JP2014011393A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014011393A JP2014011393A JP2012148664A JP2012148664A JP2014011393A JP 2014011393 A JP2014011393 A JP 2014011393A JP 2012148664 A JP2012148664 A JP 2012148664A JP 2012148664 A JP2012148664 A JP 2012148664A JP 2014011393 A JP2014011393 A JP 2014011393A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor device
- grease
- heat sink
- heat
- semiconductor
- 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.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
【解決手段】この発明に係る半導体装置50は、放熱板8の放熱板側面13には、複数の仕切部51で仕切られて熱伝導グリースを貯留する複数のグリース貯留部14が形成されており、このグリース貯留部14に貯留された熱伝導グリースは、温度サイクルにより生じる塗布空間の増大による塗布空間内への空気の浸入を防止し、また仕切部14は、温度サイクルにより生じる塗布空間の減少により塗布空間から流出した熱伝導グリースが隣接したグリース貯留部14に連通して半導体モジュール1の外部に流下するのを防止するようになっている。
【選択図】図4
Description
一般に、これらの半導体モジュールは、半導体素子からの発熱が大きいため、半導体モジュール表面のうち1つないし複数に金属製放熱面が設けられており、この放熱面とヒートシンクとを熱伝導物質を介して接触させ、この半導体モジュールをヒートシンクにねじ止め等により固定されている。
この半導体装置は、半導体モジュールとヒートシンクとの間で熱伝導物質を介して伝熱経路が確保され、放熱性能が確保されている。
このうち、熱伝導グリースは、熱伝導性に優れると共に、半導体モジュールをヒートシンクに固定する際の塗布工程においてペースト状態であるため、位置決めが面倒な熱伝導シートと比較して相対的に作業性が容易である等の利点を有する。
このとき、半導体モジュール放熱面とヒートシンクとの間の塗布空間に介在した熱伝導グリースが反り変形に伴う塗布空間の体積変化によって、移動、流出したり、あるいはそれに随伴して外部の空気が塗布空間内に侵入する場合がある。
そして、熱伝導グリースが流出あるいは塗布空間に空気が混入して空気層を形成した場合、半導体モジュール放熱面からヒートシンクへの熱抵抗は大幅に増大し、放熱性能が悪化する。
しかしながら、この半導体装置の場合、摩擦抵抗などの接触による熱伝導グリース把持力も相対的に小さいため、グリース貯留部で増加した熱伝導グリースが溢れ出て流出する恐れがある。
特に、放熱面が地平に対して垂直に取り付けた場合は、塗布空間体積減少にともなって増加した熱伝導グリースの多くが重力の影響を受けるため、流出する可能性が高い。
しかしながら、流出後の塗布空間には空気が混入することになり、放熱性能が悪化することになる。
さらに、その後も半導体モジュールの反り変形を繰り返した場合、混入した空気によって熱伝導グリースがさらに塗布空間から押し出される場合もある。
半導体素子、この半導体素子に接合層を介して接合された基板、及びこの基板に接着層を介して接着された放熱板を有する半導体モジュールと、
この半導体モジュールに固定されたヒートシンクと、
このヒートシンクと前記放熱板との間の塗布空間に介在した熱伝導グリースと、
を備えた半導体装置であって、
前記放熱板の側面である放熱板側面には、複数の仕切部で仕切られて前記熱伝導グリースを貯留する複数のグリース貯留部が形成されており、
