15a以及第2散热用过孔15b和以沿着印刷基板1的主面的方式设置的上侧导体层12、下侧导体层13以及内部导体层14相互交叉连接。
该效果由于热扩散板31和配置于印刷基板1的下侧主面11b上的散热部4的存在，进一步提高。
在印刷基板1内向下方移动的热H1以及热H2到达与电子零件2和热扩散板31的正下方以及其外侧的区域对应的下侧导体层13。接下来，热H1以及热H2通过下侧导体层13下的散热部件41传导到冷却体42。传导到冷却体42的热H1以及热H2通过未图示的水冷或者气冷的冷却机构被冷却。
如以上所述，本实施方式的半导体装置100具有能够经由通过第1散热用过孔15a以及第2散热用过孔15b的路线散热的结构。因此，相比于仅能够从电子零件2的下方的第1散热用过孔15a散热的情况或者仅能够从离开电子零件2的第2散热用过孔15b散热的情况，能够大幅提高向下方的散热的效率。
另外，在热扩散板31不在印刷基板1的上侧主面11a上而仅配置于印刷基板1的下侧主面11b上的情况下，如果直至印刷基板1的下侧主面11b的热阻小，则热扩散板31的效果高。但是，作为热传递到热扩散板31的路径，热仅从电子零件2的下方的第1散热用过孔15a传递到散热部4的路线为主，热阻变大。
特别是，关于提高本实施方式的半导体装置100中的从第2散热用过孔15b的散热效率的效果，通过配置热扩散板31的贡献非常大。通过配置热扩散板31，相比于未配置它的情况，能够经由散热部件41向冷却体42更高效地散热。
此外，在本实施方式的半导体装置100中，例如，如图1以及图14所示，不仅是热扩散板31的正下方的区域，而且在热扩散板31的外侧也设置有散热用过孔15。由此，不仅将从电子零件2产生的热通过热扩散板31的正下方的区域的散热用过孔15传递到下方，而且朝向热扩散板31的外侧扩散的热也能够通过散热用过孔15传递到下方。
此外，如先前说明那样，上侧导体层12、下侧导体层13以及内部导体层14与热扩散板31同样地，能够使从电子零件2产生的热朝向外周侧放射状地扩散。但是，上侧导体层12、下侧导体层13以及内部导体层14的厚度是35μm程度，热阻大而无法将热充分地放射状地扩散。因此，虽然还考虑使上侧导体层12、下侧导体层13以及内部导体层14的厚度厚到500μm程度，但制造成本变高，布线图案的微细化也变得困难。但是，通过使用热扩散板31，上侧导体层12、下侧导体层13以及内部导体层14的厚度也可以是35μm程度，还能够实现抑制制造成本的设计并且布线图案的微细化。
另外，如果使可散热的区域的面积变大，则提高散热性的效果变得更大，所以如果进一步增大散热用的冷却体42和印刷基板1的接触面积，则能够进一步提高散热性。
接下来，使用图16，说明通过具有散热用过孔15以及热扩散板31，相比于仅具有散热用过孔15的情况，散热的效率提高何种程度。具体而言，图16示出使用热阻值考察如半导体装置100那样具有散热用过孔15以及热扩散板31这双方的结构和作为其比较例不具有第2散热用过孔15b以及热扩散板31而仅具有第1散热用过孔15a的结构的基于热传导的散热阻抗而得到的结果。
在此“热阻”是指表示温度的传递难度的指标，用每单位发热量的温度上升值定义。在本实施方式的半导体装置100中，电子零件2至框体33的上下方向的区域的热阻(Rth)通过以下的算式(1)表示。此外，在算式(1)中，将各部件的传热面积设为Si(m2)，将各部件的厚度设为li(m)，将各部件的热传导率设为λi(W/(m·K))，将通过热量设为Q(W)，将高温侧以及低温侧的温度分别设为Thi(K)、Tli(K)。
[数学式1]
在此，说明在热阻的计算中使用的模型。印刷基板1的俯视时的尺寸是25×25mm，厚度是1.65mm。电子零件2的俯视时的尺寸是10×10mm，设为配置于印刷基板1的中央部。即，从上方观察电子零件2时的四方的各端缘部与从上方观察印刷基板1时的四方的各端缘部的间隔都大致相等。上侧导体层12、下侧导体层13以及内部导体层14都是厚度为105μm且如图2所示是4层构造。在印刷基板1中，在从上方俯视时与电子零件2重叠的部分都等间隔地设置有25个第1散热用过孔15a，在其周围都等间隔地设置有63个第2散热用过孔15b。散热用过孔15是圆柱形状，从上方观察其孔部的直径是0.6mm，孔部的内壁面上的导体膜的厚度是0.05mm。
另外，关于上述模型中的热扩散部3的热扩散板31，俯视时的外形尺寸是20×15mm，厚度是1mm，从上方覆盖散热用过孔15。散热部件41的俯视时的尺寸是20×15mm，厚度是0.4mm。
另外，上述模型中的上侧导体层12、下侧导体层13、内部导体层14、导体膜10以及热扩散板31由铜构成，热传导率是398W/(m·K)。另外，散热部件41的热传导率是2.0W/(m·K)。
关于本实施方式的半导体装置100的模型和比较例的模型的不同点仅在于：散热用过孔15的数量在比较例中仅为第1散热用过孔15a，相对于此，在本实施方式中，具有第1散热用过孔15a和第2散热用过孔15b的方面；以及在比较例中不具有热扩散板31，在本实施方式中具有热扩散板31的方面。包括上述尺寸的其他结构全部相同。
使用上述模型，关于半导体装置100和比较例，使用基于算式(1)的热解析软件对热阻值进行仿真而得到的结果是图16。图16中的“比较例”表示利用比较例的模型的热阻值，“实施方式1”表示利用本实施方式的半导体装置100的模型的热阻值。在图16中，纵轴表示热阻。
如图16所示，通过如本实施方式的半导体装置100那样设置第2散热用过孔15b以及热扩散板31，相比于不设置它们的比较例，能够将热阻降低约53％。热阻小意味着散热性高，所以根据该结果判明，通过如本实施方式的半导体装置100那样设置第2散热用过孔15b以及热扩散板31，相比于不设置它们的比较例，能够提高散热性。
接下来，使用图17～图19，说明研究应配置接合到热扩散板31的散热用过孔15的区域而得到的结果。图17以及图18大致体现上述热阻的计算中使用的本实施方式的半导体装置100的模型，用L1、L2、L3表示从上方观察电子零件2时的除了区域1A侧以外的三方的各端缘部与从上方观察热扩散板31时的除了区域1A侧以外的三方的各端缘部的间隔。
在上述模型中，从上方观察电子零件2时的三方的各端缘部与从上方观察热扩散板31时的三方的各端缘部的距离大致相等，所以距离L1～L3都大致相等。此外，在半导体装置100中，基本上在区域1A未形成第2散热用过孔15b，在图17以及图18的区域1A不存在第2散热用过孔15b，但为了参考，用距离L4表示区域1A的宽度。
在图19中，横轴用单位mm表示从上方观察电子零件2时的各方向的端缘部与从上方观察热扩散板31时的各方向的端缘部的距离L(与L1～L3相当)，纵轴表示改变该距离的情况下的半导体装置100的热阻值(单位K/W)。
如图19所示，判明随着距离L(与L1～L3相当)变大、即随着设置热扩散板31以及第2散热用过孔15b的区域变宽，热阻变小而散热效率提高。但是，判明在距离L的值成为20mm时，热阻值的降低饱和，所以即使将距离L再增大，用接合材料7a接合距离L1～L3成为20mm以上的热扩散板31和散热用过孔15，相比于用接合材料7a接合距离L1～L3为20mm以下的热扩散板31和散热用过孔15的情况，热阻值的变化量变小。
由此，热扩散板31可以说优选构成为上述L1～L3的距离设为20mm以内的大小，与第2散热用过孔15b接合。
此外，在本实施方式中，在印刷基板1的设置有第1散热用过孔15a的第1区域的周围的第2区域设置有第2散热用过孔15b。因此，相比于不设置第2散热用过孔15b的情况，印刷基板1的机械性的刚性降低。但是，通过将热扩散板31用接合材料7a接合到印刷基板1的上侧主面11a上的上侧导体层12，由印刷基板1和热扩散板31构成的构造体的弯曲刚度比印刷基板1单体的弯曲刚度高。因此，能够抑制印刷基板1的变形。
另外，专利文献3公开的半导体装置的结构成为从上方起为电子零件、印刷基板、热扩散板、散热部，热扩散板处于印刷基板之下。在该结构中，相比于不设置热扩散板的情况，热阻降低25％。另一方面，在本实施方式的半导体装置100中，热阻在有热扩散板的情况下，相比于没有的情况，能够降低约53％，相比于专利文献3公开的半导体装置，热阻成为一半以下，散热性变得非常高。
通过散热性高，能够减小或者削减散热零件，所以能够降低零件成本。另外，在专利文献3公开的半导体装置的结构中，在印刷基板的上侧主面上配置电子零件，在下侧主面上配置热扩散板，所以在制造工序中，加热回流工序最低也需要2次，存在制造成本变高的可能性。相对于此，在本实施方式的制造方法中，还能够使加热回流工序成为1次，能够降低制造成本。
<实施方式2>
<装置结构>
图20是示出本发明所涉及的实施方式2的半导体装置200的结构的俯视图，是从上方观察半导体装置100的顶视图。图21是沿图20的B-B线的向视剖面图。此外，以下，将印刷基板1的搭载电子零件2的面设为上表面，将其相反侧设为下表面，半导体装置200的上方是指搭载有电子零件2的上表面侧。
此外，在图20以及图21中示出半导体装置200的特征部，未必示出半导体装置200的整体结构，但还能够仅用该特征部构成半导体装置200。
另外，在图20以及图21中，对与使用图1以及图2说明的实施方式1的半导体装置100相同的结构，附加同一符号，省略重复的说明。
