JP2014049726A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2014049726A
JP2014049726A JP2012194161A JP2012194161A JP2014049726A JP 2014049726 A JP2014049726 A JP 2014049726A JP 2012194161 A JP2012194161 A JP 2012194161A JP 2012194161 A JP2012194161 A JP 2012194161A JP 2014049726 A JP2014049726 A JP 2014049726A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
semiconductor package
heat sink
semiconductor
spacer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012194161A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6352583B2 (en
Inventor
Akihiro Satomi
明洋 里見
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2012194161A priority Critical patent/JP6352583B2/en
Publication of JP2014049726A publication Critical patent/JP2014049726A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6352583B2 publication Critical patent/JP6352583B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which can transfer heat generated by a semiconductor package to a heat sink with high efficiency and improve a performance and reliability of a microwave amplifier and the like at low cost.SOLUTION: A semiconductor device comprises a semiconductor package 3 which is mounted on a heat sink 2 and houses heat generation members 10 including a semiconductor element 7 and elements around the semiconductor element 7, and a sheet-like heat release spacer 4 which has high heat transfer performance and is sandwiched between the semiconductor package 3 and the heat sink 2. The semiconductor package 3 has a heat generation region 11 in which the heat generation members 10 are arranged on a base plate 5, and attachment notches 12 for screw clamp with the heat sink 2 are arranged on flange parts 5a, 5b of the base plate 5 outside the heat generation region 11. The heat release spacer 4 has uplift prevention means 17 for preventing uplifting which occurs between contact faces of the heat sink 2 and the heat generation region 11 of the semiconductor package 3 when the semiconductor package 3 is screwed and fixed to the heat sink 2.

Description

本発明の実施形態は、半導体装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a semiconductor device.

ＧａＡｓＦＥＴや、ＧａＮＨＥＭＴを用いたマイクロ波半導体回路のうちパワーアンプ等の増幅器で使用される半導体部品は、高出力であることから発熱量も大きい。そのため、高出力の半導体パッケージは、放熱のためヒートシンクに取り付けて使用される。このヒートシンクとマイクロ波半導体パッケージとの間は、できるだけ低熱抵抗で接続できることが望ましい。しかしながら、ヒートシンクとマイクロ波半導体パッケージとをねじ等で直接固定すると、ヒートシンクの反りや、微小な凹凸による隙間の影響で熱抵抗が増加してしまう。このため通常は、ヒートシンクの表面を微小な凹凸が無くなるように切削加工をしたり、ヒートシンクとマイクロ波半導体パッケージとの間の隙間に放熱グリスや、放熱シート（軟金属やグラファイト）等を介設することで、ヒートシンクとマイクロ波半導体パッケージとの間の隙間を塞ぎ、熱抵抗を下げている。   Of the microwave semiconductor circuits using GaAsFETs and GaNHEMTs, semiconductor components used in amplifiers such as power amplifiers have high output and therefore generate a large amount of heat. Therefore, a high-power semiconductor package is used by being attached to a heat sink for heat dissipation. It is desirable that the heat sink and the microwave semiconductor package can be connected with as low a thermal resistance as possible. However, when the heat sink and the microwave semiconductor package are directly fixed with screws or the like, the heat resistance increases due to the influence of the warp of the heat sink or the gap due to minute unevenness. For this reason, the surface of the heat sink is usually cut so that minute irregularities are eliminated, or heat radiation grease or heat radiation sheet (soft metal or graphite) is interposed in the gap between the heat sink and the microwave semiconductor package. By doing so, the gap between the heat sink and the microwave semiconductor package is closed, and the thermal resistance is lowered.

特開２００５−１８３５８２号公報JP 2005-183582 A 特開平１１−２０４７００号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-204700

ヒートシンク表面の微小な凹凸を無くすためにヒートシンク表面を切削加工する場合は、加工費の増加を招く。さらに、ヒートシンクとマイクロ波半導体パッケージとの間に放熱グリスを介設させる場合は、周囲が高温になると、放熱グリスの油分が半導体パッケージ内のマイクロ波半導体回路に流れ、特性が変化してしまう可能性がある。   When cutting the heat sink surface in order to eliminate minute irregularities on the heat sink surface, the processing cost increases. Furthermore, when heat dissipation grease is interposed between the heat sink and the microwave semiconductor package, the oil content of the heat dissipation grease may flow into the microwave semiconductor circuit in the semiconductor package and change its characteristics when the surroundings become hot. There is sex.

また、ヒートシンクとマイクロ波半導体パッケージとの間に放熱シートを介設する場合は、半導体パッケージの底面の形状に合わせた大きさに放熱シートを切断して使用している。そして、半導体パッケージの底面全体に放熱シートを重ねた状態でネジ等でヒートシンクとマイクロ波半導体パッケージとの間を固定する場合には、半導体パッケージによっては、反りのためにネジを締めた部分しかヒートシンクと接触せず、肝心の発熱部分がヒートシンクの表面から浮いてしまう可能性がある。この場合は、マイクロ波半導体の発生する熱を高効率でヒートシンクに伝えることができず、半導体装置の性能と信頼性を図るうえで問題がある。   Further, when a heat dissipation sheet is interposed between the heat sink and the microwave semiconductor package, the heat dissipation sheet is cut into a size that matches the shape of the bottom surface of the semiconductor package. And when fixing between the heat sink and the microwave semiconductor package with screws etc. with the heat dissipation sheet overlaid on the entire bottom surface of the semiconductor package, depending on the semiconductor package, only the part where the screw is tightened due to warping The heat generation part of the main part may float from the surface of the heat sink. In this case, the heat generated by the microwave semiconductor cannot be transferred to the heat sink with high efficiency, and there is a problem in improving the performance and reliability of the semiconductor device.

本実施形態は上記事情に着目してなされたもので、半導体パッケージが発生する熱を高効率でヒートシンクに伝え、低コストでマイクロ波増幅器などの性能と信頼性を向上することができる半導体装置を提供することにある。   The present embodiment has been made by paying attention to the above circumstances. A semiconductor device capable of transmitting heat generated by a semiconductor package to a heat sink with high efficiency and improving performance and reliability of a microwave amplifier or the like at low cost. It is to provide.

実施形態によれば、半導体素子とその周辺要素を含む発熱部材を収容した半導体パッケージがヒートシンクに実装され、前記半導体パッケージと前記ヒートシンクとの間に伝熱性の高いシート状の放熱スぺーサを介在させた半導体装置である。前記半導体パッケージは、ベースプレート上に前記発熱部材が配置された発熱領域を有し、前記ベースプレートにおける前記発熱領域から外れたフランジ部分に前記ヒートシンクとのねじ止め用の固定部が設けられている。前記放熱スぺーサは、前記半導体パッケージが前記ヒートシンクにねじ止め固定される際に、前記ヒートシンクと前記半導体パッケージの前記発熱領域との接触面間が浮き上がることを防止する浮き上がり防止手段を有する。   According to the embodiment, a semiconductor package containing a heat generating member including a semiconductor element and its peripheral elements is mounted on a heat sink, and a sheet-like heat dissipation spacer having high heat conductivity is interposed between the semiconductor package and the heat sink. This is a semiconductor device. The semiconductor package has a heat generating region in which the heat generating member is disposed on a base plate, and a fixing portion for screwing with the heat sink is provided at a flange portion of the base plate that is out of the heat generating region. The heat dissipating spacer has a lifting prevention means for preventing a space between contact surfaces of the heat sink and the heat generating area of the semiconductor package from being lifted when the semiconductor package is screwed and fixed to the heat sink.

第１の実施の形態の半導体装置の全体の概略構成を示す平面図。1 is a plan view showing an overall schematic configuration of a semiconductor device according to a first embodiment; 第１の実施の形態の半導体パッケージの内部構成を示す模式的な平面パターンの構成図。The block diagram of the typical plane pattern which shows the internal structure of the semiconductor package of 1st Embodiment. 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。III-III sectional view taken on the line of FIG. 第１の実施の形態の半導体パッケージとヒートシンクとの固定部分を分離した状態を説明するための平面図。The top view for demonstrating the state which isolate | separated the fixing | fixed part of the semiconductor package and heat sink of 1st Embodiment. 第２の実施の形態の半導体装置の全体の概略構成を示す平面図。The top view which shows the schematic structure of the whole semiconductor device of 2nd Embodiment. 第２の実施の形態の半導体パッケージとヒートシンクとの間の放熱スぺーサを示す平面図。The top view which shows the thermal radiation spacer between the semiconductor package of 2nd Embodiment, and a heat sink. 図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図。VII-VII line sectional drawing of FIG. 第２の実施の形態の放熱スぺーサの第１の変形例を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows the 1st modification of the thermal radiation spacer of 2nd Embodiment. 第２の実施の形態の放熱スぺーサの第２の変形例を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows the 2nd modification of the thermal radiation spacer of 2nd Embodiment.

［第１の実施の形態］
（構成）
図１乃至図４は、第１の実施の形態を示す。図１は半導体装置１の全体の概略構成を示す。本実施の形態の半導体装置１は、放熱体であるヒートシンク２に半導体パッケージ３が実装されて構成されている。さらに、前記半導体パッケージ３と前記ヒートシンク２との間には、伝熱性の高いシート状の後述する放熱スぺーサ４が介在されている。 [First Embodiment]
(Constitution)
1 to 4 show a first embodiment. FIG. 1 shows an overall schematic configuration of the semiconductor device 1. The semiconductor device 1 of the present embodiment is configured by mounting a semiconductor package 3 on a heat sink 2 that is a heat radiator. Further, between the semiconductor package 3 and the heat sink 2, a heat-dissipating spacer 4 described later in the form of a sheet having high heat conductivity is interposed.

図２および図３に示すように半導体パッケージ３には、熱伝導性に優れた銅合金等の金属材料製の取付ベースであるほぼ矩形状のベースプレート５が設けられている。このベースプレート５上には、素子収容部を構成する矩形枠状のフレーム部材６が配設されている。このフレーム部材６内には、発熱体である例えばＦＥＴチップなどの半導体素子７とその周辺要素（例えばマイクロ波回路などの入力回路基板８および出力回路基板９など）を含む発熱部材１０が収容されている。なお、フレーム部材６の上面開口部は蓋体６ａでカバーされている。これにより、半導体パッケージ３は、ベースプレート５上のフレーム部材６内の部分に前記発熱部材１０が配置された発熱領域１１を有する。   As shown in FIGS. 2 and 3, the semiconductor package 3 is provided with a substantially rectangular base plate 5 which is a mounting base made of a metal material such as a copper alloy having excellent thermal conductivity. On the base plate 5, a rectangular frame-shaped frame member 6 that constitutes an element housing portion is disposed. The frame member 6 accommodates a heat generating member 10 including a semiconductor element 7 such as an FET chip as a heat generating element and peripheral elements thereof (for example, an input circuit board 8 and an output circuit board 9 such as a microwave circuit). ing. The upper surface opening of the frame member 6 is covered with a lid 6a. As a result, the semiconductor package 3 has a heat generating region 11 in which the heat generating member 10 is disposed in a portion inside the frame member 6 on the base plate 5.

さらに、ベースプレート５には、フレーム部材６の外側部分である図２中で左右の両側のフランジ部分５ａ、５ｂに２つの例えば凹溝状の取付用切欠き部（ねじ止め用の固定部）１２がそれぞれ形成されている。ベースプレート５の切欠き部１２の存在しない対向する両側壁の一方側に半導体素子７の入力リード端子１３、他方側に半導体素子７の出力リード端子１４がそれぞれ設けられている。入力リード端子１３の内端部は入力回路基板８に接続され、同様に出力リード端子１４の内端部は、出力回路基板９に接続されている。   Further, the base plate 5 has two mounting notch portions (fixing portions for screwing) 12 such as concave grooves in the flange portions 5a and 5b on the left and right sides in FIG. Are formed respectively. The input lead terminal 13 of the semiconductor element 7 is provided on one side of the opposing side walls where the notch 12 of the base plate 5 does not exist, and the output lead terminal 14 of the semiconductor element 7 is provided on the other side. The inner end of the input lead terminal 13 is connected to the input circuit board 8, and similarly, the inner end of the output lead terminal 14 is connected to the output circuit board 9.

また、図３および図４に示すようにヒートシンク２には、半導体パッケージ３の実装面側に４つのねじ穴１５が形成されている。これら４つのねじ穴１５は、半導体パッケージ３の４つの取付用切欠き部１２と対応する位置に配置されている。そして、半導体パッケージ３の４つの取付用切欠き部１２には、それぞれ固定部材であるねじ１６が挿入され、各ねじ１６の先端がヒートシンク２のねじ穴１５に螺着されている。ここで、半導体パッケージ３の取付用切欠き部１２の溝幅は、ねじ１６の頭部１６ａ、または座金１６ｂの外径よりも小さな寸法に設定されている。これにより、４つのねじ１６により、半導体パッケージ３がヒートシンク２にねじ止め固定されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the heat sink 2 has four screw holes 15 on the mounting surface side of the semiconductor package 3. These four screw holes 15 are arranged at positions corresponding to the four mounting notches 12 of the semiconductor package 3. Then, screws 16 as fixing members are inserted into the four mounting cutout portions 12 of the semiconductor package 3, and the tips of the screws 16 are screwed into the screw holes 15 of the heat sink 2. Here, the groove width of the mounting notch 12 of the semiconductor package 3 is set to be smaller than the outer diameter of the head 16a of the screw 16 or the washer 16b. As a result, the semiconductor package 3 is screwed and fixed to the heat sink 2 by the four screws 16.

前記放熱スぺーサ４は、材質が軟金属（Ｉｎ、Ｐｂ等）や、グラファイト等で、厚さ０．３ｍｍ以下程度に形成されている。ここで、放熱スぺーサ４の厚さを０．３ｍｍよりも厚くした場合には、半導体パッケージ３が放熱スぺーサ４を挟んでヒートシンク２にねじ止め等による半導体パッケージ３へのストレスが大きくなり、半導体パッケージ３内の半導体素子７が割れたり、熱抵抗が増えたりするなどの可能性があり、好ましくない。また、放熱スぺーサ４の厚さを０．０５ｍｍよりも薄くした場合には、ヒートシンク２の平面の凹凸や、半導体パッケージ３の反りなどが生じた場合にこれを放熱スぺーサ４によって吸収できなくなる可能性がある。そのため、放熱スぺーサ４の厚さは０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲内で設定することが好適である。特に、実用上は、放熱スぺーサ４の厚さを０．１ｍｍ程度に設定することが好ましい。   The heat dissipating spacer 4 is made of soft metal (In, Pb, etc.), graphite, etc., and is formed to a thickness of about 0.3 mm or less. Here, when the thickness of the heat dissipation spacer 4 is thicker than 0.3 mm, the semiconductor package 3 has a large stress on the semiconductor package 3 due to screwing or the like to the heat sink 2 with the heat dissipation spacer 4 interposed therebetween. Therefore, there is a possibility that the semiconductor element 7 in the semiconductor package 3 is broken or the thermal resistance is increased, which is not preferable. Further, when the thickness of the heat dissipation spacer 4 is less than 0.05 mm, the heat dissipation spacer 4 absorbs unevenness of the flat surface of the heat sink 2 or warping of the semiconductor package 3. It may not be possible. Therefore, it is preferable to set the thickness of the heat dissipation spacer 4 within a range of 0.05 mm to 0.3 mm. Particularly, in practice, it is preferable to set the thickness of the heat dissipating spacer 4 to about 0.1 mm.

さらに、前記放熱スぺーサ４は、前記半導体パッケージ３が前記ヒートシンク２にねじ止め固定される際に、前記ヒートシンク２と前記半導体パッケージ３の前記発熱領域１１との接触面間が浮き上がることを防止する浮き上がり防止手段１７を有する。本実施の形態では、浮き上がり防止手段１７は、放熱スぺーサ４を半導体パッケージ３の底面全体の外形寸法よりも小さく、前記発熱領域１１をカバーする大きさにカットした状態で前記半導体パッケージ３の前記発熱領域１１と前記ヒートシンク２との間に組み付けたものである。   Further, the heat dissipating spacer 4 prevents the contact surface between the heat sink 2 and the heat generating region 11 of the semiconductor package 3 from floating when the semiconductor package 3 is screwed and fixed to the heat sink 2. The floating prevention means 17 is provided. In the present embodiment, the floating prevention means 17 has the heat dissipation spacer 4 of the semiconductor package 3 in a state in which the heat dissipation spacer 4 is cut to a size that covers the heat generating region 11 smaller than the overall outer dimension of the bottom surface of the semiconductor package 3. The heat generating area 11 is assembled between the heat sink 2 and the heat sink 2.

（作用・効果）
そこで、上記構成のものにあっては次の効果を奏する。すなわち、本実施の形態の半導体装置１では、放熱スぺーサ４を半導体パッケージ３の底面全体の外形寸法よりも小さく、前記発熱領域１１をカバーする大きさにカットした状態で前記半導体パッケージ３の前記発熱領域１１と前記ヒートシンク２との間に組み付けた浮き上がり防止手段１７を設けている。そのため、放熱スぺーサ４を半導体パッケージ３とヒートシンク２との間に正しくセットすることにより、４つのねじ１６により、半導体パッケージ３を放熱スぺーサ４を挟んでヒートシンク２にねじ止め固定した際に、半導体パッケージ３の反りや、ヒートシンク２の表面の微小な凹凸などは放熱スぺーサ４によって吸収させることができる。その結果、放熱スぺーサ４の全面を半導体パッケージ３の発熱部材１０が収容されている発熱領域１１に隙間なく接触させることができる。放熱スぺーサ４は、半導体パッケージ３の発熱部材１０が収容されている発熱領域１１の直下に位置しているため、半導体パッケージ３の発熱部材１０の熱を効率良くヒートシンク２に伝えることができる。その結果、半導体パッケージ３内の発熱部材１０が発生する熱を高効率でヒートシンク２に伝えることができる。 (Action / Effect)
Therefore, the above configuration has the following effects. That is, in the semiconductor device 1 of this embodiment, the heat dissipation spacer 4 is smaller than the overall outer dimension of the bottom surface of the semiconductor package 3 and is cut to a size that covers the heat generating region 11. Lifting prevention means 17 assembled between the heat generating region 11 and the heat sink 2 is provided. For this reason, when the heat dissipation spacer 4 is correctly set between the semiconductor package 3 and the heat sink 2, the semiconductor package 3 is screwed and fixed to the heat sink 2 with the heat dissipation spacer 4 sandwiched by the four screws 16. In addition, warpage of the semiconductor package 3 and minute irregularities on the surface of the heat sink 2 can be absorbed by the heat dissipation spacer 4. As a result, the entire surface of the heat dissipation spacer 4 can be brought into contact with the heat generating region 11 in which the heat generating member 10 of the semiconductor package 3 is accommodated without a gap. Since the heat dissipating spacer 4 is located immediately below the heat generating region 11 in which the heat generating member 10 of the semiconductor package 3 is accommodated, the heat of the heat generating member 10 of the semiconductor package 3 can be efficiently transmitted to the heat sink 2. . As a result, the heat generated by the heat generating member 10 in the semiconductor package 3 can be transferred to the heat sink 2 with high efficiency.

さらに、放熱スぺーサ４を０．３ｍｍ以下の厚さに薄く設定することで、半導体パッケージ３の実装高さを調節するためのヒートシンク２へのざぐり加工を無くすことができる。そのため、ネジ止め等による半導体パッケージ３へのストレスを減らし、内部にある半導体チップなどの半導体素子７の割れを防ぐことができる。その結果、半導体パッケージ３内の発熱部材１０が発生する熱を高効率でヒートシンク２に伝え、低コストでマイクロ波増幅器などの性能と信頼性を向上することができる半導体装置を提供することができる。   Further, by setting the heat dissipating spacer 4 thinly to a thickness of 0.3 mm or less, it is possible to eliminate the spotting process on the heat sink 2 for adjusting the mounting height of the semiconductor package 3. Therefore, it is possible to reduce stress on the semiconductor package 3 due to screwing or the like and to prevent the semiconductor element 7 such as a semiconductor chip inside from being cracked. As a result, it is possible to provide a semiconductor device capable of transmitting heat generated by the heat generating member 10 in the semiconductor package 3 to the heat sink 2 with high efficiency and improving performance and reliability of a microwave amplifier or the like at low cost. .

［第２の実施の形態］
（構成）
図５乃至図７は、第２の実施の形態を示す。本実施の形態は、第１の実施の形態（図１乃至図４参照）の半導体装置１の構成を次の通り変更した変形例である。なお、図５乃至図７中で、図５乃至図７と同一部分には同一の符号を付してその説明を省略する。 [Second Embodiment]
(Constitution)
5 to 7 show a second embodiment. The present embodiment is a modification in which the configuration of the semiconductor device 1 of the first embodiment (see FIGS. 1 to 4) is changed as follows. 5 to 7, the same parts as those in FIGS. 5 to 7 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

すなわち、本実施の形態では、前記半導体パッケージ３と前記ヒートシンク２との間に、半導体パッケージ３の底面全体の外形寸法と同じ大きさよりも若干大きい大きさの放熱スぺーサ２１が介在されている。本実施の形態の放熱スぺーサ２１は、第１の実施の形態の放熱スぺーサ４と同様に、材質が軟金属（Ｉｎ、Ｐｂ等）や、グラファイト等で、厚さ０．３ｍｍ以下程度に形成されている。   In other words, in the present embodiment, a heat dissipation spacer 21 having a size slightly larger than the same size as the entire outer dimension of the bottom surface of the semiconductor package 3 is interposed between the semiconductor package 3 and the heat sink 2. . The heat dissipation spacer 21 of the present embodiment is made of a soft metal (In, Pb, etc.), graphite, etc., and has a thickness of 0.3 mm or less, like the heat dissipation spacer 4 of the first embodiment. It is formed to the extent.

また、本実施の形態の放熱スぺーサ２１では、ベースプレート５の切欠き部１２の周辺部分と対応する第１部分２２のシートの厚さを他の部分である第２部分２３よりも小さくする状態に変えた厚さ変化部２４を有する。ここで、第２部分２３は、半導体パッケージ３の発熱領域１１と対応する部分に配置されている。また、第１部分２２は、半導体パッケージ３の発熱領域１１から外れた部分と対応する部分に配置されている。そして、図７に示すように第１部分２２は、放熱スぺーサ２１における半導体パッケージ３の底面との対向面側のシート面の一部を切除することで第２部分２３よりもシートの厚さを小さくしたものである。この厚さ変化部２４により、本実施の形態の浮き上がり防止手段２５が形成されている。   Further, in the heat dissipation spacer 21 of the present embodiment, the thickness of the sheet of the first portion 22 corresponding to the peripheral portion of the notch portion 12 of the base plate 5 is made smaller than that of the second portion 23 which is another portion. It has the thickness changing part 24 changed into the state. Here, the second portion 23 is disposed in a portion corresponding to the heat generating region 11 of the semiconductor package 3. Further, the first portion 22 is disposed at a portion corresponding to a portion outside the heat generating region 11 of the semiconductor package 3. Then, as shown in FIG. 7, the first portion 22 has a sheet thickness larger than that of the second portion 23 by cutting a part of the sheet surface of the heat dissipation spacer 21 facing the bottom surface of the semiconductor package 3. This is a smaller version. The thickness changing portion 24 forms the lifting prevention means 25 of the present embodiment.

また、放熱スぺーサ２１の第１部分２２には、ヒートシンク２の４つのねじ穴１５と対応する部分に同様に４つのねじ挿通孔２６が形成されている。そして、半導体パッケージ３の４つの取付用切欠き部１２には、それぞれねじ１６が挿入されたのち、続いて各ねじ１６の先端が放熱スぺーサ２１の４つのねじ挿通孔２６に挿通された状態で、ヒートシンク２のねじ穴１５に螺着されている。   Similarly, four screw insertion holes 26 are formed in the first portion 22 of the heat dissipation spacer 21 at portions corresponding to the four screw holes 15 of the heat sink 2. Then, after the screws 16 are inserted into the four mounting cutout portions 12 of the semiconductor package 3, the tips of the screws 16 are subsequently inserted into the four screw insertion holes 26 of the heat dissipation spacer 21. In the state, it is screwed into the screw hole 15 of the heat sink 2.

（作用・効果）
本実施の形態の半導体装置１では、放熱スぺーサ２１に半導体パッケージ３のねじ止め用の固定部である取付用切欠き部１２（半導体パッケージ３の発熱領域１１から外れた部分）と対応する第１部分２２のシートの厚さを半導体パッケージ３の発熱領域１１と対応する第２部分２３のシートの厚さよりも小さくする状態に変えた厚さ変化部２４を有する浮き上がり防止手段２５を設けている。本実施の形態でも４つのねじ１６により、半導体パッケージ３を放熱スぺーサ２１を挟んでヒートシンク２にねじ止め固定した際に、半導体パッケージ３の反りや、ヒートシンク２の表面の微小な凹凸などは放熱スぺーサ２１によって吸収させることができる。その結果、放熱スぺーサ２１の第２部分２３の全面を半導体パッケージ３の発熱部材１０が収容されている発熱領域１１に隙間なく接触させることができる。放熱スぺーサ２１の第２部分２３は、半導体パッケージ３の発熱部材１０が収容されている発熱領域１１の直下に位置しているため、半導体パッケージ３の発熱部材１０の熱を効率良くヒートシンク２に伝えることができる。その結果、半導体パッケージ３内の発熱部材１０が発生する熱を高効率でヒートシンク２に伝えることができる。 (Action / Effect)
In the semiconductor device 1 of the present embodiment, the heat dissipating spacer 21 corresponds to the mounting notch portion 12 (the portion removed from the heat generating region 11 of the semiconductor package 3) that is a fixing portion for screwing the semiconductor package 3. Lifting prevention means 25 having a thickness changing portion 24 in which the thickness of the sheet of the first portion 22 is changed to be smaller than the thickness of the sheet of the second portion 23 corresponding to the heat generating region 11 of the semiconductor package 3 is provided. Yes. Also in the present embodiment, when the semiconductor package 3 is screwed and fixed to the heat sink 2 with the heat dissipating spacer 21 with the four screws 16, warpage of the semiconductor package 3, minute irregularities on the surface of the heat sink 2, etc. It can be absorbed by the heat dissipating spacer 21. As a result, the entire surface of the second portion 23 of the heat dissipation spacer 21 can be brought into contact with the heat generating region 11 in which the heat generating member 10 of the semiconductor package 3 is accommodated without a gap. Since the second portion 23 of the heat dissipation spacer 21 is located immediately below the heat generating region 11 in which the heat generating member 10 of the semiconductor package 3 is accommodated, the heat of the heat generating member 10 of the semiconductor package 3 is efficiently transferred to the heat sink 2. Can tell. As a result, the heat generated by the heat generating member 10 in the semiconductor package 3 can be transferred to the heat sink 2 with high efficiency.

さらに、放熱スぺーサ２１を０．３ｍｍ以下の厚さに薄く設定することで、半導体パッケージ３の実装高さを調節するためのヒートシンク２へのざぐり加工を無くすことができる。そのため、ネジ止め等による半導体パッケージ３へのストレスを減らし、内部にある半導体チップなどの半導体素子７の割れを防ぐことができる。その結果、半導体パッケージ３内の発熱部材１０が発生する熱を高効率でヒートシンク２に伝え、低コストでマイクロ波増幅器などの性能と信頼性を向上することができる半導体装置を提供することができる。   Further, by setting the heat dissipating spacer 21 to a thickness of 0.3 mm or less, it is possible to eliminate counterboring to the heat sink 2 for adjusting the mounting height of the semiconductor package 3. Therefore, it is possible to reduce stress on the semiconductor package 3 due to screwing or the like and to prevent the semiconductor element 7 such as a semiconductor chip inside from being cracked. As a result, it is possible to provide a semiconductor device capable of transmitting heat generated by the heat generating member 10 in the semiconductor package 3 to the heat sink 2 with high efficiency and improving performance and reliability of a microwave amplifier or the like at low cost. .

また、本実施の形態の放熱スぺーサ２１の第１部分２２には、ヒートシンク２の４つのねじ穴１５と対応する部分に同様に４つのねじ挿通孔２６が形成されている。そのため、４つのねじ１６により、半導体パッケージ３を放熱スぺーサ２１を挟んでヒートシンク２にねじ止め固定した際に、４つのねじ１６を放熱スぺーサ２１の４つのねじ挿通孔２６に貫通させて取り付けることができることから、放熱スぺーサ２１の位置ずれを防止して放熱スぺーサ２１の組み付け位置を高精度にセットすることができる。その結果、本実施の形態では第１実施形態の効果に加え、浮き上がり防止手段２５を一層、安定に動作させることができ、品質を向上できる効果がある。   Further, in the first portion 22 of the heat dissipating spacer 21 of the present embodiment, four screw insertion holes 26 are similarly formed in portions corresponding to the four screw holes 15 of the heat sink 2. Therefore, when the semiconductor package 3 is screwed and fixed to the heat sink 2 with the heat dissipation spacer 21 sandwiched by the four screws 16, the four screws 16 are passed through the four screw insertion holes 26 of the heat dissipation spacer 21. Therefore, it is possible to prevent the displacement of the heat dissipation spacer 21 and set the assembly position of the heat dissipation spacer 21 with high accuracy. As a result, in this embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the floating prevention means 25 can be operated more stably, and the quality can be improved.

［第２の実施の形態の変形例］
（構成）
図８は、第２の実施の形態の半導体装置１の放熱スぺーサ２１における浮き上がり防止手段２５の第１の変形例を示す。本変形例は、放熱スぺーサ２１におけるヒートシンク２との対向面側の第１部分２２のシート面の一部を切除することで第２部分２３よりもシートの厚さを小さくした厚さ変化部３１を設けたものである。 [Modification of Second Embodiment]
(Constitution)
FIG. 8 shows a first modification of the floating prevention means 25 in the heat dissipation spacer 21 of the semiconductor device 1 according to the second embodiment. In this modification, the thickness change in which the thickness of the sheet is made smaller than that of the second portion 23 by cutting a part of the sheet surface of the first portion 22 on the side facing the heat sink 2 in the heat dissipation spacer 21. A portion 31 is provided.

また、図９は、第２の実施の形態の半導体装置１の放熱スぺーサ２１における浮き上がり防止手段２５の第２の変形例を示す。本変形例は、放熱スぺーサ２１における第１部分２２のシート面の両面を切除することで第２部分２３よりもシートの厚さを小さくした厚さ変化部３２を設けたものである。   FIG. 9 shows a second modification of the floating prevention means 25 in the heat dissipation spacer 21 of the semiconductor device 1 according to the second embodiment. In the present modification, a thickness changing portion 32 in which the thickness of the sheet is made smaller than that of the second portion 23 by cutting both surfaces of the sheet surface of the first portion 22 in the heat dissipation spacer 21 is provided.

