CN110637362B - 半导体封装件 - Google Patents

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Abstract

冷却器(1)具有：冷却板(1a)；冷却鳍片(1b)，其设置于冷却板(1a)的下表面的中央部；以及下凸出部(1c)，其设置于冷却板(1a)的下表面的外周部。半导体元件(3)设置于冷却板(1a)的上表面。母线(5)与半导体元件(3)连接。冷却机构(8)包围冷却器(1)的下表面以及侧面。O形环(9)设置在下凸出部(1c)的下表面与冷却机构(8)的底面之间。螺栓(10)贯穿冷却机构(8)的侧壁而将冷却器(1)螺纹固定于冷却机构(8)。

Description

半导体封装件
技术领域
本发明涉及将冷却器螺纹固定于冷却机构的半导体封装件。
背景技术
就半导体封装件而言，半导体元件隔着绝缘基板而设置于冷却器的上表面。半导体元件产生的热通过设置在冷却器下表面的冷却鳍片而散热。以往，在冷却机构与冷却器之间设置O形环，从冷却器的上表面通过螺栓将冷却器固定于冷却机构。但是，存在下述问题，即，需要确保从树脂凸出的母线的外部连接部与螺栓头之间的绝缘距离，封装件尺寸变大。为了解决该问题，例如提出了在侧面配置了O形环和螺栓的构造(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2008-16515号公报
发明内容
但是，如果试图在向冷却器的垂直的侧面设置了O形环的状态下将冷却器固定于冷却机构，则有可能O形环因重力而滑落，导致O形环的位置偏移。另外，为了提高冷却机构与冷却器的配合性，对各部件要求高精度的尺寸管理。因此，存在组装困难的问题。
本发明就是为了解决上述这样的课题而提出的，其目的在于得到能够减小封装件尺寸、组装容易的半导体封装件。
本发明涉及的半导体封装件的特征在于，具有：冷却器，其具有冷却板、冷却鳍片及下凸出部，该冷却鳍片设置于所述冷却板的下表面的中央部，该下凸出部设置于所述冷却板的所述下表面的外周部；半导体元件，其设置于所述冷却板的上表面；母线，其与所述半导体元件连接；冷却机构，其包围所述冷却器的下表面及侧面；O形环，其设置在所述下凸出部的下表面与所述冷却机构的底面之间；以及螺栓，其贯穿所述冷却机构的侧壁而将所述冷却器螺纹固定于所述冷却机构。
发明的效果
在本发明中，通过将冷却机构的侧壁贯穿的螺栓而将冷却器螺纹固定于冷却机构。由此，在设置了半导体元件的冷却板的上表面没有螺栓的头部，因此不需要确保母线的外部连接部与螺栓之间的绝缘距离。另外，由于在冷却板的下表面的外周部设置的下凸出部的下表面与冷却机构的底面之间设置O形环，因此能够防止O形环的位置偏移。因此，能够减小封装件尺寸，组装容易。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1涉及的半导体封装件的剖面图。
图2是表示对比例涉及的半导体封装件的剖面图。
图3是表示本发明的实施方式2涉及的半导体封装件的剖面图。
图4是表示本发明的实施方式3涉及的半导体封装件的剖面图。
图5是表示本发明的实施方式4涉及的半导体封装件的剖面图。
图6是表示本发明的实施方式5涉及的半导体封装件的剖面图。
图7是表示本发明的实施方式6涉及的半导体封装件的剖面图。
图8是表示本发明的实施方式7涉及的半导体封装件的剖面图。
图9是表示本发明的实施方式8涉及的半导体封装件的剖面图。
图10是表示本发明的实施方式9涉及的半导体封装件的剖面图。
具体实施方式
参照附图，对本发明的实施方式涉及的半导体封装件进行说明。
对相同或相应的结构要素标注相同的标号，有时省略重复说明。
实施方式1.
图1是表示本发明的实施方式1涉及的半导体封装件的剖面图。
冷却器1具有：冷却板1a；冷却鳍片1b，其设置于冷却板1a的下表面的中央部；以及下凸出部1c，其设置于冷却板1a的下表面的外周部。
绝缘基板2设置于冷却板1a的上表面。半导体元件3经由焊料4而与绝缘基板2的上表面连接。母线5经由焊料6而与半导体元件3的上表面连接。绝缘性的树脂7覆盖母线5的一部分、绝缘基板2以及半导体元件3。
冷却机构8包围冷却器1的下表面以及侧面。O形环9设置在下凸出部1c的下表面与冷却机构8的底面之间。螺栓10贯穿冷却机构8的侧壁而拧入至冷却器1的侧面，由此将冷却器1螺纹固定于冷却机构8。