如图20以及图21所示，在半导体装置200中，在印刷基板1的上表面侧设置的热扩散部3之上搭载有电子零件2，在印刷基板1的下表面侧设置有散热部4。而且，在上侧导体层12上的、在俯视时与第1散热用过孔15a以及第2散热用过孔15b邻接的区域，以在俯视时包围第1散热用过孔15a以及第2散热用过孔15b的孔部的周围的方式，例如形成有圆形状的凸部8。半导体装置200在具有该凸部8的方面，与实施方式1的半导体装置100不同。
凸部8例如由阻焊剂构成，具有从上侧导体层12的上表面向上方突出的形状。这样，在印刷基板1的上侧主面11a上设置凸部8，电子零件2以及热扩散部3以在从印刷基板1的上方俯视时与凸部8重叠的方式配置。此外，在图21中，凸部8的剖面形状表示为梯形状，但其是一个例子，剖面形状既可以是半圆形状、半椭圆形状、矩形状等，也可以是这些以外的剖面形状。
<制造方法>
接下来，使用图22以及图23，以凸部8的制造工序为中心，说明半导体装置200的制造方法。
凸部8例如虽然能够在印刷基板的制造工序中由在公知的抗蚀剂印刷中使用的阻焊剂构成，但也可以由在公知的丝网印刷或者符号印刷(symbol printing)中使用的、树脂或者铜等金属构成。如果使用这些，则能够在一般的印刷基板制造工序中形成凸部8，所以无需特殊的工序而能够廉价地制造。另外，作为凸部8，除了通过上述印刷法形成以外，也可以将具有凸部8的图案的树脂片材粘贴到印刷基板1而形成，并且还可以适当地组合这些形成方法而形成。另外，作为凸部8的材料，也可以使用针对焊料的接合材料7a不易润湿的材料。
图22是从上方观察使用上述制造方法以及材料在印刷基板1的上侧主面11a上形成有凸部8的印刷基板1的顶视图，图23是沿图22的B-B线的向视剖面图。
如图22以及图23所示，在印刷基板1的上侧主面11a，以在俯视时包围所有第1散热用过孔15a以及第2散热用过孔15b的孔部的周围的方式设置有圆形状的凸部8。
通过在设置有这样的多个凸部8的印刷基板1的上侧主面11a上，以与多个凸部8重叠的方式搭载并接合电子零件2以及热扩散板31，得到图20以及图21所示的半导体装置200。此外，半导体装置200的半导体装置的制造方法除了准备设置有多个凸部8的印刷基板1以外，与使用图6～图10以及图11～图13说明的实施方式1的制造方法相同。
<作用以及效果>
接下来，说明本实施方式的作用以及效果。本实施方式除了与实施方式1同样的效果以外，还起到以下说明的作用效果。
在以包围第1散热用过孔15a以及第2散热用过孔15b的孔部的周围的方式设置有圆形状的凸部8的情况下，如图6所示，在上侧导体层12上载置焊料膏6a并在其之上搭载热扩散板31而实施加热回流处理的情况下，具有抑制熔融的焊料膏6a进入到第1散热用过孔15a以及第2散热用过孔15b的孔部内的效果。
即，通过设置凸部8，上侧导体层12和热扩散板31的上下方向的间隔变宽凸部8从上侧导体层12突出的高度的量，上侧导体层12和散热板24的上下方向的间隔变宽。因此，焊料膏6a熔融而形成的接合材料7a在以向上侧、即散热板24以及热扩散板31侧被拉拽的方式接受应力的同时接合到热扩散板31。其结果，如图21所示，接合材料7a的剖面形状在散热用过孔15的孔部的上方成为拱形状。
因此，能够降低在上侧导体层12与热扩散板31之间的区域，接合材料7a流入到散热用过孔15内，在散热用过孔15的内壁面流动的可能性。其结果，能够降低接合材料7a与上侧导体层12和其正下方的冷却体42电短路的可能性，能够提高半导体装置200整体的可靠性。
另外，通过在上侧导体层12上以与凸部8重叠的方式搭载热扩散板31，能够容易地控制上侧导体层12与散热板24以及热扩散板31的上下方向的间隔。即，通过变更构成凸部8的阻焊剂等的印刷厚度或者印刷位置，能够控制接合到印刷基板1的热扩散板31的下表面与上侧导体层12的上表面的间隔。其结果，能够管理上侧导体层12上的接合材料7a的厚度，能够提高利用接合材料7a的焊接的质量。
另外，如先前说明那样，接合材料7a在上侧导体层12与热扩散板31之间的区域沿着热扩散板31的主面扩展，但不流入到散热用过孔15内，接合材料7a不到达下侧导体层13侧。因此，通过接合材料7a，热扩散部3的热扩散板31和印刷基板1的接合部分形成良好的圆角。其结果，通过外观检查，能够容易地判定接合材料7a的接合状态是否良好，特别是在通过贴片机等自动机搭载电子零件2等的情况下，能够大幅提高检查其安装状态的外观检查的效率。
另外，在上侧导体层12的与散热用过孔15邻接的区域，以包围散热用过孔15的周围的方式，用阻焊剂形成小径的凸部8时，凸部8发挥防水防油性。其原因为，这样的抗蚀剂相比于针对作为接合材料7a的焊料的润湿性良好的散热板24、热扩散板31以及上侧导体层12，不被焊料润湿。通过包围散热用过孔15的凸部8不被焊料润湿，也能够抑制作为熔融的焊料的接合材料7a流入到散热用过孔15内。由此，能够抑制由焊料引起的与冷却体42的电短路。另外，由于在散热用过孔15的孔部的周围残存凸部8，能够将包含于接合材料7a的助焊剂气体顺利地从散热用过孔15排出到外部。因此，能够抑制接合材料7a内的助焊剂气体所引起的空隙的产生。
此外，凸部8不仅与散热用过孔15邻接，而且例如也可以形成于热扩散板31与上侧导体层12之间的任意的位置。由此，能够将安装于印刷基板1上的热扩散部3的相对印刷基板1的安装高度保持为恒定。
另外，在从印刷基板1的上侧主面11a上俯视时，通过在安装热扩散部3的区域的四角设置凸部8作为符号标记，能够以使印刷基板1的上侧导体层12和热扩散板31各自的主面相互大致平行的方式配置并安装。另外，还能够成为在配置热扩散板31时重要的定位的记号。
另外，在用阻焊剂或者树脂构成凸部8的情况下，热传导率比接合材料7a低，但热扩散板31和上侧导体层12通过接合材料7a金属接合，所以关于热传导，不会受到凸部8的影响。
<实施方式3>
<装置结构>
图24是示出本发明所涉及的实施方式3的半导体装置300的结构的剖面图。此外，从上方观察半导体装置300的顶视图与图1所示的半导体装置100相同，图24与沿图1的A-A线的向视剖面图相当。
此外，以下，将印刷基板1的搭载电子零件2的面设为上表面，将其相反侧设为下表面，半导体装置300的上方是指搭载有电子零件2的上表面侧。
此外，在图24中示出半导体装置300的特征部，未必示出半导体装置300的整体结构，但还能够仅用该特征部构成半导体装置300。
另外，在图24中，对与使用图1以及图2说明的实施方式1的半导体装置100相同的结构，附加同一符号，省略重复的说明。
如图24所示，在实施方式3的半导体装置300中，在与电子零件2重叠的多个第1散热用过孔15a以及与热扩散板31重叠的多个第2散热用过孔15b的至少一部分的内部，以占据其内部的容积的1/3程度的方式设置有接合材料7d。此外，也可以在与电子零件2以及热扩散板31中的任意部件都不重叠的第2散热用过孔15b的内部，也同样地设置接合材料7d。半导体装置300在散热用过孔15的内部也具有接合材料7d的方面，与实施方式1的半导体装置100不同。
<制造方法>
接下来，使用示出制造工序中的剖面图的图25～图27，以电子零件2以及热扩散部3的安装工序为中心，说明半导体装置300的制造方法。
在图25所示的工序中，准备具有上侧导体层12、下侧导体层13以及内部导体层14等多个导体层和夹在多个导体层之间的绝缘层11而形成层次构造，具有在厚度方向贯通该层次构造的多个散热用过孔15的印刷基板1。
然后，如图25所示，在印刷基板1的上侧主面11a上、即上侧导体层12上，隔着去除焊料的氧化膜的助焊剂(未图示)，载置焊料板6d。通过载置焊料板6d，从正上方覆盖散热用过孔15。此外，焊料板6d具有至少覆盖印刷基板1的第1区域以及第2区域的至少一部分的大小。
另外，在至少与印刷基板1的第1区域以及第2区域对应的下侧导体层13上，粘贴聚酰亚胺等的耐热带9。耐热带9以从下侧主面11b侧至少塞住散热用过孔15的孔部的方式粘贴。
接下来，在焊料板6d之上搭载构成热扩散部3的热扩散板31，在该状态下实施公知的加热回流处理。此外，通过先前说明的贴片机自动地实施搭载热扩散部3的工序。
通过加热回流处理，焊料板6d熔融而以沿着上侧导体层12的表面即上侧主面11a的方式流动，如图26所示还侵入到散热用过孔15内，形成接合材料7b。其原因为，由于以覆盖散热用过孔15的孔部的方式配置焊料板6d，所以孔部上的焊料板6d熔融而侵入到散热用过孔15。另一方面，在第1及第2区域中的下侧导体层13上粘贴有耐热带9，所以熔融的焊料板6d不会越过耐热带9而漏出，接合材料7d在散热用过孔15的内部停止。此外，虽然也可以对散热用过孔15内的整体填充接合材料7d，但优选如图26所示，填充散热用过孔15内部的容积的1/3程度的体积量的接合材料7d。
在此，在使焊料板6d熔融的加热回流处理中，如果通过印刷基板1的加热而焊料板6d熔融，则该熔融的焊料沿着散热用过孔15的内壁面流动，在加热后，该熔融焊料成为块状焊料而塞住散热用过孔15内。另外，如果供给的焊料量少，则散热用过孔15内的焊料的比值变少，所以通过调整焊料板6d的厚度，能够调整散热用过孔15内部的接合材料7d的体积。