（作用・効果）
放熱スぺーサ２１は、半導体パッケージ３の前記発熱領域１１と対応する第２部分２３を厚く、ベースプレート５の切欠き部１２の周辺部分（ねじ止め固定部分）と対応する第１部分２２を薄くすれば良いので、第１の変形例や、第２の変形例の構成でも効果は第２の実施の形態と同等である。さらに、放熱スぺーサ２１の総厚さを０．３ｍｍ以下にすることによって、ネジ止め等による半導体パッケージ３へのストレスを減らし、半導体パッケージ３内の半導体素子７の割れを防ぐことができる。また、放熱スぺーサ２１は、ヒートシンク２の４つのねじ穴１５と対応する部分に同様に４つのねじ挿通孔２６が形成されている。そのため、４つのねじ１６を放熱スぺーサ２１の４つのねじ挿通孔２６に貫通させて取り付けることができることから、放熱スぺーサ２１の位置ずれや、挟み忘れを防ぐことができ、品質を向上できる。 (Action / Effect)
The heat dissipating spacer 21 thickens the second portion 23 corresponding to the heat generating region 11 of the semiconductor package 3 and thins the first portion 22 corresponding to the peripheral portion (screw fixing portion) of the notch 12 of the base plate 5. Therefore, the effects of the first modification and the second modification are the same as those of the second embodiment. Furthermore, by setting the total thickness of the heat dissipation spacer 21 to 0.3 mm or less, it is possible to reduce stress on the semiconductor package 3 due to screwing or the like, and to prevent the semiconductor element 7 in the semiconductor package 3 from cracking. Similarly, the heat dissipation spacer 21 is formed with four screw insertion holes 26 at portions corresponding to the four screw holes 15 of the heat sink 2. For this reason, the four screws 16 can be inserted through the four screw insertion holes 26 of the heat dissipating spacer 21 so that the positional displacement of the heat dissipating spacer 21 and forgetting to pinch can be prevented, improving the quality. it can.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

２…ヒートシンク、３…半導体パッケージ、４…放熱スぺーサ、５…ベースプレート、５ａ、５ｂ…フランジ部分、７…半導体素子、１０…発熱部材、１１…発熱領域、１２…ねじ止め用の取付用切欠き部（固定部）、１７…浮き上がり防止手段。     2 ... Heat sink, 3 ... Semiconductor package, 4 ... Heat dissipation spacer, 5 ... Base plate, 5a, 5b ... Flange part, 7 ... Semiconductor element, 10 ... Heat generating member, 11 ... Heat generating area, 12 ... Mounting for screwing Notch (fixed part), 17 ... Lifting prevention means.

Claims (5)

半導体素子とその周辺要素を含む発熱部材を収容した半導体パッケージがヒートシンクに実装され、前記半導体パッケージと前記ヒートシンクとの間に伝熱性の高いシート状の放熱スぺーサを介在させた半導体装置であって、
前記半導体パッケージは、ベースプレート上に前記発熱部材が配置された発熱領域を有し、
前記ベースプレートにおける前記発熱領域から外れたフランジ部分に前記ヒートシンクとのねじ止め用の固定部が設けられ、
前記放熱スぺーサは、前記半導体パッケージが前記ヒートシンクにねじ止め固定される際に、前記ヒートシンクと前記半導体パッケージの前記発熱領域との接触面間が浮き上がることを防止する浮き上がり防止手段を有する
ことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device in which a semiconductor package containing a heat generating member including a semiconductor element and its peripheral elements is mounted on a heat sink, and a sheet-like heat dissipation spacer having high heat conductivity is interposed between the semiconductor package and the heat sink. And
The semiconductor package has a heat generating region in which the heat generating member is disposed on a base plate,
A fixing portion for screwing with the heat sink is provided in a flange portion outside the heat generating region in the base plate,
The heat dissipating spacer has a lift preventing means for preventing a contact surface between the heat sink and the heat generating area of the semiconductor package from being lifted when the semiconductor package is screwed and fixed to the heat sink. A featured semiconductor device. 前記浮き上がり防止手段は、前記放熱スぺーサを前記半導体パッケージの外形寸法よりも小さく、前記発熱領域をカバーする大きさにした状態で前記半導体パッケージの前記発熱領域と前記ヒートシンクとの間に組み付けた
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。 The floating prevention means is assembled between the heat generation area of the semiconductor package and the heat sink in a state where the heat dissipation spacer is smaller than the outer dimension of the semiconductor package and covers the heat generation area. The semiconductor device according to claim 1. 前記浮き上がり防止手段は、前記放熱スぺーサの前記固定部の周辺のシートの厚さを他の部分よりも小さくする状態に変えた厚さ変化部を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。 The said lifting prevention means has a thickness change part which changed the thickness of the sheet | seat of the periphery of the said fixing | fixed part of the said heat radiating spacer to the state made smaller than another part. Semiconductor device. 前記厚さ変化部は、前記放熱スぺーサの前記ヒートシンクとの接触面、または前記半導体パッケージとの接触面のうちの少なくともいずれか一方を切欠して前記シートの厚さを他の部分よりも小さくした
ことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。 The thickness changing portion is formed by cutting out at least one of a contact surface of the heat dissipation spacer with the heat sink or a contact surface with the semiconductor package to reduce the thickness of the sheet more than other portions. The semiconductor device according to claim 3, wherein the semiconductor device is small. 前記厚さ変化部は、前記放熱スぺーサの前記ヒートシンクとの接触面および前記半導体パッケージとの接触面の両面を切欠して前記シートの厚さを他の部分よりも小さくした
ことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。 The thickness changing portion is characterized in that both the contact surface with the heat sink and the contact surface with the semiconductor package of the heat dissipating spacer are cut out to make the thickness of the sheet smaller than other portions. The semiconductor device according to claim 3.
JP2012194161A 2012-09-04 2012-09-04 Semiconductor device Active JP6352583B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012194161A JP6352583B2 (en) 2012-09-04 2012-09-04 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012194161A JP6352583B2 (en) 2012-09-04 2012-09-04 Semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014049726A true JP2014049726A (en) 2014-03-17
JP6352583B2 JP6352583B2 (en) 2018-07-04

