CN103703562B - 功率半导体装置 - Google Patents
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Abstract
一种功率半导体装置，其具有：塑模部，其具有功率半导体元件、在一侧的面上载置功率半导体元件，在另一侧的面上形成具有多个槽的凸部的基板、和以使凸部露出的方式将功率半导体元件封装的塑模树脂；多个散热片，它们分别插入至多个槽中并通过铆接紧固在基板上；以及金属板（3），其具有用于插入凸部的开口（31），凸部插入至开口（31）中，将该金属板配置在塑模部和多个散热片之间，金属板（3）具有凸起（32），该凸起（32）从开口（31）的缘部凸出，在凸部插入至开口（31）时嵌入凸部的侧面。
Description
技术领域
本发明涉及一种功率半导体装置。
背景技术
当前，下述技术被广泛应用，即，在为了对CPU（centralprocessing unit）或功率晶体管等发热量很大的电子部件（功率半导体元件）进行冷却而安装散热器时，为了填充两者的接触面之间的微小间隙而提高散热性能，涂敷散热油脂。
由于散热油脂的热传导率与金属相比非常低，因此，为了进一步提高散热性能，还实现有一种散热片一体型的功率半导体装置，其不使用散热油脂，将散热片和功率半导体装置的金属部基板一体化。在散热片一体型的功率半导体装置中，在基板上设有散热片接合用的槽，在使包含形成有该槽的部分在内的基板的一部分表面露出的状态下进行树脂塑模，在散热片插入基板的槽中后通过铆接进行紧固，从而将基板和散热片一体化，实现散热性能的提高。
如上所述，在实现了高散热化的功率半导体装置中，已知下述技术，即，通过将金属板插入至散热片和基板之间，使该金属板具有将功率半导体装置与接地电位连接的作用，从而抑制来自功率半导体元件的放射噪声或误动作（参照专利文献1）。
专利文献1：日本特开2012－49167号公报
发明内容
然而，在上述现有的技术中，由于在对功率半导体元件树脂封装时进行加热/冷却，从而有时在功率半导体装置的模块发生弯翘的状态下完成封装，或插入的金属板本身发生弯翘。由此，在上述现有的技术中，存在在金属板和基板之间产生间隙，两者间的电阻增大的问题。另外，金属的基板表面在空气中形成氧化膜，但金属氧化膜的电阻比金属本身大。在上述现有的技术中，由于通过在散热片和基板之间夹持金属板而实现金属板和基板之间的电气接触，因此除了基板表面的氧化膜由于金属板和基板的接触受到破坏而使得金属露出的微小区域之外，两者间的电气连接是通过形成在基板表面上的氧化膜而实现的。因此，存在下述问题，即，即使在金属板或基板上没有发生弯翘，基板和金属板进行面接触的情况下，通过金属之间的接触而导通的部分的比例较小，基板和金属板之间的电阻较大。
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种有效地抑制来自功率半导体元件的放射噪声或误动作的功率半导体装置。
为了解决上述课题并实现目的，本发明的功率半导体装置的特征在于，具有：塑模部，其具有功率半导体元件、基板和塑模树脂，该基板在一侧的面上载置所述功率半导体元件，在另一侧的面上形成具有多个槽的凸部，该塑模树脂以使所述凸部露出的方式将所述功率半导体元件封装；多个散热片，它们分别插入至多个槽中并通过铆接紧固在基板上；以及金属板，其具有用于凸部插入的切除部，凸部插入至切除部中，从而将该金属板配置在塑模部和多个散热片之间，金属板具有凸起，该凸起从切除部的缘部凸出，在凸部插入至切除部时嵌入凸部的侧面。
发明的效果
本发明所涉及的功率半导体装置具有下述效果，即，基板和金属板之间的电阻较小，能够提高抑制来自功率半导体元件的放射噪声或误动作的效果。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的功率半导体装置的实施方式1的结构的分解斜视图。
图2是实施方式1所涉及的功率半导体装置的剖视图。
图3是实施方式1所涉及的功率半导体装置的塑模部的剖视图。
图4是实施方式1所涉及的功率半导体装置的金属板的俯视图。
图5是金属板和基板相接触的部分的放大剖视图。