接下来，在热扩散板31上，载置焊料板6e。另外，在印刷基板1的上侧主面11a上的电极19上，隔着去除焊料的氧化膜的助焊剂(未图示)，载置焊料板6f。然后，在焊料板6e上搭载电子零件2，在焊料板6f上使电子零件2的引线端子21相接。在该状态下实施公知的加热回流处理。此外，通过先前说明的贴片机，自动地实施搭载电子零件2的工序。
通过加热回流处理，焊料板6e熔融而以沿着热扩散板31的上侧主面的方式流动，如图24所示形成为层状的接合材料7e。此外，虽然接合材料7e还流入到电子零件2的树脂模制部23之下，但不对树脂材料接合，接合材料7e简单地与树脂模制部23接触而密合。
在加热回流处理中，焊料板6f也同时熔融，成为层状的接合材料7f而相互接合引线端子21和电极19。在利用接合材料7d～7f接合之后，实施检查其安装状态的外观检查工序。
在散热用过孔15内的焊料固化之后，去除耐热带9。之后，通过以与印刷基板1的下侧导体层13相接的方式配置散热部件41，以与散热部件41相接的方式配置冷却体42，并相互密合，设置散热部4。此外，印刷基板1和散热部4的各部件例如也可以通过焊料等接合材料相互接合。经由以上的工序，得到图24所示的半导体装置300。
<作用以及效果>
接下来，说明本实施方式的作用以及效果。本实施方式除了与实施方式1同样的效果以外，还起到以下说明的作用效果。
通过设为如半导体装置300那样在散热用过孔15的内部设置有接合材料7d的结构，能够增加将从电子零件2发出的热经由第1散热用过孔15a以及第2散热用过孔15b传递给热扩散板31侧时的传热量。其原因为，相比于散热用过孔15内是中空状态的情况，在散热用过孔15内填充有焊料等导电性部件时，具有更高的热传导性。特别是，如果能够以在与散热用过孔15的延伸方向交叉的剖面，使具有高的热传导性的接合材料7d的面积增加的方式设置接合材料7d，则更有效。换言之，在散热用过孔15内接合材料7d成为圆柱状的部分的体积越增加，越增加传热量。
在进一步说明时，如图24以及图27所示，至少在上侧导体层12与下侧导体层13之间存在的接合材料7d中，在用接合材料7d填充的部分，接合材料7d成为圆柱状，与散热用过孔15的延伸方向交叉的剖面全部成为焊料的剖面，所以热传导性变高。
为了提高热传导性，在散热用过孔15内接合材料7d成为圆柱状的部分的长度优选为散热用过孔15的延伸方向的长度的1/3以上。这在仅在上侧导体层12侧或者下侧导体层13侧的任一方存在接合材料7d成为圆柱状的部分的情况和在上侧导体层12侧以及下侧导体层13侧这双方存在接合材料7d成为圆柱状的部分的情况下都相同。即，优选在散热用过孔15内，以占据其内部的容积的1/3以上的方式存在接合材料7d成为圆柱状的部分。
此外，在散热用过孔15内完全用接合材料7d填充时，产生上侧导体层12和冷却体42电短路的可能性，所以在散热用过孔15内接合材料7d成为圆柱状的部分的长度设为散热用过孔15的延伸方向的长度的90％以下的长度，从而能够提高半导体装置300的可靠性。
因此，关于在散热用过孔15内接合材料7d成为圆柱状的部分的长度，为了提高半导体装置300的散热性，设为散热用过孔15的延伸方向的长度的30％以上，为了提高半导体装置300的可靠性，设为散热用过孔15的延伸方向的长度的90％以下的长度。
这样，为了控制在散热用过孔15内接合材料7d成为圆柱状的部分的长度，调整焊料板6d的厚度，并且通过耐热带9塞住散热用过孔15内的下侧的孔部变得重要。在通过耐热带9塞住下侧的孔部的状态下焊料流入到散热用过孔15内时，散热用过孔15内的空气无法从下侧的孔部去除，在散热用过孔15的下部形成空气滞留，焊料不会到达至下侧的孔部，如图24所示，不会到达至散热用过孔15的底部。为此，在散热用过孔15内的焊料固化之后去除耐热带9。
<实施方式4>
<装置结构>
图28是示出本发明所涉及的实施方式4的半导体装置400的结构的俯视图，是从上方观察半导体装置400的顶视图。图29是沿图28的D-D线的向视剖面图。此外，以下，将印刷基板1的搭载电子零件2的面设为上表面，将其相反侧设为下表面，半导体装置400的上方是指搭载有电子零件2的上表面侧。
此外，在图28以及图29中示出半导体装置400的特征部，未必示出半导体装置400的整体结构，但还能够仅用该特征部构成半导体装置400。
另外，在图28以及图29中，对与使用图20以及图21说明的实施方式2的半导体装置200相同的结构，附加同一符号，省略重复的说明。
如图28以及图29所示，在半导体装置400中，电子零件2的引线端子21被插入到设置于印刷基板1的端子孔HL内，通过接合材料7h在端子孔HL内接合。这样，在半导体装置400中印刷基板1是通孔安装基板的方面，与印刷基板1是表面安装基板的实施方式2的半导体装置200不同。
图28以及图29所示的电子零件2设想为使用图5说明的如TO-220那样的MOSFET的封装品，在散热板24具有开口部OP。在实施方式2的半导体装置200中，在将引线端子21安装到印刷基板1上时，实施加热回流处理，但在本实施方式的半导体装置400中，能够通过利用流动(flow)的处理，将引线端子21安装到印刷基板1。
另外，如半导体装置200那样，在将热扩散板31用加热回流处理接合到印刷基板1之后，通过加热回流处理，将电子零件2的散热板24接合到热扩散板31并且将引线端子21接合到电极19，但此时，存在将热扩散板31接合到印刷基板1的接合材料7a再熔融，热扩散板31和电子零件2的位置易于偏移，成品率降低的可能性。
另一方面，在本实施方式中，通过将电子零件2的引线端子21插入到印刷基板1的端子孔HL内来决定位置，安装的成品率提高，能够低成本地制造。另外，不易引起位置偏移，所以还能够用1次的加热回流形成接合材料7a以及7b，能够更低成本地制造。
<变形例1>
图30是示出实施方式4的变形例1的半导体装置401的结构的俯视图，是从上方观察半导体装置401的顶视图。如图30所示，在半导体装置401中，在成为电子零件2的3根引线端子21a、21b以及21c中的、中央的引线端子21b的长度比其他引线端子短、且不与印刷基板1接触的结构的方面，与实施方式4的半导体装置400不同。
电子零件2设想为MOSFET的TO-220的封装品。在本变形例中，说明引线端子21b是漏极端子，成为与散热板24相同的电位的情况。在该情况下，能够不使用引线端子21b，而使用电阻比引线端子低的散热板24和热扩散板31使主电流流过。能够通过主电流路径的低电阻化，减少导通损耗。另外，不需要引线端子21b，所以通过切断得短，从源极端子21c以及栅极端子21a至漏极端子21b的空间距离变长，所以能够进行与电子零件2的高耐压化对应的设计。另外，在本变形例中，示出仅未安装引线端子21b的例子，但不限于此，还有时采用引线端子21a以及21c的一方也未安装的结构。
<变形例2>
图31是示出实施方式4的变形例2的半导体装置402的结构的俯视图，是从上方观察半导体装置402的顶视图。如图31所示，在半导体装置402中，在电子零件2的3根引线端子21a、21b以及21c中的、中央的引线端子21b的长度比其他引线端子长、且仅将引线端子21b向设置于印刷基板1的区域1A的电极19进行平面安装的方面，与变形例1的半导体装置401不同。
电子零件2设想为MOSFET的TO-220封装品。在本变形例中，在为了高耐压化希望增大端子间距离的情况下，使引线端子21b的长度比其他引线端子长更长，向印刷基板1上的电极19进行平面安装。由此，端子间的空间距离以及沿面距离变长，更适合于高耐压化。
另外，也可以将所有引线端子向印刷基板1上的分别不同的电极19进行平面安装，并且还可以将所有引线端子插入到设置于印刷基板1的分别不同的端子孔内而通孔安装。
<变形例3>
图32是示出实施方式4的变形例3的半导体装置403的结构的俯视图，是从上方观察半导体装置403的顶视图。图33是沿图32的E-E线的向视剖面图。如图32以及图33所示，在半导体装置403中，在利用设置于散热板24的圆形的开口部OP，将电子零件2利用螺钉20经由散热板24固定到印刷基板1的结构的方面，与变形例1的半导体装置401不同。通过该结构，能够可靠地防止将电子零件2安装到印刷基板1时的位置偏移。
螺钉20贯通印刷基板1、散热部件41以及冷却体42，卡合到设置于冷却体42的螺钉孔而固定，在散热板24和冷却体42并非相同的电位的情况下，螺钉20与冷却体42电绝缘。在该情况下，加工冷却体42而成为不与螺钉20直接接触的结构，或者使用塑料螺钉等绝缘螺钉。由此，无需设置用于与冷却体42的绝缘的结构，能够抑制制造成本。另外，也可以代替螺钉20，而用铆钉等固定。在该情况下，也进行与冷却体42的电绝缘。
<实施方式5>
<装置结构>
图34是示出本发明所涉及的实施方式5的半导体装置500的结构的剖面图。此外，从上方观察半导体装置500的顶视图与图20所示的半导体装置200相同，图34与沿图20的B-B线的向视剖面图相当。
此外，以下，将印刷基板1的搭载电子零件2的面设为上表面，将其相反侧设为下表面，半导体装置500的上方是指搭载有电子零件2的上表面侧。
此外，在图34中示出半导体装置500的特征部，未必示出半导体装置500的整体结构，但还能够仅用该特征部构成半导体装置500。
另外，在图34中，对与使用图20以及图21说明的实施方式2的半导体装置200相同的结构，附加同一符号，省略重复的说明。
