JP2023009601A - 半導体装置及びインバータ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、ケース筐体と放熱板が接着剤により接着された半導体装置及びインバータ装置に関するものである。
ケース内に封止材を充填する半導体装置では、ケース筐体と放熱板が接着剤により接着されている。また、接着剤は、ケース筐体と放熱板の接合部から水分などの侵入を防ぐためのシール材としての役割も有している。このため、接着剤がシール材としての役割を果たすよう接着剤の量を確保する従来技術として、ケース筐体の下面と放熱板の上面の外周部の少なくとも一方に段差部を設けた構造が開示されている。
従来技術では、接着剤が半導体装置内部に漏れ出ることがあり、漏れ出た接着剤が熱膨張することで絶縁基板にクラックが生じるなどして、歩留まりの低下を招き得るという課題があった。
本開示は、上述のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は半導体装置の内側への接着剤の漏れ出しを防ぐことで、歩留まりの低下を抑制した半導体装置及びインバータ装置を得ることである。
本開示に係る半導体装置及びインバータ装置は、放熱板と、放熱板上に設けられた配線基板と、配線基板上に設けられた半導体チップと、配線基板及び半導体チップを囲うように放熱板上に設けられたケース筐体と、ケース筐体の下面接合部と放熱板の上面接合部を接着する接着剤と、ケース筐体内に充填され配線基板及び半導体チップを覆う封止材と、ケース筐体の下面接合部または放熱板の上面接合部に、接着剤と封止材とを隔てる凸部とを備えたものである。
本開示によれば、ケース筐体の下面接合部または放熱板の上面接合部に凸部を設けることにより、半導体装置の内部への接着剤の漏れ出しを抑制することができる。これにより、歩留まりの低下を抑制した半導体装置及びインバータ装置を得ることができる。
以下、本開示の実施の形態に係る半導体装置及びインバータ装置について、図面を参照して説明する。機能が同じ又は相当する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る半導体装置1を示す断面図である。図1に示すように、放熱板2上に配線基板3が設けられている。放熱板2は、Cu、Alなどの金属、またはAlSiCなどの複合材料である。配線基板3は、絶縁基板4の下面に下面電極5が設けられ、絶縁基板4の上面に上面電極6と上面電極7が設けられたものである。絶縁基板4は例えばセラミックス基板である。また、下面電極5は、はんだ8aにより放熱板2に接合され、上面電極6上には、はんだ8bにより接合された半導体チップ9が設けられる。半導体チップ9は、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタであるIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、電界効果トランジスタであるMOSFET(Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor)、あるいはダイオードである。また、半導体チップ9は、ワイヤ10により上面電極7に接続されている。ケース筐体11は、配線基板3と半導体チップ9を囲うように、放熱板2上に設けられる。ケース筐体11は、例えばPPS(Poly Phenylene Sulfide)、PBT(Polybutylene Terephthalate)又はPET+PBT(Polyethylene Terephthalate + Polybutylene Terephthalate)などのエンジニアリングプラスチックである。放熱板2の上面接合部12は、対向するケース筐体11の下面接合部13と接着剤14により接合されている。接着剤14は、シリコーン系又はエポキシ系の材料である。また、絶縁性を担保するために、封止材15がケース筐体11内に充填され、配線基板3と半導体チップ9、ワイヤ10を覆っている。封止材15は、例えばシリコーンゲル、エポキシ樹脂である。ケース筐体11の開口部16は、異物が混入しないよう蓋17が設けられる。蓋17は、例えばPPS、PBT又はPET+PBTなどのエンジニアリングプラスチックである。
図2は、図1の破線で囲った放熱板2とケース筐体11の接合部18の拡大図である。図2に示すように、放熱板2とケース筐体11は、互いに対向する部分である放熱板2の上面接合部12とケース筐体11の下面接合部13が接着剤14によって接着される。ケース筐体11の下面接合部13には配線基板3の周囲を囲うように凸部19a(第1凸部)が設けられており、放熱板2とケース筐体11が接着されると、凸部19aは配線基板3を囲うように放熱板2の上面接合部12と接触した状態となる。また、半導体装置1において、放熱板外縁部23から配線基板3へ向かう方向を内側の方向とし、配線基板3から放熱板外縁部23へ向かう方向を外側の方向とすると、凸部19aを境として凸部19aの内側に封止材15が充填され、凸部19aの外側に接着剤14が塗布される。尚、図2では、簡単のため凸部19aを急峻な立ち上がりの断面形状をした突起物として示したが、これに限らず、例えば立ち上がりがなだらかな断面形状である場合や、放熱板2の上面接合部12との接触面をより広い平面として接触する形状の場合であっても良い。
