JP2006114641A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ベース板上に形成される半導体装置に関し、特に、当該ベース板を冷却装置へ固定するための構造に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device formed on a base plate, and more particularly to a structure for fixing the base plate to a cooling device.
近年、地球環境保護への関心の高まりから、電子部品の製造に鉛半田を使用しない、いわゆる「鉛フリー」の取り組みが半導体業界および電子機器業界で広まりつつある。例えば、半導体素子を搭載する絶縁基板をヒートシンクとしてのベース板に固定するのに、従来は半田が用いられていたが、それに代わる技術として、溶湯接合法により絶縁基板にベース板を直接接合する技術が提案されている。即ち、ベース板の材料を溶湯の状態にし、鋳型内で絶縁基板と接触させて冷却することで、ベース板と絶縁基板とを一体的に形成するのである(例えば特許文献1)。 In recent years, due to increasing interest in protecting the global environment, so-called “lead-free” approaches that do not use lead solder in the manufacture of electronic components are spreading in the semiconductor industry and the electronic equipment industry. For example, solder was conventionally used to fix an insulating substrate on which a semiconductor element is mounted to a base plate as a heat sink, but as an alternative technique, a technique for directly joining the base plate to the insulating substrate by a molten metal bonding method Has been proposed. That is, the base plate and the insulating substrate are integrally formed by changing the material of the base plate into a molten state, bringing it into contact with the insulating substrate in the mold and cooling it (for example, Patent Document 1).
また、下記の特許文献2のように、セラミックスから成る絶縁基板にネジを通すための貫通孔を設け、当該絶縁基板とベース板とをネジ止めする技術も提案されている(例えば特許文献2)。特許文献2ではさらに、ネジの締着力による絶縁基板の破損を防止するために、絶縁基板の貫通孔に補強部材を設けている。 In addition, as in Patent Document 2 below, a technique has also been proposed in which a through hole for passing a screw is provided in an insulating substrate made of ceramics, and the insulating substrate and the base plate are screwed together (for example, Patent Document 2). . Further, in Patent Document 2, a reinforcing member is provided in the through hole of the insulating substrate in order to prevent the insulating substrate from being damaged by the fastening force of the screws.
従来、ベース板の材料としては、主に銅(Cu)や鉄(Fe)が使用されてきたが、溶湯接合法で形成されるベース板の材料としては、アルミニウム(Al)(以下、単に「アルミ」と称す)あるいはアルミニウム合金(以下、単に「アルミ合金」と称す)が用いられる。そのようなアルミを主成分とする材料は、比較的融点が低いため溶湯接合法に適用可能であり、且つ、熱伝導率が高くヒートシンクに適していることがその理由である。 Conventionally, copper (Cu) or iron (Fe) has been mainly used as the material of the base plate. However, as the material of the base plate formed by the molten metal bonding method, aluminum (Al) (hereinafter, simply “ An aluminum alloy (hereinafter referred to simply as “aluminum alloy”) is used. This is because such a material mainly composed of aluminum has a relatively low melting point and can be applied to a molten metal bonding method, and has a high thermal conductivity and is suitable for a heat sink.
またヒートシンクとしてのベース板は、さらに放熱性を高める目的で、冷却装置としての放熱フィンにネジを用いて固定される。そのため、ベース板にはネジを通すための貫通孔が設けられる。しかしベース板がアルミを主成分とする場合、アルミは耐力が比較的低いため、ネジの締着力による応力や、ベース板自身の熱膨張による応力に起因して、塑性変形が生じやすい。従来のアルミベース板の耐力は36〜40MPaであり、ネジの締着力による応力(例えばM5ネジ(呼び径5mm)の場合で約43MPa)と同程度しかない。因みに、従来のベース板に用いられていた銅ベース板の耐力は、240〜300MPaであった。 Further, the base plate as the heat sink is fixed to the heat radiating fin as the cooling device with screws for the purpose of further improving the heat dissipation. Therefore, the base plate is provided with a through hole for passing a screw. However, when the base plate is mainly composed of aluminum, since the yield strength of aluminum is relatively low, plastic deformation is likely to occur due to stress due to screw fastening force and stress due to thermal expansion of the base plate itself. A conventional aluminum base plate has a proof stress of 36 to 40 MPa, which is only about the same as a stress caused by a screw fastening force (for example, about 43 MPa in the case of an M5 screw (nominal diameter 5 mm)). Incidentally, the proof stress of the copper base plate used for the conventional base plate was 240 to 300 MPa.