如图34所示，在半导体装置500中，热扩散部3的热扩散板31具有第1部分31a和第2部分31b这2个部分。即，第1部分31a是沿着印刷基板1的上侧主面11a设置、且接合到上侧主面11a的平板状的部分，第2部分31b是在第1部分31a的与搭载有电子零件2的一侧相反的一侧的端缘部朝向与第1部分31a交叉的方向且与印刷基板1相反的一侧、印刷基板1的上方延伸的平板状的部分，与第1部分31a一体地设置。因此，第2部分31b未与印刷基板1的上侧主面11a接合。
此外，第2部分31b在与第1部分31a的边界部以约90°的角度弯曲，但不限定于此。例如，第1部分31a和第2部分31b所成的角度既可以小于90°也可以超过90°。
这样，关于半导体装置500的热扩散板31，在其一部分的区域接合到上侧主面11a且未接合到上侧主面11a的区域相对上侧主面11a以90°前后的角度弯曲的方面，与实施方式2的半导体装置200不同。
另外，在图34所示的剖面结构中，热扩散板31以外的结构与图21所示的半导体装置200的剖面结构相同，但也可以与图2所示的半导体装置100的剖面结构相同。即，也可以设为在图34所示的剖面结构中在上侧导体层12上未设置凸部8的结构。
<作用以及效果>
接下来，说明本实施方式的作用以及效果。本实施方式除了与实施方式1同样的效果以外，还起到以下说明的作用效果。
通过热扩散板31具有第2部分31b，不仅是热扩散效果，而且散热效果也变高。即，接合到印刷基板1的第1部分31a起到热扩散效果，表面整体接触到外部气体的第2部分31b起到散热效果。因此，能够进一步提高将电子零件2发出的热释放到外部的效果。
另外，在电子零件2例如包括如MOSFET那样的开关器件的情况下，在开关时发出放射噪声(电磁波)，但被热扩散板31的第2部分31b遮蔽，能够降低向外部的放射噪声。
另外，在电子零件2例如是控制IC或者处理微小信号的IC等的情况下，热扩散板31的第2部分31b具有使来自外部的放射噪声降低的效果，能够防止IC的误动作。
另外，热扩散板31的第2部分31b具有来自外部的粉尘等的防尘效果。另外，通过热扩散板31具有第2部分31b，热扩散板31的刚性提高，即使在对印刷基板1施加应力的情况下，第2部分31b吸收，印刷基板1的强度增加，印刷基板1不易翘曲。
另外，通过热扩散板31具有第2部分31b，接合材料7a的热循环性也能够提高，半导体装置500的可靠性提高。
此外，也可以在热扩散板31的第2部分31b，例如装配用于气冷的翼片而作为散热器。
另外，也可以在热扩散板31的第1部分31a的未设置电子零件2的区域装配翼片而作为散热器。一般地，散热器与如TO-220那样的通孔安装类型的电子零件一起相对印刷基板在铅垂方向树立使用的是通例，但也可以在水平方向横向使用。此外，通过使用通用地使用的翼片，能够削减制造成本。
<变形例1>
图35是示出实施方式5的变形例1的半导体装置501的结构的剖面图。如图35所示，在半导体装置501中，在热扩散板31的第1部分31a的水平方向的长度变短的方面，与实施方式5的半导体装置500不同。
热扩散板31具有第2部分31b，所以即使第1部分31a的俯视时的面积变小，也能够抑制散热性降低，所以能够减小半导体装置501的平面方向尺寸而小型化。
另外，如图35所示，通过将热扩散板31的第1部分31a的水平方向的长度设为与电子零件2的长度相同的程度，能够降低电子零件2的安装时的位置偏移。
<变形例2>
图36是示出实施方式5的变形例2的半导体装置502的结构的剖面图。此外，从上方观察半导体装置502的顶视图与图20所示的半导体装置200相同，图36与沿图20的C-C线的向视剖面图相当。
如图36所示，在半导体装置502中，热扩散部3的热扩散板31具有第1部分31a和第2部分31c这2个部分。即，第1部分31a是沿着印刷基板1的上侧主面11a设置、且接合到上侧主面11a的平板状的部分，第2部分31c是在第1部分31a的与搭载有电子零件2的一侧的端缘部正交的2个端缘部朝向与第1部分31a交叉的方向且与印刷基板1相反的一侧、即印刷基板1的上方延伸的平板状的部分，与第1部分31a一体地设置。因此，第2部分31c未与印刷基板1的上侧主面11a接合。
此外，第2部分31c在与第1部分31a的边界部以约90°的角度弯曲，但不限定于此。例如，第1部分31a和第2部分31c所成的角度既可以小于90°也可以超过90°。
这样，半导体装置502的热扩散板31在其一部分的区域接合到上侧主面11a且未接合到上侧主面11a的区域相对上侧主面11a以90°前后的角度弯曲的方面，与实施方式2的半导体装置200不同。
通过热扩散板31具有2个第2部分31c，不仅是热扩散效果，而且散热效果也进一步提高。另外，在电子零件2发出放射噪声(电磁波)的情况下，使向外部的放射噪声降低的效果进一步提高。另外，来自外部的粉尘等的防尘效果也变高。
此外，也可以如图34所示的半导体装置500的第2部分31b那样，设为半导体装置502的热扩散板31还具有在第1部分31a的与搭载有电子零件2的一侧相反的一侧的端缘部朝向与第1部分31a交叉的方向且印刷基板1的上方延伸的平板状的部分的结构。在该情况下，第2部分31c被称为第3部分31c。电子零件2在三方由热扩散板包围，所以散热效果、使向外部的放射噪声降低的效果以及防尘效果飞跃地提高。
<变形例3>
图37是示出实施方式5的变形例3的半导体装置503的结构的剖面图。在半导体装置503中，具有热扩散部3的热扩散板31的与搭载有电子零件2的一侧相反的一侧的部分的厚度比其他部分厚的台阶部31d。电子零件2的散热板24具有其端面卡合到该台阶部31d的大小，能够降低电子零件2的安装时的位置偏移。此外，关于热扩散板31的台阶部31d的高度，被设定成在热扩散板31上搭载有电子零件2的情况下，直至散热板24的上表面的高度和直至台阶部31d的上表面的高度变得大致相等的高度。
通过热扩散板31具有台阶部31d，电子零件2的位置准确地被决定，能够提高制造时的成品率。此外，在电子零件2的散热板24中设置有开口部的情况下，也可以在热扩散板31设置适合于该开口部的大小的凸部，在电子零件2的安装时向开口部插入凸部，从而更准确地决定电子零件2的位置。
<实施方式6>
<装置结构>
图38是示出本发明所涉及的实施方式6的半导体装置600的结构的俯视图，是从上方观察半导体装置600的顶视图。图39是沿图38的F-F线的向视剖面图。此外，以下，将印刷基板1的搭载电子零件2的面设为上表面，将其相反侧设为下表面，半导体装置600的上方是指搭载有电子零件2的上表面侧。
此外，在图38以及图39中示出半导体装置600的特征部，未必示出半导体装置600的整体结构，但还能够仅用该特征部构成半导体装置600。
另外，在图38以及图39中，对与使用图20以及图21说明的实施方式2的半导体装置200相同的结构，附加同一符号，省略重复的说明。
如图38以及图39所示，在半导体装置600中，构成为热扩散板31覆盖电子零件2的上表面的一部分。半导体装置600的热扩散板31如图39所示，具有接合到印刷基板1的第1部分31a、在第1部分31a的与搭载有电子零件2的一侧的端缘部正交的2个端缘部朝向与第1部分31a交叉的方向且印刷基板1的上方延伸的第2部分31g以及从2个第2部分31g的上部分别朝向电子零件2的一侧在沿着上侧主面11a的方向延伸的2个第3部分31f。
关于第2部分31g的高度，在印刷基板1上搭载有电子零件2的情况下，是超过电子零件2的上表面的高度，2个第3部分31f不与电子零件2相接而以部分性地覆盖电子零件2的上方的方式设置，对置的2个第3部分31f之间成为开口部OP1，如图38所示，能够从半导体装置600的上方观察到电子零件2的一部分。
<作用以及效果>
接下来，说明本实施方式的作用以及效果。本实施方式除了与实施方式1同样的效果以外，还起到以下说明的作用效果。
热扩散板31在具有覆盖电子零件2的上表面的一部分且与电子零件2的上表面的一部分重叠的第3部分31f的方面，与实施方式2的半导体装置200不同。
通过热扩散板31具有第2部分31g以及第3部分31f，成为电子零件2被热扩散板31半包围的状态，散热效果、使向外部的放射噪声降低的效果以及防尘效果飞跃地提高。
此外，具有第2部分31g以及第3部分31f的热扩散板31例如通过对铜板进行公知的冲压加工，能够以少的制造成本形成。另外，例如能够通过利用公知的削出加工或者挤压加工对铜板进行加工来形成。通过使用铜，能够减小电子零件2与热扩散板31之间的热阻，能够进一步提高热扩散板31的热扩散效率。
另外，在图39中热扩散板31的第3部分31f和电子零件2的树脂模制部23的上表面23e不接触，在两者之间具有空间，但在构成为两者密合的情况下，在树脂模制部23与第3部分31f之间传递热，从电子零件2产生的热的散热效率提高。
<变形例>
图40是示出实施方式6的变形例的半导体装置601的结构的俯视图，是从上方观察半导体装置601的顶视图。图41是沿图40的G-G线的向视剖面图。
如图40以及图41所示，在半导体装置601中，热扩散部3的热扩散板31与实施方式6同样地，具有接合到印刷基板1的第1部分31a和在第1部分31a的与搭载有电子零件2的一侧的端缘部正交的2个端缘部朝向与第1部分31a交叉的方向且印刷基板1的上方延伸的第2部分31g，并且具有以跨越2个第2部分31g之间的方式设置的第3部分31h。