図1は、実施の形態1に係る半導体装置1を示す断面図である。図1に示すように、放熱板2上に配線基板3が設けられている。放熱板2は、Cu、Alなどの金属、またはAlSiCなどの複合材料である。配線基板3は、絶縁基板4の下面に下面電極5が設けられ、絶縁基板4の上面に上面電極6と上面電極7が設けられたものである。絶縁基板4は例えばセラミックス基板である。また、下面電極5は、はんだ8aにより放熱板2に接合され、上面電極6上には、はんだ8bにより接合された半導体チップ9が設けられる。半導体チップ9は、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタであるIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、電界効果トランジスタであるMOSFET(Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor)、あるいはダイオードである。また、半導体チップ9は、ワイヤ10により上面電極7に接続されている。ケース筐体11は、配線基板3と半導体チップ9を囲うように、放熱板2上に設けられる。ケース筐体11は、例えばPPS(Poly Phenylene Sulfide)、PBT(Polybutylene Terephthalate)又はPET+PBT(Polyethylene Terephthalate + Polybutylene Terephthalate)などのエンジニアリングプラスチックである。放熱板2の上面接合部12は、対向するケース筐体11の下面接合部13と接着剤14により接合されている。接着剤14は、シリコーン系又はエポキシ系の材料である。また、絶縁性を担保するために、封止材15がケース筐体11内に充填され、配線基板3と半導体チップ9、ワイヤ10を覆っている。封止材15は、例えばシリコーンゲル、エポキシ樹脂である。ケース筐体11の開口部16は、異物が混入しないよう蓋17が設けられる。蓋17は、例えばPPS、PBT又はPET+PBTなどのエンジニアリングプラスチックである。
図2は、図1の破線で囲った放熱板2とケース筐体11の接合部18の拡大図である。図2に示すように、放熱板2とケース筐体11は、互いに対向する部分である放熱板2の上面接合部12とケース筐体11の下面接合部13が接着剤14によって接着される。ケース筐体11の下面接合部13には配線基板3の周囲を囲うように凸部19a(第1凸部)が設けられており、放熱板2とケース筐体11が接着されると、凸部19aは配線基板3を囲うように放熱板2の上面接合部12と接触した状態となる。また、半導体装置1において、放熱板外縁部23から配線基板3へ向かう方向を内側の方向とし、配線基板3から放熱板外縁部23へ向かう方向を外側の方向とすると、凸部19aを境として凸部19aの内側に封止材15が充填され、凸部19aの外側に接着剤14が塗布される。尚、図2では、簡単のため凸部19aを急峻な立ち上がりの断面形状をした突起物として示したが、これに限らず、例えば立ち上がりがなだらかな断面形状である場合や、放熱板2の上面接合部12との接触面をより広い平面として接触する形状の場合であっても良い。
このように構成された半導体装置1においては、放熱板2とケース筐体11を接合するにあたり、凸部19aの外側に接着剤14が塗布される。つまり、凸部19aは接着剤14と封止材15とを隔てる構成となり、接着剤14にとって凸部19aは内側方向への障壁となるため、封止材15が充填される凸部19aよりも内側に接着剤14が漏れ出るのを防ぐことができる。
以上のように、ケース筐体11の下面接合部13に凸部19aを設けることで接着剤14が内側に漏れ出るのを防止できる。その結果、接着剤14が内側に漏れ出ることで生じる不具合を防ぐことができるので、接着剤14が内側に漏れ出ることによる歩留まりの低下を抑制する効果が得られる。
実施の形態2.
図3は、実施の形態2に係る接合部18を拡大した断面図である。図3のように、ケース筐体11の下面接合部13に設けられた凸部19aと、凸部19aよりも外側であって放熱板2の上面接合部12に設けられた凸部20b(第2凸部)によって囲われた領域に接着剤14が塗布される。
図3は、実施の形態2に係る接合部18を拡大した断面図である。図3のように、ケース筐体11の下面接合部13に設けられた凸部19aと、凸部19aよりも外側であって放熱板2の上面接合部12に設けられた凸部20b(第2凸部)によって囲われた領域に接着剤14が塗布される。
このように構成された半導体装置においては、放熱板2とケース筐体11を接合するにあたり、凸部19aと凸部20bによって囲われた領域に接着剤14を塗布することで半導体装置の内側に接着剤14が侵入することなく放熱板2とケース筐体11が接合され、接合後は凸部19aが障壁となるため接着剤14が半導体装置の内側に漏れ出すことを防ぐ。また、実施の形態1では凸部19aをひとつだけ設けたが、図3のように複数設けても良く、この場合、凸部19aと凸部20bによって囲われた領域に接着剤14を留めることができる。
したがって、実施の形態1と同様の効果に加え、実施の形態2では凸部19aと凸部20bによって囲われた領域に接着剤14の量を確保することができるため、半導体装置の内側へ水分などが侵入することを防ぐシール効果も得ることができる。
実施の形態2の変形例1.
図4は、実施の形態2の変形例1に係る接合部18を拡大した断面図である。実施の形態2の変形例1は、実施の形態2においてケース筐体11の下面接合部13に設けていた凸部19aを放熱板2の上面接合部12に設け、放熱板2の上面接合部12に設けていた凸部20bをケース筐体11の下面接合部13に設けた構成であり、図4のようにケース筐体11の下面接合部13に設けられた凸部19b(第2凸部)と放熱板2の上面接合部12に設けられた凸部20a(第1凸部)によって囲われた領域に接着剤14が塗布される。
図4は、実施の形態2の変形例1に係る接合部18を拡大した断面図である。実施の形態2の変形例1は、実施の形態2においてケース筐体11の下面接合部13に設けていた凸部19aを放熱板2の上面接合部12に設け、放熱板2の上面接合部12に設けていた凸部20bをケース筐体11の下面接合部13に設けた構成であり、図4のようにケース筐体11の下面接合部13に設けられた凸部19b(第2凸部)と放熱板2の上面接合部12に設けられた凸部20a(第1凸部)によって囲われた領域に接着剤14が塗布される。
このように構成された半導体装置においては、放熱板2とケース筐体11を接合するにあたり、凸部19bと凸部20aによって囲われた領域に接着剤14を塗布することで半導体装置の内側に接着剤14が侵入することなく放熱板2とケース筐体11が接合され、接合後は凸部20aが障壁となるため接着剤14が半導体装置の内側に漏れ出すことを防ぐ。また、実施の形態2と同様に、凸部19bと凸部20aによって囲われた領域に接着剤14を留めることができる。
したがって、実施の形態2と同様の効果を得ることができる。
実施の形態2の変形例2.
図5は、実施の形態2の変形例2に係る接合部18を拡大した断面図である。実施の形態2の変形例2は、実施の形態2における凸部19aと凸部20bの2つの凸部をケース筐体11の下面接合部13に設けた構成であり、図5のようにケース筐体11の下面接合部13に設けられた凸部19a(第1凸部)と凸部19b(第2凸部)によって囲われた領域に接着剤14が塗布される。
図5は、実施の形態2の変形例2に係る接合部18を拡大した断面図である。実施の形態2の変形例2は、実施の形態2における凸部19aと凸部20bの2つの凸部をケース筐体11の下面接合部13に設けた構成であり、図5のようにケース筐体11の下面接合部13に設けられた凸部19a(第1凸部)と凸部19b(第2凸部)によって囲われた領域に接着剤14が塗布される。
このように構成された半導体装置においては、放熱板2とケース筐体11を接合するにあたり、凸部19aと凸部19bによって囲われた領域に接着剤14を塗布することで半導体装置の内側に接着剤14が侵入することなく放熱板2とケース筐体11が接合され、接合後は凸部19aが障壁となるため接着剤14が半導体装置の内側に漏れ出すことを防ぐ。また、実施の形態2と同様に、凸部19aと凸部19bによって囲われた領域に接着剤14を留めることができる。さらに、放熱板2とケース筐体11の接合位置にずれが生じたとしても凸部19aと凸部19bの間隔は変わらないため、放熱板2とケース筐体11の接合位置のずれの有無に関係なく接着剤の量を確保することができる。
したがって、放熱板2とケース筐体11の接合位置のずれに関係なく実施の形態2と同様の効果を得ることができる。
実施の形態2の変形例3.
図6は、実施の形態2の変形例3に係る接合部18を拡大した断面図である。実施の形態2の変形例3は、実施の形態2における凸部19aと凸部20bの2つの凸部を放熱板2の上面接合部12に設けた構成であり、図6のように放熱板2の上面接合部12に設けられた凸部20a(第1凸部)と凸部20b(第2凸部)によって囲われた領域に接着剤14が塗布される。
図6は、実施の形態2の変形例3に係る接合部18を拡大した断面図である。実施の形態2の変形例3は、実施の形態2における凸部19aと凸部20bの2つの凸部を放熱板2の上面接合部12に設けた構成であり、図6のように放熱板2の上面接合部12に設けられた凸部20a(第1凸部)と凸部20b(第2凸部)によって囲われた領域に接着剤14が塗布される。
このように構成された半導体装置においては、放熱板2とケース筐体11を接合するにあたり、凸部20aと凸部20bによって囲われた領域に接着剤14を塗布することで半導体装置の内側に接着剤14が侵入することなく放熱板2とケース筐体11が接合され、接合後は凸部20aが障壁となるため接着剤14が半導体装置の内側に漏れ出すことを防ぐ。また、実施の形態2と同様に、凸部20aと凸部20bによって囲われた領域に接着剤14を留めることができる。さらに、放熱板2とケース筐体11の接合位置にずれが生じたとしても凸部20aと凸部20bの間隔は変わらないため、放熱板2とケース筐体11の接合位置のずれの有無に関係なく接着剤の量を確保することができる。
したがって、放熱板2とケース筐体11の接合位置のずれに関係なく実施の形態2と同様の効果を得ることができる。
実施の形態3.
図7は、実施の形態3に係る接合部18を拡大した断面図である。実施の形態3は、実施の形態2における凸部19aと凸部20bの2つの凸部に対向する位置に凹部を設けた構成であり、図7のようにケース筐体11の下面接合部13には凸部19aと凹部21bが設けられ、放熱板2の上面接合部12には凸部20bと凹部22aが設けられる。凸部19aと凹部21bと凸部20bと凹部22aは、放熱板2とケース筐体11を接合した際に凸部19a(第1凸部)と凹部22a(第1凹部)が嵌合し、凸部20b(第2凸部)と凹部21b(第2凹部)が嵌合する位置に設けられる。また、凸部19aと凸部20bによって囲われた領域に接着剤14が塗布される。
図7は、実施の形態3に係る接合部18を拡大した断面図である。実施の形態3は、実施の形態2における凸部19aと凸部20bの2つの凸部に対向する位置に凹部を設けた構成であり、図7のようにケース筐体11の下面接合部13には凸部19aと凹部21bが設けられ、放熱板2の上面接合部12には凸部20bと凹部22aが設けられる。凸部19aと凹部21bと凸部20bと凹部22aは、放熱板2とケース筐体11を接合した際に凸部19a(第1凸部)と凹部22a(第1凹部)が嵌合し、凸部20b(第2凸部)と凹部21b(第2凹部)が嵌合する位置に設けられる。また、凸部19aと凸部20bによって囲われた領域に接着剤14が塗布される。
このように構成された半導体装置においては、放熱板2とケース筐体11を接合するにあたり、凸部19aと凸部20bによって囲われた領域に接着剤14を塗布することで半導体装置の内側に接着剤14が侵入することなく放熱板2とケース筐体11が接合され、接合後は凸部19aが障壁となるため接着剤14が半導体装置の内側に漏れ出すことを防ぐ。また、実施の形態2と同様に、凸部19aと凸部20bによって囲われた領域に接着剤14を留めることができる。さらに、凸部19aと凹部22aが嵌合し、凸部20bと凹部21bが嵌合するため、放熱板2とケース筐体11の接合時の位置ずれを防ぐことができる。
したがって、実施の形態2と同様の効果に加え、実施の形態3では放熱板2とケース筐体11の接合時の位置ずれを防ぐことができるため、位置ずれに伴う歩留まり低下を抑制する効果を得られる。
実施の形態4.