ベース板が塑性変形すると、ネジの締着力が大きく低下して該ネジが緩み、ベース板と放熱フィンとの間の密着性が損なわれてしまう。ベース板と放熱フィンとの間の密着性が低下すると、半導体装置の放熱機能が劣化し、場合によっては半導体素子の破損を招いてしまう。通常、ベース板と放熱フィンとの間には、熱伝導性を高める目的で両者間の微小な隙間を埋めるよう放熱グリスが塗布されてはいるが、ネジの緩みが増大することによる放熱性の劣化は避けられない。 When the base plate is plastically deformed, the fastening force of the screw is greatly reduced, the screw is loosened, and the adhesion between the base plate and the radiation fin is impaired. When the adhesion between the base plate and the heat radiating fin is lowered, the heat radiating function of the semiconductor device is deteriorated, and in some cases, the semiconductor element is damaged. Usually, heat radiation grease is applied between the base plate and the heat radiation fins to fill the minute gap between them for the purpose of enhancing thermal conductivity. Deterioration is inevitable.
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、アルミニウムを主成分とするベース板を有する半導体装置において、ベース板に装着されるネジの締着力の劣化を抑制することが可能な半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and in a semiconductor device having a base plate mainly composed of aluminum, suppresses deterioration of the fastening force of a screw attached to the base plate. An object is to provide a possible semiconductor device.
本発明に係る半導体装置は、アルミを主成分とするベース板と、前記ベース板上に形成された絶縁基板と、前記絶縁基板上に搭載された半導体素子とを備え、前記ベース板は、該ベース板を所定の冷却装置に固定するためのネジを受け入れ可能な貫通孔と、前記貫通孔に対応して配設され、銅あるいは鉄を主成分とするブッシュとを備えるものである。 A semiconductor device according to the present invention includes a base plate mainly composed of aluminum, an insulating substrate formed on the base plate, and a semiconductor element mounted on the insulating substrate, and the base plate includes A through-hole that can receive a screw for fixing the base plate to a predetermined cooling device, and a bush that is disposed corresponding to the through-hole and contains copper or iron as a main component.
本発明によれば、ベース板が、ネジを受け入れる貫通孔に銅あるいは鉄を主成分とするブッシュとを備えるので、ネジの締め付けによりベース板に印加される応力は該ブッシュに吸収され、ベース板に発生する応力は抑制される。従って、ベース板を放熱フィンに固定するための固定ネジの緩みを抑え、半導体装置の放熱性の劣化を抑制することができる。なお且つ、ベース板がアルミを主成分とする材料であるので、溶湯接合法によりベース板を形成でき、半導体装置製造の鉛フリー化にも寄与できる。 According to the present invention, since the base plate includes the bush mainly composed of copper or iron in the through hole that receives the screw, the stress applied to the base plate by tightening the screw is absorbed by the bush, and the base plate The stress generated in is suppressed. Therefore, loosening of the fixing screw for fixing the base plate to the heat radiating fin can be suppressed, and deterioration of heat dissipation of the semiconductor device can be suppressed. Moreover, since the base plate is made of a material mainly composed of aluminum, the base plate can be formed by a molten metal bonding method, which can contribute to lead-free manufacturing of semiconductor devices.