第3部分31h完全覆盖电子零件2的上方，所以电子零件2用筒状的热扩散板31包围四方。但是，如图41所示，电子零件2的对置的2个侧面方向未被热扩散板31覆盖，所以通过从此处吹入空气，在热扩散板31内形成风路，能够使电子零件2高效地冷却。
此外，具有第2部分31g以及第3部分31h的热扩散板31例如通过对铜板进行公知的冲压加工，能够以少的制造成本形成。另外，例如能够通过利用公知的削出加工或者挤压加工对铜板进行加工来形成。通过使用铜，能够减小电子零件2与热扩散板31之间的热阻，能够进一步提高热扩散板31的热扩散效率。
另外，在图41中，热扩散板31的第3部分31h和电子零件2的树脂模制部23的上表面23e不接触，在两者之间具有空间，但在构成为两者密合的情况下，在树脂模制部23与第3部分31h之间传递热，从电子零件2产生的热的散热效率提高。
<实施方式7>
<装置结构>
图42是示出本发明所涉及的实施方式7的半导体装置700的结构的剖面图。此外，从上方观察半导体装置700的顶视图与图1所示的半导体装置100相同，图42放大示出印刷基板1的一部分的区域。另外，图43是将图42中的由虚线包围的区域X、即绝缘层11的1个区划放大而示出的剖面图。
此外，以下，将印刷基板1的搭载电子零件2的面设为上表面，将其相反侧设为下表面，半导体装置700的上方是指搭载有电子零件2的上表面侧。
另外，在图42以及图43中，对与使用图1以及图2说明的实施方式1的半导体装置100相同的结构，附加同一符号，省略重复的说明。
如图42所示，在实施方式7的半导体装置700中，在印刷基板1的绝缘层11具有填充物16的方面，与实施方式1的半导体装置100不同。
如图43所示，关于绝缘层11，上侧导体层12与内部导体层14之间被玻璃纤维的隔板17隔开，在隔开的空间内填充有填充物16和环氧树脂18。该构造在内部导体层14与内部导体层14之间、内部导体层14与下侧导体层13之间也相同。
填充物16是无机填充物粒子，优选使用氧化铝粒子，但不限于此，也可以是氮化铝或者氮化硼等陶瓷粒子。另外，填充物16也可以是混合多个种类的粒子而成的结构，也可以是例如对氧化铝混合氢氧化铝而成的结构。
这样在半导体装置700中，包含于印刷基板1的多个绝缘层11各自包含无机填充物粒子。由此，能够提高绝缘层11的热传导性以及耐热性。通过在绝缘层11中作为填充物16包含无机填充物粒子，能够经由填充物16传导热。因此，能够增大绝缘层11中的热传导，能够减小印刷基板1的热阻。
在此，针对具有包括将氧化铝的填充物16含有70％重量的绝缘层11的印刷基板1的半导体装置700，使用先前说明的算式(1)以及在实施方式1中说明的模型对热阻值进行仿真的结果，判明相比于图16所示的“实施方式1”的热阻值，热阻值进一步降低约5％。
此外，在该仿真的模型中，采用除了填充物16的存在以外与实施方式1的半导体装置100的模型完全相同的尺寸以及结构。
此外，为了增大绝缘层11中的热传导，增大绝缘层11含有的填充物16的填充密度是重要的。具体而言，更优选将填充物16的填充密度增大至80％重量。因此，填充物16的形状不限于如图43所示的接近球形的形状，也可以是如四面体或者六方晶那样的以多边形为基础的立体形状。
进而，填充到绝缘层11内的填充物16的尺寸也可以不恒定。即，例如在绝缘层11内，也可以仅用单一种类的粒子构成填充物16，还可以通过多个种类的尺寸的粒子的混合构成填充物16。在该情况下，尺寸更小的填充物粒子进入到被尺寸大的多个粒子夹着的区域，所以能够以更高的密度填充填充物16，能够进一步提高绝缘层11中的热传导。
<实施方式8>
<装置结构>
图44是示出本发明所涉及的实施方式8的半导体装置800的结构的俯视图，示出印刷基板1的第1区域的部分，为便于说明，电子零件2、电极19以及引线端子21等用虚线表示，省略热扩散板31。另外，图45是沿图44的H-H线的向视剖面图，仅示出印刷基板1的一部分的区域。
此外，以下，将印刷基板1的搭载电子零件2的面设为上表面，将其相反侧设为下表面，半导体装置800的上方是指搭载有电子零件2的上表面侧。
另外，在图44以及图45中，对与使用图1以及图2说明的实施方式1的半导体装置100相同的结构，附加同一符号，省略重复的说明。
如图44所示，在实施方式8的半导体装置800中，在上侧导体层12中的相互相邻的第1散热用过孔15a之间夹着的区域，以跨越第1散热用过孔15a的孔部之间的方式设置有槽15d，在该方面，与实施方式1的半导体装置100不同。另外，在图44中，示出用于电子零件2的定位的4个对准标志AL分别设置于与电子零件2的4角对应的位置的例子，但这能够用在实施方式2中说明的凸部8等设置。此外，省略散热用过孔15的周围的凸部8。
如图45所示，通过在上侧导体层12与内部导体层14之间的绝缘层11中去除上侧导体层12的一部分，设置槽15d。
此外，槽15d能够在通过公知的照相制版技术以及蚀刻对印刷基板1的上侧导体层12进行构图时同时形成。
通过设置如上述的槽15d，在半导体装置800中，能够通过在其制造时用于使焊料熔融的加热，将第1散热用过孔15a内的膨胀的空气经由槽15d释放到外部。因此，通过抑制第1散热用过孔15a内的压力的上升，能够容易地实现焊料的填充。
此外，在图44以及图45中，槽15d仅设置于第1区域，但不限于此，也可以在第2区域也以跨越相互相邻的散热用过孔15的孔部之间的方式设置槽15d。换言之，成为如下的结构：在半导体装置800的印刷基板1，以在多个散热用过孔15中在从印刷基板1的上侧主面11a的上方俯视时跨越相互相邻的散热用过孔15之间的方式设置有槽15d。
<实施方式9>
<装置结构>
图46是示出本发明所涉及的实施方式9的半导体装置900的结构的俯视图，是从上方观察半导体装置900的顶视图。此外，以下，将印刷基板1的搭载电子零件2的面设为上表面，将其相反侧设为下表面，半导体装置900的上方是指搭载有电子零件2的上表面侧。
此外，在图46中示出半导体装置900的特征部，未必示出半导体装置900的整体结构，但还能够仅用该特征部构成半导体装置900。
另外，在图46中，对与使用图20以及图21说明的实施方式2的半导体装置200相同的结构，附加同一符号，省略重复的说明。
如图46所示，在半导体装置900中，在从印刷基板1的上侧主面11a俯视时，配置于电子零件2的下侧的热扩散板31由2个热扩散板31x以及31y构成，电子零件2以跨越2个热扩散板31x以及31y之间的方式配设的方面，与实施方式2的半导体装置200不同。
热扩散板31x以及31y优选相互隔开间隔而配置，但不限于此，也可以端面彼此相互接触地配置。
例如，如实施方式1的半导体装置100的热扩散板31那样，在其俯视时的尺寸变大时，难以将其用贴片机安装。另外，在热扩散板31是中心和重心为相同的位置的长方形或者正方形的俯视形状时，相比于热扩散板31是非对称的俯视形状的情况，用贴片机的安装工序的不良率减少。因此，如本实施方式所述，通过将热扩散板31分割成多个长方形的热扩散板而配置，使用贴片机的热扩散板31的安装变得容易，能够降低安装成本。这样，根据本实施方式，通过使热扩散板31设为适合于自动安装的形状、大小，能够降低安装成本。
此外，在图46中，作为一个例子，示出将热扩散板31分割成2个的结构，但热扩散板31的分割数不限于此，例如也可以分割成3个或者4个，但分割的热扩散板31各自优选至少一部分经由接合材料与电子零件2接合。
<实施方式10>
<装置结构>
图47是示出本发明所涉及的实施方式10的半导体装置1000的结构的俯视图，是从上方观察半导体装置1000的顶视图。此外，以下，将印刷基板1的搭载电子零件2的面设为上表面，将其相反侧设为下表面，半导体装置1000的上方是指搭载有电子零件2的上表面侧。
此外，在图47中示出半导体装置1000的特征部，未必示出半导体装置1000的整体结构，还能够仅用该特征部构成半导体装置1000。
另外，在图47中，对与使用图20以及图21说明的实施方式2的半导体装置200相同的结构，附加同一符号，省略重复的说明。
如图47所示，在半导体装置1000中，在从印刷基板1的上方俯视时，4个电子零件2a、2b、2c以及2d沿着俯视形状细长的热扩散板31的一方的长边相互隔开间隔而配置。这样，在半导体装置1000中，在面向附图在左右方向以排成1列的方式配置有4个电子零件2a～2d的方面，与实施方式2的半导体装置200不同。
这样，在1个半导体装置内包括多个电子零件2的情况下，存在由于电子零件2的内部电阻等的偏差，发热量也出现偏差的可能性。在将4个电子零件2a～2d并联连接的情况下，在针对电子零件2a～2d各自分别配置到个别的热扩散板上时，发热量大的电子零件存在因由于自身的发热引起的温度上升进一步增加发热量而热失控的可能性。但是，如本实施方式所述，通过将电子零件2a～2d配置到公共的热扩散板31上，电子零件2a～2d各自的温度不会出现偏差，不易热失控，能够提供可靠性高的半导体装置。其原因为，通过将电子零件2a～2d配置到公共的热扩散板31，从电子零件2a～2d各自产生的热的散热被均匀化。
此外，搭载于热扩散板31上的电子零件的个数当然不限定于4个。
<变形例>
图48是示出实施方式10的变形例的半导体装置1001的结构的俯视图，是从上方观察半导体装置1001的顶视图。