图6是金属板和基板相接触的部分的放大剖视图。
图7是表示作为切除部将切槽切除而形成的金属板的一个例子的图。
图8是本发明所涉及的功率半导体装置的实施方式2的金属板的俯视图。
图9是金属板和基板相接触的部分的放大剖视图。
图10是金属板和基板相接触的部分的放大剖视图。
具体实施方式
下面，基于附图，对本发明所涉及的功率半导体装置的实施方式进行详细说明。此外，本发明并不限定于本实施方式。
实施方式1
图1是表示本发明所涉及的功率半导体装置的实施方式1的结构的分解斜视图。图2是实施方式1所涉及的功率半导体装置的剖视图。实施方式1所涉及的功率半导体装置100具有塑模部1、散热片2及金属板3。
图3是实施方式1所涉及的功率半导体装置的塑模部的剖视图。塑模部1具有：功率半导体元件11；基板12，其在一侧的面上搭载功率半导体元件11；以及塑模树脂13，其用于封装功率半导体元件11，搭载有功率半导体元件11的基板12和塑模树脂13以一体成型的方式形成。在基板12的与搭载功率半导体元件11的面相反侧的面上形成有凸部121，其从塑模树脂13凸出。在凸部121上设有多个槽122。另外，凸部121的周缘部形成平坦面123。基板12以与金属板3相比柔软且热传导性高的金属（铝等）为材料而形成。
图4是实施方式1所涉及的功率半导体装置的金属板的俯视图。金属板3的大致矩形形状的开口31作为切除部而被切除，凸部121可插入开口31中。在此，所谓大致矩形形状，包含用于防止应力向角部集中而实施了倒圆角这样的形状。在开口31的相对的两边（在此为两短边）的缘部设有凸起32。凸起32的前端之间的间隔L2比基板12的凸部121的宽度L1小。金属板3由与基板12的材料相比较硬的金属形成，例如可使用钢板。
散热片2为薄板状，准备与设在凸部121上的多个槽122的数量相同的片数，分别插入凸部121的槽122中，以左右受到夹持的方式通过铆接固定在基板12上。
图5、图6是金属板和基板相接触的部分的放大剖视图，图5表示凸部121插入开口31前的状态，图6表示凸部121插入开口31后的状态。由于凸起32的前端之间的间隔L2比基板12的凸部121的宽度L1小，因此，在将基板12的凸部121插入开口31时，凸起32对凸部121的侧面124进行切削，在凸起32嵌入凸部121的侧面124的状态下，凸部121与开口31嵌合。此时，基板12的表面氧化膜被破坏，使内部没有被氧化的金属露出，实现金属板3和基板12之间的电连接。凸起32成为整体上是金属之间进行接触的部分，由此，能够减小金属板3和基板12之间的电阻。
在此，如果凸起32过小，则很难充分地确保在金属板3和基板12之间通过金属之间的接触而导通的部分的面积。另一方面，如果凸起32过大，则金属板3和基板12之间的间隙变大，妨碍功率半导体装置100的小型化。如果将凸起32的大小形成为0.5至1.5mm左右，则不会使功率半导体装置100大型化，且能够确保在金属板3和基板12之间通过金属之间的接触而导通的部分的面积，但上述范围只是一个例子，本发明并不限定于该范围。
此外，在此以形状为仅在开口31的两短边的缘部设置凸起32的金属板3作为例子，但凸起32也可以仅设置在开口31的长边的缘部，还可以设置在短边及长边两者的缘部。另外，凸起32也可以仅设置在开口31的相对的两边中的一方的缘部。在凸起32仅设置在开口31的相对的两边中的一方的缘部的情况下，由于在没有设置凸起32的那一边将金属板3的侧面向凸部121的侧面124按压，因此，与利用平坦面123实现导通的现有的构造相比，能够减小两者间的电阻。另外，在开口31的各边的缘部上设置的凸起32的数量并不限定为2个，可以是大于或等于2个，也可以是小于或等于2个。此外，开口31的各边的缘部处的凸起32的数量也可以不同。
另外，在上述的说明中，将凸部121所插入的开口31作为切除部而从金属板3上切除，但可以取代开口31而将切槽33作为切除部进行切除，使金属板3形成为大致コ字形。图7是表示切槽作为切除部被切除的金属板的一个例子的图。在作为切除部将用于插入凸部121的切槽33切除的情况下，通过在隔着开放的边而相对的两个边上形成凸起32，从而能够在凸部121插入切槽33时凸起32对凸部121的侧面124进行切削。通过将可插入凸部121的切除部设为切槽状，从而能够减少金属板3的材料使用量。