<実施の形態1>
図1〜図3は、本発明の実施の形態1に係る半導体装置の構成を示す図である。図1は当該半導体装置の断面図である。当該半導体装置は、図1に示すように、厚さ3〜5mmtのアルミベース板1上に設けられた厚さ0.3〜1.5mmtの絶縁基板2の上に形成される。アルミベース板1は、アルミを主成分とする材料、即ちアルミまたはアルミ合金から成っており、絶縁基板2は、窒化アルミ(AlN)、アルミナ(Al2O3)あるいは窒化珪素(Si3N4)などから成る。絶縁基板2は、溶湯接合法によりアルミベース板1と一体的に形成されることで、アルミベース板1に直接接合している。即ち、アルミベース板1は、溶湯の状態のアルミまたはアルミ合金を鋳型内で絶縁基板2と接触させ、それを冷却することで形成される。
<
1-3 is a figure which shows the structure of the semiconductor device based on
絶縁基板2の上には、厚さ0.3〜1mmtのアルミまたはアルミ合金から成る回路パターン3が形成されている。この回路パターン3も溶湯接合法により絶縁基板2と一体的に形成されている。回路パターン3の上には、半導体素子4が半田5を介して接合される。また、半導体素子4と回路パターン3とは、アルミワイヤ6を介しても電気的に接続している。さらに回路パターン3には、外部の他の回路との接続端子として機能する電極端子7が、半田8を介して接合される。
On the insulating substrate 2, a
また、アルミベース板1の外周部には、当該半導体装置の外壁となるパッケージケース9が接着剤10を介して接着される。パッケージケース9の内部には、半導体素子4やアルミワイヤ6などを覆うようにシリコンゲル11が充填されており、封止樹脂12によって封止される。
Further, a package case 9 serving as an outer wall of the semiconductor device is bonded to the outer peripheral portion of the
アルミベース板1は、半導体素子4などで発生した熱を放熱するためのヒートシンクとして機能するが、通常は放熱性をさらに高めるために、図1の如くアルミベース板1の下に冷却装置としての放熱フィン13が装着される。アルミベース板1と放熱フィン13との間には、両者間の微小な隙間を埋めるように放熱グリス(不図示)が100μm程度塗布され、それによりアルミベース板1と放熱フィン13との間の熱伝導性を高めている。
The
図2は、図1の当該半導体装置の上面図であり、図1は図2に示すA−A線に沿った断面に相当する。また図3は、図2に示すB−B線に沿った断面であり、アルミベース板1における放熱フィン13との固定構造を示している。アルミベース板1は、固定ネジ14、平ワッシャ15およびスプリングワッシャ16を用いて放熱フィン13に固定される。つまり図2および図3に示すように、固定ネジ14がアルミベース板1に設けられた貫通孔20を通り、放熱フィン13に設けられたネジ穴131に螺入されることでアルミベース板1が固定される。このとき、固定ネジ14のネジ頭とアルミベース板1との間に固定ネジ14および平ワッシャ15が入れられる。
2 is a top view of the semiconductor device of FIG. 1, and FIG. 1 corresponds to a cross section taken along line AA shown in FIG. FIG. 3 is a cross section taken along line BB shown in FIG. 2 and shows a fixing structure of the
本実施の形態に係るアルミベース板1は、図3の如く、固定ネジ14を受け入れる貫通孔20の上部に、厚さ0.3〜2mmの平ブッシュ21を有している。平ブッシュ21の外径は、それに接する平ワッシャ15の外径よりも大きくなっている。当該平ブッシュ21は、銅よりも耐力が高い銅あるいは銅合金、または、鉄あるいは鉄合金から成っている。平ブッシュ21は溶湯接合法を用いてアルミベース板1と一体的に形成する。即ち、溶湯のアルミまたはアルミ合金を用いてアルミベース板1を形成する際に、絶縁基板2と共に平ブッシュ21も鋳型内に入れておくことで、アルミベース板1は平ブッシュ21に接合して形成される。
As shown in FIG. 3, the
本実施の形態のように、アルミベース板1が、固定ネジ14を受け入れる貫通孔20の上部に、耐力の高い銅あるいは鉄を主成分とする平ブッシュ21を有することにより、固定ネジ14の締め付けにより平ワッシャ15を介してアルミベース板1に印加される応力は平ブッシュ21に吸収され、アルミベース板1に発生する応力は抑制される。例えば、平ブッシュ21の外径が平ワッシャ15の外径よりも約1mm大きい場合には、固定ネジ14の締め付けに起因してアルミベース板1に発生する応力が約30%減少し、同じく約2mm大きい場合には約40%減少することが、本発明者等により確認された。
As in the present embodiment, the
また図4は、本発明の効果を示すための実験結果を示すグラフである。当該実験では、半導体装置のベース板を放熱フィンに4本の固定ネジで一定のトルクをもって固定したものに対し、−40〜125℃のヒートサイクルの熱履歴を与え、該固定ネジの緩みトルクの変化を測定した。図4のグラフにおいて、緩みトルク低下率(%)は「(熱履歴後の緩みトルク/初期の緩みトルク−1)×100」として算出されている。 Moreover, FIG. 4 is a graph which shows the experimental result for showing the effect of this invention. In this experiment, a base plate of a semiconductor device is fixed to a heat radiating fin with four fixing screws with a constant torque, a heat history of a heat cycle of −40 to 125 ° C. is given, and the loosening torque of the fixing screws is given. Changes were measured. In the graph of FIG. 4, the loose torque reduction rate (%) is calculated as “(loose torque after thermal history / initial loose torque−1) × 100”.
図4のように、従来のアルミベース板(固定ネジを受け入れる貫通孔にブッシュを有していないもの)では、100ヒートサイクル後には緩みトルクが約30%低下した。また従来の銅ベース板では、100ヒートサイクル後にも緩みトルクの低下は約10%程度であった。一方、図1〜図3に示した平ブッシュ21を有するアルミベース板1の場合には、100ヒートサイクル後の緩みトルクの低下は、銅ベース板とほぼ同じ約10%程度であった。つまり本実施の形態によれば、ベース板の材料としてアルミおよびアルミ合金を使用しつつ、銅のベース板と同程度に固定ネジの締着力の低下を抑制できる。
As shown in FIG. 4, in the conventional aluminum base plate (those having no bush in the through hole for receiving the fixing screw), the loosening torque decreased by about 30% after 100 heat cycles. In the conventional copper base plate, the loosening torque was reduced by about 10% even after 100 heat cycles. On the other hand, in the case of the
従って、本実施の形態によれば、アルミを主成分とする材料を用いた溶湯接合法によりベース板を形成することで半導体装置製造の鉛フリー化に寄与しつつ、ベース板を放熱フィンに固定するための固定ネジの緩みを銅のベース板と同じ程度に抑えて半導体装置の放熱性の劣化を抑制することが可能である。 Therefore, according to the present embodiment, the base plate is fixed to the heat radiating fin while contributing to lead-free semiconductor device manufacturing by forming the base plate by a molten metal bonding method using a material mainly composed of aluminum. Therefore, it is possible to suppress the looseness of the fixing screw to the same extent as that of the copper base plate and to suppress the deterioration of the heat dissipation of the semiconductor device.