接着，与对比例进行比较，对本实施方式的效果进行说明。图2是表示对比例涉及的半导体封装件的剖面图。在对比例中，从冷却器1的上表面通过螺栓将冷却器1固定于冷却机构8。但是，存在下述问题，即，需要确保从树脂7凸出的母线5的外部连接部与螺栓10的头部之间的绝缘距离，封装件尺寸变大。
与此相对，在本实施方式中，通过将冷却机构8的侧壁贯穿的螺栓10而将冷却器1螺纹固定于冷却机构8。由此，在设置了半导体元件3的冷却板1a的上表面没有螺栓10的头部，因此不需要确保母线5的外部连接部与螺栓10之间的绝缘距离。另外，由于在冷却板1a的下表面的外周部设置的下凸出部1c的下表面与水平的冷却机构8的底面之间设置O形环9，因此能够防止O形环9的位置偏移。因此，能够减小封装件尺寸，组装容易。
实施方式2.
图3是表示本发明的实施方式2涉及的半导体封装件的剖面图。下凸出部1c由与冷却板1a的下表面接合的与冷却板1a相比更硬的硬金属构成，螺栓10被拧入至下凸出部1c。由此，拧紧耐压变大，能够提高螺栓10的紧固力。并且，由于冷却器1的刚性提高，因此能够抑制冷却器1的翘曲。另外，不需要冷却器1的螺纹槽。其它结构及效果与实施方式1相同。
实施方式3.
图4是表示本发明的实施方式3涉及的半导体封装件的剖面图。冷却器1还具有在冷却板1a的上表面的外周部设置的上凸出部1d。由于上凸出部1d被树脂7覆盖，因此不需要确保上凸出部1d与母线5之间的绝缘距离。通过上凸出部1d，冷却器1的刚性提高，因此能够抑制冷却器1的翘曲。其它结构及效果与实施方式1相同。
实施方式4.
图5是表示本发明的实施方式4涉及的半导体封装件的剖面图。上凸出部1d由与冷却板1a的上表面接合的与冷却板1a相比更硬的硬金属构成，螺栓10被拧入至上凸出部1d。由此，拧紧耐压变大，能够提高螺栓10的紧固力。其它结构及效果与实施方式3相同。
实施方式5.
图6是表示本发明的实施方式5涉及的半导体封装件的剖面图。螺栓10贯穿上凸出部1d，螺栓10的前端安装有具有螺纹孔的螺母11。螺母11由比冷却器1硬的金属构成。如上所述，通过螺栓10和螺母11进行固定，由此不需要冷却器1的螺纹槽，能够提高螺栓10的紧固力。其它结构及效果与实施方式3相同。
实施方式6.
图7是表示本发明的实施方式6涉及的半导体封装件的剖面图。螺母11被埋入至上凸出部1d的侧面。螺栓10被拧入至螺母11。这样，通过螺栓10和螺母11进行固定，由此不需要冷却器1的螺纹槽，能够提高螺栓10的紧固力。其它结构及效果与实施方式3相同。
实施方式7.
图8是表示本发明的实施方式7涉及的半导体封装件的剖面图。冷却机构8的侧壁以从冷却机构8的底面随着朝上而扩展开的方式倾斜。冷却器1的侧面以与冷却机构8的侧壁的内侧面相对的方式倾斜。通过相对于倾斜的冷却机构8的侧壁以及冷却器1的侧面而垂直地紧固螺栓10，从而产生将O形环9压溃的向下的力，因此密封效果提高。其它结构及效果与实施方式3相同。
实施方式8.
图9是表示本发明的实施方式8涉及的半导体封装件的剖面图。O形环9设置在下凸出部1c的侧面与冷却机构8的侧壁的内侧面之间。由于冷却机构8的侧壁的内侧面和冷却器1的侧面倾斜，因此能够在向两者之间设置O形环9时防止O形环9的位置偏移。并且，通过紧固螺栓10而产生将O形环9压溃的方向的力，因此密封效果提高。其它结构及效果与实施方式7相同。
实施方式9.
图10是表示本发明的实施方式9涉及的半导体封装件的剖面图。冷却机构8的外侧面与冷却机构8的底面垂直。由此，螺栓10的紧固方向为水平方向，因此螺栓10的紧固时的组装性提高。其它结构及效果与实施方式8相同。
此外，半导体元件3是MOSFET、SBD、IGBT或PN二极管等。另外，半导体元件3不限于由硅形成，也可以由与硅相比带隙大的宽带隙半导体形成。宽带隙半导体例如是碳化硅、氮化镓类材料或金刚石。由这样的宽带隙半导体形成的功率半导体元件由于耐电压性、容许电流密度高，因此能够小型化。通过使用该小型化的元件，从而组装了该元件的半导体封装件也能够小型化。另外，由于元件的耐热性高，因此能够使散热器的散热鳍片小型化，能够使水冷部空冷化，因此能够使半导体封装件进一步小型化。另外，由于元件的电力损耗低且高效率，所以能够使半导体封装件高效化。
标号的说明
1冷却器，1a冷却板，1b冷却鳍片，1c下凸出部，1d上凸出部，3半导体元件，5母线，8冷却机构，9O形环，10螺栓，11螺母。

