JP2002184921A - 半導体装置とヒートシンクの結合構造 - Google Patents
半導体装置とヒートシンクの結合構造Info
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- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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- H01L2224/732—Location after the connecting process
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- Mounting Components In General For Electric Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体装置からヒートシンクへの熱抵抗を軽
減するとともに、駆動回路基板上において駆動用ＩＣか
らゲート接続ランドまでのゲート配線パターンの長さや
形状を均一にする。 【解決手段】 駆動回路基板７を取り付けられた半導体
装置６が、放熱絶縁シート４を挟んでヒートシンク８に
固定されている。半導体装置６は、バスバー６１および
ゲート端子６２をモールドしたケース６３、半導体チッ
プ６４、はんだ６５、ボンディングワイヤ６６から構成
されている。ケース６３の樹脂部分には、先端に切込み
６８と爪６９を有する突起６７が形成されている。半導
体装置６を突起６７によりヒートシンク８に固定するこ
ととしたので、駆動ＩＣ７１を駆動回路基板７の中央に
配置でき、ゲート接続ランド７３までの配線パターン７
２を同一長さ、同一形状にして、ゲートの駆動タイミン
グのずれを防ぐことができる。
減するとともに、駆動回路基板上において駆動用ＩＣか
らゲート接続ランドまでのゲート配線パターンの長さや
形状を均一にする。 【解決手段】 駆動回路基板７を取り付けられた半導体
装置６が、放熱絶縁シート４を挟んでヒートシンク８に
固定されている。半導体装置６は、バスバー６１および
ゲート端子６２をモールドしたケース６３、半導体チッ
プ６４、はんだ６５、ボンディングワイヤ６６から構成
されている。ケース６３の樹脂部分には、先端に切込み
６８と爪６９を有する突起６７が形成されている。半導
体装置６を突起６７によりヒートシンク８に固定するこ
ととしたので、駆動ＩＣ７１を駆動回路基板７の中央に
配置でき、ゲート接続ランド７３までの配線パターン７
２を同一長さ、同一形状にして、ゲートの駆動タイミン
グのずれを防ぐことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置とヒー
トシンクの結合構造に関する。
トシンクの結合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】電動機を駆動する複数のパワー素子をバ
スバー上に配置した半導体装置では、パワー素子の発熱
が大きいため、その放熱性が特に問題となる。この問題
を解決するために、本出願人は、特願平１１−２８８３
９４において、放熱絶縁シートを挟んでヒートシンクに
ネジ止めした半導体装置を提案している。これに基づい
たネジ止めによる半導体装置とヒートシンクの結合構造
は、例えば、図８のように示される。すなわち、半導体
装置１は、バスバー１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよびゲー
ト端子１２ａ、１２ｂをモールドしたケース１３、パワ
ー素子としての半導体チップ１４、はんだ１５、ボンデ
ィングワイヤ１６から構成されている。
スバー上に配置した半導体装置では、パワー素子の発熱
が大きいため、その放熱性が特に問題となる。この問題
を解決するために、本出願人は、特願平１１−２８８３
９４において、放熱絶縁シートを挟んでヒートシンクに
ネジ止めした半導体装置を提案している。これに基づい
たネジ止めによる半導体装置とヒートシンクの結合構造
は、例えば、図８のように示される。すなわち、半導体
装置１は、バスバー１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよびゲー
ト端子１２ａ、１２ｂをモールドしたケース１３、パワ
ー素子としての半導体チップ１４、はんだ１５、ボンデ
ィングワイヤ１６から構成されている。
【０００３】ケース１３の裏面の中央部分は、内部固定
用ネジ２２によってヒートシンク５に固定されるので、
ケース１３の中心部分には、内部固定用ネジ２２の座金
面積確保と、内部固定用ネジ２２とバスバー１１ｂ又
は、１１ｃとの沿面絶縁距離を確保する為に、ａの幅を
持った囲いが設けられている。バスバー１１ｃの上には
半導体チップ１４がはんだ付けされており、この半導体
チップ１４に、ゲート端子１２ｂとバスバー１１ｂと
が、それぞれ、ボンディングワイヤ１６によって接続さ
れている。なお、他の断面において、バスバー１１ａの
上にも半導体チップがはんだ付けされており、この半導
体チップにも同様の接続がなされている。
用ネジ２２によってヒートシンク５に固定されるので、
ケース１３の中心部分には、内部固定用ネジ２２の座金
面積確保と、内部固定用ネジ２２とバスバー１１ｂ又
は、１１ｃとの沿面絶縁距離を確保する為に、ａの幅を
持った囲いが設けられている。バスバー１１ｃの上には
半導体チップ１４がはんだ付けされており、この半導体
チップ１４に、ゲート端子１２ｂとバスバー１１ｂと
が、それぞれ、ボンディングワイヤ１６によって接続さ
れている。なお、他の断面において、バスバー１１ａの
上にも半導体チップがはんだ付けされており、この半導
体チップにも同様の接続がなされている。
【０００４】そして、半導体装置１は、その上部に駆動
回路基板３が取り付けられ、四本の外周固定用ネジ２１
および一本の内部固定用ネジ２２により、放熱絶縁シー
ト４を挟んで、ヒートシンク５に固定されている。な
お、放熱絶縁シート４には、ネジを貫通させる穴を設け
てある。駆動回路基板３上には、図９に示すように、ゲ
ート配線パターン３２ａ、３２ｂおよびゲート接続ラン
ド３３ａ、３３ｂが形成されるとともに、駆動用ＩＣ
（集積回路）３１が実装されている。駆動用ＩＣ３１を
ケース１３の上に配置したのは、半導体装置１を小型化
するためである。なお、駆動用ＩＣ３１からは、複数相
分のリード線および電源のためのリード線が延びている
が、一相分のゲート配線パターン３２ａ、３２ｂ以外
は、途中までのみ図示している。
回路基板３が取り付けられ、四本の外周固定用ネジ２１
および一本の内部固定用ネジ２２により、放熱絶縁シー
ト４を挟んで、ヒートシンク５に固定されている。な
お、放熱絶縁シート４には、ネジを貫通させる穴を設け
てある。駆動回路基板３上には、図９に示すように、ゲ
ート配線パターン３２ａ、３２ｂおよびゲート接続ラン
ド３３ａ、３３ｂが形成されるとともに、駆動用ＩＣ
（集積回路）３１が実装されている。駆動用ＩＣ３１を
ケース１３の上に配置したのは、半導体装置１を小型化
するためである。なお、駆動用ＩＣ３１からは、複数相
分のリード線および電源のためのリード線が延びている
が、一相分のゲート配線パターン３２ａ、３２ｂ以外
は、途中までのみ図示している。
【０００５】次に、半導体装置１と他の部材との組み付
けの順序について説明する。最初に、半導体装置１の上
に駆動回路基板３をセットして、ゲート端子１２ａ、１
２ｂとゲート接続ランド３３ａ、３３ｂをはんだ付けす
る。その後、ヒートシンク５の上に、放熱絶縁シート
４、半導体装置１をセットして、角の四箇所を外周固定
用ネジ２１、ケース１３の中心部分を内部固定用ネジ２
２で締め付けて固定し、組み付けが完了する。
けの順序について説明する。最初に、半導体装置１の上
に駆動回路基板３をセットして、ゲート端子１２ａ、１
２ｂとゲート接続ランド３３ａ、３３ｂをはんだ付けす
る。その後、ヒートシンク５の上に、放熱絶縁シート
４、半導体装置１をセットして、角の四箇所を外周固定
用ネジ２１、ケース１３の中心部分を内部固定用ネジ２
２で締め付けて固定し、組み付けが完了する。
【０００６】ここで、外周固定用ネジ２１だけではな
く、内部固定用ネジ２２をも設けているのは、以下の理
由による。すなわち、外周固定用ネジ２１で半導体装置
１の外周をヒートシンク５に固定しただけでは、使用環
境の温度変化や通電による温度変化により、構成する部
材の線膨張係数の差異に起因する反りが発生し、半導体
装置１の裏面の中央部分において、バスバー１１ａ、１
１ｃと放熱絶縁シート４との間や、放熱絶縁シート４と
ヒートシンク５との間に微小な空隙ができて、放熱性が
悪化するという問題が起きる。
く、内部固定用ネジ２２をも設けているのは、以下の理
由による。すなわち、外周固定用ネジ２１で半導体装置
１の外周をヒートシンク５に固定しただけでは、使用環
境の温度変化や通電による温度変化により、構成する部
材の線膨張係数の差異に起因する反りが発生し、半導体
装置１の裏面の中央部分において、バスバー１１ａ、１
１ｃと放熱絶縁シート４との間や、放熱絶縁シート４と
ヒートシンク５との間に微小な空隙ができて、放熱性が
悪化するという問題が起きる。
【０００７】そこで、内部固定用ネジ２２を設けて、半
導体装置１の外周のみならずその内側もヒートシンク５
に固定することにより、半導体装置１の裏面とヒートシ
ンク５との間を放熱絶縁シート４を挟んで密着させ、バ
スバー１１ａ、１１ｃからヒートシンク５への熱抵抗を
軽減して、良好な放熱状態が得られるようにしている。
導体装置１の外周のみならずその内側もヒートシンク５
に固定することにより、半導体装置１の裏面とヒートシ
ンク５との間を放熱絶縁シート４を挟んで密着させ、バ
スバー１１ａ、１１ｃからヒートシンク５への熱抵抗を
軽減して、良好な放熱状態が得られるようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】半導体装置１と駆動回
路基板３の検査工程を簡単化するためには、半導体装置
１におけるパワー素子と駆動回路基板３における制御回
路とを結線した後に、検査を行うことが望ましい。しか
しながら、上記の構成においては、内部固定用ネジ２２
を設けているので、半導体装置１と駆動回路基板３とを
組合せて、セットで検査した後にヒートシンク５に固定
するためには、駆動回路基板３の中央部分に内部固定用
ネジ２２を締め付けるための工具を通す作業穴３４を設
ける必要がある。ここで、駆動回路基板３に作業穴３４
を設けると、基板中央に駆動用ＩＣ３１を配置すること
ができないため、図９に示すように、駆動用ＩＣ３１か
らゲート接続ランド３３ａ、ｂまでのゲート配線パター
ン３２ａ、ｂの長さや形状が不均一となり、電気抵抗や
インダクタンス等が異なって、ゲートの駆動タイミング
がずれやすいという問題がある。
路基板３の検査工程を簡単化するためには、半導体装置
１におけるパワー素子と駆動回路基板３における制御回
路とを結線した後に、検査を行うことが望ましい。しか
しながら、上記の構成においては、内部固定用ネジ２２
を設けているので、半導体装置１と駆動回路基板３とを
組合せて、セットで検査した後にヒートシンク５に固定
するためには、駆動回路基板３の中央部分に内部固定用
ネジ２２を締め付けるための工具を通す作業穴３４を設
ける必要がある。ここで、駆動回路基板３に作業穴３４
を設けると、基板中央に駆動用ＩＣ３１を配置すること
ができないため、図９に示すように、駆動用ＩＣ３１か
らゲート接続ランド３３ａ、ｂまでのゲート配線パター
ン３２ａ、ｂの長さや形状が不均一となり、電気抵抗や
インダクタンス等が異なって、ゲートの駆動タイミング
がずれやすいという問題がある。
【０００９】そこで、本発明は、半導体装置からヒート
シンクへの熱抵抗を軽減するとともに、駆動回路基板上
において駆動用ＩＣからゲート接続ランドまでのゲート
配線パターンの長さや形状を均一にすることを可能にし
た半導体装置を提供することを目的とする。
シンクへの熱抵抗を軽減するとともに、駆動回路基板上
において駆動用ＩＣからゲート接続ランドまでのゲート
配線パターンの長さや形状を均一にすることを可能にし
た半導体装置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】このため、請求項１記載
の発明は、ケース内に半導体チップを収納した半導体装
置とヒートシンクの結合構造であって、半導体装置の外
周を結合手段により結合し、その内側は半導体装置の裏
面の中央部分から延びた先端に爪を備える突起をヒート
シンクに設けられた穴に挿入し、爪をヒートシンクの裏
側の穴縁に係合させて結合されているものとした。
の発明は、ケース内に半導体チップを収納した半導体装
置とヒートシンクの結合構造であって、半導体装置の外
周を結合手段により結合し、その内側は半導体装置の裏
面の中央部分から延びた先端に爪を備える突起をヒート
シンクに設けられた穴に挿入し、爪をヒートシンクの裏
側の穴縁に係合させて結合されているものとした。
【００１１】請求項２記載の発明は、結合手段が、半導
体装置の裏面から延びた先端に爪を備える突起であり、
該突起の爪はヒートシンクの裏側の穴縁に係合されるも
のとした。
体装置の裏面から延びた先端に爪を備える突起であり、
該突起の爪はヒートシンクの裏側の穴縁に係合されるも
のとした。
【００１２】請求項３記載の発明は、突起の横断面形状
が真円以外であり、ヒートシンクに設けられた穴が突起
の横断面形状に整合する横断面形状を有しているものと
した。
が真円以外であり、ヒートシンクに設けられた穴が突起
の横断面形状に整合する横断面形状を有しているものと
した。
【００１３】請求項４記載の発明は、突起の根元の隅部
とヒートシンクに設けられた穴の縁部とを滑らかな曲線
形状としたものとした。
とヒートシンクに設けられた穴の縁部とを滑らかな曲線
形状としたものとした。
【００１４】請求項５記載の発明は、突起の根元近くに
突起が延びている方向と垂直な方向の溝を設けているも
のとした。
突起が延びている方向と垂直な方向の溝を設けているも
のとした。
【００１５】請求項６記載の発明は、半導体チップが電
動機を駆動するパワー素子であるものとした。また、請
求項７記載の発明は、半導体チップがパワー素子であ
り、半導体装置はパワー素子の制御電極と接続する端子
をケースの上面に臨ませ、爪を備える突起はケースの裏
面に当該ケースと一体に形成され、ケースの上面にはパ
ワー素子を駆動する制御素子を備える駆動回路基板が取
り付けられ、制御素子は駆動回路基板の中央部に配置さ
れているものとした。
動機を駆動するパワー素子であるものとした。また、請
求項７記載の発明は、半導体チップがパワー素子であ
り、半導体装置はパワー素子の制御電極と接続する端子
をケースの上面に臨ませ、爪を備える突起はケースの裏
面に当該ケースと一体に形成され、ケースの上面にはパ
ワー素子を駆動する制御素子を備える駆動回路基板が取
り付けられ、制御素子は駆動回路基板の中央部に配置さ
れているものとした。
【００１６】
【発明の効果】請求項１記載の発明では、半導体装置の
外周を結合手段により結合し、その内側は半導体装置の
裏面の中央部分から延びた先端に爪を備える突起をヒー
トシンクに設けられた穴に挿入し、爪をヒートシンクの
裏側の穴縁に係合させて結合されているので、半導体装
置の裏面の外周のみならずその内側をもヒートシンクに
密着させて空隙が生じるのを防止することができ、半導
体装置とヒートシンクとの間の熱抵抗を軽減できる。ま
た、突起によって結合することから、半導体装置に駆動
回路基板を重ねる場合にも内部固定用ネジを止めるため
の作業穴を設けなくて済むので、半導体装置および駆動
回路基板を小型化できる。さらに、同様の理由から、駆
動回路基板上の穴を設けずに済むことから、駆動回路基
板の必要面積を小さくできる為、保護回路等の周辺回路
を駆動回路基板上に搭載可能となり、結果的にインテリ
ジェント化を図ることができる。
外周を結合手段により結合し、その内側は半導体装置の
裏面の中央部分から延びた先端に爪を備える突起をヒー
トシンクに設けられた穴に挿入し、爪をヒートシンクの
裏側の穴縁に係合させて結合されているので、半導体装
置の裏面の外周のみならずその内側をもヒートシンクに
密着させて空隙が生じるのを防止することができ、半導
体装置とヒートシンクとの間の熱抵抗を軽減できる。ま
た、突起によって結合することから、半導体装置に駆動
回路基板を重ねる場合にも内部固定用ネジを止めるため
の作業穴を設けなくて済むので、半導体装置および駆動
回路基板を小型化できる。さらに、同様の理由から、駆
動回路基板上の穴を設けずに済むことから、駆動回路基
板の必要面積を小さくできる為、保護回路等の周辺回路
を駆動回路基板上に搭載可能となり、結果的にインテリ
ジェント化を図ることができる。
【００１７】請求項２記載の発明では、請求項１の発明
の効果に加え、先端に爪を有する突起を半導体装置の裏
面中央のみならず外周にも設けることとしているので、
回転方向の位置決めができるとともに、外周固定用ネジ
による固定が不要なため組立てが容易になる。
の効果に加え、先端に爪を有する突起を半導体装置の裏
面中央のみならず外周にも設けることとしているので、
回転方向の位置決めができるとともに、外周固定用ネジ
による固定が不要なため組立てが容易になる。
【００１８】請求項３記載の発明では、請求項１または
２の発明の効果に加え、突起の横断面形状が真円以外で
あり、ヒートシンクに設けられた穴が突起の横断面形状
に整合する横断面形状を有しているので、突起の数が一
つでありながら回転方向の位置決めができ、外周固定用
ネジを締め付ける際の位置合わせが容易となる。
２の発明の効果に加え、突起の横断面形状が真円以外で
あり、ヒートシンクに設けられた穴が突起の横断面形状
に整合する横断面形状を有しているので、突起の数が一
つでありながら回転方向の位置決めができ、外周固定用
ネジを締め付ける際の位置合わせが容易となる。
【００１９】請求項４記載の発明では、請求項１、２ま
たは３の発明の効果に加え、突起の根元の隅部とヒート
シンクに設けられた穴の縁部とを滑らかな曲線形状とし
たので、突起の剛性が向上し、半導体装置とヒートシン
クとの組み付けを繰り返し行っても、突起の割れが起き
にくい。
たは３の発明の効果に加え、突起の根元の隅部とヒート
シンクに設けられた穴の縁部とを滑らかな曲線形状とし
たので、突起の剛性が向上し、半導体装置とヒートシン
クとの組み付けを繰り返し行っても、突起の割れが起き
にくい。
【００２０】請求項５記載の発明では、請求項１、２、
３または４の発明の効果に加え、突起の根元近くに突起
が延びている方向と垂直な方向の溝を設けているので、
変形が起き易く突起をヒートシンクへ挿入しやすい。
３または４の発明の効果に加え、突起の根元近くに突起
が延びている方向と垂直な方向の溝を設けているので、
変形が起き易く突起をヒートシンクへ挿入しやすい。
【００２１】請求項６記載の発明では、半導体チップが
電動機を駆動するパワー素子なので、半導体装置から発
生する熱量が大きくなるため、半導体装置とヒートシン
クとの間の熱抵抗を減少させることがとくに大きな意味
を有する。
電動機を駆動するパワー素子なので、半導体装置から発
生する熱量が大きくなるため、半導体装置とヒートシン
クとの間の熱抵抗を減少させることがとくに大きな意味
を有する。
【００２２】請求項７記載の発明は、半導体装置のケー
ス上に駆動回路基板が重ねて取り付けられるので、全体
がコンパクトな１ユニットに実現される。また、ヒート
シンクへの取り付けを爪を備える突起で行うことによ
り、ねじ用の作業穴スペースを不要とし、半導体装置の
パワー素子を駆動する制御素子を駆動回路基板の中央部
に配置しているので、パワー素子の制御電極と接続する
端子と制御素子を結ぶパターン配線を例えば同一長さ、
同一形状になどバランスよく設定することができるとと
もに、半導体装置と駆動回路基板のセットで検査が可能
となる。
ス上に駆動回路基板が重ねて取り付けられるので、全体
がコンパクトな１ユニットに実現される。また、ヒート
シンクへの取り付けを爪を備える突起で行うことによ
り、ねじ用の作業穴スペースを不要とし、半導体装置の
パワー素子を駆動する制御素子を駆動回路基板の中央部
に配置しているので、パワー素子の制御電極と接続する
端子と制御素子を結ぶパターン配線を例えば同一長さ、
同一形状になどバランスよく設定することができるとと
もに、半導体装置と駆動回路基板のセットで検査が可能
となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を電動
機を駆動するパワー素子の実装構造に適用した実施例に
より説明する。図１は、実施例の構成を示す断面図であ
る。駆動回路基板７を取り付けた半導体装置６が、放熱
絶縁シート４を挟んでヒートシンク８に固定されてい
る。半導体装置６は、バスバー６１ａ、６１ｂ、６１ｃ
およびゲート端子６２ａ、６２ｂをモールドした樹脂製
のケース６３内において、パワー素子としての半導体チ
ップ６４の裏面をはんだ６５で所定のバスバー６１ｃに
接合し、半導体チップ６４の上面電極をボンディングワ
イヤ６６でバスバー６１ｂに接続して構成されている。
なお、とくに図示しないがバスバー６１ａ、６１ｂの間
にも他の半導体チップの接合ならびにボンディングワイ
ヤによる接続が施されて、例えば電動機駆動回路の一部
をなすモジュールを形成する。
機を駆動するパワー素子の実装構造に適用した実施例に
より説明する。図１は、実施例の構成を示す断面図であ
る。駆動回路基板７を取り付けた半導体装置６が、放熱
絶縁シート４を挟んでヒートシンク８に固定されてい
る。半導体装置６は、バスバー６１ａ、６１ｂ、６１ｃ
およびゲート端子６２ａ、６２ｂをモールドした樹脂製
のケース６３内において、パワー素子としての半導体チ
ップ６４の裏面をはんだ６５で所定のバスバー６１ｃに
接合し、半導体チップ６４の上面電極をボンディングワ
イヤ６６でバスバー６１ｂに接続して構成されている。
なお、とくに図示しないがバスバー６１ａ、６１ｂの間
にも他の半導体チップの接合ならびにボンディングワイ
ヤによる接続が施されて、例えば電動機駆動回路の一部
をなすモジュールを形成する。
【００２４】ケース６３の裏面の中央部分すなわち裏面
中央樹脂部７４からは、先端に爪６９を有し且つ十字状
の切込み６８が入った基本横断面形状が円の突起６７が
延びている。爪６９は突起６７の先端にキノコ状の部分
を形作っており、横断面の最大に広がった部分が引っ掛
かりとなり、ヒートシンク８に係合してロックする形状
をなしている。また、十字状の切込みは、縦方向、すな
わち突起６７の延びている方向と平行に入れられてお
り、横断面において突起６９を四分割している。
中央樹脂部７４からは、先端に爪６９を有し且つ十字状
の切込み６８が入った基本横断面形状が円の突起６７が
延びている。爪６９は突起６７の先端にキノコ状の部分
を形作っており、横断面の最大に広がった部分が引っ掛
かりとなり、ヒートシンク８に係合してロックする形状
をなしている。また、十字状の切込みは、縦方向、すな
わち突起６７の延びている方向と平行に入れられてお
り、横断面において突起６９を四分割している。
【００２５】モールドされたバスバー６１ｃ上には、半
導体チップ６４がはんだ６５により接合され、この半導
体チップ６４は、上記の従来例と同様に、ボンディング
ワイヤ６６でゲート端子６２や他のバスバー６１ｂと電
気的に接続されている。その他の配線も、上記の従来例
と同様に行なわれている。駆動回路基板７上には、図２
に示すように、ゲート配線パターン７２ａ、７２ｂ及び
ゲート接続ランド７３ａ、７３ｂが形成されているとと
もに、駆動用ＩＣ７１が実装されている。
導体チップ６４がはんだ６５により接合され、この半導
体チップ６４は、上記の従来例と同様に、ボンディング
ワイヤ６６でゲート端子６２や他のバスバー６１ｂと電
気的に接続されている。その他の配線も、上記の従来例
と同様に行なわれている。駆動回路基板７上には、図２
に示すように、ゲート配線パターン７２ａ、７２ｂ及び
ゲート接続ランド７３ａ、７３ｂが形成されているとと
もに、駆動用ＩＣ７１が実装されている。
【００２６】図１において、駆動回路基板７のゲート接
続ランド７３ａ、７３ｂには、半導体装置６のゲート端
子６２が挿入され、はんだ付けによって電気的に接続さ
れている。半導体装置６は、突起６７と図示しない四本
の外周固定用ネジとによって、放熱絶縁シート４を挟ん
でヒートシンク８に固定されている。なお、外周固定用
ネジによる固定構造は、図８に示した従来例と同じであ
る。したがって、必要に応じて外周固定用ネジの参照番
号として２１を用いる。本実施例では、外周固定用ネジ
２１が、結合手段を構成している。
続ランド７３ａ、７３ｂには、半導体装置６のゲート端
子６２が挿入され、はんだ付けによって電気的に接続さ
れている。半導体装置６は、突起６７と図示しない四本
の外周固定用ネジとによって、放熱絶縁シート４を挟ん
でヒートシンク８に固定されている。なお、外周固定用
ネジによる固定構造は、図８に示した従来例と同じであ
る。したがって、必要に応じて外周固定用ネジの参照番
号として２１を用いる。本実施例では、外周固定用ネジ
２１が、結合手段を構成している。
【００２７】放熱絶縁シート４には、半導体装置６に設
けられた突起６７および外周固定用ネジ２１を貫通させ
る穴が設けられている。なお、図３に示すように、ヒー
トシンク８の肉厚をｔ１、放熱絶縁シート４の非圧縮時
の厚さをｄ、最大圧縮時の厚さをｄ’とすると、突起６
７のケース１３の裏面から爪６９までの長さＬは、ｔ１
＋ｄ’よりも大きくｔ１＋ｄよりも小さく設定されてい
る。
けられた突起６７および外周固定用ネジ２１を貫通させ
る穴が設けられている。なお、図３に示すように、ヒー
トシンク８の肉厚をｔ１、放熱絶縁シート４の非圧縮時
の厚さをｄ、最大圧縮時の厚さをｄ’とすると、突起６
７のケース１３の裏面から爪６９までの長さＬは、ｔ１
＋ｄ’よりも大きくｔ１＋ｄよりも小さく設定されてい
る。
【００２８】次に、突起６７の作用について説明する。
突起６７は、放熱絶縁シート４に設けられた穴を通過
し、ヒートシンク８に設けられた横断面形状が円の穴７
７に挿入される。この際、穴７７を通過する間は、切込
み６８のために爪６９の横断面が小さくなるように変形
する（図３の（ａ）参照）。ここで、半導体装置６とヒ
ートシンク８との間に挟まれた放熱絶縁シート４が弾性
体であり、上述のようにＬがｔ１＋ｄ’よりも大きくて
ｔ１＋ｄよりも小さいことから、爪６９は、一度ヒート
シンク８を通過して元の形に戻った後（図３の（ｂ）参
照）、放熱絶縁シート４が最大圧縮状態から回復するこ
とにより、ヒートシンク８に係合してロックされる（図
３の（ｃ）参照）。
突起６７は、放熱絶縁シート４に設けられた穴を通過
し、ヒートシンク８に設けられた横断面形状が円の穴７
７に挿入される。この際、穴７７を通過する間は、切込
み６８のために爪６９の横断面が小さくなるように変形
する（図３の（ａ）参照）。ここで、半導体装置６とヒ
ートシンク８との間に挟まれた放熱絶縁シート４が弾性
体であり、上述のようにＬがｔ１＋ｄ’よりも大きくて
ｔ１＋ｄよりも小さいことから、爪６９は、一度ヒート
シンク８を通過して元の形に戻った後（図３の（ｂ）参
照）、放熱絶縁シート４が最大圧縮状態から回復するこ
とにより、ヒートシンク８に係合してロックされる（図
３の（ｃ）参照）。
【００２９】このロック機構が、従来例の内部固定用ネ
ジ２２と同じ機能を果たし、半導体装置６の裏面の内側
部分とヒートシンク８との間を熱的に結合する。さら
に、半導体装置６は、外周固定用ネジ２１を介してヒー
トシンク８と結合することにより、全面から放熱するこ
とが可能となる。これにより、電動機駆動で発熱が大き
いパワー素子でも安定した性能が得られる。
ジ２２と同じ機能を果たし、半導体装置６の裏面の内側
部分とヒートシンク８との間を熱的に結合する。さら
に、半導体装置６は、外周固定用ネジ２１を介してヒー
トシンク８と結合することにより、全面から放熱するこ
とが可能となる。これにより、電動機駆動で発熱が大き
いパワー素子でも安定した性能が得られる。
【００３０】本実施例は以上のように構成され、半導体
装置６を裏面中央樹脂部７４から延びた突起６７によっ
てヒートシンク８に固定することとしたので、内部固定
用ネジは設けられず、駆動回路基板７には作業穴３４を
設ける必要が無い。したがって、駆動用ＩＣ７１を駆動
回路基板７の中央に配置でき、ゲート接続ランド７３
ａ、７３ｂまでの配線パターン７２ａ、７２ｂを同一長
さ、同一形状にすることができる。これにより、ゲート
の駆動タイミングのずれを防ぐことができる。
装置６を裏面中央樹脂部７４から延びた突起６７によっ
てヒートシンク８に固定することとしたので、内部固定
用ネジは設けられず、駆動回路基板７には作業穴３４を
設ける必要が無い。したがって、駆動用ＩＣ７１を駆動
回路基板７の中央に配置でき、ゲート接続ランド７３
ａ、７３ｂまでの配線パターン７２ａ、７２ｂを同一長
さ、同一形状にすることができる。これにより、ゲート
の駆動タイミングのずれを防ぐことができる。
【００３１】また、内部固定用ネジが設けられていない
ので、上述の従来例において必要なａの距離が、図１に
示すａ’まで短縮され、半導体装置６の投影面積を小型
化できる。さらに、駆動回路基板７の作業穴を無くすこ
とで、駆動回路基板７を半導体装置６に対応させて小型
化できるとともに、インテリジェント化の障害を排除で
きる。
ので、上述の従来例において必要なａの距離が、図１に
示すａ’まで短縮され、半導体装置６の投影面積を小型
化できる。さらに、駆動回路基板７の作業穴を無くすこ
とで、駆動回路基板７を半導体装置６に対応させて小型
化できるとともに、インテリジェント化の障害を排除で
きる。
【００３２】次に、実施例の変形例を図４に示す。この
変形例においては、半導体装置６Ａの突起６７をケース
６３Ａの裏面中央樹脂部７４に設けるだけではなく、外
周部にも突起６７Ａを設け、外周固定用ネジ２１を廃止
している。ここでは、外周部に設けられた突起６７Ａ
が、結合手段を構成している。突起６７Ａの形状は、突
起６７の形状と同じにしてもよい。その他の構成は、図
１に示した実施例と同じである。突起６７Ａの作用は上
記の実施例における突起６７と同じであるが、突起６７
Ａがあるために回転方向の位置決めができる。更に、外
周固定用ネジ２１による固定が不要なため、組立てが容
易になる。
変形例においては、半導体装置６Ａの突起６７をケース
６３Ａの裏面中央樹脂部７４に設けるだけではなく、外
周部にも突起６７Ａを設け、外周固定用ネジ２１を廃止
している。ここでは、外周部に設けられた突起６７Ａ
が、結合手段を構成している。突起６７Ａの形状は、突
起６７の形状と同じにしてもよい。その他の構成は、図
１に示した実施例と同じである。突起６７Ａの作用は上
記の実施例における突起６７と同じであるが、突起６７
Ａがあるために回転方向の位置決めができる。更に、外
周固定用ネジ２１による固定が不要なため、組立てが容
易になる。
【００３３】次に、他の変形例を図５に示す。この変形
例においては、ケース６３Ｂの裏面中央樹脂部７４に設
けられる突起６７Ｂの基本横断面形状が角型になってい
る。また、突起６７Ｂに対応してヒートシンク８Ｂに設
けられる穴も、その横断面形状が角型になっている。そ
して、突起６７Ｂの各側面は、ケース６３Ｂの四辺のそ
れぞれと平行になっている。突起６７Ｂの爪６９Ｂは、
三角屋根状の形状をしており、その頂から突起６７Ｂの
根元にかけて一本の切込み６８Ｂが入っている。その他
の構成は、図１に示した実施例と同じである。突起６７
Ｂの数が一つでありながら、回転方向の位置決めができ
るので、外周固定用ネジ２１を締め付ける際の位置合わ
せが容易となる。なお、突起６７Ｂの基本横断面形状
は、角型に限らず回転を防止することができる真円以外
の形状であれば、同様の効果を得ることができる。
例においては、ケース６３Ｂの裏面中央樹脂部７４に設
けられる突起６７Ｂの基本横断面形状が角型になってい
る。また、突起６７Ｂに対応してヒートシンク８Ｂに設
けられる穴も、その横断面形状が角型になっている。そ
して、突起６７Ｂの各側面は、ケース６３Ｂの四辺のそ
れぞれと平行になっている。突起６７Ｂの爪６９Ｂは、
三角屋根状の形状をしており、その頂から突起６７Ｂの
根元にかけて一本の切込み６８Ｂが入っている。その他
の構成は、図１に示した実施例と同じである。突起６７
Ｂの数が一つでありながら、回転方向の位置決めができ
るので、外周固定用ネジ２１を締め付ける際の位置合わ
せが容易となる。なお、突起６７Ｂの基本横断面形状
は、角型に限らず回転を防止することができる真円以外
の形状であれば、同様の効果を得ることができる。
【００３４】次に、さらに他の変形例を図６に示す。図
６の（ａ）は、この変形例の斜視図であり、図６の
（ｂ）は、この変形例の断面図である。この変形例にお
いては、基本横断面形状が円の突起６７Ｃの根元の隅部
と、ヒートシンク８Ｃの穴７７Ｃの縁部とに、滑らかな
アール（Ｒ）を設けている。その他の構成は、図１に示
した実施例と同じである。この形状としたことにより、
突起６７Ｃの剛性が向上し、半導体装置６とヒートシン
ク８との組み付けを繰り返し行っても突起６７Ｃが割れ
にくく、また、温度・振動などの外部負荷による割れを
防止することができる。なお、アール以外でも滑らかな
曲線形状であれば、同様の効果を得ることができる。
６の（ａ）は、この変形例の斜視図であり、図６の
（ｂ）は、この変形例の断面図である。この変形例にお
いては、基本横断面形状が円の突起６７Ｃの根元の隅部
と、ヒートシンク８Ｃの穴７７Ｃの縁部とに、滑らかな
アール（Ｒ）を設けている。その他の構成は、図１に示
した実施例と同じである。この形状としたことにより、
突起６７Ｃの剛性が向上し、半導体装置６とヒートシン
ク８との組み付けを繰り返し行っても突起６７Ｃが割れ
にくく、また、温度・振動などの外部負荷による割れを
防止することができる。なお、アール以外でも滑らかな
曲線形状であれば、同様の効果を得ることができる。
【００３５】次に、さらに他の変形例を図７に示す。図
７の（ａ）は、この変形例の斜視図であり、図７の
（ｂ）は、この変形例の断面図である。この変形例にお
いては、基本横断面形状が角型の突起６７Ｄの根元近く
に、突起６７Ｄが延びている方向と垂直な方向の溝７５
を設けている。その他の構成は、図５に示した実施例と
同じである。これによって、突起６７Ｄを挿入する際の
変形が起き易くなり、突起６７Ｄをヒートシンクに挿入
し易くなる。
７の（ａ）は、この変形例の斜視図であり、図７の
（ｂ）は、この変形例の断面図である。この変形例にお
いては、基本横断面形状が角型の突起６７Ｄの根元近く
に、突起６７Ｄが延びている方向と垂直な方向の溝７５
を設けている。その他の構成は、図５に示した実施例と
同じである。これによって、突起６７Ｄを挿入する際の
変形が起き易くなり、突起６７Ｄをヒートシンクに挿入
し易くなる。
【図１】実施例の構成を示す断面図である。
【図２】実施例の駆動回路基板を示す斜視図である。
【図３】突起の作用を説明する図である。
【図４】実施例の変形例を示す図である。
【図５】実施例の変形例を示す図である。
【図６】実施例の変形例を示す図である。
【図７】実施例の変形例を示す図である。
【図８】従来例の構成を示す断面図である。
【図９】従来例の駆動回路基板を示す斜視図である。
１、６ 半導体装置 ３、７ 駆動回路基板 ４ 放熱絶縁シート ５、８、８Ｂ、８Ｃ ヒートシンク １１ａ、１１ｂ、１１ｃ、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ
バスバー １２ａ、１２ｂ、６２ａ、６２ｂ ゲート端子 １３、６３、６３Ａ、６３Ｂ ケース １４、６４ 半導体チップ １５、６５ はんだ １６、６６ ボンディングワイヤ ２２ 内部固定用ネジ ３１、７１ 駆動用ＩＣ ３２ａ、３２ｂ、７２ａ、７２ｂ ゲート配線パタ
ーン ３３ａ、３３ｂ、７３ａ、７３ｂ ゲート接続ラン
ド ３４ 作業穴 ６７、６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃ、６７Ｄ 突起 ６８、６８Ｂ 切込み ６９、６９Ｂ 爪 ７４ 裏面中央樹脂部 ７５ 溝 ７７、７７Ｃ 穴
バスバー １２ａ、１２ｂ、６２ａ、６２ｂ ゲート端子 １３、６３、６３Ａ、６３Ｂ ケース １４、６４ 半導体チップ １５、６５ はんだ １６、６６ ボンディングワイヤ ２２ 内部固定用ネジ ３１、７１ 駆動用ＩＣ ３２ａ、３２ｂ、７２ａ、７２ｂ ゲート配線パタ
ーン ３３ａ、３３ｂ、７３ａ、７３ｂ ゲート接続ラン
ド ３４ 作業穴 ６７、６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃ、６７Ｄ 突起 ６８、６８Ｂ 切込み ６９、６９Ｂ 爪 ７４ 裏面中央樹脂部 ７５ 溝 ７７、７７Ｃ 穴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E353 AA06 AA16 AA19 BB05 BB07 BB08 CC04 CC18 CC32 CC33 DD05 DD11 DR15 DR17 DR29 DR32 DR36 DR49 GG09 GG17 GG20 GG21 GG30 5E322 AA11 AB01 AB04 AB07 AB08 5F036 AA01 BB01 BC08
Claims (7)
- 【請求項１】 ケース内に半導体チップを収納した半導
体装置とヒートシンクの結合構造であって、前記半導体
装置の外周を結合手段により結合し、その内側は半導体
装置の裏面の中央部分から延びた先端に爪を備える突起
をヒートシンクに設けられた穴に挿入し、爪をヒートシ
ンクの裏側の穴縁に係合させて結合されていることを特
徴とする半導体装置とヒートシンクの結合構造。 - 【請求項２】 前記結合手段は、前記半導体装置の裏面
から延びた先端に爪を備える突起であり、該突起の爪は
ヒートシンクの裏側の穴縁に係合されることを特徴とす
る請求項１記載の半導体装置とヒートシンクの結合構
造。 - 【請求項３】 前記突起の横断面形状が真円以外であ
り、前記ヒートシンクに設けられた穴が突起の横断面形
状に整合する横断面形状を有していることを特徴とする
請求項１または２記載の半導体装置とヒートシンクの結
合構造。 - 【請求項４】 前記突起の根元の隅部と前記ヒートシン
クに設けられた穴の縁部とを滑らかな曲線形状としたこ
とを特徴とする請求項１、２または３記載の半導体装置
とヒートシンクの結合構造。 - 【請求項５】 前記突起の根元近くに突起が延びている
方向と垂直な方向の溝を設けていることを特徴とする請
求項１、２、３または４記載の半導体装置とヒートシン
クの結合構造。 - 【請求項６】 前記半導体チップが電動機を駆動するパ
ワー素子であることを特徴とする請求項１、２、３、４
または５記載の半導体装置とヒートシンクの結合構造。 - 【請求項７】 前記半導体チップがパワー素子であり、
前記半導体装置は前記パワー素子の制御電極と接続する
端子をケースの上面に臨ませ、前記爪を備える突起は前
記ケースの裏面に当該ケースと一体に形成され、前記ケ
ースの上面には前記パワー素子を駆動する制御素子を備
える駆動回路基板が取り付けられ、前記制御素子は前記
駆動回路基板の中央部に配置されていることを特徴とす
る請求項１、２、３、４または５記載の半導体装置とヒ
ートシンクの結合構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000384337A JP2002184921A (ja) | 2000-12-18 | 2000-12-18 | 半導体装置とヒートシンクの結合構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000384337A JP2002184921A (ja) | 2000-12-18 | 2000-12-18 | 半導体装置とヒートシンクの結合構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002184921A true JP2002184921A (ja) | 2002-06-28 |
Family
ID=18851818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000384337A Withdrawn JP2002184921A (ja) | 2000-12-18 | 2000-12-18 | 半導体装置とヒートシンクの結合構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002184921A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008098559A (ja) * | 2006-10-16 | 2008-04-24 | Denso Corp | 半導体実装構造及びその実装方法 |
| JP2010028117A (ja) * | 2008-07-19 | 2010-02-04 | Semikron Elektronik Gmbh & Co Kg | パワー半導体モジュールを有する装置とその製造方法 |
| JP2014123659A (ja) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 電子機器及びその製造方法 |
| JP2017005129A (ja) * | 2015-06-11 | 2017-01-05 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
| CN111149441A (zh) * | 2017-10-04 | 2020-05-12 | 帕克-汉尼芬公司 | 具有散热器的电子器件壳体 |
-
2000
- 2000-12-18 JP JP2000384337A patent/JP2002184921A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008098559A (ja) * | 2006-10-16 | 2008-04-24 | Denso Corp | 半導体実装構造及びその実装方法 |
| JP4743536B2 (ja) * | 2006-10-16 | 2011-08-10 | 株式会社デンソー | 半導体実装構造 |
| JP2010028117A (ja) * | 2008-07-19 | 2010-02-04 | Semikron Elektronik Gmbh & Co Kg | パワー半導体モジュールを有する装置とその製造方法 |
| JP2014123659A (ja) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 電子機器及びその製造方法 |
| JP2017005129A (ja) * | 2015-06-11 | 2017-01-05 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
| CN111149441A (zh) * | 2017-10-04 | 2020-05-12 | 帕克-汉尼芬公司 | 具有散热器的电子器件壳体 |
| KR20200065019A (ko) * | 2017-10-04 | 2020-06-08 | 파커-한니핀 코포레이션 | 히트싱크를 가진 전자 장치 하우징 |
| JP2020536375A (ja) * | 2017-10-04 | 2020-12-10 | パーカー−ハネフィン コーポレーションＰａｒｋｅｒ−Ｈａｎｎｉｆｉｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | ヒートシンクを備えた電子機器ハウジング |
| CN111149441B (zh) * | 2017-10-04 | 2022-11-04 | 帕克-汉尼芬公司 | 具有散热器的电子器件壳体 |
| KR102612457B1 (ko) * | 2017-10-04 | 2023-12-12 | 파커-한니핀 코포레이션 | 히트싱크를 가진 전자 장치 하우징 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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