如图48所示，在半导体装置1001中，在从印刷基板1的上方俯视时，关于4个电子零件2a、2b、2c以及2d，沿着俯视形状为矩形的热扩散板31的对置的2边相互隔开间隔而分别配置有各2个。
通过设为这样的配置，抑制从电子零件2a～2d产生的热在热扩散板31上不平衡，热扩散板31中的热扩散变得均匀，散热性提高。
<实施方式11>
<装置结构>
图49是示出本发明所涉及的实施方式11的半导体装置1100的结构的电路图，图50是示出半导体装置1100的结构的俯视图，是从上方观察半导体装置1100的顶视图。以下，将印刷基板1的搭载电子零件的面设为上表面，将其相反侧设为下表面，半导体装置1100的上方是指搭载有电子零件的上表面侧。
此外，在图50中示出半导体装置1100的特征部，未必示出半导体装置1100的整体结构，但还能够仅用该特征部构成半导体装置1100。
另外，在图50中，对与使用图20以及图21说明的实施方式2的半导体装置200相同的结构，附加同一符号，省略重复的说明。
如图49所示半导体装置1100是半桥电路，在高电位端子HV与低电位端子LV之间串联地连接电子零件2a和电子零件2c。即，高侧的电子零件2a的源极端子和低侧的电子零件2c的漏极端子连接，连接节点ND成为半桥电路的输出节点。此外，关于电子零件2a以及2c，作为一个例子，示出对N型的MOSFET反并联地连接有二极管的结构，但不限定于此。
将这样的半桥电路安装到印刷基板1的状态的顶视图是图50。如图50所示，在半导体装置1100中，在从印刷基板1的上方俯视时，电子零件2a配置于热扩散板3a，电子零件2c配置于热扩散板3b，电子零件2a的源极端子21c的一部分与热扩散板3b连接。即，热扩散板3a和3b为了保持电绝缘在印刷基板1上离开地配置，但热扩散板3b的一部分成为突出至热扩散板3a的附近的形状，对该突出部分连接有电子零件2a的源极端子21c的一部分。而且，成为电子零件2c的引线端子21b未被用作漏极端子，使用电阻比引线端子低的散热板24和热扩散板3b使主电流流过的结构，所以从电子零件2a的源极端子向电子零件2c的漏极端子，经由热扩散板3b流过主电流。
在电子零件2a与2c之间的布线距离短时，能够减小寄生电感分量，所以通过如图50那样连接源极端子和漏极端子，能够抑制电子零件2a以及2c的开关时的电压以及电流的振荡，能够提高电路的可靠性。另外，在电子零件2a以及2c中流过大电流的情况下，通过将热扩散板3b用作布线，导通损耗也能够降低，所以能够减少电力损耗。
在图49所示的半桥电路中，在热容量以及电流容量不足的情况下，通过并联连接多个电子零件，能够增加作为整体的容量。
<变形例>
图51是示出实施方式11的变形例的半导体装置1101的结构的电路图，示出对由电子零件2a以及2c构成的半桥电路并联连接有由电子零件2b以及2d构成的半桥电路的结构，各个半桥电路的连接节点ND成为公共的输出节点。此外，在图51中，示出2并联的半桥电路，但这是一个例子，并联数没有限定。
将这样的2并联的半桥电路安装到印刷基板1的状态的顶视图是图52。如图52所示，在半导体装置1101中，在从印刷基板1的上方俯视时，电子零件2a以及2b配置于热扩散板3a，电子零件2c以及2d配置于热扩散板3b，电子零件2a以及2b的源极端子21c的一部分与热扩散板3b连接。而且，成为电子零件2c以及2d的引线端子21b未被用作漏极端子，使用电阻比引线端子低的散热板24和热扩散板3b使主电流流过的结构，所以从电子零件2a以及2b的源极端子向电子零件2c以及2d的漏极端子，经由热扩散板3b流过主电流。通过这样的结构得到的效果与实施方式11的半导体装置1100相同。
<实施方式12>
<装置结构>
图53是示出本发明所涉及的实施方式12的半导体装置1200的结构的剖面图。此外，以下，将印刷基板1的搭载电子零件2的面设为上表面，将其相反侧设为下表面，半导体装置1200的上方是指搭载有电子零件2的上表面侧。
此外，在图53中示出半导体装置1200的特征部，未必示出半导体装置1200的整体结构，但还能够仅用该特征部构成半导体装置1200。
另外，在图53中，对与使用图20以及图21说明的实施方式2的半导体装置200相同的结构，附加同一符号，省略重复的说明。
如图53所示，在半导体装置1200中，在使用图40以及图41说明的实施方式6的变形例1的半导体装置601中，在热扩散板31的第3部分31h上以密合的方式配置有框体51。
在这样框体51配置于热扩散板31的第3部分31h上的方面，与实施方式6的半导体装置600不同。
框体51是从外侧保护半导体装置1200整体的箱状的部件，图53例示作为其一部分的平板状的部分。框体51优选例如由铝构成。其原因为，热传导性良好的铝能够将半导体装置的内部的热传递到外部、并且比铜等更轻。另外，框体51也可以由在表面形成有铜等金属膜的氧化铝或者氮化铝等热传导性良好的陶瓷材料构成。进而，框体51也可以设为在从铜合金、铝合金、镁合金等选择的任意合金的表面形成有镀镍膜以及镀金膜的结构。通过用这些热传导性良好的材料构成框体51，能够提高半导体装置1200的热传导性(散热性)。
这样在本实施方式中，除了使电子零件2发出的热从热扩散板31经由第2散热用过孔15b向散热部4侧散热的路线以外，还具有从热扩散板31经由框体51向外部散热的路线。因此，相比于不具有框体51的结构，散热性更优良。
<变形例1>
图54是示出实施方式12的变形例1的半导体装置1201的结构的剖面图。如图54所示，在半导体装置1201中，在使用图40以及图41说明的实施方式6的变形例1的半导体装置601中，在去除了热扩散板31的第3部分31h的结构中，以跨越2个第2部分31g上的方式配置有框体51。
因此，框体51更接近电子零件2，能够将从电子零件2产生的热作为辐射热接受，相比于经由第3部分31h在热传导中接受的情况，能够提高散热性。
<变形例2>
图55是示出实施方式12的变形例2的半导体装置1202的结构的剖面图。如图55所示，在半导体装置1202中，在使用图34说明的实施方式5的半导体装置500中，在热扩散板31的第2部分31b的与电子零件2相反的一侧的面，以密合的方式配置有框体51的方面，与实施方式5的半导体装置500不同。此外，框体51是箱状的部件，图55例示作为其一部分的平板状的部分。
通过使框体51密合到热扩散板31的第2部分31b而配置，除了实施方式5的效果以外，还具有散热性进一步提高这样的效果。
<变形例3>
图56是示出实施方式12的变形例3的半导体装置1203的结构的剖面图。如图56所示，在半导体装置1203中，在使用图34说明的实施方式5的半导体装置500中，在热扩散板31的第2部分31b的与电子零件2相反的一侧的面，依次层叠有散热部件52以及框体51的方面，与实施方式5的半导体装置500不同。
散热部件52以与热扩散板31的第2部分31b以及框体51这双方密合的方式配置。散热部件52优选为由与散热部件41同样的材质构成的具有电绝缘性且热传导性良好的片材状部件。
在热扩散板31和框体51的电位不同的情况下，通过在两者之间夹着具有电绝缘性的散热部件52，能够在防止热扩散板31和框体51的电短路的同时，将电子零件2发出的热从热扩散板31以及框体51向其外侧更高效地散热。
此外，框体51也可以在上述中未说明的各实施方式的半导体装置中，以与热扩散板31密合的方式配置。
<实施方式13>
图57是示出本发明所涉及的实施方式13的半导体装置1300的结构的剖面图。如图57所示，在半导体装置1300中，具有以覆盖电子零件2和热扩散部3的至少一部分的方式设置的热扩散材料60。此外，在图57中，对与使用图35说明的半导体装置501相同的结构，附加同一符号，省略重复的说明。
作为热扩散材料60，优选为电特性以及机械特性优良、并且热传导率高且发热量高的部位的热扩散性优良的材料。另外，热膨胀系数低，耐破裂性优良，低粘度且作业性良好。另外，从具有能够通过加热硬化时的低应力化减少基板等的翘曲量、高温保存下的重量减少率少、耐热性优良、杂质离子浓度少、可靠性优良等效果的材料选定。
作为一个例子，可以举出环氧系树脂的灌封材料等。另外，还可以举出丙烯酸树脂、硅树脂、氨基甲酸乙酯树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂、环氧树脂、氟化乙烯树脂等。另外，也可以代替上述材料，而是润滑脂或者粘接剂、散热片材。另外，不限定于这些。
通过设置热扩散材料60覆盖电子零件2和热扩散部3的至少一部分，不仅能够使来自电子零件2的发热更高效地传递到热扩散部3，而且使利用热扩散材料60的散热性也能够提高，并且得到提高覆盖的部分的印刷基板1以及电子零件2的绝缘性、防湿性、防水性、耐氯性以及耐油性的效果以及防止尘土的混入等的效果。
在图57的剖面图中，在热扩散板31的第1部分31a和第2部分31b的边界部以使其延伸方向改变约90°的方式弯曲，在被树脂模制部23覆盖的电子零件2的上部，填充有热扩散材料60。另外，能够通过第2部分31b，防止热扩散材料60流出到不想填充的部分。另外，能够通过最小限的热扩散材料60覆盖电子零件2的特定的部分或者全部。通过这样利用热扩散板31，用热扩散材料60覆盖电子零件2，能够低成本地得到高的散热性。
