JP2003086745A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モジュール型半導体素子の放熱板とヒートシ
ンク間での熱抵抗を低減する。 【解決手段】 締結ネジ１３〜１６によるネジ止めによ
ってそりを生じた放熱板３とヒートシンク１１の間隙
に、金属箔１７を挿入するとともに高熱伝導性のグリー
ス１８を充填する。放熱板３は、その長辺の長さを当該
放熱板の厚さの１０倍以上とし、金属箔１７は、その材
質を銀又は銅とする。さらに、Ｓｉチップ１の輪郭線を
ヒートシンク１１の放熱板取り付け面に投影した線か
ら、Ｓｉチップ裏面と放熱板裏面との距離ａと同一の距
離ｂだけ外側に離した線で囲まれる領域Ｘを、金属箔の
設置領域である領域Ｙが完全に包含するようにして、Ｓ
ｉチップ１により生じた熱の流路に金属箔１７が配置さ
れるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モジュール型半導
体素子を用いた半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パワーエレクトロニクスの分野で利用さ
れる半導体素子には、一般にモジュール型半導体素子
と、圧接型半導体素子がある。図７は、従来のモジュー
ル型半導体素子とヒートシンクの構成を示す図であり、
同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は上面図を示す。モジ
ュール型半導体素子は、一般に、同図に示すように、Ｓ
ｉチップ（半導体チップ）１を搭載した絶縁基板２を放
熱板３の上に結合し、この放熱板３の四隅を締結ネジ１
３〜１６によりヒートシンク１１の上面に固定すること
により、放熱板３をヒートシンク１１に接触させてＳｉ
チップ１で生じた熱をＳｉチップ下面から逃がすように
した片面冷却タイプが用いられる。

【０００３】これに対して圧接型半導体素子は、Ｓｉチ
ップの上下面に接触するように熱応力緩衝板を積層し、
電極を介して半導体素子を挟むように配置したヒートシ
ンクに熱を逃がすようにした両面冷却タイプが用いられ
る。

【０００４】近年のパワーエレクトロニクスの分野にお
いては、半導体装置の大容量化の要求が強く、半導体素
子の熱効率の向上がその実現のために必要となってお
り、半導体素子の熱抵抗の一層の低減が求められてい
る。

【０００５】半導体素子の熱抵抗は、素子を構成する部
材の熱抵抗と部材間の接触熱抵抗からなり、このうち接
触熱抵抗の低減が特に重要である。従来は、図７に示す
ように、半導体素子の放熱板３とヒートシンク１１の間
隙に高熱伝導性のグリース１８を挿入することにより熱
抵抗の低減を図っていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、モジュ
ール型半導体素子の大容量化に伴い、近年は半導体素子
の外形寸法も大きくなってきている。半導体素子の放熱
板３は、ネジ止めによってそりを生じるが、そりの量
は、半導体素子の長辺の長さが長くなるに伴い増大す
る。このようなそりの増大は、放熱板３とヒートシンク
１１間におけるグリース１８による熱伝導距離を増大さ
せることとなり、その結果として熱抵抗の増大を招くこ
ととなる。

【０００７】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、モジュール型半導体素子
の放熱板とヒートシンク間の熱抵抗を低減できるように
した半導体装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の本発明に係る半導体装置は、半導体
チップが設けられた放熱板をヒートシンクにネジで固定
することにより半導体チップで生じた熱を放熱させるよ
うにした半導体装置において、前記放熱板と前記ヒート
シンクとの間隙に金属箔を挿入するとともにグリースを
充填したことを特徴とする。

【０００９】本発明にあっては、放熱板をヒートシンク
にネジ止めすることによって生じる間隙に金属箔を挿入
するとともにグリースを充填するようにしたことで、こ
の間隙に対して金属箔を通じて熱伝導させることが可能
となり、放熱板とヒートシンク間の熱抵抗を低減するこ
とができる。

