JP5022916B2 - 発熱体搭載可能部品、金属体及び発熱体搭載可能部品の取付構造 - Google Patents

Description

この発明は、例えば各種の電子部品を構成する半導体素子等の発熱体の熱制御構成に関する。

一般に、半導体装置は、発熱体搭載可能部品である半導体パッケージ内に、発熱体である電子部品を構成する半導体素子が収容配置され、この半導体パッケージの周壁には、外部接続用の接続端子が突設されている。そして、このような半導体パッケージは、その外部接続用接続端子が印刷配線基板の回路に電気的に接続されて使用に供される。この使用により、半導体パッケージは、その半導体素子が、熱を発生して温度が上昇すると、その性能の低下を招くため、発生した熱を外部に排熱して、その温度を許容値に保つ方法が採られている。

そこで、半導体パッケージにおいては、その駆動に伴う熱を効率よく排熱して、半導体素子の温度を許容値に熱制御するための各種の冷却構造が開発されている。このような冷却構造としては、パッケージ基体を、例えば熱伝導効率の優れたグラファイトシートを介在して放熱体に取付け配置することにより、高効率な熱移送を可能とした構成のものが提案されている（例えば，特許文献１参照）。また、グラファイトシートに代えて放熱用グリースをパッケージ基体と放熱体との間に塗布する構成のものもある。
特開２００４−２８８９４９号公報

しかしながら、上記半導体パッケージ構成では、パッケージ基体をグラファイトシートを介在したり、あるいは放熱用グリースを介在して組付け配置する構成のために、熱伝導の効率化を図ることが可能であるが、これらグラファイトシートや放熱用グリースが電気的な導通の障害となり、電気性能の低下を招くという問題を有する。また、組立時、これら別部材であるグラファイトシートや放熱用グリースを組み付けなければならないことで、その作業が面倒であるという問題を有する。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高効率な熱制御を実現したうえで、高効率な電気的導通を実現し得、且つ、簡便にして容易な製作を実現し得るようにした発熱体搭載可能部品、金属体及び発熱体搭載可能部品の取付構造を提供することを目的とする。

この発明は、一方の面に発熱体が搭載され、他方の面の少なくとも一部に選択的に異なる方向に傾斜される変形可能な金属体に圧接されて熱的に結合される複数の突起を有した放熱面が設けられたベースプレートを備えて発熱体搭載可能部品を構成した。
を構成した。

上記構成によれば、取付面が被取付体に取付けられると、複数の突起が被取付体に直接的に圧接されて変形され、接触されることにより、被取付体に対する接触状態が密に組付けられる。従って、部品点数の軽減が図れ、しかも、その取付面の加工精度や平面精度（そり等）に影響を受けることなく、熱抵抗の軽減が図れて高効率な熱伝導特性が実現され、且つ、被取付体との高効率な電気的導通を得ることができて、発熱体の高効率な電気性能を確保することが可能となる。

また、この発明は、一方の面に発熱体が搭載され、他方の面が放熱面として形成される発熱体搭載可能部品用ベースプレートの前記放熱面に圧接されて熱的に結合されるものであって、前記ベースプレートの放熱面が圧接される結合面の少なくとも一部に選択的に異なる方向に傾斜される変形可能な複数の突起を設けて金属体を構成した。

上記構成によれば、取付面に対して発熱体搭載可能部品が取付けられると、複数の突起が発熱体搭載可能部品に直接的に圧接されて変形され、接触されることにより、発熱体搭載可能部品に対する接触状態が密に組付けられる。従って、部品点数の軽減が図れ、しかも、その取付面の加工精度（そり等）に影響を受けることなく、熱抵抗の軽減が図れて高効率な熱伝導特性が実現され、且つ、発熱体搭載可能部品との高効率な電気的導通を得ることができて、発熱体の高効率な電気性能を確保することが可能となる。

また、この発明の発熱体搭載可能部品の取付構造は、一方の面に発熱体が搭載され、他方の面が放熱面を形成するベースプレートを有した発熱体搭載可能部品と、この発熱体搭載可能部品のベースプレートの放熱面が圧接されて熱的に結合される金属体とを備え、前記発熱体搭載可能部品及び前記被取付体の少なくとも一方の結合面の少なくとも一部に選択的に異なる方向に傾斜される変形可能な複数の突起を設けて構成したものである。

上記構成によれば、被取付体の取付面に対して発熱体搭載可能部品の取付面が取付けられると、いずれか一方に設けた複数の突起が、他方の取付面に直接的に圧接されて変形され、接触されることにより、相互の接触状態が密に組付けられる。従って、部品点数の軽減が図れ、しかも、相互の取付面の加工精度（そり等）に影響を受けることなく、熱抵抗の軽減が図れて高効率な熱伝導特性が実現され、且つ、相互間の高効率な電気的導通を得ることができて、発熱体の高効率な電気性能を確保することが可能となる。