另外，也可以在技术上不矛盾的范围内，适当地组合以上说明的各实施方式以及包含于它们的各变形例。
应认为本次公开的实施方式在所有方面仅为例示而非限制性的。本发明的范围并非由上述说明示出而由权利要求书示出，意图包括与权利要求书均等的意义以及范围内的所有变更。

Claims (15)

1.一种半导体装置，具备：
印刷基板；
热扩散部，经由第1接合材料接合到所述印刷基板的第1主面上；
电子零件，具有经由第2接合材料接合到所述热扩散部之上的散热板；以及
散热部，配置于所述印刷基板的第2主面上，
所述印刷基板具有：
绝缘层；
第1导体层及第2导体层，分别配置于所述绝缘层的第1主面及第2主面之上；
多个散热用过孔，从所述绝缘层上的所述第1导体层贯通至所述第2导体层；以及
导体膜，覆盖所述多个散热用过孔的内壁，
所述多个散热用过孔设置于在从所述印刷基板的所述第1主面侧俯视时与所述热扩散部重叠并且与所述电子零件也重叠的位置，
所述散热部以在从所述印刷基板的所述第2主面侧俯视时与所述多个散热用过孔的至少一部分重叠的方式配置，
所述散热部包括：
散热部件，具有电绝缘性及热传导性；以及
冷却体，具有热传导性，
所述散热部件以及所述冷却体层叠于所述印刷基板的所述第2导体层上，
所述热扩散部的俯视时的大小大于所述电子零件，所述电子零件靠所述热扩散部的一端配置。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述印刷基板还具有凸部，该凸部设置于所述第1导体层上，至少包围所述多个散热用过孔，
所述热扩散部配置于设置有所述凸部的所述多个散热用过孔上。
3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
在至少一部分的所述多个散热用过孔的内部，填充有其容积的1/3以上的体积量的所述第1接合材料。
4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述第2接合材料的熔点高于所述第1接合材料的熔点。
5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述电子零件包括表面安装类型的电子零件，引线端子的至少1个被接合到作为与所述第1导体层相同的层在所述印刷基板的所述第1主面上设置的电极。
6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述电子零件包括通孔安装类型的电子零件，引线端子的至少1个被插入并接合到从所述印刷基板的所述第1主面贯通至所述第2主面的端子孔内。
7.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述热扩散部具有热扩散板，
所述热扩散板包括第1部分以及第2部分，
所述第1部分沿着所述印刷基板的所述第1主面设置，经由所述第1接合材料接合到所述第1主面，
所述第2部分与所述第1部分一体地设置，从所述第1部分的至少1个端缘部向与所述印刷基板相反的一侧延伸。
8.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述热扩散部具有热扩散板，
所述热扩散板具有其一部分比其他部分厚的台阶部，
所述电子零件的1个端面卡合到所述台阶部。
9.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述热扩散部具有热扩散板，
所述热扩散板包括第1部分、第2部分以及第3部分，
所述第1部分沿着所述印刷基板的所述第1主面设置，经由所述第1接合材料接合到所述第1主面，
所述第2部分与所述第1部分一体地设置，从所述第1部分的对置的2个端缘部分别向与所述印刷基板相反的一侧延伸，
所述第3部分从各个所述第2部分的上部分别朝向所述电子零件的一侧在沿着所述第1主面的方向延伸，覆盖所述电子零件的上方的至少一部分。
10.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述印刷基板的所述绝缘层包含填充物和树脂。
11.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述印刷基板的所述第1导体层具有以在从所述印刷基板的所述第1主面侧俯视时跨越相互相邻的散热用过孔之间的方式设置的槽。
12.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述热扩散部具有多个热扩散板，
所述电子零件以跨越多个热扩散板间之上的方式配设。
13.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
具备与所述电子零件独立的多个其他电子零件，
所述电子零件以及多个其他电子零件在从所述印刷基板的所述第1主面侧俯视时相互隔开间隔而配置于所述热扩散部上。
14.根据权利要求9所述的半导体装置，其中，
还具备框体，该框体以与所述热扩散板的所述第3部分的上部相接的方式设置，保护所述半导体装置整体，具有热传导性。
15.根据权利要求7所述的半导体装置，其中，
还具备框体，该框体以与所述热扩散板的所述第2部分的与所述电子零件相反的一侧的面相接的方式设置，具有热传导性。
CN201880073690.XA 2017-12-14 2018-12-11 半导体装置 Active CN111433909B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017239520 2017-12-14
JP2017-239520 2017-12-14
PCT/JP2018/045379 WO2019117107A1 (ja) 2017-12-14 2018-12-11 半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111433909A CN111433909A (zh) 2020-07-17
CN111433909B true CN111433909B (zh) 2023-08-11

Family

ID=66820327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880073690.XA Active CN111433909B (zh) 2017-12-14 2018-12-11 半导体装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11658089B2 (zh)
JP (1) JP6937845B2 (zh)
CN (1) CN111433909B (zh)
DE (1) DE112018006370B4 (zh)
WO (1) WO2019117107A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6740959B2 (ja) * 2017-05-17 2020-08-19 株式会社オートネットワーク技術研究所 回路装置
JP2020064941A (ja) * 2018-10-16 2020-04-23 住友電装株式会社 回路構造体及び電気接続箱
CZ34499U1 (cs) * 2020-08-17 2020-11-03 MGM COMPRO s.r.o. Výkonový regulátor
CN113438801A (zh) * 2021-07-06 2021-09-24 上海应用技术大学 便于散热的pcb板电路

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03250794A (ja) * 1990-02-28 1991-11-08 Chichibu Fuji:Kk 半導体装置
EP0542263A1 (en) * 1991-11-12 1993-05-19 Nec Corporation Semiconductor device having low resistance values at connection points of conductor layers
JP2004006791A (ja) * 2002-04-12 2004-01-08 Denso Corp 電子制御装置及びその製造方法
CN101097898A (zh) * 2006-06-29 2008-01-02 三菱电机株式会社 具有端子的半导体装置
CN102110700A (zh) * 2009-12-25 2011-06-29 索尼公司 半导体器件、半导体器件制造方法及电子装置
DE102011054908A1 (de) * 2010-11-29 2012-05-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Halbleitervorrichtung, Herstellungsverfahren dafür und Halbleitergehäuse mit dieser Halbleitervorrichtung