図8は、実施の形態4に係る接合部18を拡大した断面図である。実施の形態4は、実施の形態3における凹部の深さと嵌合する凸部の高さとの差分をより大きくした構成であり、図8のようにケース筐体11の下面接合部13には凸部19aと凸部19bが設けられ、放熱板2の上面接合部12には凹部22a(第1凹部)と凹部22b(第2凹部)が設けられる。凸部19aと凸部19bと凹部22aと凹部22bは、放熱板2とケース筐体11を接合した際に凸部19aと凹部22aが嵌合し、凸部19bと凹部22bが嵌合する位置に設けられ、且つ凸部19aの高さに対して凹部22aの深さが浅く、凸部19bの高さに対して凹部22bの深さが浅く形成されている。また、凸部19aと凸部19bによって囲われた領域に接着剤14が塗布される。
図8は、実施の形態4に係る接合部18を拡大した断面図である。実施の形態4は、実施の形態3における凹部の深さと嵌合する凸部の高さとの差分をより大きくした構成であり、図8のようにケース筐体11の下面接合部13には凸部19aと凸部19bが設けられ、放熱板2の上面接合部12には凹部22a(第1凹部)と凹部22b(第2凹部)が設けられる。凸部19aと凸部19bと凹部22aと凹部22bは、放熱板2とケース筐体11を接合した際に凸部19aと凹部22aが嵌合し、凸部19bと凹部22bが嵌合する位置に設けられ、且つ凸部19aの高さに対して凹部22aの深さが浅く、凸部19bの高さに対して凹部22bの深さが浅く形成されている。また、凸部19aと凸部19bによって囲われた領域に接着剤14が塗布される。
このように構成された半導体装置においては、放熱板2とケース筐体11を接合するにあたり、凸部19aと凸部19bによって囲われた領域に接着剤14を塗布することで半導体装置の内側に接着剤14が侵入することなく放熱板2とケース筐体11が接合され、接合後は凸部19aが障壁となるため接着剤14が半導体装置の内側に漏れ出すことを防ぐ。また、凹部22aと凹部22bの深さは凸部19aと凸部19bの高さに比べて浅く形成されるため、凸部19aと凸部19bによって囲われた領域において、実施の形態3に比べて接着剤14の量を多く留めることができる。さらに、凸部19aと凹部22aが嵌合し、凸部19bと凹部22bが嵌合するため、放熱板2とケース筐体11の接合時の位置ずれを防ぐことができる。
したがって、実施の形態3と同様の効果に加え、実施の形態4では凸部19aと凸部19bによって囲われた領域に接着剤14の量を確保することができるため、半導体装置の内側へ水分などが侵入することを防ぐシール効果も得ることができる。
実施の形態5.
図9は、実施の形態5に係る接合部18を拡大した断面図である。実施の形態5は、実施の形態4における凸部19bと放熱板外縁部23の間の領域に接着剤14を塗布する構成であり、図9のようにケース筐体11の下面接合部13には凸部19aと凹部21bが設けられ、放熱板2の上面接合部12には凸部20bと凹部22aが設けられる。凸部19aと凹部21bと凸部20bと凹部22aは、放熱板2とケース筐体11を接合した際に凸部19aと凹部22aが嵌合し、凸部20bと凹部21bが嵌合する位置に設けられ、且つ凸部19aの高さに対して凹部22aの深さが浅く、凸部20bの高さに対して凹部21bの深さが浅く形成されている。また、凸部19aと凸部20bによって囲われた領域には接着剤14は塗布せず、放熱板2の上面接合部12の凸部20bと放熱板外縁部23の間の領域に接着剤14が塗布される。
図9は、実施の形態5に係る接合部18を拡大した断面図である。実施の形態5は、実施の形態4における凸部19bと放熱板外縁部23の間の領域に接着剤14を塗布する構成であり、図9のようにケース筐体11の下面接合部13には凸部19aと凹部21bが設けられ、放熱板2の上面接合部12には凸部20bと凹部22aが設けられる。凸部19aと凹部21bと凸部20bと凹部22aは、放熱板2とケース筐体11を接合した際に凸部19aと凹部22aが嵌合し、凸部20bと凹部21bが嵌合する位置に設けられ、且つ凸部19aの高さに対して凹部22aの深さが浅く、凸部20bの高さに対して凹部21bの深さが浅く形成されている。また、凸部19aと凸部20bによって囲われた領域には接着剤14は塗布せず、放熱板2の上面接合部12の凸部20bと放熱板外縁部23の間の領域に接着剤14が塗布される。
このように構成された半導体装置においては、放熱板2とケース筐体11を接合するにあたり、凸部20bと放熱板外縁部23の間の領域に接着剤14を塗布することで半導体装置の内側に接着剤14が侵入することなく放熱板2とケース筐体11が接合され、接合後は凸部19aと凸部20bが障壁となるため接着剤14が半導体装置の内側に漏れ出すことを防ぐ。また、凹部22aと凹部21bの深さは凸部19aと凸部20bの高さに比べて浅く形成されるため、凸部20bと放熱板外縁部23の間の領域において接着剤14を留めることができる。さらに、凸部19aと凹部22aが嵌合し、凸部20bと凹部21bが嵌合するため、放熱板2とケース筐体11の接合時の位置ずれを防ぐことができる。
また、仮に製造時の加工ばらつきに起因して凸部20bと凹部21bの隙間から接着剤14の漏れが生じたとしても、凸部19aと凸部20bで囲われた領域に接着剤14の漏れを留められるため、封止材15が充填されている凸部19aの内側にまで接着剤14が漏れ出すことを防ぐことができる。
また、仮に製造時の加工ばらつきに起因して凸部20bと凹部21bの隙間から接着剤14の漏れが生じたとしても、凸部19aと凸部20bで囲われた領域に接着剤14の漏れを留められるため、封止材15が充填されている凸部19aの内側にまで接着剤14が漏れ出すことを防ぐことができる。
したがって、実施の形態4と同様の効果に加え、実施の形態5では、設計公差を狭くすることなく歩留まりの低下を抑える効果を得ることができる。
実施の形態6.
図10は、実施の形態5に係る接合部18を拡大した断面図である。実施の形態6は、3箇所以上の凸部を設けることで実施の形態5と同様に封止材15が充填された領域に隣接する領域に接着剤14を塗布しない構成であり、図10のようにケース筐体11の下面接合部13には凸部19aと凸部19bと凸部19c(第3凸部)が設けられ、放熱板2の上面接合部12には凹部22aと凹部22bと凹部22c(第3凹部)が設けられる。凸部19aと凸部19bと凸部19cと凹部22aと凹部22bと凹部22cは、放熱板2とケース筐体11を接合した際に凸部19aと凹部22aが嵌合し、凸部19bと凹部22bが嵌合し、凸部19cと凹部22cが嵌合する位置に設けられ、且つ凸部19aの高さに対して凹部22aの深さが浅く、凸部19bの高さに対して凹部22bの深さが浅く、凸部19cの高さに対して凹部22cの深さが浅く形成されている。また、凸部19bと凸部19cによって囲われた領域に接着剤14が塗布される。
図10は、実施の形態5に係る接合部18を拡大した断面図である。実施の形態6は、3箇所以上の凸部を設けることで実施の形態5と同様に封止材15が充填された領域に隣接する領域に接着剤14を塗布しない構成であり、図10のようにケース筐体11の下面接合部13には凸部19aと凸部19bと凸部19c(第3凸部)が設けられ、放熱板2の上面接合部12には凹部22aと凹部22bと凹部22c(第3凹部)が設けられる。凸部19aと凸部19bと凸部19cと凹部22aと凹部22bと凹部22cは、放熱板2とケース筐体11を接合した際に凸部19aと凹部22aが嵌合し、凸部19bと凹部22bが嵌合し、凸部19cと凹部22cが嵌合する位置に設けられ、且つ凸部19aの高さに対して凹部22aの深さが浅く、凸部19bの高さに対して凹部22bの深さが浅く、凸部19cの高さに対して凹部22cの深さが浅く形成されている。また、凸部19bと凸部19cによって囲われた領域に接着剤14が塗布される。
このように構成された半導体装置においては、放熱板2とケース筐体11を接合するにあたり、凸部19bと凸部19cによって囲われた領域に接着剤14を塗布することで半導体装置の内側に接着剤14が侵入することなく放熱板2とケース筐体11が接合され、接合後は凸部19aと凸部19bが障壁となるため、封止材15が充填された凸部19aの内側にまで接着剤14が漏れ出すことを防ぐ。また、凹部22aと凹部22bと凹部22cの深さは凸部19aと凸部19bと凸部19cの高さに比べて浅く形成されるため、凸部19bと凸部19cによって囲われた領域において、実施の形態3に比べて接着剤14を留めることができる。さらに、凸部19aと凹部22aが嵌合し、凸部19bと凹部22bが嵌合し、凸部19cと凹部22cが嵌合するため、放熱板2とケース筐体11の接合時の位置ずれを防ぐことができる。
また、仮に製造時の加工ばらつきに起因して凸部19bと凹部22bの隙間から接着剤14の漏れが生じたとしても、凸部19aと凸部19bで囲われた領域に接着剤14の漏れを留められるため、封止材15が充填されている凸部19aの内側にまで接着剤14が漏れ出すことを防ぐことができる。
また、仮に製造時の加工ばらつきに起因して凸部19bと凹部22bの隙間から接着剤14の漏れが生じたとしても、凸部19aと凸部19bで囲われた領域に接着剤14の漏れを留められるため、封止材15が充填されている凸部19aの内側にまで接着剤14が漏れ出すことを防ぐことができる。
したがって、実施の形態5と同じ効果を得ることができる。
実施の形態7.
