JP2006165534A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体チップ11、12、半導体チップ11、12と熱的に接続されたヒートシンク20、30、および、ヒートシンク20、30の放熱面21、31が露出するように半導体チップ11、12およびヒートシンク20、30を包み込むように封止するモールド樹脂50を有する半導体実装体1を備え、放熱面21、31が冷媒により冷却されるようになっている半導体装置100において、モールド樹脂50の一部が貫通穴53を構成しており、この貫通穴53が、冷媒が流れる冷媒流路53として構成されている。
【選択図】図1
Description
図1(a)は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置100の概略構成を示す斜視図であり、図1(b)は、図1(a)中のA−A一点鎖線に沿った概略断面構成を示す図である。
図1に示されるように、本実施形態における半導体装置100は、主として、半導体実装体1により構成されている。
次に、上記した構成の半導体装置100の製造方法について、図1を参照して、簡単に説明する。
ところで、本実施形態によれば、半導体素子としての半導体チップ11、12、半導体チップ11、12と熱的に接続され半導体チップ11、12からの熱を伝達する金属体としてのヒートシンク20、30、および、ヒートシンク20、30の放熱面21、31が露出するように半導体チップ11、12およびヒートシンク20、30を包み込むように封止する封止材としてのモールド樹脂50を有する半導体実装体1を備え、放熱面21、31が冷媒により冷却されるようになっている半導体装置において、モールド樹脂50の一部が、冷媒が流れる冷媒流路53として構成されていることを特徴とする半導体装置100が提供される。
図2は、本第1実施形態の変形例を示す図であり、半導体装置100におけるヒートシンク20、30の放熱面21、31の近傍を拡大して示す概略断面図である。
上記図1に示される半導体装置100は、半導体実装体1が1個のものであったが、さらに、本実施形態においては、半導体装置は、半導体実装体1が複数個連結されたものとして構成されていてもよい。
本発明の第2実施形態は、ヒートシンク20、30の放熱面21、31に、フィンなどを設けることで放熱性の向上を図るようにしたものである。
本発明の第3実施形態は、モールド樹脂50において冷媒流路としての貫通穴を設ける位置を、上記実施形態と比べて変形したものである。図6は、本発明の第3実施形態に係る半導体装置300の概略構成を示す図であり、(a)は斜視図、(b)は(a)中の矢印A’方向から視た側面図である。
図8は、本第3実施形態の変形例としての半導体装置を示す斜視図である。
本発明の第4実施形態は、冷媒流路内を流れる冷媒に対する耐食性を向上させるようにしたものである。図9は、本発明の第4実施形態に係る半導体装置400の概略断面構成を示す図である。
本発明の第5実施形態は、半導体実装体1の積層方法を変化させたものであり、積層方向に角度を付け、積層方向を傾斜させたものである。また、本実施形態は、このような積層方法を実現するための半導体実装体1が1個である半導体装置を提供するものである。
本発明の第6実施形態は、積層された複数個の半導体実装体1によって電力回路が構成されている半導体装置を提供するものである。
図16および図17は、それぞれ本実施形態の第1の変形例、第2の変形例を示す図である。
なお、上記した各実施形態においては、半導体実装体1が複数個連結されてなる半導体装置を構成する場合、積層された半導体実装体1同士の連結は、接着剤82を介して行っていたが、この半導体実装体1同士の連結は接着に限定されるものではない。
12…半導体素子としての第2の半導体チップ、
20…金属体としての下側ヒートシンク、21…下側ヒートシンクの放熱面、
21a、31a…絶縁層、30…金属体としての上側ヒートシンク、
31…上側ヒートシンクの放熱面、50…封止材としてのモールド樹脂、
51…封止部、52…壁部、53…冷媒流路としての貫通穴、
60…主電流電極端子、70…制御端子、82a…Oリング、83…フィン、
84…冷媒に対して耐食性を有する膜、85…発熱部品としての第1コンデンサ、
86…発熱部品としての第2コンデンサ、87…発熱部品としてのリアクトル、
91…第1のバスバー、92…第2のバスバー。
Claims (28)
- 半導体素子(11、12)、前記半導体素子(11、12)と熱的に接続され前記半導体素子(11、12)からの熱を伝達する金属体(20、30)、および、前記金属体(20、30)の放熱面(21、31)が露出するように前記半導体素子(11、12)および前記金属体(20、30)を包み込むように封止する封止材(50)を有する半導体実装体(1)を備え、
前記金属体(20、30)の放熱面(21、31)が冷媒により冷却されるようになっている半導体装置において、
前記封止材(50)の一部が、前記冷媒が流れる冷媒流路(53)として構成されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記封止材(50)は、前記半導体素子(11、12)および前記金属体(20、30)を封止する封止部(51)と、前記封止部(51)の周囲に設けられ先端部が前記金属体(20、30)の放熱面(21、31)よりも突出する壁部(52)とからなり、
前記冷媒流路は、前記封止部(51)のうち前記金属体(20、30)の放熱面(21、31)と前記壁部(52)との間の部位に設けられた貫通穴(53)として構成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記壁部(52)は、前記金属体(20、30)の放熱面(21、31)を取り囲むように環状に設けられたものであることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
- 前記封止材(50)は、前記半導体素子(11、12)および前記金属体(20、30)を封止する封止部(51)と、前記封止部(51)の周囲に設けられ先端部が前記金属体(20、30)の放熱面(21、31)よりも突出する壁部(52)とからなり、
前記冷媒流路は、前記壁部(52)に設けられた貫通穴(53)として構成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記封止材(50)は、樹脂からなるものであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記金属体(20、30)の放熱面(21、31)の表面は凹凸形状となっていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記金属体(20、30)の放熱面(21、31)の表面には当該表面から突出するフィン(83)が設けられていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記金属体(20、30)の放熱面(21、31)は、前記半導体素子(11、12)と電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記金属体(20、30)の放熱面(21、31)は、前記金属体(20、30)の表面に設けられた絶縁層(21a、31a)の表面として構成されていることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置。