WO2017094670A1 (ja) * 2015-12-03 2017-06-08 三菱電機株式会社 半導体装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4107312A1 (de) 1991-03-07 1992-09-10 Telefunken Electronic Gmbh Montageanordnung von halbleiterbauelementen auf einer leiterplatte
JP3079773B2 (ja) 1992-05-15 2000-08-21 富士通株式会社 熱伝導スペーサーの実装構造
US5258887A (en) 1992-06-15 1993-11-02 Eaton Corporation Electrical device cooling system using a heat sink attached to a circuit board containing heat conductive layers and channels
JPH0736468U (ja) * 1993-12-06 1995-07-04 株式会社東海理化電機製作所 電子部品の放熱構造
US5708566A (en) * 1996-10-31 1998-01-13 Motorola, Inc. Solder bonded electronic module
DE19752797A1 (de) 1997-11-28 1999-06-10 Bosch Gmbh Robert Kühlvorrichtung für ein auf einer Leiterplatte angeordnetes, wärmeerzeugendes Bauelement
US6058013A (en) * 1998-07-02 2000-05-02 Motorola Inc. Molded housing with integral heatsink
ATE357742T1 (de) 1999-12-30 2007-04-15 Texas Instruments Inc Oberflächenmontierter leistungstransistor mit kühlkörper
JP5142119B2 (ja) * 2006-09-20 2013-02-13 住友電装株式会社 放熱構造を備えたプリント基板の製造方法および該方法で製造されたプリント基板の放熱構造
US8166650B2 (en) 2008-05-30 2012-05-01 Steering Solutions IP Holding Company Method of manufacturing a printed circuit board
JP2010245174A (ja) * 2009-04-02 2010-10-28 Denso Corp 電子制御ユニット及びその製造方法
US8198725B2 (en) * 2009-12-31 2012-06-12 Star Technologies Inc. Heat sink and integrated circuit assembly using the same
JP5755196B2 (ja) 2012-07-27 2015-07-29 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
JP6129177B2 (ja) 2012-08-03 2017-05-17 パナソニック株式会社 電子部品モジュールとその実装体
KR101343164B1 (ko) 2012-09-19 2013-12-19 삼성전기주식회사 절연용 수지 조성물, 절연 필름, 프리프레그 및 인쇄회로기판
JP2014138162A (ja) * 2013-01-18 2014-07-28 Toyota Motor Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2017195236A (ja) * 2016-04-19 2017-10-26 日本電気株式会社 電子部品と実装構造体および電子機器
CN109196637B (zh) 2016-06-01 2022-02-18 三菱电机株式会社 半导体装置
US20200098660A1 (en) * 2017-05-26 2020-03-26 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03250794A (ja) * 1990-02-28 1991-11-08 Chichibu Fuji:Kk 半導体装置
EP0542263A1 (en) * 1991-11-12 1993-05-19 Nec Corporation Semiconductor device having low resistance values at connection points of conductor layers
JP2004006791A (ja) * 2002-04-12 2004-01-08 Denso Corp 電子制御装置及びその製造方法
CN101097898A (zh) * 2006-06-29 2008-01-02 三菱电机株式会社 具有端子的半导体装置
CN102110700A (zh) * 2009-12-25 2011-06-29 索尼公司 半导体器件、半导体器件制造方法及电子装置
DE102011054908A1 (de) * 2010-11-29 2012-05-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Halbleitervorrichtung, Herstellungsverfahren dafür und Halbleitergehäuse mit dieser Halbleitervorrichtung
WO2017094670A1 (ja) * 2015-12-03 2017-06-08 三菱電機株式会社 半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2019117107A1 (ja) 2020-04-02
DE112018006370T5 (de) 2020-10-01
DE112018006370B4 (de) 2024-09-19
WO2019117107A1 (ja) 2019-06-20
CN111433909A (zh) 2020-07-17
US11658089B2 (en) 2023-05-23
US20200388550A1 (en) 2020-12-10
JP6937845B2 (ja) 2021-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110622627B (zh) 半导体装置
CN111433909B (zh) 半导体装置
JP4007304B2 (ja) 半導体装置の冷却構造
US8895871B2 (en) Circuit board having a plurality of circuit board layers arranged one over the other having bare die mounting for use as a gearbox controller
EP2500939A2 (en) Power semiconductor module and its attachment structure
CN108735692B (zh) 半导体装置
US11251108B2 (en) Semiconductor module mounted on a cooling device for use in a vehicle
KR20090085256A (ko) 반도체 패키지 및 그 제조방법들
CN108292639B (zh) 半导体装置
JP2008210829A (ja) 半導体装置
JP2015005681A (ja) 半導体装置及びその製造方法
CN110739298A (zh) 半导体组件
JP6249931B2 (ja) 回路基板、回路基板の放熱構造、回路基板の製造方法
EP1696484A1 (en) Process for assembling a double-sided circuit component
JP2017123360A (ja) 半導体モジュール
JP2021082794A (ja) 電子部品および電子装置
JP5147295B2 (ja) 半導体装置
KR20180087330A (ko) 파워 모듈의 양면 냉각을 위한 금속 슬러그
JP5039388B2 (ja) 回路装置
CN108735722B (zh) 半导体装置及半导体装置的制造方法
CN117293101A (zh) 一种功率模组及其制作方法、功率设备
JP2017054855A (ja) 半導体装置、及び半導体パッケージ
JP4961314B2 (ja) パワー半導体装置
JP2004048084A (ja) 半導体パワーモジュール
JP2009188192A (ja) 回路装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant