JP2003297990A - 半導体装置およびその固定構造ならびに半導体装置の固定方法 - Google Patents
半導体装置およびその固定構造ならびに半導体装置の固定方法Info
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- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度サイクルに対する半導体装置の寿命短縮
を抑制でき、厳しい振動環境下でも使用可能とする。 【解決手段】 本発明の半導体装置は、冷却装置４に固
定される半導体装置であって、半導体素子３３と、該半
導体素子３３を搭載し、半導体素子３３で発生した熱を
放散する放熱板２と、該放熱板２と冷却装置４との間に
間隙を形成し、冷却装置４への固定用ねじを受け入れる
通し穴を有する凸部７ａとを備える。該凸部７ａの通し
穴に固定ねじ９を挿通して冷却装置４に螺着することに
より、半導体装置を冷却装置４に固定する。
を抑制でき、厳しい振動環境下でも使用可能とする。 【解決手段】 本発明の半導体装置は、冷却装置４に固
定される半導体装置であって、半導体素子３３と、該半
導体素子３３を搭載し、半導体素子３３で発生した熱を
放散する放熱板２と、該放熱板２と冷却装置４との間に
間隙を形成し、冷却装置４への固定用ねじを受け入れる
通し穴を有する凸部７ａとを備える。該凸部７ａの通し
穴に固定ねじ９を挿通して冷却装置４に螺着することに
より、半導体装置を冷却装置４に固定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放熱部材を介して
半導体素子の発熱を冷却装置に伝える半導体装置および
該半導体装置の冷却装置への固定構造ならびに半導体装
置の冷却装置への固定方法に関する。
半導体素子の発熱を冷却装置に伝える半導体装置および
該半導体装置の冷却装置への固定構造ならびに半導体装
置の冷却装置への固定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、放熱板を介して半導体素子の発熱
を冷却装置に伝える方法として、放熱板と冷却装置間に
熱伝導性を有するゲル状のグリースあるいはシート状の
部材を塗布または挿入し、半導体装置を固定ねじで冷却
装置に固定する方法があった。このような半導体装置お
よび固定方法は、例えば特開平４−２３３７５２号公報
に示されている。
を冷却装置に伝える方法として、放熱板と冷却装置間に
熱伝導性を有するゲル状のグリースあるいはシート状の
部材を塗布または挿入し、半導体装置を固定ねじで冷却
装置に固定する方法があった。このような半導体装置お
よび固定方法は、例えば特開平４−２３３７５２号公報
に示されている。
【０００３】放熱板と冷却装置の密着性を高くするため
に、半導体装置は多数のねじで固定されるが、放熱板に
撓みがある場合や、冷却装置の半導体装置の取り付け面
に反りがある場合、ねじ固定にともなう放熱板の撓み変
形により、放熱板に固着されている絶縁部材や半導体素
子が破損することが懸念される。
に、半導体装置は多数のねじで固定されるが、放熱板に
撓みがある場合や、冷却装置の半導体装置の取り付け面
に反りがある場合、ねじ固定にともなう放熱板の撓み変
形により、放熱板に固着されている絶縁部材や半導体素
子が破損することが懸念される。
【０００４】また、温度変動が生じた場合、半導体装置
の熱変形がねじ固定によって拘束されるため、半導体装
置における放熱板へのはんだ接合部の熱応力（ひずみ）
が非固定の状態に比較して増大し、その結果、温度サイ
クルに対する半導体装置の寿命が低下するという問題が
あった。
の熱変形がねじ固定によって拘束されるため、半導体装
置における放熱板へのはんだ接合部の熱応力（ひずみ）
が非固定の状態に比較して増大し、その結果、温度サイ
クルに対する半導体装置の寿命が低下するという問題が
あった。
【０００５】他方、半導体装置のねじ固定部近傍に溝を
加工して、ねじ固定にともなう半導体素子への作用力を
緩和する半導体デバイスが、たとえば特開昭６３−３１
１４４号公報に示されている。
加工して、ねじ固定にともなう半導体素子への作用力を
緩和する半導体デバイスが、たとえば特開昭６３−３１
１４４号公報に示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この半導体デバイスに
おいては、ねじ固定部近傍に溝部を設けて低剛性とする
ことにより、ねじ固定にともなう半導体素子への応力を
緩和させている。
おいては、ねじ固定部近傍に溝部を設けて低剛性とする
ことにより、ねじ固定にともなう半導体素子への応力を
緩和させている。
【０００７】しかし、半導体装置の熱変形（撓み）につ
いては拘束された状態となるため、放熱板はんだ接合部
の熱応力（ひずみ）が非固定の状態に比較して増加す
る。その結果、温度サイクルに対する半導体装置の寿命
（信頼性）が低下するという問題があった。
いては拘束された状態となるため、放熱板はんだ接合部
の熱応力（ひずみ）が非固定の状態に比較して増加す
る。その結果、温度サイクルに対する半導体装置の寿命
（信頼性）が低下するという問題があった。
【０００８】また、半導体装置が厳しい振動環境下で使
用される場合、十分なねじ締め力が必要となるが、従来
の方法では、ねじ締付力を増加させるほど半導体装置の
撓みに対する拘束力が大きくなるため、信頼性の観点か
ら、必要十分な締付力を付与できず、振動環境下でねじ
の緩みの懸念があった。
用される場合、十分なねじ締め力が必要となるが、従来
の方法では、ねじ締付力を増加させるほど半導体装置の
撓みに対する拘束力が大きくなるため、信頼性の観点か
ら、必要十分な締付力を付与できず、振動環境下でねじ
の緩みの懸念があった。
【０００９】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、温度サイクルに対する半導体装置の
寿命短縮を抑制でき、厳しい振動環境下で使用可能な半
導体装置、冷却装置への半導体装置の固定構造および固
定方法を提供することを目的とする。
されたものであり、温度サイクルに対する半導体装置の
寿命短縮を抑制でき、厳しい振動環境下で使用可能な半
導体装置、冷却装置への半導体装置の固定構造および固
定方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
は、冷却装置に固定される半導体装置であって、半導体
素子と、該半導体素子を搭載し、半導体素子で発生した
熱を放散する放熱板と、該放熱板と冷却装置との間に間
隙を形成し、冷却装置への固定用ねじを受け入れる（挿
通する）穴を有する凸部とを備える。該凸部は、放熱板
の一部を突出させて形成してもよく、別部材を放熱板に
固定して設けてもよい。
は、冷却装置に固定される半導体装置であって、半導体
素子と、該半導体素子を搭載し、半導体素子で発生した
熱を放散する放熱板と、該放熱板と冷却装置との間に間
隙を形成し、冷却装置への固定用ねじを受け入れる（挿
通する）穴を有する凸部とを備える。該凸部は、放熱板
の一部を突出させて形成してもよく、別部材を放熱板に
固定して設けてもよい。
【００１１】上記のように放熱板の凸部を設けることに
より、半導体装置の動作時における半導体素子の発熱
や、半導体装置の使用環境の温度変動にともなう放熱板
の撓みによる放熱板裏面と冷却装置表面の干渉を防ぐこ
とができる。また、凸部にねじを受け入れる穴を設ける
ことにより、冷却装置へのねじ固定による半導体装置の
拘束の程度を従来よりも格段に軽減することができる。
より、半導体装置の動作時における半導体素子の発熱
や、半導体装置の使用環境の温度変動にともなう放熱板
の撓みによる放熱板裏面と冷却装置表面の干渉を防ぐこ
とができる。また、凸部にねじを受け入れる穴を設ける
ことにより、冷却装置へのねじ固定による半導体装置の
拘束の程度を従来よりも格段に軽減することができる。
【００１２】本発明に係る半導体装置の固定構造は、放
熱板を有する半導体装置の冷却装置への固定構造であっ
て、冷却装置と放熱板の少なくとも一方に、放熱板と冷
却装置との間に間隙を形成するとともに冷却装置への固
定用ねじを受け入れる穴を有する凸部を設け、上記穴を
通して冷却装置に固定ねじを螺着することにより半導体
装置を冷却装置に固定する。なお、上記凸部は、冷却装
置と放熱板の少なくとも一方の一部で形成してもよい
が、冷却装置および放熱板とは別部材で形成してもよ
い。
熱板を有する半導体装置の冷却装置への固定構造であっ
て、冷却装置と放熱板の少なくとも一方に、放熱板と冷
却装置との間に間隙を形成するとともに冷却装置への固
定用ねじを受け入れる穴を有する凸部を設け、上記穴を
通して冷却装置に固定ねじを螺着することにより半導体
装置を冷却装置に固定する。なお、上記凸部は、冷却装
置と放熱板の少なくとも一方の一部で形成してもよい
が、冷却装置および放熱板とは別部材で形成してもよ
い。
【００１３】冷却装置と放熱板の少なくとも一方に上記
のような凸部を設け、該凸部に固定ねじを挿通して半導
体装置を冷却装置に固定することにより、放熱板と冷却
装置との間に間隙を形成するとともに固定ねじによる半
導体装置の拘束の程度を軽減することができる。
のような凸部を設け、該凸部に固定ねじを挿通して半導
体装置を冷却装置に固定することにより、放熱板と冷却
装置との間に間隙を形成するとともに固定ねじによる半
導体装置の拘束の程度を軽減することができる。
【００１４】本発明に係る半導体装置の固定方法は、１
つの局面では、放熱板を有する半導体装置を冷却装置に
固定する方法であって、放熱板と冷却装置との間に間隙
を形成する凸部を設け、該凸部を挿通するように冷却装
置に固定ねじを螺着することにより、半導体装置を冷却
装置に固定する。なお、上記凸部は、冷却装置と放熱板
の少なくとも一方の一部で形成してもよいが、冷却装置
および放熱板とは別部材で形成してもよい。
つの局面では、放熱板を有する半導体装置を冷却装置に
固定する方法であって、放熱板と冷却装置との間に間隙
を形成する凸部を設け、該凸部を挿通するように冷却装
置に固定ねじを螺着することにより、半導体装置を冷却
装置に固定する。なお、上記凸部は、冷却装置と放熱板
の少なくとも一方の一部で形成してもよいが、冷却装置
および放熱板とは別部材で形成してもよい。
【００１５】本発明に係る半導体装置の固定方法は、他
の局面では、放熱板と冷却装置との間に間隙を形成する
間隙形成部材を設置し、該間隙形成部材を挿通して冷却
装置に固定ねじを螺着することにより、半導体装置を冷
却装置に固定する。なお、間隙形成部材としては、たと
えばワッシャ、円形断面を有するワイヤー環、矩形断面
を有するワイヤー環等を使用することができる。
の局面では、放熱板と冷却装置との間に間隙を形成する
間隙形成部材を設置し、該間隙形成部材を挿通して冷却
装置に固定ねじを螺着することにより、半導体装置を冷
却装置に固定する。なお、間隙形成部材としては、たと
えばワッシャ、円形断面を有するワイヤー環、矩形断面
を有するワイヤー環等を使用することができる。
【００１６】上記のいずれの局面の場合も、凸部を通し
て冷却装置に固定ねじを螺着して半導体装置を冷却装置
に固定するので、放熱板と冷却装置との間に間隙を形成
するとともに固定ねじによる半導体装置の拘束の程度を
軽減することができる。
て冷却装置に固定ねじを螺着して半導体装置を冷却装置
に固定するので、放熱板と冷却装置との間に間隙を形成
するとともに固定ねじによる半導体装置の拘束の程度を
軽減することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図１〜図１４を用いて説明する。
て図１〜図１４を用いて説明する。
【００１８】（実施の形態１）図１および図２に示すよ
うに、本発明の半導体装置１は、放熱板２と、筐体３０
と、半導体素子３３とを有し、固定ねじ９により冷却装
置４に固定される。
うに、本発明の半導体装置１は、放熱板２と、筐体３０
と、半導体素子３３とを有し、固定ねじ９により冷却装
置４に固定される。
【００１９】放熱板２は凸部７ａを有し、該凸部７ａに
固定ねじ９を挿通する。凸部７ａの内側には間隙が形成
され、この間隙内にグリース１５を塗布する。放熱板２
上に放熱板はんだ接合部１１を介して絶縁部材１２を実
装する。絶縁部材１２は、表裏面に金属パターン３４を
有し、表面側の金属パターン３４上に素子はんだ接合部
３５を介して半導体素子３３を実装する。
固定ねじ９を挿通する。凸部７ａの内側には間隙が形成
され、この間隙内にグリース１５を塗布する。放熱板２
上に放熱板はんだ接合部１１を介して絶縁部材１２を実
装する。絶縁部材１２は、表裏面に金属パターン３４を
有し、表面側の金属パターン３４上に素子はんだ接合部
３５を介して半導体素子３３を実装する。
【００２０】筐体３０内には複数の絶縁部材１２および
半導体素子３３が収容され、図２の例では半導体素子３
３間を導線３２で接続している。また、筐体３０上には
電極端子３１の一部が延在する。
半導体素子３３が収容され、図２の例では半導体素子３
３間を導線３２で接続している。また、筐体３０上には
電極端子３１の一部が延在する。
【００２１】本実施の形態１では、上記のように半導体
装置１の放熱板２に凸部７ａを設け、放熱板２における
冷却装置４への取付面の固定ねじ９の周辺部を凸状とし
たことを重要な特徴とする。より詳細には、図３および
図４に示すように、放熱板２の固定ねじを受け入れる通
し穴３の周辺を凸状にし、通し穴３を凸部７ａで囲んで
いる。通し穴３は複数設けられ、各通し穴３ごとに凸部
７ａを設けている。なお、図３および図４に示す例では
凸部７ａは環状であるが、凸部７ａを通し穴３の周囲に
断続的に形成してもよい。
装置１の放熱板２に凸部７ａを設け、放熱板２における
冷却装置４への取付面の固定ねじ９の周辺部を凸状とし
たことを重要な特徴とする。より詳細には、図３および
図４に示すように、放熱板２の固定ねじを受け入れる通
し穴３の周辺を凸状にし、通し穴３を凸部７ａで囲んで
いる。通し穴３は複数設けられ、各通し穴３ごとに凸部
７ａを設けている。なお、図３および図４に示す例では
凸部７ａは環状であるが、凸部７ａを通し穴３の周囲に
断続的に形成してもよい。
【００２２】本実施の形態１によれば、半導体装置１
は、固定ねじ９により冷却装置４に放熱板２の凸部７ａ
の部分で固定される。このとき、放熱板２の中央部と冷
却装置４の間には、グリース１５が塗布され、半導体装
置１の熱を冷却装置４に伝える。ねじ固定時のグリース
１５の厚みは凸部７ａの高さで決定され、絶縁部材１２
の実装位置直下では、放熱板２は冷却装置４の表面と干
渉していない。
は、固定ねじ９により冷却装置４に放熱板２の凸部７ａ
の部分で固定される。このとき、放熱板２の中央部と冷
却装置４の間には、グリース１５が塗布され、半導体装
置１の熱を冷却装置４に伝える。ねじ固定時のグリース
１５の厚みは凸部７ａの高さで決定され、絶縁部材１２
の実装位置直下では、放熱板２は冷却装置４の表面と干
渉していない。
【００２３】なお、上記のグリース１５の代わりに、た
とえば弾性変形により放熱板２の変形量を吸収可能で伝
熱特性に優れた弾性部材等を使用することができる。
とえば弾性変形により放熱板２の変形量を吸収可能で伝
熱特性に優れた弾性部材等を使用することができる。
【００２４】半導体装置１は、半導体素子３３の発熱の
ほか、使用環境の温度変動によって熱変形を生じる。一
般に、放熱板１には熱伝導率の大きい銅やアルミニウム
材が用いられ、絶縁部材１２にはセラミックスが用いら
れる。銅およびアルミニウムの線膨張係数（α）は各々
１７×１０-6（／℃）および２３×１０-6（／℃）程度
であり、絶縁部材１２のそれは、３〜１０×１０-6（／
℃）であって、相互の線膨張係数の不整合のために、図
１３に示すように、放熱板２には撓みが生じる。
ほか、使用環境の温度変動によって熱変形を生じる。一
般に、放熱板１には熱伝導率の大きい銅やアルミニウム
材が用いられ、絶縁部材１２にはセラミックスが用いら
れる。銅およびアルミニウムの線膨張係数（α）は各々
１７×１０-6（／℃）および２３×１０-6（／℃）程度
であり、絶縁部材１２のそれは、３〜１０×１０-6（／
℃）であって、相互の線膨張係数の不整合のために、図
１３に示すように、放熱板２には撓みが生じる。
【００２５】その際、放熱板２と冷却装置４の間にはグ
リース１５が塗布されているが、凸部７ａの高さ相当の
間隔が存在するため、放熱板２が撓んだ場合、面間隔Ｄ
が撓みで減少するものの放熱板２の撓みは妨げられな
い。
リース１５が塗布されているが、凸部７ａの高さ相当の
間隔が存在するため、放熱板２が撓んだ場合、面間隔Ｄ
が撓みで減少するものの放熱板２の撓みは妨げられな
い。
【００２６】図１４に面間隔Ｄの条件に対する放熱板は
んだ接合部１１の発生ひずみの関係を有限要素解析を用
いて計算した結果を示す。面間隔Ｄが０の場合に比較し
て、面間隔Ｄの存在する条件では、ひずみは大幅に低減
することがわかる。このため、放熱板はんだ接合部１１
や絶縁部材１２および半導体素子３３に対するねじ固定
の影響を最小限に抑えることができる。
んだ接合部１１の発生ひずみの関係を有限要素解析を用
いて計算した結果を示す。面間隔Ｄが０の場合に比較し
て、面間隔Ｄの存在する条件では、ひずみは大幅に低減
することがわかる。このため、放熱板はんだ接合部１１
や絶縁部材１２および半導体素子３３に対するねじ固定
の影響を最小限に抑えることができる。
【００２７】また、冷却装置４との固定が凸部７ａの部
分で行われるため、ねじ固定による半導体装置１の拘束
の程度を軽減することができ、使用ねじに対する規定ト
ルクでねじを締め付けることができる。したがって、半
導体装置１が厳しい振動環境に置かれてもねじ部の緩み
は生じない。
分で行われるため、ねじ固定による半導体装置１の拘束
の程度を軽減することができ、使用ねじに対する規定ト
ルクでねじを締め付けることができる。したがって、半
導体装置１が厳しい振動環境に置かれてもねじ部の緩み
は生じない。
【００２８】放熱板２の裏面からの凸部７ａの高さは、
グリース１５の層の熱抵抗を抑える必要から、低い方が
望ましい。例えば、０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の
高さが、放熱板２の撓み量およびグリース１５の層の熱
抵抗の点から最適である。
グリース１５の層の熱抵抗を抑える必要から、低い方が
望ましい。例えば、０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の
高さが、放熱板２の撓み量およびグリース１５の層の熱
抵抗の点から最適である。
【００２９】以上より、冷却装置４へのねじ固定時に、
温度変動にともなう放熱板２の熱変形（撓み）が生じて
も、放熱板２の熱変形が妨げられることがなくなるた
め、放熱板はんだ接合部１１や絶縁部材１２および半導
体素子３３の熱応力が増加することなく、放熱板はんだ
接合部１１の熱疲労寿命の低下や、半導体素子３３およ
び絶縁部材１２の破損を防止できる。
温度変動にともなう放熱板２の熱変形（撓み）が生じて
も、放熱板２の熱変形が妨げられることがなくなるた
め、放熱板はんだ接合部１１や絶縁部材１２および半導
体素子３３の熱応力が増加することなく、放熱板はんだ
接合部１１の熱疲労寿命の低下や、半導体素子３３およ
び絶縁部材１２の破損を防止できる。
【００３０】（実施の形態２）次に、本発明の実施の形
態２について、図５を用いて説明する。図１〜図４の例
においては放熱板２の凸部７ａは円形状に通し穴３ごと
に独立して突出しているが、図５に示すように放熱板２
の中央部の撓みを妨げなければ放熱板２の凸部７ｂを直
線形状としてもよい。すなわち、放熱板２の中央部の両
側に複数の通し穴３を囲むように一組の直線状の凸部７
ａを形成してもよい。本例の場合には、実施の形態１と
同様の効果が得られることに加え、実施の形態１よりも
凸部７ａの加工が容易になる。
態２について、図５を用いて説明する。図１〜図４の例
においては放熱板２の凸部７ａは円形状に通し穴３ごと
に独立して突出しているが、図５に示すように放熱板２
の中央部の撓みを妨げなければ放熱板２の凸部７ｂを直
線形状としてもよい。すなわち、放熱板２の中央部の両
側に複数の通し穴３を囲むように一組の直線状の凸部７
ａを形成してもよい。本例の場合には、実施の形態１と
同様の効果が得られることに加え、実施の形態１よりも
凸部７ａの加工が容易になる。
【００３１】（実施の形態３）次に、本発明の実施の形
態３について、図６を用いて説明する。図６に示すよう
に、放熱板２の中央部領域を囲むように放熱板２に凸部
７ｃを設けてもよい。この場合にも、実施の形態１と同
様の効果が得られるのみならず、実施の形態１よりも凸
部７ａの加工は容易となる。それに加え、グリース１５
が放熱板２の外部へはみ出すことを防ぐことができる。
態３について、図６を用いて説明する。図６に示すよう
に、放熱板２の中央部領域を囲むように放熱板２に凸部
７ｃを設けてもよい。この場合にも、実施の形態１と同
様の効果が得られるのみならず、実施の形態１よりも凸
部７ａの加工は容易となる。それに加え、グリース１５
が放熱板２の外部へはみ出すことを防ぐことができる。
【００３２】（実施の形態４）次に、本発明の実施の形
態４について、図７を用いて説明する。図１の構造にお
いては、放熱板２に凸部７ａを加工して設けたが、図７
に示すように、放熱板２とは別製のワッシャ２０ａをね
じ固定部の放熱板２と冷却装置４の間に設置してもよ
い。
態４について、図７を用いて説明する。図１の構造にお
いては、放熱板２に凸部７ａを加工して設けたが、図７
に示すように、放熱板２とは別製のワッシャ２０ａをね
じ固定部の放熱板２と冷却装置４の間に設置してもよ
い。
【００３３】それにより、実施の形態１と同様の効果が
得られる上、凸部７ａの加工を省略することができ、放
熱板２のコストを抑えることができる。
得られる上、凸部７ａの加工を省略することができ、放
熱板２のコストを抑えることができる。
【００３４】ワッシャ２０ａの平面形状の例を図８
（ａ）〜（ｃ）に示す。図８（ａ）に示すように、ワッ
シャ２０ａの平面形状は、典型的には完全なリング状で
あるが、矩形等の任意形状とすることができる。また、
図８（ｂ）に示すようにリングの一部を切断した形状の
ワッシャ２０ｂや、図８（ｃ）に示すようにリングを複
数に分割した形状のワッシャ２０ｃを採用することもで
きる。
（ａ）〜（ｃ）に示す。図８（ａ）に示すように、ワッ
シャ２０ａの平面形状は、典型的には完全なリング状で
あるが、矩形等の任意形状とすることができる。また、
図８（ｂ）に示すようにリングの一部を切断した形状の
ワッシャ２０ｂや、図８（ｃ）に示すようにリングを複
数に分割した形状のワッシャ２０ｃを採用することもで
きる。
【００３５】なお、固定ねじ９を受け入れることがで
き、かつ放熱板２と冷却装置４との間に間隙を形成する
ことができる部材（間隙形成部材）であれば、上記のワ
ッシャ２０ａ以外の任意の部材を採用することができ
る。
き、かつ放熱板２と冷却装置４との間に間隙を形成する
ことができる部材（間隙形成部材）であれば、上記のワ
ッシャ２０ａ以外の任意の部材を採用することができ
る。
【００３６】（実施の形態５）次に、本発明の実施の形
態５について、図９および図１０を用いて説明する。図
１の構造においては半導体装置１の放熱板２に凸部７ａ
を設けているが、図９および図１０に示すように、冷却
装置４における半導体装置１の取付面に凸部８ａを設け
てもよい。該凸部８ａは、固定ねじ９が螺着される各ね
じ穴６を囲むように設けられる。この場合にも、実施の
形態１と同様の効果を得ることができる。なお、図１０
において、１３は冷媒通路を示し、１４はフィンを示
す。
態５について、図９および図１０を用いて説明する。図
１の構造においては半導体装置１の放熱板２に凸部７ａ
を設けているが、図９および図１０に示すように、冷却
装置４における半導体装置１の取付面に凸部８ａを設け
てもよい。該凸部８ａは、固定ねじ９が螺着される各ね
じ穴６を囲むように設けられる。この場合にも、実施の
形態１と同様の効果を得ることができる。なお、図１０
において、１３は冷媒通路を示し、１４はフィンを示
す。
【００３７】（実施の形態６）次に、本発明の実施の形
態６について、図１１を用いて説明する。図９の構造で
は、冷却装置４の凸部８ａを各ねじ穴６ごとに設け、円
形状に突出した形状としている。しかし、図１１に示す
ように、放熱板２の外周部に対応した位置であれば、複
数のねじ穴６に対し一体の凸部８ｂを設けてもよい。
態６について、図１１を用いて説明する。図９の構造で
は、冷却装置４の凸部８ａを各ねじ穴６ごとに設け、円
形状に突出した形状としている。しかし、図１１に示す
ように、放熱板２の外周部に対応した位置であれば、複
数のねじ穴６に対し一体の凸部８ｂを設けてもよい。
【００３８】なお、図１１の例では直線状の１組の凸部
８ｂを設けているが、図６に示す場合と同様に凸部８ｂ
を環状としてもよい。本実施の形態の場合も、実施の形
態５と同様の効果を得ることができる。
８ｂを設けているが、図６に示す場合と同様に凸部８ｂ
を環状としてもよい。本実施の形態の場合も、実施の形
態５と同様の効果を得ることができる。
【００３９】（実施の形態７）次に、本発明の実施の形
態７について、図１２を用いて説明する。図７および図
８に示したワッシャ２０ａでは平板形状のワッシャを示
したが、図１２（ａ）に示すように、円形断面のワイヤ
ー環２１ａとしてもよい。
態７について、図１２を用いて説明する。図７および図
８に示したワッシャ２０ａでは平板形状のワッシャを示
したが、図１２（ａ）に示すように、円形断面のワイヤ
ー環２１ａとしてもよい。
【００４０】しかし、ワイヤー環２１ａの断面形状は、
これに限らず矩形等任意形状であってもよい。また、ワ
イヤー環２１ａの平面形状は、完全なリング状でなくて
もよく、図１２（ｂ）に示すように一部を切断した形状
のワイヤー環２１ｂや、図１２（ｃ）に示すようにリン
グを複数に分割した形状のワイヤー環２１を採用可能で
ある。この場合にも、実施の形態４と同様の効果を得る
ことができる。
これに限らず矩形等任意形状であってもよい。また、ワ
イヤー環２１ａの平面形状は、完全なリング状でなくて
もよく、図１２（ｂ）に示すように一部を切断した形状
のワイヤー環２１ｂや、図１２（ｃ）に示すようにリン
グを複数に分割した形状のワイヤー環２１を採用可能で
ある。この場合にも、実施の形態４と同様の効果を得る
ことができる。
【００４１】以上のように本発明の実施の形態について
説明を行なったが、今回開示した実施の形態はすべての
点で例示であって制限的なものではないと考えられるべ
きである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示さ
れ、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべ
ての変更が含まれる。
説明を行なったが、今回開示した実施の形態はすべての
点で例示であって制限的なものではないと考えられるべ
きである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示さ
れ、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべ
ての変更が含まれる。
【００４２】
【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、半導体装
置の動作時における半導体素子の発熱等にともなう放熱
板の撓みによる放熱板裏面と冷却装置表面の干渉を防ぐ
ことができるため、半導体素子と放熱板間の接合部にお
ける熱応力の増加を抑制することができる。それによ
り、温度サイクルに対する半導体装置の熱疲労寿命を延
長することができる。また、ねじ固定による半導体装置
の拘束の程度を従来よりも軽減することができるので、
固定ねじによる十分な締付力で半導体装置を冷却装置に
固着することができる。したがって、半導体装置を厳し
い振動環境下で使用した場合でも、ねじの緩みを抑制す
ることができる。
置の動作時における半導体素子の発熱等にともなう放熱
板の撓みによる放熱板裏面と冷却装置表面の干渉を防ぐ
ことができるため、半導体素子と放熱板間の接合部にお
ける熱応力の増加を抑制することができる。それによ
り、温度サイクルに対する半導体装置の熱疲労寿命を延
長することができる。また、ねじ固定による半導体装置
の拘束の程度を従来よりも軽減することができるので、
固定ねじによる十分な締付力で半導体装置を冷却装置に
固着することができる。したがって、半導体装置を厳し
い振動環境下で使用した場合でも、ねじの緩みを抑制す
ることができる。
【００４３】本発明の半導体装置の固定構造によれば、
放熱板と冷却装置との間に間隙を形成するとともに固定
ねじによる半導体装置の拘束の程度を軽減することがで
きるので、温度サイクルに対する半導体装置の熱疲労寿
命を延長することができ、また半導体装置を厳しい振動
環境下で使用した場合でも、ねじの緩みを抑制すること
ができる。
放熱板と冷却装置との間に間隙を形成するとともに固定
ねじによる半導体装置の拘束の程度を軽減することがで
きるので、温度サイクルに対する半導体装置の熱疲労寿
命を延長することができ、また半導体装置を厳しい振動
環境下で使用した場合でも、ねじの緩みを抑制すること
ができる。
【００４４】本発明の半導体装置の固定方法によれば、
放熱板と冷却装置との間に間隙を形成するとともに固定
ねじによる半導体装置の拘束の程度を軽減することがで
きるので、温度サイクルに対する半導体装置の熱疲労寿
命を延長することができ、また半導体装置を厳しい振動
環境下で使用した場合でも、ねじの緩みを抑制すること
ができる。
放熱板と冷却装置との間に間隙を形成するとともに固定
ねじによる半導体装置の拘束の程度を軽減することがで
きるので、温度サイクルに対する半導体装置の熱疲労寿
命を延長することができ、また半導体装置を厳しい振動
環境下で使用した場合でも、ねじの緩みを抑制すること
ができる。
【図１】 本発明の実施の形態１における半導体装置の
部分断面側面図である。
部分断面側面図である。
【図２】 図１の半導体装置の断面図である。
【図３】 本発明の放熱板の平面図である。
【図４】 図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】 本発明の実施の形態２における放熱板の平面
図である。
図である。
【図６】 本発明の実施の形態３における放熱板の平面
図である。
図である。
【図７】 本発明の実施の形態４における半導体装置の
部分断面図である。
部分断面図である。
【図８】 （ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態４にお
けるワッシャの平面図である。
けるワッシャの平面図である。
【図９】 本発明の実施の形態５における冷却装置の平
面図である。
面図である。
【図１０】 図９のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】 本発明の実施の形態６における冷却装置の
平面図。
平面図。
【図１２】 （ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態７に
おけるワイヤー環の平面図および断面図である。
おけるワイヤー環の平面図および断面図である。
【図１３】 本発明の実施の形態１における放熱板の撓
み状況を示す半導体装置の断面図である。
み状況を示す半導体装置の断面図である。
【図１４】 面間隔Ｄの条件の違いによる放熱板はんだ
接合部への影響を有限要素解析で計算した結果を示す図
である。
接合部への影響を有限要素解析で計算した結果を示す図
である。
１ 半導体装置、２ 放熱板、３ 通し穴、４ 冷却装
置、６ ねじ穴、７ａ、７ｂ、７ｃ、８ａ、８ｂ 凸
部、９ 固定ねじ、１１ 放熱板はんだ接合部、１２
絶縁部材、１３ 冷媒通路、１４ フィン、１５ グリ
ース、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ ワッシャ、２１ａ、２
１ｂ、２１ｃ ワイヤー環、３０ 筐体、３１ 電極端
子、３２ 導線、３３ 半導体素子、３４ 金属パター
ン、３５素子はんだ接合部。
置、６ ねじ穴、７ａ、７ｂ、７ｃ、８ａ、８ｂ 凸
部、９ 固定ねじ、１１ 放熱板はんだ接合部、１２
絶縁部材、１３ 冷媒通路、１４ フィン、１５ グリ
ース、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ ワッシャ、２１ａ、２
１ｂ、２１ｃ ワイヤー環、３０ 筐体、３１ 電極端
子、３２ 導線、３３ 半導体素子、３４ 金属パター
ン、３５素子はんだ接合部。
フロントページの続き
(72)発明者 吉田 貴信
福岡県福岡市西区今宿東一丁目１番１号
福菱セミコンエンジニアリング株式会社内
Ｆターム(参考） 5F036 AA01 BA23 BB01 BB21 BC03
Claims (4)
- 【請求項１】 冷却装置に固定される半導体装置であっ
て、 半導体素子と、 前記半導体素子を搭載し、前記半導体素子で発生した熱
を放散する放熱板と、 前記放熱板と前記冷却装置との間に間隙を形成し、前記
冷却装置への固定用ねじを受け入れる穴を有する凸部
と、 を備えた、半導体装置。 - 【請求項２】 放熱板を有する半導体装置の冷却装置へ
の固定構造であって、 前記冷却装置と前記放熱板の少なくとも一方に、前記放
熱板と前記冷却装置との間に間隙を形成するとともに前
記冷却装置への固定用ねじを受け入れる穴を有する凸部
を設け、 前記穴を通して前記冷却装置に固定ねじを螺着すること
により、前記半導体装置を前記冷却装置に固定した、半
導体装置の固定構造。 - 【請求項３】 放熱板を有する半導体装置を冷却装置に
固定する方法であって、 前記放熱板と前記冷却装置との間に間隙を形成する凸部
を設け、該凸部を挿通するように前記冷却装置に固定ね
じを螺着することにより、前記半導体装置を前記冷却装
置に固定したことを特徴とする、半導体装置の固定方
法。 - 【請求項４】 放熱板を有する半導体装置を冷却装置に
固定する方法であって、 前記放熱板と前記冷却装置との間に間隙を形成する間隙
形成部材を設置し、該間隙形成部材を挿通して前記冷却
装置に固定ねじを螺着することにより、前記半導体装置
を前記冷却装置に固定したことを特徴とする、半導体装
置の固定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002102487A JP3834254B2 (ja) | 2002-04-04 | 2002-04-04 | 半導体装置およびその固定構造ならびに半導体装置の固定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002102487A JP3834254B2 (ja) | 2002-04-04 | 2002-04-04 | 半導体装置およびその固定構造ならびに半導体装置の固定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003297990A true JP2003297990A (ja) | 2003-10-17 |
| JP3834254B2 JP3834254B2 (ja) | 2006-10-18 |
Family
ID=29388950
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002102487A Expired - Fee Related JP3834254B2 (ja) | 2002-04-04 | 2002-04-04 | 半導体装置およびその固定構造ならびに半導体装置の固定方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3834254B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006128571A (ja) * | 2004-11-01 | 2006-05-18 | Toyota Motor Corp | 半導体装置 |
| JP2008172146A (ja) * | 2007-01-15 | 2008-07-24 | Mitsubishi Electric Corp | 電力半導体装置 |
| JP2015088556A (ja) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | 富士電機株式会社 | 電子モジュール |
| WO2017119083A1 (ja) * | 2016-01-06 | 2017-07-13 | 新電元工業株式会社 | 半導体デバイスの載置台及び車載装置 |
| US10090218B2 (en) | 2016-01-06 | 2018-10-02 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Placement base for semiconductor device and vehicle equipment |
| JP2018195717A (ja) * | 2017-05-17 | 2018-12-06 | 富士電機株式会社 | 半導体モジュール、半導体モジュールのベース板および半導体装置の製造方法 |
| JP7378379B2 (ja) | 2020-11-02 | 2023-11-13 | 三菱電機株式会社 | パワー半導体モジュール及び電力変換装置 |
-
2002
- 2002-04-04 JP JP2002102487A patent/JP3834254B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2006128571A (ja) * | 2004-11-01 | 2006-05-18 | Toyota Motor Corp | 半導体装置 |
| JP2008172146A (ja) * | 2007-01-15 | 2008-07-24 | Mitsubishi Electric Corp | 電力半導体装置 |
| JP4685039B2 (ja) * | 2007-01-15 | 2011-05-18 | 三菱電機株式会社 | 電力半導体装置 |
| JP2015088556A (ja) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | 富士電機株式会社 | 電子モジュール |
| WO2017119083A1 (ja) * | 2016-01-06 | 2017-07-13 | 新電元工業株式会社 | 半導体デバイスの載置台及び車載装置 |
| CN107408542A (zh) * | 2016-01-06 | 2017-11-28 | 新电元工业株式会社 | 半导体器件的载置台以及车载装置 |
| JP6243574B2 (ja) * | 2016-01-06 | 2017-12-06 | 新電元工業株式会社 | 半導体デバイスの載置台及び車載装置 |
| JPWO2017119083A1 (ja) * | 2016-01-06 | 2018-01-11 | 新電元工業株式会社 | 半導体デバイスの載置台及び車載装置 |
| US10090218B2 (en) | 2016-01-06 | 2018-10-02 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Placement base for semiconductor device and vehicle equipment |
| US10090225B2 (en) | 2016-01-06 | 2018-10-02 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Placement base for semiconductor device and vehicle equipment |
| JP2018195717A (ja) * | 2017-05-17 | 2018-12-06 | 富士電機株式会社 | 半導体モジュール、半導体モジュールのベース板および半導体装置の製造方法 |
| JP7378379B2 (ja) | 2020-11-02 | 2023-11-13 | 三菱電機株式会社 | パワー半導体モジュール及び電力変換装置 |
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