図11は、実施の形態7に係る接合部18を拡大した断面図である。実施の形態7は、塗布された接着剤14が多い場合に接着剤14を外側に逃がすための貫通穴25を凸部24に設けた構成であり、図11のようにケース筐体11の下面接合部13には凸部19aと凹部21bが設けられ、放熱板2の上面接合部12には凹部22aと貫通穴25を有した凸部24が設けられる。凸部19aと凹部21bと凸部24と凹部22aは、ケース筐体11と放熱板2を接合した際に凸部19aと凹部22aが嵌合し、凸部24と凹部21bが嵌合する位置に設けられ、且つ凸部19aの高さに対して凹部22aの深さが浅く、凸部24の高さに対して凹部21bの深さが浅く形成されている。また、凸部19aと凸部24によって囲われた領域に接着剤14が塗布される。
図11は、実施の形態7に係る接合部18を拡大した断面図である。実施の形態7は、塗布された接着剤14が多い場合に接着剤14を外側に逃がすための貫通穴25を凸部24に設けた構成であり、図11のようにケース筐体11の下面接合部13には凸部19aと凹部21bが設けられ、放熱板2の上面接合部12には凹部22aと貫通穴25を有した凸部24が設けられる。凸部19aと凹部21bと凸部24と凹部22aは、ケース筐体11と放熱板2を接合した際に凸部19aと凹部22aが嵌合し、凸部24と凹部21bが嵌合する位置に設けられ、且つ凸部19aの高さに対して凹部22aの深さが浅く、凸部24の高さに対して凹部21bの深さが浅く形成されている。また、凸部19aと凸部24によって囲われた領域に接着剤14が塗布される。
このように構成された半導体装置においては、放熱板2とケース筐体11を接合するにあたり、凸部19aと凸部24によって囲われた領域に接着剤14を塗布することで半導体装置の内側に接着剤14が侵入することなく放熱板2とケース筐体11が接合され、接合後は凸部19aが障壁となるため接着剤14が半導体装置の内側に漏れ出すことを防ぐ。また、凹部22aと凹部21bの深さは凸部19aと凸部24の高さに比べて浅く形成されるため、凸部19aと凸部24によって囲われた領域において、接着剤14を留めることができる。さらに、凸部19aと凸部24によって囲われた領域に対して塗布された接着剤14の量が多かった場合、余った分の接着剤14は貫通穴25を通って外側へ排出される。
また、凸部19aと凹部22aが嵌合し、凸部24と凹部21bが嵌合するため、放熱板2とケース筐体11の接合時の位置ずれを防ぐことができる。
また、凸部19aと凹部22aが嵌合し、凸部24と凹部21bが嵌合するため、放熱板2とケース筐体11の接合時の位置ずれを防ぐことができる。
したがって、実施の形態4と同様の効果に加え、接着剤14が多く塗布された場合でも、半導体装置の内側に接着剤14が漏れ出すことによる歩留まりの低下を抑える効果を得ることができる。
実施の形態8.
図12は、実施の形態8に係る接合部18を拡大した断面図である。実施の形態8は、塗布された接着剤14が多い場合に接着剤14を逃がすための溝部26をケース筐体11に設けた構成であり、図12のようにケース筐体11の下面接合部13には凸部19aと凹部21bと溝部26が設けられ、放熱板2の上面接合部12には凸部20bと凹部22aが設けられる。凸部19aと凹部21bと凸部20bと凹部22aは、放熱板2とケース筐体11を接合した際に凸部19aと凹部22aが嵌合し、凸部20bと凹部21bが嵌合する位置に設けられ、且つ凸部19aの高さに対して凹部22aの深さが浅く、凸部20bの高さに対して凹部21bの深さが浅く形成されている。溝部26は、凸部19aと凹部21bとの間に設けられる。また、凸部19aと凸部20bによって囲われた領域に接着剤14が塗布される。
図12は、実施の形態8に係る接合部18を拡大した断面図である。実施の形態8は、塗布された接着剤14が多い場合に接着剤14を逃がすための溝部26をケース筐体11に設けた構成であり、図12のようにケース筐体11の下面接合部13には凸部19aと凹部21bと溝部26が設けられ、放熱板2の上面接合部12には凸部20bと凹部22aが設けられる。凸部19aと凹部21bと凸部20bと凹部22aは、放熱板2とケース筐体11を接合した際に凸部19aと凹部22aが嵌合し、凸部20bと凹部21bが嵌合する位置に設けられ、且つ凸部19aの高さに対して凹部22aの深さが浅く、凸部20bの高さに対して凹部21bの深さが浅く形成されている。溝部26は、凸部19aと凹部21bとの間に設けられる。また、凸部19aと凸部20bによって囲われた領域に接着剤14が塗布される。
このように構成された半導体装置においては、放熱板2とケース筐体11を接合するにあたり、凸部19aと凸部20bによって囲われた領域に接着剤14を塗布することで半導体装置の内側に接着剤14が侵入することなく放熱板2とケース筐体11が接合され、接合後は凸部19aが障壁となるため接着剤14が半導体装置の内側に漏れ出すことを防ぐ。また、凹部22aと凹部21bの深さは凸部19aと凸部20bの高さに比べて浅く形成されるため、凸部19aと凸部20bによって囲われた領域において、接着剤14を留めることができる。さらに、凸部19aと凸部20bによって囲われた領域に対して塗布された接着剤14の量が多かった場合、余った接着剤14は溝部26へ逃がすことができる。
また、凸部19aと凹部22aが嵌合し、凸部20bと凹部21bが嵌合するため、放熱板2とケース筐体11の接合時の位置ずれを防ぐことができる。
また、凸部19aと凹部22aが嵌合し、凸部20bと凹部21bが嵌合するため、放熱板2とケース筐体11の接合時の位置ずれを防ぐことができる。
したがって、実施の形態7と同様の効果を得ることができる。
実施の形態9.