【００１０】請求項２記載の本発明は、請求項１記載の
半導体装置において、前記放熱板は、その長辺の長さを
当該放熱板の厚さの１０倍以上としたことを特徴とす
る。

【００１１】本発明のように、放熱板の長辺の長さを厚
さの１０倍以上とした場合には、放熱板のそりが大きく
なるため、金属箔を挿入することによる熱抵抗の低減効
果が顕著になる。

【００１２】請求項３記載の本発明は、請求項１又は２
記載の半導体装置において、前記金属箔は、その材質を
銀又は銅としたことを特徴とする。

【００１３】本発明のように、金属箔の材質として銀又
は銅のように熱伝導性が高く展延性に優れている金属を
用いることによって、熱抵抗をより低減することができ
る。

【００１４】請求項４記載の本発明は、請求項１乃至３
のいずれかに記載の半導体装置において、前記半導体チ
ップの輪郭線を前記ヒートシンクの放熱板取り付け面に
投影した線から半導体チップ裏面と放熱板裏面との距離
の分だけ外側に離した線により囲まれる領域を前記金属
箔の設置領域が包含するようにしたことを特徴とする。

【００１５】半導体チップで発生した熱は、主として放
熱板からヒートシンクに向かって外側に４５°の範囲で
広がりながら拡散していくこととなる。そこで、本発明
のように、半導体チップの輪郭線をヒートシンクの放熱
板取り付け面に投影した線から半導体チップ裏面と放熱
板裏面との距離の分だけ外側に離した線により囲まれる
領域を金属箔の設置領域が包含するようにすることで、
金属箔が熱の流路に設置されることとなるので、熱抵抗
をさらに低減することができる。

【００１６】請求項５記載の本発明は、請求項１乃至４
のいずれかに記載の半導体装置において、前記金属箔
は、前記半導体チップ直下に位置しない部分に貫通穴が
設けられたことを特徴とする。

【００１７】本発明にあっては、金属箔の半導体チップ
直下に位置しない部分に貫通穴を設けるようにしたこと
で、金属箔の上面あるいは下面にグリースが偏ってしま
うことを防止することができる。

【００１８】請求項６記載の本発明は、請求項１乃至５
のいずれかに記載の半導体装置において、前記金属箔
は、その厚さを前記半導体チップ直下における放熱板と
ヒートシンクの間隙距離の最小値の５０％以上１００％
未満としたことを特徴とする。

【００１９】本発明にあっては、金属箔の厚さを半導体
チップ直下における放熱板とヒートシンクの間隙距離の
最小値の５０％以上１００％未満としたことで、放熱板
とヒートシンクの間隙が金属箔の挿入により広がること
を防止でき、また、この間隙の多くの部分を従来のグリ
ースのみによる熱伝導から金属による熱伝導に置き換え
ることができる。

【００２０】請求項７記載の本発明は、請求項１乃至６
のいずれかに記載の半導体装置において、前記金属箔
は、その融点に対し絶対温度で５０％以上の温度にて熱
処理されていることを特徴とする。

【００２１】本発明にあっては、金属箔の一部が放熱板
やヒートシンクに接触してしまう場合でも、金属箔をそ
の融点に対し絶対温度で５０％以上の温度にて軟化処理
しておくことにより、放熱板やヒートシンクに接触する
部分がネジの締め付け力によってなじみ押し広がるよう
になるので、ネジの締め付けによる放熱板とヒートシン
クの間隙の拡大を抑制することができる。

【００２２】請求項８記載の本発明は、請求項１乃至７
のいずれかに記載の半導体装置において、前記放熱板の
側面にグリースを充填したことを特徴とする。

【００２３】半導体装置の稼動時における放熱板のそり
量の変化によって間隙の体積が減少すると、放熱板とヒ
ートシンクの間隙に充填したグリースの一部がその体積
減少の分だけ間隙から半導体素子外部に排出される傾向
にある。そこで、本発明のように、放熱板の側面にグリ
ースを充填するようにすることで、間隙の体積減少時に
排出されたグリースが、間隙の体積が増大した際に、放
熱板側面に充填されたグリースによって間隙に引き戻さ
れるので、空気を間隙に引き込むことがなく、安定した
熱抵抗特性を得ることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。ここでは、まず、半導体素子
とヒートシンクの接触部分の構成についていくつかの様
態を説明し、続いて各構成について熱抵抗の評価結果を
説明する。

