CN103633040A - 半导体装置 - Google Patents

Abstract

提供一种简化了半导体装置的结构和制造工序从而降低了制造成本的半导体装置（100）。半导体装置（100），具有：电子基板（10），具有基板（11）以及搭载于该基板（11）的发热元件（12）；散热部（20），对该电子基板（10）产生的热进行散热；收纳部（30），收纳电子基板（10）；以及固定部（40），将电子基板（10）固定于散热部（20）；收纳部（30）和固定部（40）分别由绝缘材料构成，固定部（40）是一体地设于收纳部（30）的弹簧，通过使收纳部（30）固定于散热部（20），从而固定部（40）接触于电子基板（10）并挠曲，通过由该挠曲产生的作用力，电子基板（10）被按压于散热部（20），电子基板（10）被最终固定于散热部（20）。

Description

半导体装置

技术领域

本发明涉及一种半导体装置，该半导体装置具有电子基板、对该电子基板产生的热进行散热的散热部、收纳电子基板的收纳部、和将电子基板固定于散热部的固定部。

背景技术

以往，例如，如专利文献1所示那样，提出了一种由树脂制外壳主体、固定在树脂制外壳主体内的散热器、以及通过螺栓而安装于散热器的功率晶体管构成的电子控制单元的功率晶体管的安装结构。弹性体自上述树脂制外壳主体延长，在功率晶体管通过该弹性体而被向散热器施力的状态下，功率晶体管通过螺栓被安装于散热器。

弹性体由树脂制造，并且在该树脂制外壳主体附近的位置形成有缺口部。由此，在将功率晶体管螺栓固定于散热器后，将弹性体去除的操作变得容易。

专利文献1：JP2002－319780A

专利文献1所示的半导体装置中，在用弹性体将功率晶体管暂时固定于散热器的状态下，将功率晶体管螺栓固定于散热器。功率晶体管不通过弹性体最终固定于散热器，功率晶体管通过螺栓最终固定于散热器。采用这样的固定结构，需要将用于进行螺栓固定的螺孔形成于功率晶体管、使螺栓穿过该螺孔这样的操作。因此，半导体装置的结构和制造工序复杂化，结果，存在制造成本增加的问题。

发明内容

因此，本发明鉴于上述问题点，其目的在于提供一种简化了半导体装置的结构和制造工序、从而降低了制造成本的半导体装置。

本发明的一例的半导体装置，具有：电子基板（10），具有基板（11）以及搭载于该基板的发热元件（12）；散热部（20），对该电子基板产生的热进行散热；收纳部（30），收纳电子基板；以及固定部（40），将电子基板固定于散热部；收纳部和固定部分别由绝缘材料构成，固定部是一体地设于收纳部的弹簧，收纳部被固定于散热部，从而固定部接触于电子基板并挠曲，通过由该挠曲而产生的作用力，电子基板被按压于散热部，从而电子基板被最终固定于散热部。

本发明的一例的半导体装置中，通过作为弹簧的、收纳部（30）的一部分即固定部（40），电子基板（10）被最终固定于散热部（20）。因而，与电子基板（10）被螺栓固定于散热部（20）的结构相比，简化了半导体装置（100）的结构和制造工序。结果降低了制造成本。

固定部40由绝缘材料构成。因而，与固定部是导电材料的结构以及电子基板被螺栓固定于散热部的结构不同，即使不在电子基板上设置用于将固定部或螺栓配置于电子基板的区域也可以。由此，抑制了半导体装置100的体格的增大。

