CN1779952A - 半导体器件的散热结构和半导体封装 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于用简单的结构提高从散热板向冷却器散热的散热性能。框体(20)在与散热板(18)的装配面(18－1)的相对面(20－1)上，具有多个突起部(22－1)。突起部(22－1)的各个被调整高度使得推压散热板(18)的装配面(18－1)的位置越接近散热板(18)全体的中心其高度越高。突起部(22－1)，通过在把散热板(18)固定到框体(20)上时向框体(20)外侧推压散热板(18)的装配面(18－1)，使得在把散热板(18)固定到框体(20)上的状态下散热板(18)全体向框体(20)的外侧隆起变形。在该状态下，半导体封装(12)在冷却器(14)和散热板(18)全体的周边部分处被用螺栓连接起来。

Description

半导体器件的散热结构和半导体封装

技术领域

本发明涉及通过采用冷却器吸收在半导体器件中发生的热进行半导体器件的散热的半导体器件的散热结构和半导体封装。

背景技术

在专利文献1、2中公开了现有的半导体器件的散热结构的一个例子。在专利文献1中，将其构成为把半导体芯片夹在中间而在两面配设散热板的半导体组件(模块)载置到冷却器上边。然后，通过弹性保持部件对半导体组件的与冷却器相反一侧的散热板施力(加载)的办法，把半导体组件的冷却器一侧的散热板推压到冷却器的表面上，由此，实现从散热板向冷却器散热的散热性能的提高。

但是，在专利文献1中，用来把半导体组件推压到冷却器上的施力保持部件被设置在本身为半导体芯片的装配一侧的与冷却器相反一侧。因此要连接到半导体芯片上的电路就要变得复杂，存在着结构复杂的问题。

此外，在专利文献2中，在制造把半导体芯片收纳于框体内的半导体封装时，要以散热板的热膨胀系数比框体的热膨胀系数更小的方式决定各自的材质，并在高温环境下进行了框体与散热板之间的接合后，冷却至常温。在冷却时，由于因热膨胀系数的差异而产生的收缩量的不同，在框体外侧散热板将变成为隆起的挠曲(翘起)的状态。此外，通过把在框体外侧隆起状地挠曲的状态的散热板固定到冷却器上，实现从散热板向冷却器散热的散热性能的提高。

但是，在专利文献2中，在制造半导体封装时，由于需要有使散热板在框体外侧隆起状地挠曲的工序，故存在着生产性降低的问题。此外，还存在着由于由制造偏差引起的散热板的挠曲量的偏差，在从散热板向冷却器散热的散热性能方面产生偏差(差异)的问题。

本发明的目的在于提供可以用简单的结构提高从散热板向冷却器散热的散热性能的半导体器件的散热结构和半导体封装。另外，除此之外，在专利文献3到6中所示的半导体器件的散热结构也已经公开。

[专利文献1]特开2002-83915号公报

[专利文献2]特开平11-177002号公报

[专利文献3]特开平10-189842号公报

[专利文献4]特开2003-23130号公报

[专利文献5]特开2002-316597号公报

[专利文献6]特开平4-284695号公报

发明内容

为了实现这样的目的，本发明的半导体器件的散热结构，是把包括半导体器件、把该半导体器件装配到装配面上的散热板、收纳该半导体器件并且固定该散热板的框体的半导体封装固定到冷却器上的半导体器件的散热结构，其特征在于：上述框体在与该装配面的相对面上具有以在上述半导体封装固定到上述冷却器上之前的状态下使上述散热板在该冷却器一侧隆起变形的方式推压该散热板的装配面的接触部，以通过该接触部把在上述冷却器一侧隆起变形的散热板推压到该冷却器上的方式，将上述半导体封装固定到该冷却器上。

在本发明的半导体器件的散热结构中，优选地，上述接触部由在上述框体的与上述散热板的装配面的相对面上形成的多个突起部构成，推压上述散热板的装配面的位置越接近该散热板的中心的突起部，其高度越高。

在本发明的半导体器件的散热结构中，优选地，上述散热板被分割设置为多个，上述接触部包括共同地推压相邻的散热板的装配面的定位部。

在本发明的半导体器件的散热结构中，优选地，上述接触部与上述框体的该接触部以外的部分一起用树脂一体成型。

在本发明的半导体器件的散热结构中，优选地，上述半导体封装和上述冷却器，在该散热板的周边部分由螺栓连接起来。

在本发明的半导体器件的散热结构中，优选地，上述框体与上述散热板被由粘接剂粘接起来。

在本发明的半导体器件的散热结构中，优选地，该散热结构被装载到车辆上。

本发明的半导体封装，是包括半导体器件、把该半导体器件装配到装配面上的散热板和收纳该半导体器件同时固定该散热板的框体、并且要被固定到冷却器上的半导体封装，其特征在于：上述框体在与该装配面的相对面上具有以在上述半导体封装固定到上述冷却器上之前的状态下使上述散热板在该冷却器一侧隆起变形的方式推压该散热板的装配面的接触部，并且以通过该接触部把在上述冷却器一侧隆起变形的散热板推压到该冷却器上的方式被固定到该冷却器上。

附图说明

图1是示出了本发明的实施方式的具有半导体封装的半导体器件的散热结构的概略的立体图。

图2是示出了本发明的实施方式的具有半导体封装的半导体器件的散热结构的概略的分解立体图。

图3是示出了本发明的实施方式的具有半导体封装的半导体器件的散热结构的概略的剖面图。

图4是示出了本发明的实施方式的具有半导体封装的半导体器件的散热结构的概略的剖面图。

图5是示出了本发明的实施方式的具有半导体封装的半导体器件的散热结构的概略的剖面图。

符号说明

10    半导体器件    12    半导体封装

14    冷却器        16    绝缘基板

18          散热板            20    框体

22-1，22-2  突起部

具体实施方式

以下，根据图面说明本发明的实施的方式(以下，叫做实施方式)。

图1到图5是示出了本发明的实施方式的具有半导体封装的半导体器件的散热结构的概略的图。图1示出了半导体封装和冷却器的立体图，图2示出了半导体封装的分解立体图。此外，图3示出了在固定到冷却器上之前的半导体封装的图1中的A-A剖面图，图4示出了在固定到冷却器上之前的半导体封装的图1中的B-B剖面图。此外，图5示出了相当于在半导体封装被固定到冷却器上时的图1中的A-A剖面图的剖面图。在本实施方式的散热结构中，采用把包括半导体器件10的半导体封装12固定到冷却器14上、由冷却器14吸收在半导体器件10中所发生的热的办法进行半导体器件10的散热。此外，半导体封装12还包括绝缘基板16、散热板18和框体(箱体)20。另外，作为为本实施方式的散热结构的应用例，可以举出装载到混合动力车辆和电动汽车上的例子。

在半导体器件10中形成有半导体元件(未画出来)。半导体器件10通过焊接被装配到绝缘基板16上边。绝缘基板16通过焊接被装配到散热板18的装配面18-1上。这样，半导体器件10就通过绝缘基板16装配到了散热板18的装配面18-1上，半导体器件10与散热板18之间的绝缘则借助于绝缘基板16进行。另外，在本实施方式中，散热板18被分割设置成多个。

在框体20上，设置有用来收纳已装配到散热板18的装配面18-1上的半导体器件10的开口部。此外，通过用粘接剂把散热板18的装配面18-1与框体20的与装配面18-1的相对面20-1粘接起来，把半导体器件10收纳于框体20内，同时把散热板18固定到框体20上。但是，作为固定散热板18和框体20的手段，也可以使用粘接剂以外的手段。另外，在图1～5中虽然省略了图示，但是半导体器件10通过引线键合与框体20内的电路和布线连接。另外，框体20的材质例如可以使用树脂。

以上结构的半导体封装12，经由润滑脂(grease)层固定到冷却器14的固定面14-1上，使得散热板18被按压向作为冷却器14的上面的固定面14-1。在此，如图1和2所示，在冷却器14的固定面14-1的周边部分设置有螺纹孔14-2，在散热板18全体和框体20的周边部分分别设置有用于通过螺栓的贯通孔18-2、20-2。进而，半导体封装12和冷却器14，在散热板18全体的周边部分由螺栓(未图示)连接。但是，作为固定半导体封装12和冷却器14的手段，也可以使用螺栓连接以外的手段。另外，冷却器14的固定面14-1的形状，是大致平面形状。

在本实施方式中，如图3、4所示，框体20，在与散热板18的装配面18-1的相对面20-1上，具有多个突起部22-1、22-2。突起部22-1、22-2在将散热板18固定到框体20上时，通过向框体20的外侧推压散热板18的装配面18-1，使散热板18向框体20的外侧变形。此外，突起部22-1、22-2中的各个突起部，被预先调整高度使得推压散热板18的装配面18-1的位置越是接近散热板18全体的中心高度越高。借助于此，就可以在把散热板18固定到框体20上的状态下，使散热板18全体向框体20的外侧隆起变形。另外，通过用树脂一体成型突起部22-1、22-2与框体20的除此之外的部分，使得突起部22-1、22-2的成型变得容易。

此外，在本实施方式中，如图5所示，在散热板18全体已向框体20的外侧隆起变形的状态，即，在散热板18全体在冷却器14的固定面14-1一侧隆起变形的状态下，半导体封装12在冷却器14和散热板18全体的周边部分被用螺栓连接起来。

此外，如图4所示，对于突起部22-2中的每一个突起部来说，推压散热板18的装配面18-1的面的形状是大致平面形状，共同地推压相邻的散热板18的装配面18-1。由此，在把散热板18固定到框体20上时，通过利用突起部22-2进行相邻的散热板8的定位，抑制在相邻的散热板18间产生高低差。

如上所述，倘采用本实施方式，则在半导体封装12向冷却器14固定之前的状态下，在与散热板18的装配面18-1的相对面上形成多个以使散热板18全体在冷却器14一侧隆起变形的方式推压散热板18的装配面18-1的突起部22-1、22-2。此外，以由于该突起部22-1、22-2在冷却器14一侧隆起变形的状态的散热板18被推压到冷却器14的固定面14-1上的方式，将半导体封装12固定到冷却器14上。由此，由于可以使散热板18全体的中央部分确实地推压向冷却器14的固定面14-1，故对于难于确保充分的面压的散热板18全体的中央部分来说，可以用简单的结构充分地得到面压。因此，可以用简单的结构提高从散热板8向冷却器14散热的散热性能。

此外，由于仅仅调整突起部22-1、22-2的各自的高度，就可以进行被固定到框体20上后的散热板18全体的面形状的调整，故用来得到最佳的散热性能的突起部22-1、22-2的设计也变得容易。再有，还可以减小起因于制造偏差的散热性能偏差。此外，由于用树脂把突起部22-1、22-2与框体20的除此之外的部分一体成型，故可以容易地成型突起部22-1、22-2。

此外，如果采用本实施方式，则通过在散热板18的全体的周边部分处进行螺栓连接，把半导体封装12固定到冷却器14上。由此，就散热板18全体的中央部分来说，就可以通过利用突起部22-1、22-2使散热板8全体在冷却器14一侧隆起变形得到充分的面压。同时就散热板18全体的周边部分来说，通过螺栓连接可以得到充分的面压。因此，就散热板18全体来说，由于在可以得到充分的面压的同时，还可以使面压分布接近更为均匀，故可以进一步提高从散热板18向冷却器14散热的散热性能。

此外，如果采用本实施方式，则在与散热板18的装配面18-1的相对面上形成有共同地推压相邻的散热板18的装配面18-1的突起部22-2。由此，因为在分割设置散热板18的情况下，可以利用突起部22-2进行相邻的散热板18的定位，故可以抑制在相邻的散热板18间产生高低差。因此，可以进一步提高从散热板18向冷却器14散热的散热性能。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于这样的实施方式，在不脱离本发明的技术思想的范围内毫无疑问地可以采用各种形态实施。

如上所述，如果采用本发明，由于在半导体封装向冷却器上固定之前的状态下，框体在与装配面的相对面上具有以使散热板在冷却器一侧隆起变形的方式推压散热板的装配面的接触部，并且把半导体封装固定到冷却器使得由于接触部在冷却器一侧隆起变形的散热板被推压到冷却器上，故可以用简单的结构提高从散热板向冷却器散热的散热性能。

Claims (8)

1.一种半导体器件的散热结构，是把包括半导体器件、在装配面上装配有该半导体器件的散热板和收纳该半导体器件同时固定该散热板的框体的半导体封装固定到冷却器上的半导体器件的散热结构，其特征在于：

上述框体，在与该装配面的相对面上具有以在上述半导体封装固定到上述冷却器上之前的状态下使上述散热板在该冷却器一侧隆起变形的方式推压该散热板的装配面的接触部；

以由于该接触部在上述冷却器一侧隆起变形的散热板被推压到该冷却器上的方式，上述半导体封装被固定在该冷却器上。

2.根据权利要求1所述的半导体器件的散热结构，其特征在于：

上述接触部由在上述框体的与上述散热板的装配面的相向面上形成的多个突起部构成；

推压上述散热板的装配面的位置越接近该散热板的中心的突起部，其高度越高。

3.根据权利要求1或2所述的半导体器件的散热结构，其特征在于：

上述散热板被分割设置为多个；

上述接触部包括共同地推压相邻的散热板的装配面的定位部。

4.根据权利要求1所述的半导体器件的散热结构，其特征在于：

上述接触部与上述框体的该接触部以外的部分一起由树脂一体成型。

5.根据权利要求1所述的半导体器件的散热结构，其特征在于：

上述半导体封装和上述冷却器，在该散热板的周边部被用螺栓连接起来。

6.根据权利要求1所述的半导体器件的散热结构，其特征在于：

上述框体与上述散热板被用粘接剂粘接起来。

7.根据权利要求1所述的半导体器件的散热结构，其特征在于：

该散热结构被装载到车辆上。

8.一种半导体封装，是包括半导体器件、在装配面上装配有该半导体器件的散热板和收纳该半导体器件同时固定该散热板的框体、并且要被固定到冷却器上的半导体封装，其特征在于：

上述框体，在与该装配面的相对面上具有以在上述半导体封装固定到上述冷却器上之前的状态下使上述散热板在该冷却器一侧隆起变形的方式推压该散热板的装配面的接触部；

以由于该接触部在上述冷却器一侧隆起变形的散热板被推压到该冷却器上的方式，被固定到该冷却器上。

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