以上述べたように、この発明によれば、高効率な熱制御を実現したうえで、高効率な電気的導通を実現し得、且つ、簡便にして容易な製作を実現し得るようにした発熱体搭載可能部品、金属体及び発熱体搭載可能部品の取付構造を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態に係る発熱体搭載可能部品、金属体及びその取付構造について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、この発明の一実施の形態に係る発熱体搭載可能部品を半導体パッケージに適用した場合を示すもので、ベースプレート１０は、例えば矩形状に形成され、その上面に素子収容部を構成する枠体１１が一体的に設けられている。

このベースプレート１０上の枠体１１内には、図２に示すように半導体素子１２が搭載され、枠体１１上には、蓋体１３が被着されている。そして、枠体１１の互いに対向する両側壁には、上記半導体素子１２に電気的に接続された外部接続用接続端子１４がそれぞれ外部接続可能に突設される。

上記ベースプレート１０、枠体１１及び蓋体１３は、例えば銅等の熱伝導性の優れた金属材料で形成されている。このうちベースプレート１０の取付面となる、例えば背面には、その略中央部に突起部１５が、半導体素子１２の搭載部位に対応して一体的に設けられ（図３及び図４参照）、この突起部１５を挟んで短辺と略同寸法の変形可能な板状の複数の突起１６が略平行に並設されて一体形成されている。この複数の突起１６は、突起部１５を挟んで、例えば逆方向に傾斜されて形成され、ベースプレート１０に対する熱抵抗となることがない。

この複数の突起１６は、その厚さ寸法が例えば数１０〜数１００μ程度で、高さ寸法が例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度に設定され、突起部１５を挟んで、例えば逆方向に傾斜されて形成されている。そして、突起部１５は、その高さ寸法が上記複数の突起１６が変形可能なように設定されている。なお、複数の突起１６は、同方向に傾斜させて設けても、あるいは選択的に複数の異なる方向に傾斜させて設けても傾斜させないで設けるようにしてもよい。

また、ベースプレート１０には、その両端部に取付凹部１７が設けられている。この取付凹部１７は、ベースプレート１０の背面を被取付体を構成する金属体であるヒートシンクと称する放熱板１８上に載置した状態で（図２参照）、図示しない螺子部材が挿通されて該螺子部材（図示せず）を放熱板１８に螺着することで、ベースプレート１０が放熱板１８に熱的に結合されて取付けられる。

上記構成により、ベースプレート１０は、放熱板１８上に上記螺子部材（図示せず）を用いて取付けられると、複数の突起１６が放熱板１８上に直接的に圧接されて変形され、接触されると共に、突起部１５が放熱板１８に直接的に圧接されて熱的に結合されて取付けられる。この突起部１５は、ベースプレート１０に搭載した半導体素子１２からの熱を直接的に放熱板１８に熱伝導する。同時に、放熱板１８には、密に接触した突起１６を経由してベースプレート１０に熱伝導された半導体素子１２からの熱が伝導され、該熱を放熱して半導体素子１２を熱制御する。

このように、上記半導体パッケージは、半導体素子１２が搭載されたベースプレート１０の背面に変形可能な複数の突起１６を設け、この突起１６を放熱板１８上に圧接して該放熱板１８に熱的に結合されて取付けるように構成した。

これによれば、ベースプレート１０が放熱板１８に取付けられると、複数の突起１６が放熱板１８に直接的に圧接されて変形され、接触されることにより、放熱板１８に対する接触状態が密に組付けられる。この結果、部品点数の軽減が図れ、しかも、ベースプレート１０の背面及び放熱板１８の取付面の加工精度（そり等）に影響を受けることなく、熱抵抗の軽減された取付配置が実現されて高効率な熱伝導特性が得られる。これにより、組立て作業を含む簡便にして容易な製作を実現することができる。

また、これによれば、ベースプレート１０の背面及び放熱板１８の取付面との相互間における高効率な電気的導通を得ることができて、半導体素子１２の高効率な電気性能を確保することができる。

また、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、例えばベースプレート１０に図５乃至図１０に示す突起１６ａ〜１６ｆを形成するように構成してもよく、同様に有効な効果が期待される。但し、この図５乃至図１０に示す実施の形態では、上記図１乃至図４と同一部分について同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図５の実施の形態では、ベースプレート１０の背面の一部、例えば中央部における中心部位に短辺より短い複数の板状の突起１６ａを長辺方向に所定の間隔を取って所定幅だけ一体形成するように構成したものである。