实施方式1所涉及的功率半导体装置，能够减小基板和金属板之间的电阻，提高抑制来自功率半导体元件的放射噪声或误动作的效果。
实施方式2
实施方式2所涉及的功率半导体装置与实施方式1相同，如图1、图2所示，具有塑模部1、散热片2及金属板3。如图3所示，塑模部1具有：功率半导体元件11；基板12，其用于搭载功率半导体元件11；以及塑模树脂13，其用于封装功率半导体元件11。图8是本发明所涉及的功率半导体装置的实施方式2的金属板的俯视图。金属板3的开口31作为切除部被切除，凸部121可插入至开口31。在开口31的四边的缘部处粘贴有金属箔34。作为金属箔34，可以使用铜箔或铝箔等以延展性优异且与金属板3相比软质的金属为材料所形成的箔。
图9、图10是金属板和基板相接触的部分的放大剖视图，图9表示凸部121插入开口31前的状态，图10表示凸部121插入开口31后的状态。在基板12的凸部121插入开口31时，金属箔34与基板12和金属板3之间的间隙的形状相对应地进行变形。通过金属箔34填充基板12和金属板3之间的间隙，从而使金属板3和基板12之间的接触面积增大，能够减小两者间的电阻。
在此，如果金属箔34过薄，则无法充分地填充基板12和金属板3之间的间隙，很难充分地确保金属板3和基板12之间的接触面积。另一方面，如果金属箔34过厚，则金属箔34难以变形，很难充分地确保金属板3和基板12之间的接触面积。如果将金属箔34的厚度形成为0.1至0.3mm左右，则易于确保金属板3和基板12之间的接触面积，但上述范围只是一个例子，本发明并不限定于该范围。
在上述的说明中，以使用在开口31的四边的缘部粘贴金属箔34的金属板的结构为例，但金属箔34只要粘贴在开口31的至少一边的缘部即可。但是，从增大基板12和金属板3之间的接触面积的角度出发，优选向开口31的所有边的缘部配置金属箔34。另外，与实施方式1相同地，金属板3也可以取代开口31而将切槽33作为切除部进行切除。
与实施方式1相同地，实施方式2所涉及的功率半导体装置也能够减小基板和金属板之间的电阻，提高抑制来自功率半导体元件的放射噪声或误动作的效果。
工业实用性
如上所述，本发明所涉及的功率半导体装置在能够提高抑制来自功率半导体元件的放射噪声或误动作这方面是有用的。
标号的说明
1塑模部，2散热片，3金属板，11功率半导体元件，12基板，13塑模树脂，31开口，32凸起，33切槽，34金属箔，100功率半导体装置，121凸部，122槽，123平坦面，124侧面。
Claims (3)
1.一种功率半导体装置，其特征在于，具有：
塑模部，其具有功率半导体元件、基板和塑模树脂，该基板在一侧的面上载置所述功率半导体元件，在另一侧的面上形成具有多个槽的凸部，该塑模树脂以使所述凸部露出的方式将所述功率半导体元件封装；
多个散热片，它们分别插入至所述多个槽中并通过铆接紧固在所述基板上；以及
金属板，其具有用于所述凸部插入的切除部，所述凸部插入至该切除部中，从而将所述金属板配置在所述塑模部和所述多个散热片之间，
所述金属板具有凸起，该凸起从所述切除部的缘部凸出，在所述凸部插入至所述切除部时嵌入所述凸部的侧面。
2.根据权利要求1所述的功率半导体装置，其特征在于，
所述切除部是矩形形状，所述凸起形成在所述切除部的相对的两边的缘部。
3.一种功率半导体装置，其特征在于，具有：
塑模部，其具有功率半导体元件、基板和塑模树脂，该基板在一侧的面上载置所述功率半导体元件，在另一侧的面上形成具有多个槽的凸部，该塑模树脂以使所述凸部露出的方式将所述功率半导体元件封装；
多个散热片，它们分别插入至所述多个槽中并通过铆接紧固在所述基板上；以及
金属板，其具有用于所述凸部插入的切除部，所述凸部插入至该切除部中，从而将所述金属板配置在所述塑模部和所述多个散热片之间，
所述金属板具有金属箔，该金属箔配置在所述切除部的缘部，在所述凸部插入至所述切除部时夹持在所述凸部和所述切除部之间。
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