図13は、実施の形態9に係る接合部18を拡大した断面図である。実施の形態9は、実施の形態8の溝部26と直結した空気穴27をケース筐体11に設けた構成であり、図13のようにケース筐体11の下面接合部13には凸部19aと凹部21bと溝部26が設けられ、さらに、ケース筐体11には溝部26と直結して且つ半導体装置外部に通じる空気穴27が設けられ、放熱板2の上面接合部12には凸部20bと凹部22aが設けられる。凸部19aと凹部21bと凸部20bと凹部22aは、放熱板2とケース筐体11を接合した際に凸部19aと凹部22aが嵌合し、凸部20bと凹部21bが嵌合する位置に設けられ且つ凸部19aの高さに対して凹部22aの深さが浅く、凸部20bの高さに対して凹部21bの深さが浅く形成されている。溝部26は凸部19aと凹部21bの間に設けられ、且つ空気穴27と直結している。凸部19aと凸部20bによって囲われた領域に接着剤14が塗布される。
図14は、ケース筐体11及び蓋17で覆われた方向から半導体装置を見た際に、ケース筐体11の下面接合部13に設けられた溝部26の形成位置を破線で示し、ケース筐体11に設けられた空気穴27との位置関係を示した図である。図14の通り、ケース筐体11の下面接合部13に設けた溝部26に対して直結した空気穴27は複数個所設けられる。
図13は、実施の形態9に係る接合部18を拡大した断面図である。実施の形態9は、実施の形態8の溝部26と直結した空気穴27をケース筐体11に設けた構成であり、図13のようにケース筐体11の下面接合部13には凸部19aと凹部21bと溝部26が設けられ、さらに、ケース筐体11には溝部26と直結して且つ半導体装置外部に通じる空気穴27が設けられ、放熱板2の上面接合部12には凸部20bと凹部22aが設けられる。凸部19aと凹部21bと凸部20bと凹部22aは、放熱板2とケース筐体11を接合した際に凸部19aと凹部22aが嵌合し、凸部20bと凹部21bが嵌合する位置に設けられ且つ凸部19aの高さに対して凹部22aの深さが浅く、凸部20bの高さに対して凹部21bの深さが浅く形成されている。溝部26は凸部19aと凹部21bの間に設けられ、且つ空気穴27と直結している。凸部19aと凸部20bによって囲われた領域に接着剤14が塗布される。
図14は、ケース筐体11及び蓋17で覆われた方向から半導体装置を見た際に、ケース筐体11の下面接合部13に設けられた溝部26の形成位置を破線で示し、ケース筐体11に設けられた空気穴27との位置関係を示した図である。図14の通り、ケース筐体11の下面接合部13に設けた溝部26に対して直結した空気穴27は複数個所設けられる。
このように構成された半導体装置においては、放熱板2とケース筐体11を接合するにあたり、凸部19aと凸部20bによって囲われた領域に接着剤14を塗布することで半導体装置の内側に接着剤14が侵入することなく放熱板2とケース筐体11が接合され、接合後は凸部19aが障壁となるため接着剤14が半導体装置の内側に漏れ出すことを防ぐ。また、凹部22aと凹部21bの深さは凸部19aと凸部20bの高さに比べて浅く形成されるため、凸部19aと凸部20bによって囲われた領域において、接着剤14を留めることができる。さらに、凸部19aと凸部20bによって囲われた領域に対して塗布された接着剤14の量が多かった場合、余った接着剤14は空気穴27と直結した溝部26に逃がすことができる。
したがって、空気穴27によって空気の逃げ道が確保されるため、凸部19aと凸部20bによって囲われた領域に対して塗布された接着剤14の量が多かった場合、実施の形態7に比べてより確実に接着剤14を溝部26へ逃がすことができる。
実施の形態10.