附图说明

本发明的上述及其他目的、特征和优点通过参照了附图的下述详细说明而更加明确。附图中，

图1是表示第1实施方式的半导体装置的概略结构的剖面图。

图2是表示第1实施方式的半导体装置的变形例的剖面图。

图3是表示第1实施方式的半导体装置的变形例的剖面图。

图4是表示第2实施方式的半导体装置的概略结构的剖面图。

图5是表示第2实施方式的半导体装置的变形例的剖面图。

图6是表示第3实施方式的半导体装置的概略结构的剖面图。

图7是表示第4实施方式的半导体装置的概略结构的剖面图。

图8是表示第5实施方式的半导体装置的概略结构的剖面图。

图9是表示第5实施方式的半导体装置的变形例的剖面图。

图10是图9所示的半导体装置的俯视图。

图11是将收纳部拆除后的图9所示的半导体装置的俯视图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。

（第1实施方式）

基于图1说明本实施方式的半导体装置。半导体装置100的主要部件具有电子基板10、散热部20、收纳部30和固定部40。电子基板10配置在由散热部20和收纳部30构成的密闭空间内，并通过固定部40固定于散热部20。

电子基板10具有基板11以及搭载于基板11的发热元件12。在本实施方式中，基板11的第1面11a与散热部20相对，在其背面即第2面11b，搭载有发热元件12。基板11形成有将第1面11a和第2面11b贯通的贯通孔13，该贯通孔13位于发热元件12的正下方。

散热部20对由电子基板10产生的热进行散热。散热部20的外表面20a形成有多个通过增大表面积而用于提高散热性的槽21，在其背面即内表面20b，形成有多个突起部22。内表面20b与电子基板10相对，突起部22向电子基板10侧突起，其前端与电子基板10接触。由此，在电子基板10和散热部20之间，形成了具有突起部22的高度的空间。如图1所示，在该空间中，设有将由电子基板10（发热元件12）产生的热向散热部20导热的导热介质23。导热介质23充填在上述的贯通孔13内，不仅与基板11和散热部20接触，还与发热元件12接触。

收纳部30用于收纳电子基板10，由绝缘材料形成。收纳部30具有环状的壁部31和将由该壁部31构成的2个开口面中的一个封闭的盖部32，另一个开口面被散热部20封闭。壁部31的前端嵌合于在散热部20的侧面形成的嵌合部24，从而收纳部30固定于散热部20，电子基板10被收纳于由散热部20和收纳部30构成的密闭空间内。

固定部40将电子基板10固定于散热部20，由绝缘材料形成。固定部40是一体地设置于收纳部30的弹簧，通过使收纳部30固定于散热部20，从而固定部40与电子基板10接触而挠曲，通过由该挠曲而产生的作用力，电子基板10被按压于散热部20。由此，电子基板10最终固定于散热部20。

如图1所示，本实施方式中，多个固定部40从盖部32的内表面朝向电子基板10延伸，其端部与基板11接触。多个固定部40分别接触于电子基板10的与重心不同的多个位置，在该位置上施加上述的作用力。由此，电子基板10被固定于散热部20。另外，如图1所示，与基板11接触的固定部40的端部、和突起部22的前端隔着基板11而相对。由此，突起部22位于作用力的施加方向上。并且，本实施方式中，被施加了作用力的位置位于经过电子基板10的重心的直线上。并且，被施加了作用力的位置以重心为中心而点对称。

本实施方式中，收纳部30形成有限制件（stopper）41，该限制件41对固定部40的挠曲缓和时电子基板10和散热部20的接触状态解除这一情况进行抑制。限制件41从盖部32的内表面朝向电子基板10延伸，其端部与基板11接触。另外，在固定部40的挠曲没有缓和的情况下，该限制件41仅与基板11接触而不挠曲。

接着，说明本实施方式的半导体装置100的作用效果。如上述那样，通过弹簧、也就是作为收纳部30的一部分的固定部40，将电子基板10最终固定于散热部20。因而，与电子基板被螺栓固定于散热部的结构相比，半导体装置100的结构和制造工序简单化。结果，制造成本降低。

并且，固定部40由绝缘材料构成。因而，与固定部是导电材料的结构以及电子基板被螺栓固定于散热部的结构不同，可以不在电子基板上设置用于将固定部、螺栓配置于电子基板的区域。由此，抑制了半导体装置100的体格的增大。

在收纳部30形成有限制件41，该限制件41对固定部40的挠曲缓和时电子基板10和散热部20的接触状态解除这一情况进行抑制。由此，与不具有限制件的结构相比，电子基板10和散热部20的接触状态解除这一情况得到抑制。

在散热部20的内表面20b，形成有多个突起部22，其前端与电子基板10接触。由此，通过突起部22来支撑电子基板10，因此抑制了电子基板10产生翘曲、基板11和发热元件12产生连接不良的情况。

突起部22位于作用力的施加方向上。由此，受到作用力时突起部22产生的斥力和作用力相对，因此电子基板10通过这两个力而被夹持。因而，与作用力和斥力不相对的结构相比，抑制电子基板10产生翘曲。

将电子基板10产生的热向散热部20导热的导热介质23接触于电子基板10和散热部20。由此，与不具有导热介质的结构相比，电子基板10产生的热被有效地向散热部20导热。

本实施方式中示出了在基板11的第2面11b上搭载有发热元件12的示例。但是，也可以如图2所示，将发热元件12搭载于基板11的第1面11a、并将发热元件12与散热部20接触。

本实施方式中，示出了通过使壁部31的前端嵌合于在散热部20的侧面形成的嵌合部24、从而将收纳部30固定于散热部20的示例。但是，也可以如图3所示那样采用如下结构：使壁部31的前端呈钩形状，该钩形状的前端部钩挂于散热部20的外表面20a，从而将收纳部30固定于散热部20。

（第2实施方式）

接着，基于图4来说明本发明的第2实施方式。第2实施方式的半导体装置100与第1实施方式的半导体装置的共通点很多，因此以下对于共通部分省略详细说明，对不同的部分进行重点说明。另外，对于与第1实施方式中示出的要素相同的要素赋予相同的符号。

第1实施方式中示出了多个固定部40的端部与基板11接触的示例。相对于此，本实施方式中，1个固定部40的端部与发热元件12接触。由此，电子基板10的发热元件12正下方的区域与散热部20之间的接触状态增强，因此，由发热元件12产生的热被有效地向散热部20导热。

另外，第1实施方式中示出了作用力被施加到电子基板10的与重心不同的多个位置上的示例，在本实施方式中，作用力被施加到电子基板10的重心。由此，电子基板10被最终固定于散热部20。

本实施方式中，如图4所示，示出了1个固定部40从盖部32的内表面朝向电子基板10延伸、其端部与发热元件12接触的示例。但是，也可以如图5所示那样采用如下结构：1个固定部40从壁部31的内表面朝向发热元件12延伸，其端部与发热元件12接触，并且另一固定部40从盖部32的内表面朝向基板11延伸，其端部与基板11接触。

（第3实施方式）

接着，基于图6来说明本发明的第3实施方式。第3实施方式的半导体装置100与上述各实施方式的半导体装置的共通点很多，因此以下对于共通部分省略详细说明，对不同的部分进行重点说明。另外，对于与上述各实施方式中示出的要素相同的要素赋予相同的符号。

第1实施方式中示出了固定部40为从盖部32的内表面朝向电子基板10延伸的形状的示例。相对于此，本实施方式中如图6所示，固定部40具有：盖部32中的局部厚度变薄的薄壁部42；以及与该薄壁部42的内表面连结并朝向电子基板10延伸的延伸部43。

当收纳部30被固定于散热部20时，延伸部43的端部与电子基板10接触。这样，薄壁部42挠曲，通过由该挠曲产生的作用力，电子基板10被按压于散热部20。由此，电子基板10被最终固定于散热部20。

（第4实施方式）

接着，基于图7来说明本发明的第4实施方式。第4实施方式的半导体装置100与上述各实施方式的半导体装置的共通点很多，因此以下对于共通部分省略详细说明，对不同的部分进行重点说明。另外，对于与上述各实施方式中示出的要素相同的要素赋予相同的符号。

第1实施方式中示出了固定部40为从盖部32的内表面朝向电子基板10延伸的形状的示例。相对于此，本实施方式中，固定部40具有在壁部31的前端形成的挠曲部44、和从盖部32的内表面朝向电子基板10延伸的延伸部45。

如图7所示，当以挠曲部44与散热部20的外表面20a接触的形态、将收纳部30固定于散热部20时，延伸部45的端部与电子基板10接触。这样，挠曲部44挠曲，通过由该挠曲产生的作用力，电子基板10被按压于散热部20。由此，电子基板10被最终固定于散热部20。

（第5实施方式）

接着，基于图8来说明本发明的第5实施方式。第5实施方式的半导体装置100与上述各实施方式的半导体装置的共通点很多，因此以下对于共通部分省略详细说明，对不同的部分进行重点说明。另外，对于与上述各实施方式中示出的要素相同的要素赋予相同的符号。

第1实施方式中示出了电子基板10具有基板11及发热元件12的示例。相对于此，本实施方式中，电子基板10除了基板11及发热元件12以外还具有搭载于基板11的连接件14。

如图8所示，固定部40的至少一个与连接件14接触，通过由于固定部40与电子基板10接触并挠曲而产生的作用力，电子基板10被按压于散热部20。由此，通过作用力，连接件14和基板11之间的连接部位被固定。因而，通过对连接件14和外部连接件进行插拔时产生的应力（以下表示为插拔力），可抑制连接件14和基板11之间的连接部位产生连接不良。

本实施方式中，如图8所示，示出了连接件14在与基板11的第2面11b平行的方向上与外部连接件插拔的结构。但是，也可以如图9～图11所示，连接件14在与基板11的第2面11b正交的方向上与外部连接件插拔。由此，作用力的施加方向和插拔力的施加方向平行。因此，与作用力的施加方向和插拔力的施加方向交叉的结构相比，通过插拔力，可抑制连接件14和基板11之间的连接部位产生连接不良。

如图9～图11所示，连接件14具有连接件销15、固定该连接件销15的支架16、以及接触固定部40的接触部17。多个支架16连结于接触部17，由于固定部40接触于接触部17并挠曲而产生的作用力经连结于接触部17的多个支架16向基板11施加。由此，能够将由1个固定部40产生的作用力分成与支架16数量相同的作用力后向基板11施加。由此，电子基板10和散热部20的固定状态稳定。

以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明完全不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行各种变形而实施。

本发明的半导体装置，具有：电子基板10，具有基板11以及搭载于该基板的发热元件12；散热部20，对由该电子基板产生的热进行散热；收纳部30，收纳电子基板；以及固定部40，将电子基板固定于散热部；收纳部和固定部分别由绝缘材料构成，固定部是一体地设置于收纳部的弹簧，收纳部被固定于散热部，从而固定部与电子基板接触而挠曲，通过由该挠曲而产生的作用力，电子基板被按压于散热部，电子基板被最终固定于散热部。

本发明的半导体装置中，通过作为弹簧的、收纳部30的一部分即固定部40，将电子基板10最终固定于散热部20。因而，与电子基板10被螺栓固定于散热部20的结构相比，半导体装置100的结构和制造工序简单化。结果，制造成本降低。

固定部40由绝缘材料构成。因而，与固定部是导电材料的结构、以及电子基板被螺栓固定于散热部的结构不同，即使不在电子基板上设置用于将固定部或螺栓配置于电子基板的区域也可以。由此，可抑制半导体装置100的体格的增大。

另外，作为通过由固定部40产生的作用力将电子基板10最终固定于散热部20的结构，可以是这样的结构：通过向电子基板的与重心不同的多个位置施加作用力、或者向电子基板的重心施加作用力，将电子基板固定于散热部。

也可以构成为，电子基板具有搭载于基板的连接件14，固定部的至少一个与连接件接触，通过由于固定部接触于电子基板并挠曲而产生的作用力，电子基板被按压于散热部。

由此，通过作用力，连接件14和基板11之间的连接部位被固定。因而，通过对连接件14和外部连接件进行插拔时产生的应力（以下表示为插拔力），可抑制连接件14和基板11之间的连接部位产生连接不良。

另外，也可以构成为，连接件具有在与基板的主面11b正交的方向上与外部连接件插拔的结构。

由此，作用力的施加方向和插拔力的施加方向平行。因此，与作用力的施加方向和插拔力的施加方向交叉的结构相比，通过插拔力可抑制连接件14和基板11之间的连接部位产生连接不良。

也可以构成为，上述连接件具有连接件销15、固定该连接件销的支架16、以及接触固定部的接触部17，多个支架连结于接触部，由于固定部接触于接触部并挠曲而产生的作用力经连结于接触部的多个支架而施加于基板，将电子基板按压于散热部。

由此，能够将由1个固定部40产生的作用力分成与支架14数量相同的作用力后向电子基板10施加。由此，电子基板10和散热部20之间的固定状态稳定。

以上，对本发明的半导体装置的实施方式及结构进行了例示，但本发明的实施方式及结构并不限定于上述的各实施方式及各结构。将不同的实施方式及结构中分别公开的技术要素适当组合而得到的实施方式及结构也包含在本发明的实施方式及结构的范围内。

Claims (10)

1.一种半导体装置，具有：

电子基板（10），具有基板（11）以及搭载于该基板（11）的发热元件（12）；

散热部（20），对该电子基板（10）产生的热进行散热；

收纳部（30），收纳上述电子基板（10）；以及

固定部（40），将上述电子基板（10）固定于上述散热部（20），

上述收纳部（30）和上述固定部（40）分别由绝缘材料构成，

上述固定部（40）是一体地设于上述收纳部（30）的弹簧，

上述收纳部（30）被固定于上述散热部（20），从而上述固定部（40）接触于上述电子基板（10）并挠曲，通过由该挠曲而产生的作用力，上述电子基板（10）被按压于上述散热部（20），从而上述电子基板（10）最终固定于上述散热部（20）。

2.如权利要求1所述的半导体装置，

通过向上述电子基板（10）的与重心不同的多个位置施加上述作用力、或向上述电子基板（10）的重心施加上述作用力，上述电子基板（10）被固定于上述散热部（20）。

3.如权利要求1所述的半导体装置，

上述电子基板（10）具有搭载于上述基板（11）的连接件（14），

上述固定部（40）的至少一个与上述连接件（14）接触，

通过由于上述固定部（40）接触于上述电子基板（10）并挠曲而产生的作用力，上述电子基板（10）被按压于上述散热部（20）。

4.如权利要求3所述的半导体装置，

上述连接件（14）具有在与上述基板（11）的主面（11b）正交的方向上与外部连接件插拔的结构。

5.如权利要求4所述的半导体装置，

上述连接件（14）具有连接件销（15）、将该连接件销（15）固定的支架（16）、以及接触上述固定部（40）的接触部（17），

多个上述支架（16）连结于上述接触部（17），

由于上述固定部（40）接触于上述接触部（17）并挠曲而产生的作用力，经连结于上述接触部（17）的多个上述支架（16）而施加于上述基板（11），上述电子基板（10）被按压于上述散热部（20）。

6.如权利要求1～5中任一项所述的半导体装置，

上述固定部（40）的至少一个接触于上述发热元件（12）。

7.如权利要求1所述的半导体装置，

该半导体装置具有限制件（41），该限制件（41）抑制在上述固定部（40）的挠曲缓和时上述电子基板（10）和上述散热部（20）之间的接触状态的解除。

8.如权利要求1所述的半导体装置，

在上述散热部（20）的与上述电子基板（10）相对的面，形成有多个向上述电子基板（10）侧突起的突起部（22），

上述突起部（22）与上述电子基板（10）接触。

9.如权利要求8所述的半导体装置，

上述突起部（22）位于上述作用力的施加方向。

10.如权利要求7～9中任一项所述的半导体装置，

该半导体装置具有将上述电子基板（10）产生的热向上述散热部（20）导热的导热介质（23），

该导热介质（23）设置在形成在多个上述突起部（22）之间的空间中，并与上述电子基板（10）和上述散热部（20）接触。

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