【００２５】図１は、一実施の形態におけるモジュール
型半導体素子を用いた半導体装置の要部構成を示す断面
図である。Ｓｉチップ（半導体チップ）１を搭載した絶
縁基板２を放熱板３の上面に結合し、Ｓｉチップ１を設
けた面を上にした状態で放熱板３の四隅を締結ネジ１３
〜１６によりヒートシンク１１の上面に固定するととも
に、Ｓｉチップ１を搭載した絶縁基板２を端子取り付け
部９が備えられた外囲器８により囲み、Ｓｉチップ１と
端子取り付け部９との間に所定の配線を設けた構成であ
る。

【００２６】図２は、一実施の形態における半導体素子
とヒートシンクの接触部分の構成を示す拡大図であり、
同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は上面図を示す。同図
（ａ）に示すように、ネジ止めによってそりを生じた放
熱板３とヒートシンク１１の間隙に金属箔１７を挿入す
るとともに高熱伝導性のグリース１８を充填した構成と
なっている。金属箔の厚さは、Ｓｉチップ直下部におけ
る放熱板とヒートシンクの間隙距離の最小値の５０％〜
１００％の範囲とする。このように、ネジ止めによって
生じる間隙の大部分を金属箔１７により占めることによ
り熱伝導性を高める。なお、図１と同一物には同一の符
号を付すこととし、ここでは重複した説明は省略する。

【００２７】図２中の距離ａ，Ｘｍｉｎ，ｄｍｉｎは、
後述する熱抵抗の評価で用いる寸法値であり、次の様に
定義する。

【００２８】距離ａ ：Ｓｉチップ裏面と放熱板裏面間
の距離。

【００２９】Ｘｍｉｎ：金属箔の輪郭線およびＳｉチッ
プの輪郭線をヒートシンクの素子取り付け面に投影した
ときの両投影線間の距離の最小値（金属箔輪郭線の投影
線が外側の場合を正とする）。

【００３０】ｄｍｉｎ：Ｓｉチップ直下部における放熱
板とヒートシンクの間隙距離の最小値。

【００３１】また、同図（ｂ）に示す領域Ｘは、Ｓｉチ
ップ１の輪郭線をヒートシンク１１の放熱板取り付け面
に投影した線から距離ａと同一の距離ｂだけ外側に離し
た線で囲まれる領域であり、領域Ｙは、金属箔を設置し
た領域である。同図に示すように、領域Ｘが領域Ｙに完
全に包含されるようになっている。

【００３２】半導体チップで発生した熱は、半導体チッ
プからヒートシンクへ向かう垂直線から約４５°の角度
範囲内で広がりながら伝わっていくが、領域Ｘが領域Ｙ
に完全に包含されるようにすることによって、金属箔が
この熱の流路に設置されるようにしている。

【００３３】図３は、別の様態の半導体素子とヒートシ
ンクの接触部分の構成を示す拡大図であり、同図（ａ）
は断面図、同図（ｂ）は上面図を示す。基本的な構成は
図２と同様であるが、金属箔２７には、Ｓｉチップ直下
に位置しない部分に複数の貫通穴が設けられている。こ
れによって、Ｓｉチップ１の上下面のグリース１８がい
ずれか片面に偏ることを防止する。

【００３４】図４は、さらに別の様態のモジュール型半
導体素子とヒートシンクの接触部分の構成を示す拡大図
であり、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は上面図を示
す。基本的な構成は図２と同様であるが、金属箔３７
は、放熱板３に接触しているが、金属箔３７をその融点
に対し絶対温度で５０％以上の温度で軟化処理しておく
ことにより、放熱板３に接触する部分がネジの締め付け
力によってなじみ押し広がるようにしている。これによ
って、ネジの締め付けによる放熱板３とヒートシンク１
１の間隙の拡大を抑制する。

【００３５】なお、同図においては、金属箔３７が放熱
板３に接触する場合を示したが、金属箔３７がヒートシ
ンク１１に接触する場合でも、同様に金属箔３７を軟化
処理しておくことにより間隙の拡大を抑制することがで
きる。

【００３６】図５は、さらに別の様態の半導体素子とヒ
ートシンクの接触部分の構成を示す拡大図であり、同図
（ａ）は断面図、同図（ｂ）は上面図を示す。基本的な
構成は図２と同様であるが、放熱板３の側面に、グリー
ス１８が間隙から外部へ排出しないようにグリース２８
を充填している。

【００３７】半導体装置の稼動時における放熱板３のそ
り量の変化によって間隙の体積が減少すると、放熱板３
とヒートシンク１１の間隙に充填したグリース１８の一
部がその体積減少の分だけ間隙から半導体素子外部に排
出される傾向にある。このときグリースの代わりに空気
が間隙に入り込み、熱抵抗を増大される原因となる。そ
こで、放熱板３の側面にグリース２８を充填することに
より、間隙の体積減少時に排出されたグリースが、間隙
の体積が増大した際に、放熱板側面に充填されたグリー
ス２８によって間隙に引き戻されるようにして、空気が
間隙に引き込まれないようにする。

【００３８】次に、放熱板とヒートシンクの間隙におけ
る熱抵抗の評価方法について説明する。まず、予め半導
体チップのＶ−Ｉ特性の温度依存性を調べておく。一方
で、ヒートシンクの側面に、図２（ａ）のヒートシンク
上面中央部よりやや下方の位置から、４つあるＳｉチッ
プ１の中央直下部に至るまでの範囲で熱電対を挿入する
ための挿入孔を設けておく。半導体素子の放熱板をヒー
トシンクにネジ止めしたのち、このヒートシンクの挿入
孔に熱電対をセットし、温度測定を行う。半導体素子に
所定の電流を通電して半導体チップの温度をある程度上
昇させ、半導体チップの温度をＶ−Ｉ特性の温度依存性
に基づいて推定し、同時にヒートシンクのグリースを介
して放熱板に接触している接触面における温度を熱電対
により実測し、半導体チップと接触面との温度差を測定
する。半導体素子の発熱量を計算し、上記温度差との関
係から放熱板とヒートシンクの間隙の熱抵抗を求める。
ただし、熱抵抗は、半導体素子のＯＮ／ＯＦＦを一万回
繰り返した後に求めるものとする。

【００３９】次に、この評価方法による熱抵抗の評価結
果について説明する。図６は、上記各様態における熱抵
抗の評価結果を示す表である。同図では、放熱板につい
ては長辺の長さ、厚さ、ｄｍｉｎ、金属箔については挿
入の有無、材質、厚さ、貫通穴の有無、熱処理の有無、
熱処理温度、Ｘｍｉｎ、がそれぞれ設定事項となってお
り、さらに半導体チップ裏面と放熱板裏面間の距離、放
熱板とヒートシンク間のグリース充填の有無、放熱板側
面のグリース充填の有無を設定事項とし、これら設定事
項を異なる値に変更したときの熱抵抗の違いを示してい
る。また、同図において実施例とあるのは、上記各様態
のいずれかの構成をベースにしたものであり、比較例と
あるのは、実施例との比較のために用意したものであ
る。また、それぞれの熱抵抗の値は、比較例１との相対
値で示してある。

【００４０】（実施例１および比較例１，２）実施例１
は、放熱板とヒートシンクの間隙に金属箔を挿入すると
ともに、グリースを充填したものである。比較例１は、
グリースだけを充填したものであり、比較例２は金属箔
だけを挿入したものである。金属箔の材質はＣｕとし、
その他の設定事項についてはこれら三者で同一としてあ
る。図６の表に示すように、比較例１に対して実施例１
の熱抵抗は４０％程度まで低減されている。一方、金属
箔だけを挿入した比較例２では、熱抵抗が逆に上昇して
いることがわかる。