また、図６の実施の形態では、ベースプレート１０の背面の一部、例えば中央部に、短辺と略同寸法を有した複数の板状の突起１６ｂを長辺方向に所定の間隔を取って所定幅だけ一体形成するように構成したものである。

また、図７の実施の形態では、ベースプレート１０の取付面である背面全体に、短辺と略同寸法を有した複数の板状の突起１６ｃを長辺方向に所定の間隔を取って一体形成するように構成したものである。

また、図８の実施の形態では、ベースプレート１０の取付面である背面全体に、長辺と略同寸法を有した複数の板状の突起１６ｄを短辺方向に所定の間隔を取って一体形成するように構成したものである。

また、図９の実施の形態では、ベースプレート１０の取付面である背面全体に、所定の傾斜角を有した複数の板状の突起１６ｅを、所定の間隔に一体形成するように構成したものである。

また、図１０の実施の形態では、ベースプレート１０の取付面である背面全体に、所定寸法の複数の突起１６ｆを短辺に対して略平行に一列に配したものを、複数列、長辺方向に所定の間隔を取って一体形成するように構成したものである。

なお、このベースプレート１０の取付面側に形成する突起形状としては、上記形状に限るものでなく、その他、糸状や髪の毛状等各種形状のものを用いて、各種の配置形状に構成することが可能である。そして、この各種の突起形状を用いて上記突起部１５と組合わせ配置するように構成してもよい。

また、上記実施の形態では、ベースプレート１０の背面に突起１６，１６ａ〜１６ｆ及び突起部１５を選択的に設けて放熱板１８に取付けるように構成した場合について説明したが、これに限ることなく、例えば放熱板１８の部品取付面側に同様の突起及び突起部を選択的に設けてベースプレート１０に熱的に結合させて取付けるように構成することも可能である。さらに、ベースプレート１０及び放熱板１８の双方の部品取付面側に上記突起及び突起部を選択的に設けて、相互の突起及び突起部を熱的に結合させて取付けるように構成してもよい。

よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。

例えば実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

この発明の一実施の形態に係る発熱体搭載可能部品を適用した半導体パッケージの外観構成を示した斜視図である。 図１の取付構造を説明するために一部を断面して示した断面図である。 図１のＡ−Ａを断面して示した断面図である。 図１のベースプレートの背面を示した平面図である。 この発明の他の実施の形態に係る発熱体搭載可能部品の要部を取出して示した平面図である。 この発明の他の実施の形態に係る発熱体搭載可能部品の要部を取出して示した平面図である。 この発明の他の実施の形態に係る発熱体搭載可能部品の要部を取出して示した平面図である。 この発明の他の実施の形態に係る発熱体搭載可能部品の要部を取出して示した平面図である。 この発明の他の実施の形態に係る発熱体搭載可能部品の要部を取出して示した平面図である。 この発明の他の実施の形態に係る発熱体搭載可能部品の要部を取出して示した平面図である。

符号の説明

１０…ベースプレート、１１…枠体、１２…半導体素子、１３…蓋体、１４…外部接続用接続端子、１５…突起部、１６，１６ａ、１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ…突起。

Claims (6)

1. 一方の面に発熱体が搭載され、他方の面の少なくとも一部に選択的に異なる方向に傾斜される変形可能な金属体に圧接されて熱的に結合される複数の突起を有した放熱面が設けられたベースプレートを具備することを特徴とする発熱体搭載可能部品。
2. 前記発熱体は、半導体素子であることを特徴とする請求項１記載の発熱体搭載可能部品。
3. 一方の面に発熱体が搭載され、他方の面が放熱面として形成される発熱体搭載可能部品用ベースプレートの前記放熱面に圧接されて熱的に結合されるものであって、
   前記ベースプレートの放熱面が圧接される結合面の少なくとも一部に選択的に異なる方向に傾斜される変形可能な複数の突起が設けられたことを特徴とする金属体。
4. 前記発熱体は、半導体素子であることを特徴とする請求項３記載の金属体。
5. 一方の面に発熱体が搭載され、他方の面が放熱面を形成するベースプレートを有した発熱体搭載可能部品と、
   この発熱体搭載可能部品のベースプレートの放熱面が圧接されて熱的に結合される金属体と、
   を具備し、前記発熱体搭載可能部品及び前記被取付体の少なくとも一方の結合面の少なくとも一部に選択的に異なる方向に傾斜される変形可能な複数の突起が設けられたことを特徴とする発熱体搭載可能部品の取付構造。
6. 前記発熱体は、半導体素子であることを特徴とする請求項５記載の発熱体搭載可能部品の取付構造。

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