JP6768612B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6768612B2
JP6768612B2 JP2017170854A JP2017170854A JP6768612B2 JP 6768612 B2 JP6768612 B2 JP 6768612B2 JP 2017170854 A JP2017170854 A JP 2017170854A JP 2017170854 A JP2017170854 A JP 2017170854A JP 6768612 B2 JP6768612 B2 JP 6768612B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
protrusion
semiconductor device
heat sink
mounting
case
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.)
Active
Application number
JP2017170854A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019047049A (ja
Inventor
一也 岡田
一也 岡田
宏記 村岡
宏記 村岡
晃一 増田
晃一 増田
康貴 清水
康貴 清水
将志 泉
将志 泉
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric 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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2017170854A priority Critical patent/JP6768612B2/ja
Priority to US16/004,769 priority patent/US10504817B2/en
Priority to DE102018214260.2A priority patent/DE102018214260B4/de
Priority to CN201811011322.0A priority patent/CN109461710B/zh
Publication of JP2019047049A publication Critical patent/JP2019047049A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6768612B2 publication Critical patent/JP6768612B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4006Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02Containers; Seals
    • H01L23/04Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02Containers; Seals
    • H01L23/04Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/041Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction having no base used as a mounting for the semiconductor body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/433Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4006Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
    • H01L2023/4018Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws characterised by the type of device to be heated or cooled
    • H01L2023/4025Base discrete devices, e.g. presspack, disc-type transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4006Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
    • H01L2023/4037Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws characterised by thermal path or place of attachment of heatsink
    • H01L2023/4043Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws characterised by thermal path or place of attachment of heatsink heatsink to have chip
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4006Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
    • H01L2023/4037Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws characterised by thermal path or place of attachment of heatsink
    • H01L2023/4068Heatconductors between device and heatsink, e.g. compliant heat-spreaders, heat-conducting bands
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4006Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
    • H01L2023/4075Mechanical elements
    • H01L2023/4087Mounting accessories, interposers, clamping or screwing parts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191Disposition
    • H01L2924/19101Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19107Disposition of discrete passive components off-chip wires

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Description

本発明は、半導体装置に関し、特にパワーチップを備えた電力用の半導体装置に関するものである。
パワーチップを備えた電力用の半導体装置では、パワーチップで発生した熱を、ヒートシンク等の外部構造へ効率よく放熱することが非常に重要である。半導体装置の本体をヒートシンクへ取り付ける際に、熱伝導材を用いることで効率的な放熱性を実現している。
熱伝導材からヒートシンクへの放熱を促すために、パワーチップが搭載された放熱板の中央部をねじ締めによってヒートシンクに押し当てる構造が採用されている(例えば特許文献1,2参照)。
特開平4−233752号公報 実開平4−46552号公報
しかし、特許文献1に記載の技術では、底板または放熱板に可撓性を持たせる必要があり、放熱板に可撓性を持たせることで製品の経年劣化を招くという問題があった。
また、特許文献2に記載の技術では、放熱板上に搭載された半導体ペレットを覆う樹脂の取付面の貫通孔と放熱板の肉薄部側の外端部との間に微小突起を設けたことで外部放熱器との密着取り付けを可能としている。そのため、特許文献2に記載の技術では、放熱板に可撓性を持たせる必要はないが、放熱板の反りが考慮されていないため、製品の取り付け性に問題があった。
そこで、本発明は、製品の取付性を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。
本発明に係る半導体装置は、ヒートシンクと、前記ヒートシンクの上側に配置された放熱板と、前記放熱板の上側に配置された半導体素子と、前記半導体素子を囲み、前記ヒートシンクに取り付けられるケースとを備え、前記放熱板は、平板状の本体部と、断面視にて前記本体部の下端から円弧状に膨出する膨出部とを有し、前記ケースは、下端部の外周部から外側に延びる取付部と、前記取付部における互いに対向する位置に設けられかつ前記ヒートシンクに取り付けるための2つの取付穴と、前記取付部における2つの前記取付穴よりも外周側に前記取付部の下面から下方にそれぞれ突出する2つの突起部とを有し、一方の前記取付穴を介して前記ヒートシンクにネジを締め付けた状態で、2つの前記取付穴を結ぶ仮想線と、一方の前記取付穴の周辺部に位置する一方の前記突起部の最下点と、前記膨出部と前記ヒートシンクとの接点とを結ぶ仮想線とのなす角度Aは、前記本体部の下端と前記ケースの下端との垂直方向の距離をM、前記膨出部の膨出量をW、前記突起部の突起高さをT、前記ケースの外周端から前記放熱板の外周端までの水平方向の距離をLとしたとき、0<A<arctan((M+W−T)/L)を満たすものである。
本発明によれば、一方の前記取付穴を介してヒートシンクにネジを締め付けた状態で、2つの取付穴を結ぶ仮想線と、一方の取付穴の周辺部に位置する一方の突起部の最下点と、膨出部とヒートシンクとの接点とを結ぶ仮想線とのなす角度Aは、本体部の下端とケースの下端との垂直方向の距離をM、膨出部の膨出量をW、突起部の突起高さをT、ケースの外周端から放熱板の外周端までの水平方向の距離をLとしたとき、0<A<arctan((M+W−T)/L)を満たす。
したがって、角度Aが小さくなるため、ケースの取付部における他方の取付穴が設けられた部分がヒートシンクの表面から浮き上がることを抑制できる。これにより、製品の取付性を向上させることができる。
実施の形態1に係る半導体装置の断面図である。 ヒートシンクを取り外した状態の半導体装置の断面図である。 ヒートシンクを取り外した状態の半導体装置の底面図である。 突起部およびその周辺部の底面斜視図である。 実施の形態1の変形例においてヒートシンクを取り外した状態の底面図である。 一方の取付部をヒートシンクに取り付けた状態の半導体装置を簡略化した断面図である。 2つの取付穴を結ぶ仮想線B−B’と、ケースの外周端から放熱板の外周端までの水平方向の距離Lとを説明するための半導体装置の底面図である。 角度Aが最大となる場合の半導体装置の断面図である。 実施の形態2に係る半導体装置においてねじ締めした状態を簡略化した断面図である。 突起部およびその周辺部の底面斜視図である。 実施の形態3に係る半導体装置の突起部およびその周辺部の底面斜視図である。 突起部およびその周辺部の断面図である。 実施の形態4に係る半導体装置の突起部およびその周辺部の底面斜視図である。 突起部およびその周辺部の断面図である。 実施の形態5に係る半導体装置の突起部およびその周辺部の底面斜視図である。 突起部およびその周辺部の断面図である。 実施の形態6に係る半導体装置の突起部およびその周辺部の底面斜視図である。 突起部およびその周辺部の断面図である。 実施の形態7に係る半導体装置の突起部およびその周辺部の底面斜視図である。 突起部およびその周辺部の断面図である。 突起部を設けていない場合において、一方の取付部をヒートシンクに取り付けた状態の半導体装置を簡略化した断面図である。
<実施の形態1>
本発明の実施の形態1について、図面を用いて以下に説明する。図1は、実施の形態1に係る半導体装置の断面図である。図2は、ヒートシンク1を取り外した状態の半導体装置の断面図である。図3は、ヒートシンク1を取り外した状態の半導体装置の底面図である。図4は、突起部11bおよびその周辺部の底面斜視図である。
図1に示すように、半導体装置は、電力用の半導体装置であり、ヒートシンク1、放熱板3、複数の半導体素子6、複数の金属端子9、ケース10、およびネジ12を備えている。
ヒートシンク1の上側に放熱板3が配置されている。より具体的には、放熱板3の下面に熱伝導材2が設けられ、放熱板3は、熱伝導材2を介してヒートシンク1の上面に配置されている。なお、熱伝導材2は例えばグリスである。
放熱板3の上側に半導体素子6が配置されている。より具体的には、放熱板3の上面に絶縁基板4が固定され、絶縁基板4の上面における端部を除く領域に回路パターン5が設けられている。半導体素子6は、パワーチップであり、回路パターン5の上面にはんだ7を介して搭載されている。
図2に示すように、放熱板3は、本体部3aおよび膨出部3bを備えている。本体部3aは、平板状であり、具体的には図2において放熱板3の上端から仮想線までの領域で表される形状である。膨出部3bは、断面視にて本体部3aの下端から円弧状に膨出しており、端部よりも中央部の方が膨出量が大きい。膨出部3bは、グリスなどの熱伝導材2を用いて、半導体装置のうちヒートシンク1を除く部分(以下「半導体装置本体」という)をヒートシンク1に取り付ける際に、半導体装置本体とヒートシンク1との間に生じる隙間を抑制する目的で設けられている。膨出部3bが設けられることで、放熱板3の下面が平坦な場合に比べて、放熱板3の下面中央部がグリスを外周側へ押しのけながら半導体装置本体を取り付けることができる。そのため、半導体装置本体とヒートシンク1との間の隙間の発生を抑制できる。
なお、放熱板3として、放熱金属板と絶縁基板が一体化された樹脂絶縁銅ベース板を採用することも可能である。また、絶縁基板4として、例えばアルミナまたは窒化アルミニウムなどのセラミック材を採用することも可能である。
図1に示すように、ケース10は、例えばPPSなどの樹脂からなり、半導体素子6を囲むように絶縁基板4および放熱板3の端部に接着剤を用いて固定されている。金属端子9は、ケース10に取り付けられ、ワイヤ8を介して回路パターン5および半導体素子6に接続されている。ケース10の内部には、図示しない封止樹脂が充填され、封止樹脂により半導体素子6が封止される。
次に、ケース10の特徴的な構造について説明する。図1〜図3に示すように、ケース10は、2つの取付部10a,10b、4つの取付穴14a,14b,14c,14d、および4つの突起部11a,11b,11c,11dを備えている。2つの取付部10a,10bは、ケース10の下端部の外周部から外方に延びている。より具体的には、取付部10aは左方に延び、取付部10bは右方に延びている。
図3に示すように、取付穴14a,14b,14c,14dは、ケース10をヒートシンク1に取り付けるためにネジ12が螺合されるネジ穴である。取付穴14a,14cは、取付部10aの前端部および後端部にそれぞれ設けられ、取付穴14b,14dは、取付部10bの前端部および後端部にそれぞれ設けられている。ケース10は底面視にて矩形形状に形成され、取付部10a,10bはケース10の左右の辺にそれぞれ設けられている。そのため、取付穴14a,14cは、取付穴14b,14dにそれぞれ対向する位置に設けられている。さらに、取付穴14a,14cの位置は、取付穴14d,14bにそれぞれ対向する位置でもある。
図1に示すように、ケース10は、取付穴14a,14b,14c,14dを通ったネジ12によりヒートシンク1に固定される。この固定により、放熱板3は熱伝導材2を介してヒートシンク1に接しており、半導体素子6で生じた熱が放熱板3から放出されやすくなる。なお、取付穴14a,14b,14c,14dにブッシュを嵌め込み、ブッシュにネジ12を螺合させてもよい。
図3および図4に示すように、突起部11a,11cは、取付部10aにおける取付穴14a,14cよりも外周側に取付部10aの下面から下方にそれぞれ突出している。突起部11b,11dは、取付部10bにおける取付穴14b,14dよりも外周側に取付部10bの下面から下方にそれぞれ突出している。すなわち、突起部11a,11b,11c,11dは、底面視にて矩形形状のケース10の4つの角部にそれぞれ設けられている。
なお、突起部11a,11b,11c,11dは、取付穴14a,14b,14c,14dに対して1つずつ設けられてもよいし複数ずつ設けられていてもよい。または、図5に示すように、突起部21a,21bは、取付部10a,10bの長手方向に渡ってそれぞれ延びる形状であってもよい。図5は、実施の形態1の変形例においてヒートシンク1を取り外した状態の底面図である。
次に、図6、図7および図8を用いて、実施の形態1に係る半導体装置から得られる作用および効果について説明する。図6は、一方の取付部10bをヒートシンク1に取り付けた状態の半導体装置を簡略化した断面図である。図7は、2つの取付穴14b,14cを結ぶ仮想線B−B’と、ケース10の外周端から放熱板3の外周端までの水平方向の距離Lとを説明するための半導体装置の底面図である。図6では、膨出部3bを分かりやすくするために放熱板3の中心に膨出部3bの最も膨出した部分を示しているが、実際の半導体パワーモジュールの例では、最も膨出した部分は放熱板3の中心からずれてしまう。最も膨出した部分が放熱板3の外周端にあるとき、角度Aが最大となる。図8は、角度Aが最大となる場合の半導体装置の断面図である。なお、図7では、図面を見やすくするために突起部11a,11b,11c,11dの図示を省略している。
図6、図7および図8に示すように、取付穴14b,14dを介してヒートシンク1にネジ12を締め付けた状態で、2つの取付穴14b,14cを結ぶ仮想線B−B’と、取付穴14bの周辺部に位置する突起部11bの最下点Cと、膨出部3bとヒートシンク1との接点C’とを結ぶ仮想線C−C’とのなす角度をAとする。角度Aの上限は、仮想線B−B’上において、ケース10の外周端から放熱板3の外周端までの水平方向の距離Lと、突起部11bの最下点Cと膨出部3bの接点C’との垂直方向の距離Hによって定義される。ここで、膨出部3bの接点C’とは、放熱板3が傾かずに真っ直ぐに配置された状態で膨出部3bがヒートシンク1の表面1aに接する接点である。
距離Hは、本体部3aの下端とケース10の下端との垂直方向の距離Mと、膨出部3bの膨出量Wとの和から突起部11bの突起高さTを引いた値であるため、下記に示すように角度Aの上限を定義した。ここで、膨出部3bの膨出量Wとは、膨出部3bにおける最も膨出した部分の上端から下端までの高さである。
H/L=tan(A)
(M+W−T)/L=tan(A)
A=arctan((M+W−T)/L)
すなわち、角度Aは
0<A<arctan((M+W−T)/L)
を満たす。
一般的な産業半導体パワーモジュールの例ではL:13mm、H:0.3mm程度であり、角度Aは約1.3度である。
次に、突起部11a,11b,11c,11dを設けていない場合と比較する。図21は、突起部11a,11b,11c,11dを設けていない場合において、一方の取付部10bをヒートシンク1に取り付けた状態の半導体装置を簡略化した断面図である。図21に示すように、突起部11a,11b,11c,11dを設けていない場合に取付穴14b,14dを介してヒートシンク1にネジ12を締め付けた状態の角度A’は、図6に示した突起部11a,11b,11c,11dを設けた場合の角度Aと比較して大きくなる。
ここで、角度A’は、角度Aにおいて、「取付穴14bの周辺部に位置する突起部11bの最下点C」を、「取付穴14bの周辺部に位置する角部の下面」に置き換えた角度である。
以上のように、実施の形態1に係る半導体装置では、突起部11a,11b,11c,11dを設けたため、突起部11b,11dが半導体装置本体の支えとなって、角度Aを小さくすることができる。そのため、ケース10の取付部10aにおける取付穴14a,14cが設けられた部分がヒートシンク1の表面1aから浮き上がることを抑制できる。これにより、半導体装置本体のヒートシンク1への取付性、すなわち、製品の取付性を向上させることができる。
突起部11a,11b,11c,11dは、取付穴14a,14b,14c,14dに対して1つまたは複数設けられたため、半導体装置本体を安定して支えることができる。
<実施の形態2>
次に、実施の形態2に係る半導体装置について説明する。図9は、実施の形態2に係る半導体装置においてねじ締めした状態を簡略化した断面図である。図10は、突起部31およびその周辺部の底面斜視図である。なお、実施の形態2において、実施の形態1で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
実施の形態2では、図9および図10に示すように、4つの突起部31は、ネジ12の締め付け時の応力により外側に折れ曲がる構造を有している。
突起部31は、例えばPPSなどの樹脂からなる。突起部31には、その周辺部に位置する取付穴14b側に水平方向に延びる切り欠き31aが設けられており、切り欠き31aにより突起部31の折れ曲がりを容易にしている。切り欠き31aにより突起部31の折れ曲がりを容易にすることで、突起部31の寸法および材質の制限を解除することが可能である。また、突起部31をケース10と同じ材料で一体に設けることで、ケース成型時に突起部31を構成できることから、突起部31の作製および取り付けなどの工程が削減可能となる。なお、他の3つの突起部31もこれと同様である。
以上のように、実施の形態2に係る半導体装置では、突起部31は、取付穴側に切り欠きを有する。したがって、半導体装置本体をヒートシンク1に取り付ける際の仮締め時には先に突起部31がヒートシンク1の表面1aに当たることで半導体装置本体の傾きを抑制し、かつ、本締め時に突起部31が外側に折れ曲がることで放熱板3とヒートシンク1の表面1aが接触する位置まで距離を調整することができるため、最適な熱伝導性を実現できる。
また、製造時点で突起部31の高さにバラツキが生じた場合でも、放熱板3がヒートシンク1と接触する位置まで距離を調整できるため、放熱板3がヒートシンク1の表面1aと接触しないなどの熱伝導性の悪化を抑制できる。
突起部31は、ケース10と同じ材料で一体に設けられたため、ケース10を製造する工程で突起部31も製造することができる。これにより、半導体装置の製造工程を簡略化することができる。
<実施の形態3>
次に、実施の形態3に係る半導体装置について説明する。図11は、実施の形態3に係る半導体装置の突起部41およびその周辺部の底面斜視図である。図12は、突起部41およびその周辺部の断面図である。なお、実施の形態3において、実施の形態1,2で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
実施の形態3では、図11および図12に示すように、4つの突起部41は、ネジ12の締め付け時の応力により外側に折れ曲がる構造を有している。
突起部41は、例えばPPSなどの樹脂からなる。突起部41には、基端部よりも先端部の方が幅が小さくなるように取付部10bの下面に対して取付穴14b側に傾斜する傾斜部41aが設けられており、傾斜部41aにより突起部41の折れ曲がりを容易にしている。なお、他の3つの突起部41もこれと同様である。
以上のように、実施の形態3に係る半導体装置では、突起部41は、基端部よりも先端部の方が幅が小さくなるように取付部の下面に対して取付穴側に傾斜する傾斜部41aを有する。したがって、実施の形態1の場合と比べて、水平方向の締め付け応力を受けることができるため、傾斜部41aの角度を調整することで突起部41の折れ曲がり具合を調整することができる。
<実施の形態4>
次に、実施の形態4に係る半導体装置について説明する。図13は、実施の形態4に係る半導体装置の突起部51およびその周辺部の底面斜視図である。図14は、突起部51およびその周辺部の断面図である。なお、実施の形態4において、実施の形態1〜3で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
実施の形態4では、図13および図14に示すように、4つの突起部51は、ネジ12の締め付け時の応力により外側に折れ曲がる構造を有している。
突起部51は、例えばPPSなどの樹脂からなる。突起部51には、取付穴14b側に曲面状に凹む曲面部51aが設けられており、曲面部51aにより突起部51の折れ曲がりを容易にしている。なお、他の3つの突起部51もこれと同様である。
以上のように、実施の形態4に係る半導体装置では、突起部51は、突起部51は、取付穴側に曲面状に凹む曲面部51aを有する。したがって、実施の形態1の場合と比べて、水平方向の締め付け応力を受けることができるため、曲面部51aの曲率を調整することで突起部51の折れ曲がり具合を調整することができる。
<実施の形態5>
次に、実施の形態5に係る半導体装置について説明する。図15は、実施の形態5に係る半導体装置の突起部61およびその周辺部の底面斜視図である。図16は、突起部61およびその周辺部の断面図である。なお、実施の形態5において、実施の形態1〜4で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
実施の形態5では、図15および図16に示すように、4つの突起部61は、ネジ12の締め付け時の応力により折れ曲がる構造を有している。
突起部61は、例えばPPSなどの樹脂からなる。突起部61には、垂直方向に延び、下面が開口する空孔部61aが設けられており、空孔部61aにより突起部61の折れ曲がりを容易にしている。なお、他の3つの突起部61もこれと同様である。
以上のように、実施の形態5に係る半導体装置では、突起部61は、垂直方向に延びる空孔部61aを有する。したがって、空孔部61aの寸法を調整することで突起部61の折れ曲がり具合を調整することができる。
<実施の形態6>
次に、実施の形態6に係る半導体装置について説明する。図17は、実施の形態6に係る半導体装置の突起部71およびその周辺部の底面斜視図である。図18は、突起部71およびその周辺部の断面図である。なお、実施の形態6において、実施の形態1〜5で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
実施の形態6では、図17および図18に示すように、4つの突起部71は、ネジ12の締め付け時の応力により折れ曲がる構造を有している。
突起部71は、例えばPPSなどの樹脂からなる。突起部71には、水平方向に延び、対向する2つの側面が開口する空孔部71aが設けられており、空孔部71aにより突起部71の折れ曲がりを容易にしている。なお、他の3つの突起部71もこれと同様である。
以上のように、実施の形態6に係る半導体装置では、突起部71は、水平方向に延びる空孔部71aを有する。したがって、空孔部71aの寸法を調整することで突起部71の折れ曲がり具合を調整することができる。
<実施の形態7>
次に、実施の形態7に係る半導体装置について説明する。図19は、実施の形態7に係る半導体装置の突起部81およびその周辺部の底面斜視図である。図20は、突起部81およびその周辺部の断面図である。なお、実施の形態7において、実施の形態1〜6で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
実施の形態7では、図19および図20に示すように、4つの突起部81は、ネジ12の締め付け時の応力により折れ曲がる構造を有している。
突起部81は、例えばPPSなどの樹脂からなる。突起部81には、垂直方向に延びる複数の溝81aが設けられており、複数の溝81aにより突起部81の折れ曲がりを容易にしている。なお、他の3つの突起部81もこれと同様である。
以上のように、実施の形態7に係る半導体装置では、突起部81は、垂直方向に延びる複数の溝81aを有する。したがって、溝81aの幅、間隔、深さ、および角度を調整することで突起部81の折れ曲がり具合を調整することができる。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
1 ヒートシンク、3 放熱板、3a 本体部、3b 膨出部、6 半導体素子、10 ケース、10a,10b 取付部、11a,11b,11c,11d 突起部、14a,14b,14c,14d 取付穴、21a,21b 突起部、31 突起部、31a 切り欠き、41 突起部、41a 傾斜部、51 突起部、51a 曲面部、61 突起部、61a 空孔部、71 突起部、71a 空孔部、81 突起部、81a 溝。

Claims (9)

  1. ヒートシンクと、
    前記ヒートシンクの上側に配置された放熱板と、
    前記放熱板の上側に配置された半導体素子と、
    前記半導体素子を囲み、前記ヒートシンクに取り付けられるケースと、
    を備え、
    前記放熱板は、平板状の本体部と、断面視にて前記本体部の下端から円弧状に膨出する膨出部とを有し、
    前記ケースは、下端部の外周部から外側に延びる取付部と、前記取付部における互いに対向する位置に設けられかつ前記ヒートシンクに取り付けるための2つの取付穴と、前記取付部における2つの前記取付穴よりも外周側に前記取付部の下面から下方にそれぞれ突出する2つの突起部とを有し、
    一方の前記取付穴を介して前記ヒートシンクにネジを締め付けた状態で、2つの前記取付穴を結ぶ仮想線と、一方の前記取付穴の周辺部に位置する一方の前記突起部の最下点と、前記膨出部と前記ヒートシンクとの接点とを結ぶ仮想線とのなす角度Aは、前記本体部の下端と前記ケースの下端との垂直方向の距離をM、前記膨出部の膨出量をW、前記突起部の突起高さをT、前記ケースの外周端から前記放熱板の外周端までの水平方向の距離をLとしたとき、
    0<A<arctan((M+W−T)/L)
    を満たす、半導体装置。
  2. 前記突起部は、前記取付穴に対して1つまたは複数設けられた、請求項1記載の半導体装置。
  3. 前記突起部は、前記取付穴側に切り欠きを有する、請求項2記載の半導体装置。
  4. 前記突起部は、前記ケースと同じ材料で一体に設けられた、請求項2記載の半導体装置。
  5. 前記突起部は、基端部よりも先端部の方が幅が小さくなるように前記取付部の下面に対して前記取付穴側に傾斜する傾斜部を有する、請求項2記載の半導体装置。
  6. 前記突起部は、前記取付穴側に曲面状に凹む曲面部を有する、請求項2記載の半導体装置。
  7. 前記突起部は、垂直方向に延びる空孔部を有する、請求項2記載の半導体装置。
  8. 前記突起部は、水平方向に延びる空孔部を有する、請求項2記載の半導体装置。
  9. 前記突起部は、垂直方向に延びる複数の溝を有する、請求項2記載の半導体装置。
JP2017170854A 2017-09-06 2017-09-06 半導体装置 Active JP6768612B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017170854A JP6768612B2 (ja) 2017-09-06 2017-09-06 半導体装置
US16/004,769 US10504817B2 (en) 2017-09-06 2018-06-11 Semiconductor device
DE102018214260.2A DE102018214260B4 (de) 2017-09-06 2018-08-23 Halbleitervorrichtung
CN201811011322.0A CN109461710B (zh) 2017-09-06 2018-08-31 半导体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017170854A JP6768612B2 (ja) 2017-09-06 2017-09-06 半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019047049A JP2019047049A (ja) 2019-03-22
JP6768612B2 true JP6768612B2 (ja) 2020-10-14

Family

ID=65363704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017170854A Active JP6768612B2 (ja) 2017-09-06 2017-09-06 半導体装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10504817B2 (ja)
JP (1) JP6768612B2 (ja)
CN (1) CN109461710B (ja)
DE (1) DE102018214260B4 (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7193730B2 (ja) 2019-03-26 2022-12-21 三菱電機株式会社 半導体装置
JP7354605B2 (ja) * 2019-06-17 2023-10-03 富士電機株式会社 半導体モジュールおよび半導体装置
JP7359647B2 (ja) * 2019-10-30 2023-10-11 日立Astemo株式会社 パワー半導体装置およびパワー半導体装置の製造方法
CN112786547B (zh) * 2019-11-01 2023-10-13 神讯电脑(昆山)有限公司 散热架构
JP7325316B2 (ja) * 2019-12-16 2023-08-14 三菱電機株式会社 半導体装置
JP7257977B2 (ja) * 2020-01-17 2023-04-14 三菱電機株式会社 半導体装置および半導体モジュール
EP3872854A1 (en) * 2020-02-27 2021-09-01 Littelfuse, Inc. Power module housing with improved protrusion design
JP2023000129A (ja) * 2021-06-17 2023-01-04 株式会社 日立パワーデバイス パワー半導体モジュール
TWI831420B (zh) * 2022-10-17 2024-02-01 鴻海精密工業股份有限公司 封裝結構
EP4432345A1 (en) * 2023-03-16 2024-09-18 Hitachi Energy Ltd Insulated metal substrate and method for producing an insulated metal substrate

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6439646U (ja) * 1987-09-02 1989-03-09
JP2505196Y2 (ja) * 1990-08-21 1996-07-24 関西日本電気株式会社 樹脂モ―ルド型半導体装置
JPH04233752A (ja) * 1990-12-28 1992-08-21 Shinko Electric Ind Co Ltd 電子部品用パッケージ
DE4338107C1 (de) * 1993-11-08 1995-03-09 Eupec Gmbh & Co Kg Halbleiter-Modul
JP2005166868A (ja) * 2003-12-02 2005-06-23 Cmk Corp 金属ベース基板及びその製造方法並びに実装構造
JP5061717B2 (ja) * 2007-05-18 2012-10-31 富士電機株式会社 半導体モジュール及び半導体モジュールの製造方法
JP2012028552A (ja) 2010-07-23 2012-02-09 Nissan Motor Co Ltd 半導体モジュールのケース構造
EP3573096B1 (en) * 2011-06-27 2022-03-16 Rohm Co., Ltd. Semiconductor module
JP5871076B2 (ja) 2012-09-13 2016-03-01 富士電機株式会社 半導体装置、半導体装置に対する放熱部材の取り付け方法及び半導体装置の製造方法
JP6249829B2 (ja) * 2014-03-10 2017-12-20 三菱電機株式会社 半導体装置およびその製造方法
CN106796925B (zh) * 2014-07-31 2019-09-24 电化株式会社 铝-碳化硅质复合体及其制造方法
JP6356550B2 (ja) * 2014-09-10 2018-07-11 三菱電機株式会社 半導体装置およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20190074238A1 (en) 2019-03-07
DE102018214260B4 (de) 2022-01-13
US10504817B2 (en) 2019-12-10
DE102018214260A1 (de) 2019-03-07
CN109461710A (zh) 2019-03-12
JP2019047049A (ja) 2019-03-22
CN109461710B (zh) 2022-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6768612B2 (ja) 半導体装置
JP5136343B2 (ja) 半導体装置
US20140285972A1 (en) Housing and power module having the same
JP6182474B2 (ja) 電子部品の固定構造および固定方法
US20140285973A1 (en) Housing and power module having the same
US9976721B2 (en) Light source module
KR101946467B1 (ko) 반도체 장치의 방열구조
US20200091033A1 (en) Electric device and heat radiator
JP2014146702A (ja) 電子装置および筐体
JP6480098B2 (ja) 半導体装置
US10600712B2 (en) Electronic device
JP4046623B2 (ja) パワー半導体モジュールおよびその固定方法
US20150144991A1 (en) Power module package and method of manufacturing the same
KR101265046B1 (ko) 반도체장치
JP6652144B2 (ja) 電子部品、電子部品の製造方法、機構部品
CN112992820B (zh) 半导体装置
JP2002217574A (ja) 電力変換装置
JP4204993B2 (ja) 半導体装置
JP2007067067A (ja) 樹脂注型形電力用回路ユニット
JP2006237464A (ja) 半導体発光装置
CN106340499A (zh) 半导体模块
JP2009170678A (ja) 回路基板
US20150179540A1 (en) Semiconductor device
CN109392282B (zh) 电子装置
JP5609944B2 (ja) モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191101

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200825

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200827

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200923

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6768612

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250