【００４１】（実施例２，３および比較例３）熱抵抗の
改善効果は、放熱板の長辺の長さと厚さとの比が大きい
ほど有効である。実施例２は長辺の長さが厚さの１０倍
のものであり、実施例３は２５倍のもの、比較例３は
７．５倍のものである。その他の設定事項についてはこ
れら三者で同一としてある。図６の表に示すように、長
辺の長さを厚さの１０倍以上とした場合には、半導体素
子の熱抵抗を２０％以上低減することが可能となる。一
方、この比が小さい比較例３では、熱抵抗の十分な改善
効果が得られていない。

【００４２】（実施例４，５および比較例４）熱抵抗の
改善効果は、金属箔自体の熱抵抗が小さいほど有効であ
る。実施例４は、金属箔の材質をＣｕとしたものであ
り、実施例５は金属箔にＡｇ、比較例４は金属箔にＦｅ
を用いたものである。その他の設定事項についてはこれ
ら三者で同一としてある。図６の表に示すように、Ｃｕ
やＡｇを用いた場合は、Ｆｅに比較して熱抵抗の改善効
果が大きい。

【００４３】（実施例６，７および比較例５）金属箔の
設置面積は、金属箔の厚さが一定である場合には、あま
りに広く取ると放熱板とヒートシンクとの間隙を増大さ
せる結果を招くため、必要最小限に留める必要がある。
一方、半導体チップで発生した熱は、半導体チップから
ヒートシンクへ向かう垂直線から約４５°の角度範囲内
で広がりながら伝わるため、金属箔がこの熱の流路に設
置されている必要がある。すなわち、図２に示したＸｍ
ｉｎが、半導体チップ裏面と放熱板裏面との距離ａより
も大きいことが最小限必要となる。

【００４４】ここでは、この距離ａを６ｍｍに設定す
る。実施例６はＸｍｉｎを距離ａと同一の６ｍｍとした
ものであり、実施例７はＸｍｉｎを９ｍｍ、比較例５は
Ｘｍｉｎを２ｍｍとしたものである。その他の設定事項
についてはこれら三者で同一としてある。図６の表に示
すように、Ｘｍｉｎを距離ａ以上とした実施例６，７で
は、熱抵抗が十分低減されており、この関係を満足しな
い比較例５では、熱抵抗の低減幅が小さい。

【００４５】（実施例８および比較例６）金属箔は、放
熱板およびヒートシンクとグリースを通じて熱を伝える
ため、放熱板と金属箔間あるいは金属箔とヒートシンク
間にグリースが充填されていない場合には、金属箔によ
る熱抵抗の低減効果が十分に得られなくなる。ところ
が、実際には、金属箔を設置する際にグリースが金属箔
の上面あるいは下面に偏り易い。そこで、この偏りを防
止するためには、金属箔の半導体チップ直下に位置しな
い部分に貫通穴を設けることが有効である。

【００４６】実施例８はこの貫通穴を設けたものであ
り、比較例６は貫通穴を設けていないものである。その
他の設定事項については両者で同一としてある。図６の
表に示すように、貫通穴を設けた実施例８では、グリー
スの分布がほぼ一様となるので熱抵抗の低減効果が十分
に得られているが、貫通穴を設けていない比較例６で
は、グリースの分布に偏りがあるため、熱抵抗が実施例
８や貫通穴を設けた比較例１よりも高くなっている。

【００４７】（実施例９および比較例７）放熱板とヒー
トシンクの間隙に充填したグリースは、放熱板の種類に
よっては、半導体装置の駆動によって幾分流動し、その
一部が間隙から外部に排出されるため熱抵抗が変化す
る。このグリースの流動を抑えるには、放熱板の側面に
もグリースを余分に充填しておくことが有効である。

【００４８】実施例９は放熱板の側面にもグリースを充
填したものであり、比較例７は、放熱板の側面にグリー
スを設けていないものである。その他の設定事項につい
ては両者で同一としてある。図６の表に示すように、放
熱板の側面にグリースを充填した実施例９では、グリー
スの流動による影響をほとんど受けず、熱抵抗は安定し
て低い値が得られているが、放熱板の側面にグリースを
設けなかった比較例７では、グリースの排出によって熱
抵抗が徐々に増大していくため、熱抵抗が実施例９や放
熱板の側面にグリースを充填させた比較例１よりも高く
なっている。

【００４９】以上の実施例および比較例では、いずれも
金属箔の厚さが１００μｍ、半導体チップ直下における
放熱板とヒートシンクの間隙距離の最小値ｄｍｉｎが１
２０μｍとなっており、金属箔の厚さがｄｍｉｎの５０
％〜１００％の範囲にあるようにしていた。以下では、
金属箔の厚さをｄｍｉｎよりも厚くした場合について説
明する。

【００５０】（実施例１０，１１および比較例８，９）
金属箔の厚さがｄｍｉｎよりも厚い場合、金属箔の一部
が放熱板およびヒートシンクに接触する。このため、金
属箔が硬いと金属箔によって放熱板とヒートシンクの間
隙を広げてしまい、熱抵抗を増大してしまう。しかしな
がら、金属箔は、その融点に対し絶対温度で５０％以上
の温度において熱処理することことにより軟化させるこ
とが可能であり、この軟化処理を施した金属箔を用いる
ことによって間隙の増大を抑制することができる。

【００５１】実施例１０，１１、比較例８，９は、いず
れもｄｍｉｎが１２０μｍ、金属箔の厚さがこれよりも
厚い１５０μｍに設定される。実施例１０は、金属箔Ｃ
ｕの融点の５０％の温度である６７８Ｋよりも高温の７
００Ｋで熱処理したものであり、実施例１１は、さらに
高温の１２００Ｋで熱処理したものである。一方、比較
例８は全く熱処理を施さなかったものであり、比較例９
は６７８Ｋよりも低温の５００Ｋで熱処理したものであ
る。その他の設定事項についてはこれら四者で同一とし
てある。

【００５２】金属箔の融点の５０％の温度よりも高い温
度で金属箔を熱処理をした実施例１０，１１は、放熱板
とヒートシンクの間隙を拡大することなく金属箔を挿入
することができるので、図６の表に示すように、熱抵抗
の十分な改善効果が得られる。これに対し、熱処理を行
っていない比較例８および金属箔の融点の５０％の温度
よりも低い温度で金属箔を熱処理した比較例９は、放熱
板とヒートシンクの間隙が拡大したため、熱抵抗の低減
効果が十分に発揮されていない。

【００５３】したがって、本実施の形態によれば、放熱
板をヒートシンクにネジ止めすることによって生じる間
隙に金属箔を挿入するとともにグリースを充填するよう
にしたことで、この間隙に対して金属箔を通じて熱伝導
させることが可能となり、放熱板とヒートシンク間の熱
抵抗を低減することができる。

【００５４】本実施の形態によれば、放熱板の長辺の長
さを放熱板の厚さの１０倍以上としたことで、金属箔を
挿入することによる熱抵抗の低減効果を顕著にすること
ができる。

【００５５】本実施の形態によれば、金属箔の材質に銀
又は銅のように熱伝導性が高く展延性に優れている金属
を用いるようにしたことで、放熱板とヒートシンク間の
熱抵抗をより低減することができる。

【００５６】本実施の形態によれば、半導体チップの輪
郭線をヒートシンクの放熱板取り付け面に投影した線か
ら半導体チップ裏面と放熱板裏面との距離ａの分だけ外
側に離した線により囲まれる領域Ｘを金属箔の設置領域
Ｙが完全に包含するようにしたことで、金属箔が熱の流
路に設置されることとなるので、熱抵抗をさらに低減す
ることができる。

【００５７】本実施の形態によれば、金属箔の半導体チ
ップ直下に位置しない部分に貫通穴を設けるようにした
ことで、金属箔の上面あるいは下面にグリースが偏って
しまうことを防止することができる。

【００５８】本実施の形態によれば、金属箔の厚さを半
導体チップ直下における放熱板とヒートシンクの間隙距
離の最小値の５０％以上１００％未満としたことで、放
熱板とヒートシンクの間隙が金属箔の挿入により広がる
ことを防止でき、また、この間隙の多くの部分を従来の
グリースのみによる熱伝導から金属による熱伝導に置き
換えることができる。