本実施の形態においては、図3のように平ブッシュ21はアルミベース板1の上面に露出するように設けられている。また、平ブッシュ21はアルミベース板1と溶湯接合法により一体的に形成されているので、該平ブッシュ21はアルミベース板1に固定されている。よって、例えば固定ネジ14の締め付け時に平ワッシャ15が共回りしても、平ブッシュ21がアルミベース板1の上面を平ワッシャ15から保護するので、平ワッシャ15がアルミベース板1の上面を損傷させることは防止される。それによっても、固定ネジ14の緩みを抑制する効果が得られる。
In the present embodiment, the flat bush 21 is provided so as to be exposed on the upper surface of the
<実施の形態2>
図5は、本発明の実施の形態2に係る半導体装置における放熱フィンとの固定構造を示す図である。本実施の形態では、実施の形態1の平ブッシュ21に代えて、鍔(フランジ)を有するフランジブッシュ22を適用する。その他の構造は、実施の形態1と同様であるので、ここでの説明は省略する。なお、図5において、図3に示したものと同様の要素には同一符号を付してある。
<Embodiment 2>
FIG. 5 is a diagram showing a fixing structure with a heat radiating fin in the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, a
即ち、本実施の形態に係るアルミベース板1は、固定ネジ14を受け入れる貫通孔20内に、アルミベース板1を貫通するフランジブッシュ22を有している。当該フランジブッシュ22は、アルミベース板1の上面側の端にフランジを有している。該フランジの部分の上面はアルミベース板1の上面に露出しており、その外径は平ワッシャ15の外径よりも大きくなっている。フランジブッシュ22も、アルミより耐力の高い銅あるいは鉄を主成分としており、絶縁基板2と共に溶湯接合法によりアルミベース板1と一体的に形成されている。
That is, the
アルミベース板1が、固定ネジ14を受け入れる貫通孔20に、耐力の高い銅あるいは鉄を主成分とするフランジブッシュ22を有することにより、固定ネジ14の締め付けにより平ワッシャ15を介してアルミベース板1に印加される応力はフランジブッシュ22に吸収され、アルミベース板1に発生する応力は抑制される。
The
また、本実施の形態のフランジブッシュ22は、アルミベース板1を貫通しており、即ちフランジブッシュ22の長さはアルミベース板1の厚さと同等である。よって、固定ネジ14の締め付け時の応力や熱履歴による応力はフランジブッシュ22に直接的に印加されるので、それらはフランジブッシュ22により効率的に吸収される。よって、本実施の形態によれば実施の形態1よりもさらに、アルミベース板1に発生する応力を抑制し、固定ネジの緩みを抑えて半導体装置の放熱性の劣化を抑制することができる。
Further, the
なお、フランジブッシュ22がアルミベース板1を貫通するので、その下側端が放熱フィン13に接することになるが、通常、放熱フィン13には約200MPa以上の耐力のアルミ合金が使用されるため、そのような放熱フィン13を使用していれば当該下側端で放熱フィン13の表面が損傷させることはない。
In addition, since the
上記のように、フランジブッシュ22が有するフランジはアルミベース板1の上面に露出するように設けられている。また、フランジブッシュ22はアルミベース板1と溶湯接合法により一体的に形成されているので、フランジブッシュ22はアルミベース板1に固定されている。よって、例えば固定ネジ14の締め付け時に平ワッシャ15が共回りしても、フランジブッシュ22のフランジがアルミベース板1の上面を平ワッシャ15から保護するので、平ワッシャ15がアルミベース板1の上面を損傷させることは防止される。それによっても、固定ネジ14の緩みを抑制する効果が得られる。
As described above, the flange of the
<実施の形態3>
図6は、本発明の実施の形態3に係る半導体装置における放熱フィンとの固定構造を示す図である。本実施の形態では、実施の形態1の平ブッシュ21に代えて、両端にフランジを有する両端フランジブッシュ23を適用する。その他の構造は、実施の形態1と同様であるので、ここでの説明は省略する。なお、図6において、図3に示したものと同様の要素には同一符号を付してある。
<
FIG. 6 is a diagram showing a fixing structure with a heat radiating fin in the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. In the present embodiment, instead of the flat bush 21 of the first embodiment, a both-
即ち、本実施の形態に係るアルミベース板1は、固定ネジ14を受け入れる貫通孔20内に、アルミベース板1を貫通する両端フランジブッシュ23を有している。当該両端フランジブッシュ23は、アルミベース板1の上面側の端および下面側の端の両方にフランジを有している。上側端のフランジ部分の上面はアルミベース板1の上面に露出しており、該フランジ部分の外径は、それに接する平ワッシャ15の外径よりも大きくなっている。両端フランジブッシュ23も、アルミよりも耐力の高い銅あるいは鉄を主成分とする材料から成っており、絶縁基板2と共に溶湯接合法によりアルミベース板1と一体的に形成されている。
That is, the
アルミベース板1が、固定ネジ14を受け入れる貫通孔20に、耐力の高い両端フランジブッシュ23を有することにより、固定ネジ14の締め付けにより平ワッシャ15を介してアルミベース板1に印加される応力は両端フランジブッシュ23に吸収され、アルミベース板1に発生する応力は抑制される。
Since the
また、両端フランジブッシュ23は、アルミベース板1を貫通しており、即ち両端フランジブッシュ23の長さはアルミベース板1の厚さと同等であるので、実施の形態2と同様に、固定ネジ14の締め付け時の応力や熱履歴による応力は、両端フランジブッシュ23により効率的に吸収される。よって、アルミベース板1に発生する応力は、実施の形態1よりもさらに抑制される。両端フランジブッシュ23はアルミベース板1を貫通しているので、下側端が放熱フィン13に接することになるが、両端フランジブッシュ23はその下側端にもフランジを有しているので、仮に、放熱フィン13の耐力が低い場合でも、当該下側端で放熱フィン13の表面が損傷させることは抑制される。
Further, both
また、両端フランジブッシュ23はその下側端にもフランジを有しているので、両端フランジブッシュ23がアルミベース板1から脱落してしまうことが防止される。
In addition, since both
<実施の形態4>
図7は、本発明の実施の形態4に係る半導体装置における放熱フィンとの固定構造を示す図である。本実施の形態では、実施の形態1の平ブッシュ21に代えて、その側面に凹凸を設けたナーリングブッシュ24を適用する。その他の構造は、実施の形態1と同様であるので、ここでの説明は省略する。なお、図7において、図3に示したものと同様の要素には同一符号を付してある。
<Embodiment 4>
FIG. 7 is a diagram showing a fixing structure with the radiation fin in the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, instead of the flat bush 21 of the first embodiment, a
ナーリングブッシュ24は側面に凹凸を有しているので、当該ナーリングブッシュ24がアルミベース板1から脱落してしまうことが防止される。また図7のように、ナーリングブッシュ24は、実施の形態2のフランジブッシュ22と同様に、アルミベース板1の上面側の端にフランジを有しているので、実施の形態2と同様の効果も奏することは明らかである。
Since the
<実施の形態5>
本実施の形態では、アルミベース板1と一体形成されるブッシュの上面の高さを、当該アルミベース板1の上面の高さよりも高くする。
<Embodiment 5>
In the present embodiment, the height of the upper surface of the bush formed integrally with the
図8は、本発明の実施の形態5に係る半導体装置における放熱フィンとの固定構造を示す図である。図8では、実施の形態2のフランジブッシュ22の上面を、その周囲のアルミベース板1の上面よりも高くした例を示している。但し、本実施の形態の適用はこの構造に限られるものではなく、例えば、実施の形態1,3,4のアルミベース板1が有する各ブッシュ(平ブッシュ21、フランジブッシュ22、両端フランジブッシュ23)の上面を、アルミベース板1の上面よりも高くしてもよい。
FIG. 8 is a diagram showing a fixing structure with a heat radiating fin in the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 8 shows an example in which the upper surface of the
実施の形態2で示した図5のように、アルミベース板1の上面とフランジブッシュ22の上面とを同じに形成しようとした場合、溶湯接合法を用いてアルミベース板1をフランジブッシュ22と一体的に形成する際に、製造ばらつきによりアルミベース板1の上面がフランジブッシュ22の上面よりも高く形成されることが懸念される。そして平ワッシャ15が、フランジブッシュ22の上面よりも高いアルミベース板1に乗り上げてしまうと、正常にアルミベース板1を放熱フィン13に固定することが困難になる。
When the upper surface of the
そこで本実施の形態では、図8のように、フランジブッシュ22の上面をその周囲のアルミベース板1の上面よりも高さdだけ高く形成している。それにより、平ワッシャ15がアルミベース板1に乗り上げてしまうことが回避でき、アルミベース板1の放熱フィン13への固定を確実に行うことができる。従って、アルミベース板1と放熱フィン13との間の密着性の不備による半導体装置の放熱性の劣化を防止することができる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, the upper surface of the
<実施の形態6>
図9は、本発明の実施の形態6に係る半導体装置における固定ネジを受け入れる貫通孔の構造を示す図である。同図において、図3に示したものと同様の要素には同一符号を付している。
<Embodiment 6>
FIG. 9 is a diagram showing the structure of the through hole that receives the fixing screw in the semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention. In the figure, the same elements as those shown in FIG.
本実施の形態では、実施の形態2で示したフランジブッシュ22が、図9のようにアルミベース板1のコーナー部に配設されている。その場合、実施の形態2の構成では、フランジブッシュ22のフランジの側面でアルミベース板1の形状が非常に鋭くなるので、使用者が当該アルミベース板1に触れたときに、指を損傷する危険がある。そこで、本実施の形態では、図9のように、フランジブッシュ22が配設されるアルミベース板1のコーナー部に、フランジブッシュ22のフランジの側面の一部が露出するよう局所的に薄くした、いわゆる「肉盗み」した部分30(以下「肉盗み部30」)を形成する。
In the present embodiment, the
フランジブッシュ22が配設されるアルミベース板1のコーナー部に肉盗み部30を設けることで、フランジブッシュ22のフランジの側面で、アルミベース板1の形状が鋭くなることが防止される。従って、使用者が半導体装置に扱う場合の安全性が向上する。
By providing the
<実施の形態7>
図10および図11は、本発明の実施の形態7に係る半導体装置の構成を示す図である。同図において、図1〜図3に示したものには、同様の要素には同一符号を付している。本実施の形態においても、半導体装置の上面図は実施の形態1で示した図2のとおりであり、図10はそのA−A線に沿った断面に相当し、図11はそのB−B線に沿った断面に相当している。
<Embodiment 7>
10 and 11 are diagrams showing the configuration of the semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention. In the same figure, the same elements as those shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals. Also in this embodiment, the top view of the semiconductor device is as shown in FIG. 2 shown in
本実施の形態に係るアルミベース板1は、銅あるいは鉄を主成分とする図12に示す補強板25を内部に有している。図10の如く、補強板25はアルミベース板1の厚さのほぼ中央に位置し、アルミベース板1の大半の領域に配設されている。補強板25は、アルミベース板1に設けられる貫通孔20に対応した位置(本実施の形態では補強板25の四隅)に、平ブッシュ部25aを有している。つまり図11のように、アルミベース板1の貫通孔20に、補強板25の一部分である平ブッシュ部25aが配設されることになる。補強板25は、絶縁基板2と共に溶湯接合法によりアルミベース板1と一体的に形成される。
The
アルミベース板1の材料として純度の高いアルミを使用した場合、その剛性が低いため溶湯成形される際に、アルミベース板1の反りや変形が懸念されるが、本実施の形態によればアルミベース板1の内部に比較的剛性の高い補強板25が配設されるので、その問題を抑制することができる。
When high-purity aluminum is used as the material of the
また、補強板25の一部である平ブッシュ部25aが、実施の形態1の平ブッシュ21と同様に機能するので、固定ネジ14の締め付けにより平ワッシャ15を介してアルミベース板1に印加される応力は平ブッシュ部25aに吸収され、アルミベース板1に発生する応力は抑制される。よって、固定ネジ14の緩みを抑えて半導体装置の放熱性の劣化を抑制することができる。
Further, since the
図13および図14は、補強板25の構成の例を示す図である。例えば図13の如く、補強板25に開口部25bを設けてもよい。この場合は開口部25b内にもアルミベース板1の一部が充填されることになるので、アルミベース板1と補強板25とが剥がれ難くなるという利点がある。さらに、補強板25の材料として鉄を用いる場合、鉄はアルミよりも熱伝導率が低いので放熱性が劣化する恐れがあるが、補強板25に開口部25bを設けることにより、その問題が軽減される。
13 and 14 are diagrams illustrating an example of the configuration of the reinforcing
また、図14の如く補強板25の外縁部を折り曲げ、フランジ部25cを形成してもよい。フランジ部25cを設けることにより補強板25の強度が増すので、アルミベース板1の反りや変形を抑制する効果がさらに向上する。
Further, as shown in FIG. 14, the outer edge portion of the reinforcing
1 アルミベース板、2 絶縁基板、13 放熱フィン、14 固定ネジ、15 平ワッシャ、16 スプリングワッシャ、20 貫通孔、21 平ブッシュ、22 フランジブッシュ、23 両端フランジブッシュ、24 ナーリングブッシュ、25 補強板、25a 平ブッシュ部、25b 開口部、25c フランジ部、30 肉盗み部。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記ベース板上に形成された絶縁基板と、
前記絶縁基板上に搭載された半導体素子とを備え、
前記ベース板は、
該ベース板を所定の冷却装置に固定するためのネジを受け入れ可能な貫通孔と、
前記貫通孔に対応して配設され、銅あるいは鉄を主成分とするブッシュとを備える