Claims (10)

1.一种半导体封装件，其特征在于，具有：
冷却器，其具有冷却板、冷却鳍片及下凸出部，该冷却鳍片设置于所述冷却板的下表面的中央部，该下凸出部设置于所述冷却板的所述下表面的外周部；
半导体元件，其设置于所述冷却板的上表面；
母线，其与所述半导体元件连接；
冷却机构，其包围所述冷却器的下表面及侧面；
O形环，其设置在所述下凸出部的下表面与所述冷却机构的底面之间；以及
螺栓，其贯穿所述冷却机构的侧壁而将所述冷却器螺纹固定于所述冷却机构。
2.根据权利要求1所述的半导体封装件，其特征在于，
所述下凸出部由比所述冷却板硬的硬金属构成，
所述螺栓被拧入至所述下凸出部。
3.根据权利要求1或2所述的半导体封装件，其特征在于，
所述冷却器还具有上凸出部和树脂，
该上凸出部设置于所述冷却板的所述上表面的外周部，
该树脂覆盖所述半导体元件以及所述上凸出部。
4.根据权利要求3所述的半导体封装件，其特征在于，
所述上凸出部由比所述冷却板硬的硬金属构成，
所述螺栓被拧入至所述上凸出部。
5.根据权利要求3所述的半导体封装件，其特征在于，
所述螺栓贯穿所述上凸出部，在所述螺栓的前端安装有螺母。
6.根据权利要求3所述的半导体封装件，其特征在于，
在所述上凸出部的侧面埋入螺母，该螺母具有螺纹孔，
所述螺栓被拧入至所述螺母。
7.根据权利要求1或2所述的半导体封装件，其特征在于，
所述侧壁以从所述冷却机构的所述底面随着朝上而扩展开的方式倾斜，
所述冷却器的所述侧面以与所述侧壁的内侧面相对的方式倾斜。
8.一种半导体封装件，其特征在于，具有：
冷却器，其具有冷却板、冷却鳍片及下凸出部，该冷却鳍片设置于所述冷却板的下表面的中央部，该下凸出部设置于所述冷却板的所述下表面的外周部；
半导体元件，其设置于所述冷却板的上表面；
母线，其与所述半导体元件连接；
冷却机构，其包围所述冷却器的下表面及侧面；
O形环，其设置在所述下凸出部的侧面与所述冷却机构的侧壁的内侧面之间；以及
螺栓，其贯穿所述侧壁而将所述冷却器螺纹固定于所述冷却机构，
所述侧壁的所述内侧面以从所述冷却机构的底面随着朝上而扩展开的方式倾斜，
所述冷却器的所述侧面以与所述侧壁的所述内侧面相对的方式倾斜。
9.根据权利要求8所述的半导体封装件，其特征在于，
所述侧壁的外侧面与所述冷却机构的所述底面垂直。
10.根据权利要求1～2、8～9中任一项所述的半导体封装件，其特征在于，
所述半导体元件由宽带隙半导体形成。
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