Family

ID=50609061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012194161A Active JP6352583B2 (en) 2012-09-04 2012-09-04 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6352583B2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6011737B1 (en) * 2016-03-14 2016-10-19 富士電機株式会社 Step-down chopper circuit
JP6011736B1 (en) * 2016-03-14 2016-10-19 富士電機株式会社 Boost chopper circuit
WO2016199572A1 (en) * 2015-06-08 2016-12-15 株式会社豊田自動織機 Battery pack
JP2017059606A (en) * 2015-09-15 2017-03-23 トヨタ自動車株式会社 Semiconductor device
JP2019145536A (en) * 2018-02-15 2019-08-29 三菱電機株式会社 High frequency device and antenna
CN113140531A (en) * 2020-01-17 2021-07-20 三菱电机株式会社 Semiconductor device and semiconductor module
US11315842B2 (en) 2018-01-22 2022-04-26 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor package
CN117116881A (en) * 2023-08-31 2023-11-24 海信家电集团股份有限公司 Intelligent power module and electronic equipment

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07153870A (en) * 1993-12-01 1995-06-16 Fujitsu Ltd High frequency circuit module attaching construction
JPH1131767A (en) * 1997-07-10 1999-02-02 Toyota Motor Corp Deformable heat-transmitting body
JP2002164483A (en) * 2000-11-28 2002-06-07 Nec Corp Cooling system
JP2005183582A (en) * 2003-12-18 2005-07-07 Nec Corp Heat dissipating structure of semiconductor element and heatsink
JP2006128571A (en) * 2004-11-01 2006-05-18 Toyota Motor Corp Semiconductor device
JP2011159743A (en) * 2010-01-29 2011-08-18 Denso Corp Waterproof structure of semiconductor package

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07153870A (en) * 1993-12-01 1995-06-16 Fujitsu Ltd High frequency circuit module attaching construction
JPH1131767A (en) * 1997-07-10 1999-02-02 Toyota Motor Corp Deformable heat-transmitting body
JP2002164483A (en) * 2000-11-28 2002-06-07 Nec Corp Cooling system
JP2005183582A (en) * 2003-12-18 2005-07-07 Nec Corp Heat dissipating structure of semiconductor element and heatsink
JP2006128571A (en) * 2004-11-01 2006-05-18 Toyota Motor Corp Semiconductor device
JP2011159743A (en) * 2010-01-29 2011-08-18 Denso Corp Waterproof structure of semiconductor package

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016199572A1 (en) * 2015-06-08 2016-12-15 株式会社豊田自動織機 Battery pack
JP2017004689A (en) * 2015-06-08 2017-01-05 株式会社豊田自動織機 Battery pack
JP2017059606A (en) * 2015-09-15 2017-03-23 トヨタ自動車株式会社 Semiconductor device
JP6011737B1 (en) * 2016-03-14 2016-10-19 富士電機株式会社 Step-down chopper circuit
JP6011736B1 (en) * 2016-03-14 2016-10-19 富士電機株式会社 Boost chopper circuit
US11315842B2 (en) 2018-01-22 2022-04-26 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor package
JP2019145536A (en) * 2018-02-15 2019-08-29 三菱電機株式会社 High frequency device and antenna
CN113140531A (en) * 2020-01-17 2021-07-20 三菱电机株式会社 Semiconductor device and semiconductor module
JP2021114521A (en) * 2020-01-17 2021-08-05 三菱電機株式会社 Semiconductor device and semiconductor module
CN117116881A (en) * 2023-08-31 2023-11-24 海信家电集团股份有限公司 Intelligent power module and electronic equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP6352583B2 (en) 2018-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6352583B2 (en) Semiconductor device
WO2011096218A1 (en) Heat radiation device and electronic equipment using the same
JP2008294284A (en) Semiconductor device
JP6036894B2 (en) Cooling device and equipment
JP2007305761A (en) Semiconductor device
JP5069876B2 (en) Semiconductor module and heat sink
JP5190638B2 (en) Capacitor
JP2012009498A (en) Heat radiation structure of heating unit and audio amplifier equipped with heat radiation structure
WO2017208802A1 (en) Semiconductor device
JP5640616B2 (en) Heat dissipation structure for electronic components
JP2014146702A (en) Electronic apparatus and housing
JP2012253135A (en) Heat dissipation structure
JP2006005081A (en) Power component cooling device
JP2009110982A (en) Cooling structure for power module
JP2005039081A (en) Heat insulating board for semiconductor module
JP5693395B2 (en) Semiconductor device
JP2006140390A (en) Power semiconductor equipment
JP2017199756A (en) Cooling member, cooling device, electronic apparatus, and method of forming cooling member
JP2008103577A (en) Heat dissipating structure for power module, and motor controller equipped with the same
JP2014207387A (en) Semiconductor package
KR101281043B1 (en) Heat sink
JP2008103595A (en) Semiconductor module, and heat dissipation plate for semiconductor module
JP2007235061A (en) Double-sided cooling semiconductor device
JP2015088556A (en) Electronic module
JP2014197643A (en) Electronic control device

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20131219

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20131226

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20140109

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150415

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160307

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160315

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160513

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20161108

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170113

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20170120

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20170310

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20170904

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20170905

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180327

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180607

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6352583

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150