ことを特徴とする半導体装置。 A base plate mainly composed of aluminum;
An insulating substrate formed on the base plate;
A semiconductor element mounted on the insulating substrate;
The base plate is
A through hole capable of receiving a screw for fixing the base plate to a predetermined cooling device;
A semiconductor device comprising: a bushing that is disposed corresponding to the through hole and that contains copper or iron as a main component.
前記ブッシュは、前記ベース板の上面に露出している
ことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the bush is exposed on an upper surface of the base plate.
前記ブッシュの上面の高さは、その周囲の前記ベース板の上面の高さよりも高い
ことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 2,
The height of the upper surface of the bush is higher than the height of the upper surface of the base plate around the bush.
前記ブッシュは、当該ベース板を貫通している
ことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device according to any one of claims 1 to 3,
The bushing penetrates through the base plate.
前記ブッシュは、少なくとも一端にフランジを有している
ことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein:
The bushing has a flange at least at one end thereof.
前記ブッシュは、前記ベース板のコーナー部近傍に配設されており、
前記ベース板の前記コーナー部は、前記フランジの側面の一部が露出するように、局所的に薄く形成されている
ことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 5,
The bush is disposed in the vicinity of a corner portion of the base plate,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the corner portion of the base plate is locally thin so that a part of a side surface of the flange is exposed.
前記ブッシュは、側面に凹凸を有している
ことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device according to any one of claims 1 to 6,
The bush has a concavo-convex on a side surface thereof.
前記ベース板は、銅あるいは鉄を主成分とする補強板を内部に有しており、
前記ブッシュは、前記補強板の一部に属している
ことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device according to claim 1, wherein:
The base plate has a reinforcing plate mainly composed of copper or iron inside,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the bush belongs to a part of the reinforcing plate.
前記補強板は、少なくとも一つの開口を有している
ことを特徴とする半導体装置。 9. The semiconductor device according to claim 8, wherein
The semiconductor device according to claim 1, wherein the reinforcing plate has at least one opening.
前記補強板は、外縁部にフランジを有している
ことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device according to claim 8 or 9, wherein
The reinforcing plate has a flange at an outer edge portion.
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