図15は、実施の形態10に係るインバータ装置28の断面図である。図15に示したインバータ装置28は、実施の形態1で示した半導体装置1の放熱板2にフィン29を搭載したインバータ装置である。尚、図15では実施の形態1で示した半導体装置を用いたインバータ装置を示すが、実施の形態1から実施の形態9に示した半導体装置を搭載したインバータ装置でも良い。
図15は、実施の形態10に係るインバータ装置28の断面図である。図15に示したインバータ装置28は、実施の形態1で示した半導体装置1の放熱板2にフィン29を搭載したインバータ装置である。尚、図15では実施の形態1で示した半導体装置を用いたインバータ装置を示すが、実施の形態1から実施の形態9に示した半導体装置を搭載したインバータ装置でも良い。
このように構成されたインバータ装置においては、実施の形態1で示した効果を有するインバータ装置を提供することができる。尚、実施の形態1に限らず、実施の形態1から実施の形態9に示した半導体装置を搭載したインバータ装置により、実施の形態1から実施の形態9に示した効果を有するインバータ装置を提供することができる。
1 半導体装置
2 放熱板
3 配線基板
4 絶縁基板
5 下面電極
6 上面電極
7 上面電極
8a,8b はんだ
9 半導体チップ
10 ワイヤ
11 ケース筐体
12 上面接合部
13 下面接合部
14 接着剤
15 封止材
16 開口部
17 蓋
18 接合部
19a,19b,19c 凸部
20a,20b 凸部
21b 凹部
22a,22b,22c 凹部
23 放熱板外縁部
24 凸部
25 貫通穴
26 溝部
27 空気穴
28 インバータ装置
29 フィン
2 放熱板
3 配線基板
4 絶縁基板
5 下面電極
6 上面電極
7 上面電極
8a,8b はんだ
9 半導体チップ
10 ワイヤ
11 ケース筐体
12 上面接合部
13 下面接合部
14 接着剤
15 封止材
16 開口部
17 蓋
18 接合部
19a,19b,19c 凸部
20a,20b 凸部
21b 凹部
22a,22b,22c 凹部
23 放熱板外縁部
24 凸部
25 貫通穴
26 溝部
27 空気穴
28 インバータ装置
29 フィン
Claims (9)
- 放熱板と、
前記放熱板上に設けられた配線基板と、
前記配線基板上に設けられた半導体チップと、
前記配線基板及び前記半導体チップを囲うように前記放熱板上に設けられたケース筐体と、
前記ケース筐体及び前記放熱板の互いに対向する位置にある前記ケース筐体の下面接合部と前記放熱板の上面接合部とを接着する接着剤と、
前記ケース筐体内に充填され前記配線基板及び前記半導体チップを覆う封止材と、
前記ケース筐体の前記下面接合部または前記放熱板の前記上面接合部に、前記接着剤と前記封止材とを隔てる第1凸部とを備える半導体装置。 - 前記第1凸部よりも外側の位置であって、前記放熱板の前記上面接合部または前記ケース筐体の前記下面接合部に設けられた第2凸部とをさらに備え、
前記第1凸部と前記第2凸部によって囲われた領域に前記接着剤が塗布された請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第1凸部と嵌合する、前記放熱板の前記上面接合部または前記ケース筐体の前記下面接合部に設けられた第1凹部と、
前記第2凸部と嵌合する、前記放熱板の前記上面接合部または前記ケース筐体の前記下面接合部に設けられた第2凹部とを備え、
前記第1凹部は前記第1凸部の高さに比べて深さが浅く、
前記第2凹部は前記第2凸部の高さに比べて深さが浅く、
前記第1凸部と前記第2凸部とによって囲われた領域に前記接着剤が塗布された請求項2に記載の半導体装置。 - 前記第2凸部は、半導体装置の内側から外側に向かって接着剤が流れ出ることができる貫通穴が設けられた請求項3に記載の半導体装置。
- 前記第1凸部と前記第2凸部の間の位置であって、前記ケース筐体の前記下面接合部に設けられた溝部とを備えた請求項3に記載の半導体装置。
- 前記第1凸部と前記第2凸部の間の位置であって、前記ケース筐体の前記下面接合部から前記ケース筐体を貫通して設けられた空気穴とを備えた請求項3に記載の半導体装置。
- 放熱板と、
前記放熱板上に設けられた配線基板と、
前記配線基板上に設けられた半導体チップと、
前記配線基板及び前記半導体チップを囲うように前記放熱板上に設けられたケース筐体と、
前記ケース筐体及び前記放熱板の互いに対向する位置にある前記ケース筐体の下面接合部と前記放熱板の上面接合部とを接着する接着剤と、
前記ケース筐体の前記下面接合部または前記放熱板の前記上面接合部に設けられた第1凸部と、
前記第1凸部よりも外側の位置であって、前記放熱板の前記上面接合部または前記ケース筐体の前記下面接合部に設けられた第2凸部と、
前記第1凸部と嵌合する、前記放熱板の前記上面接合部または前記ケース筐体の前記下面接合部に設けられた第1凹部と、
前記第2凸部と嵌合する、前記放熱板の前記上面接合部または前記ケース筐体の前記下面接合部に設けられた第2凹部とを備え、
前記第1凹部は前記第1凸部の高さに比べて深さが浅く、
前記第2凹部は前記第2凸部の高さに比べて深さが浅く、
前記第2凸部の外側に前記接着剤が塗布された半導体装置。 - 前記第2凸部よりも外側の位置であって、前記放熱板の前記上面接合部または前記ケース筐体の前記下面接合部に設けられた第3凸部と、
前記第3凸部と嵌合し、前記放熱板の前記上面接合部または前記ケース筐体の前記下面接合部に設けられた、前記第3凸部の高さに比べて深さが浅い第3凹部とを備え、
前記第2凸部と前記第3凸部によって囲われた領域に前記接着剤が塗布された請求項7に記載の半導体装置。
- 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の半導体装置と、前記半導体装置の前記放熱板にフィンとを備えたインバータ装置。
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