【００５９】本実施の形態によれば、金属箔の一部が放
熱板やヒートシンクに接触してしまう場合でも、金属箔
をその融点に対し絶対温度で５０％以上の温度にて軟化
処理しておくことにより、放熱板やヒートシンクに接触
する部分がネジの締め付け力によってなじみ押し広がる
ようになるので、ネジの締め付けによる放熱板とヒート
シンクの間隙の拡大を抑制することができる。

【００６０】本実施の形態によれば、放熱板の側面にグ
リースを充填するようにしたことで、半導体装置の稼動
によって間隙の体積減少時に排出されたグリースが、間
隙の体積が増大した際に、放熱板側面に充填されたグリ
ースによって間隙に引き戻されるので、空気を間隙に引
き込むことがなく、安定した熱抵抗特性を得ることがで
きる。

【００６１】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係る半
導体装置によれば、放熱板をヒートシンクにネジ止めす
ることによって生じる間隙に金属箔を挿入するとともに
グリースを充填するようにしたことで、この間隙に対し
て金属箔を通じて熱伝導させることが可能となり、放熱
板とヒートシンク間の熱抵抗を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態におけるモジュール型半導体素子
を用いた半導体装置の要部構成を示す断面図である。

【図２】上記実施の形態における半導体装置の半導体素
子とヒートシンクの接触部分の構成を示す拡大図であ
り、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は上面図である。

【図３】上記実施の形態における半導体装置の別の様態
の半導体素子とヒートシンクの接触部分の構成を示す拡
大図であり、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は上面図
を示す。

【図４】上記実施の形態における半導体装置のさらに別
の様態の半導体素子とヒートシンクの接触部分の構成を
示す拡大図であり、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は
上面図を示す。

【図５】上記実施の形態における半導体装置のさらに別
の様態の半導体素子とヒートシンクの接触部分の構成を
示す拡大図であり、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は
上面図を示す。

【図６】上記各様態における放熱板とヒートシンク間の
熱抵抗の評価結果を示す表である。

【図７】従来のモジュール型半導体素子とヒートシンク
の接触部分の構成を示す拡大図であり、同図（ａ）は断
面図、同図（ｂ）は上面図を示す。

【符号の説明】

１ Ｓｉチップ ２ 絶縁基板 ３ 放熱板 ４ ボンディングワイヤ ８ 外囲器 ９ 端子取り付け部 １１ ヒートシンク １３〜１６ 締結ネジ １７，２７，３７ 金属箔 １８，２８ グリース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石渡 裕 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 Ｆターム(参考） 5F036 AA01 BB21 BD01

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップが設けられた放熱板をヒー
   トシンクにネジで固定することにより半導体チップで生
   じた熱を放熱させるようにした半導体装置において、 前記放熱板と前記ヒートシンクとの間隙に金属箔を挿入
   するとともにグリースを充填したことを特徴とする半導
   体装置。
2. 【請求項２】 前記放熱板は、その長辺の長さを当該放
   熱板の厚さの１０倍以上としたことを特徴とする請求項
   １記載の半導体装置。
3. 【請求項３】 前記金属箔は、その材質を銀又は銅とし
   たことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。
4. 【請求項４】 前記半導体チップの輪郭線を前記ヒート
   シンクの放熱板取り付け面に投影した線から半導体チッ
   プ裏面と放熱板裏面との距離の分だけ外側に離した線に
   より囲まれる領域を前記金属箔の設置領域が包含するよ
   うにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに
   記載の半導体装置。
5. 【請求項５】 前記金属箔は、前記半導体チップ直下に
   位置しない部分に貫通穴が設けられたことを特徴とする
   請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置。
6. 【請求項６】 前記金属箔は、その厚さを前記半導体チ
   ップ直下における放熱板とヒートシンクの間隙距離の最
   小値の５０％以上１００％未満としたことを特徴とする
   請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体装置。
7. 【請求項７】 前記金属箔は、その融点に対し絶対温度
   で５０％以上の温度にて熱処理されていることを特徴と
   する請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体装置。
8. 【請求項８】 前記放熱板の側面にグリースを充填した
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の半
   導体装置。