- 前記金属体(20、30)の放熱面(21、31)は、前記半導体素子(11、12)と電気的に絶縁されていないことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記冷媒流路(53)の内壁面には、前記冷媒に対して耐食性を有する膜(84)が形成されていることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記半導体実装体(1)の一側に主電流電極端子(60)が突出して設けられており、
前記半導体実装体(1)を挟んで前記半導体実装体(1)の一側とは直線方向の反対側に制御端子(70)が設けられていることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記半導体実装体(1)が複数個積層されて連結されるとともに、それぞれの冷媒流路(53)は連通していることを特徴とする請求項1ないし12のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記半導体実装体(1)が複数個積層されて連結されるとともに、それぞれの冷媒流路(53)は連通しており、
前記壁部(52)の側面または端面にて個々の前記半導体実装体(1)の連結が行われていることを特徴とする請求項2ないし4のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記壁部(53)における連結が行われる面は、位置決め用のための凹凸形状となっていることを特徴とする請求項14に記載の半導体装置。
- 前記壁部(53)における連結は、接着により行われていることを特徴とする請求項14または15に記載の半導体装置。
- 前記積層された複数個の前記半導体実装体(1)において、互いの前記金属体(20、30)の放熱面(21、31)が対向するように配置されており、
前記金属体(20、30)の放熱面(21、31)の表面には当該表面から突出するフィン(83)が設けられており、
前記フィン(83)の高さをhf、前記壁部(52)の前記金属体(20、30)の放熱面(21、31)からの高さをDとしたとき、hf<Dの関係となっていることを特徴とする請求項14ないし16のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記積層された複数個の前記半導体実装体(1)において、互いの前記金属体(20、30)の放熱面(21、31)が対向するように配置されており、
前記金属体(20、30)の放熱面(21、31)の表面には当該表面から突出するフィン(83)が設けられており、
前記フィン(80)の高さをhf、前記壁部(52)の前記金属体(20、30)の放熱面(21、31)からの高さをDとしたとき、hf≧Dの関係となっており、
互いに対向する前記金属体(20、30)の放熱面(21、31)において、一方の放熱面の前記フィン(83)と他方の放熱面の前記フィン(83)とは、位置がずれていることを特徴とする請求項14ないし16のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記フィン(83)は、前記金属体(20、30)の放熱面(21、31)の表面から突出する櫛歯状のものであり、
互いに対向する前記金属体(20、30)の放熱面(21、31)において、一方の放熱面の前記フィン(83)と他方の放熱面の前記フィン(83)とは、互いの櫛歯がかみ合うように配置されていることを特徴とする請求項18に記載の半導体装置。 - 複数個の前記金属体(20、30)の放熱面(21、31)が扇状につらなっていることを特徴とする請求項13ないし16のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記積層された複数個の前記半導体実装体(1)によって電力回路が構成されていることを特徴とする請求項13ないし20のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記電力回路の入力の結線となる第1のバスバー(91)と第2のバスバー(92)とが、近接して平行に配置されていることを特徴とする請求項21に記載の半導体装置。
- 前記第1のバスバー(91)と前記第2のバスバー(92)との間に絶縁体(94)が介在していることを特徴とする請求項22に記載の半導体装置。
- 前記第1のバスバー(91)と前記第2のバスバー(92)とは、絶縁体(95)により包み込まれるように封止されていることを特徴とする請求項22に記載の半導体装置。
- 前記複数個の半導体実装体(1)とともに、前記半導体実装体(1)以外の発熱部品(85、86、87)が積層されており、
前記発熱部品(85、86、87)に対しても前記冷媒による冷却が行われるようになっていることを特徴とする請求項13ないし24のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記半導体実装体(1)において前記金属体(20、30)は、前記半導体素子(11、12)の少なくとも一面側に設けられており、
この半導体素子(11、12)の一面側に設けられた前記金属体(20、30)の表面のみが前記封止材(50)から露出しており、この露出した前記金属体(20、30)の表面が前記放熱面(21、31)として構成されていることを特徴とする請求項1ないし25のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記積層された複数個の前記半導体実装体(1)において、積層状態にて目視可能な面が、前記半導体実装体(1)の印字面として構成されていることを特徴とする請求項13ないし25のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記積層された複数個の半導体実装体(1)は、この積層体の両端に配置された蓋材(80)によって当該積層体を挟むように加圧することにより連結されており、
各々の前記半導体実装体(1)同士は、Oリング(82a)を介して接触することにより、前記半導体実装体(1)同士の接触部が前記Oリング(82a)により封止されていることを特徴とする請求項13ないし25および27のいずれか1つに記載の半導体装置。
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