このグリース貯留部に貯留された前記熱伝導グリースは、温度サイクルにより生じる前記塗布空間の増大による塗布空間内への空気の浸入を防止し、
また前記仕切部は、温度サイクルにより生じる前記塗布空間の減少により塗布空間から流出した前記熱伝導グリースが隣接したグリース貯留部に連通して前記半導体モジュールの外部に流下するのを防止するようになっている。
従って、半導体モジュールの繰り返し動作あるいは周囲環境温度の変化による温度サイクルによって生じる、繰り返し反り変形により半導体モジュールとヒートシンクとの間の塗布空間に介在した熱伝導グリースに空気が混入すること、あるいは熱伝導グリースが外部へ流出することを同時に防ぐことができ、半導体モジュール使用中において放熱性能を良好に保つことができる。
図1はこの発明の実施の形態1の半導体装置の半導体モジュール1を示す断面図である。
この半導体モジュール1は、半導体素子2と、この半導体素子2に接合層3を介して接合された基板4と、この基板4に接着層5を介して接着された放熱板8と、半導体素子2、基板4を覆った樹脂部7と、半導体素子2と基板4とを電気的に接続したワイヤボンド6とを備えている。
また、図3に示すように筐体枠9の縁部に枠縁部9aを設け、枠縁部9aで放熱板8を両側から挟んで筐体枠9を放熱板8に取付け、さらに筐体枠9上に蓋10を被せた半導体モジュール1でもよい。この場合、樹脂部7は除かれる。
この半導体装置50は、半導体モジュール1をヒートシンク11に対して、複数のねじ12で固定し、また半導体モジュール1の放熱板8とヒートシンク11との間の塗布空間には熱伝導グリース16が介在している。熱伝導グリース16は、シリコーンオイルを基油として、アルミナやシリカなどの微粉末であるフィラーを混入し、放熱性能を確保したグリース様物質のことを指す。
また、各グリース貯留部14は図示したように、放熱板側面13の全周面に形成してよいし、任意の部位に複数形成してもよい。
半導体装置50のように、この半導体モジュール1をヒートシンク11にねじ止め固定した構造において、熱反りが生じた場合は、ヒートシンク11と放熱板8との間の塗布空間の体積に変動が生じる。
つまり、図1、図2、図3などに示した半導体モジュール1の一例において、図の下方に放熱面8aの中間部が突出し、ヒートシンク11が近づく方向に熱反り変形が生じた場合、熱伝導グリース16の塗布空間体積は、ねじ止め固定時あるいは熱反り変形が生じる前と比較して減少し、それに伴い熱伝導グリース16はグリース貯留部14に押し出される。
そして、熱反りにより熱伝導グリース16は押し出されることで、各グリース貯留部14内の、貯留グリース15の量が増加する。
従って、熱伝導グリース16が壁部14cに沿って直下のグリース貯留部14に流下し、外部流出するのを防ぐことができる。
従って、半導体モジュール1の使用中において、ヒートシンク11と放熱板8との間の塗布空間内の熱伝導グリース16量の増減を抑制し、放熱性能を保つことが可能である。
図7はこの発明の実施の形態2による半導体装置50を示す要部正面図である。
この実施の形態では、仕切部51で仕切られた各グリース貯留部14の形状が矩形状であって、仕切部51では、平面である頂面17を有している点が、実施の形態1の半導体装置50と異なる。
この実施の形態では、図7に示すように、図面下方を重力方向として半導体装置50を設置した場合には、壁部14cが重力に垂直な面となるため、半導体モジュール1の放熱面8aが熱反りを生じ、貯留グリース15の量が増加した際に、実施の形態1のものと比較して熱伝導グリース16が重力方向に垂れ落ちにくくなる効果がある。
また、各仕切部51は、各高さが同じ頂面17を有しており、製造工程での半導体装置50の取り扱いも簡単である。
また、図9に示すように、グリース貯留部14の谷部14bとともに各仕切部51の頂面17も円弧上であっても、実施の形態1のものと比較して熱伝導グリース16が重力方向に垂れ落ちにくくなる効果がある。
図10はこの発明の実施の形態3による半導体装置50を示す要部正面図であり、また図11〜図13は、図10のものの各変形例を示す図である。
図14における角度θは、重力方向22に対して垂直な水平方向23と、貯留グリース15を挟む1対の壁部14cのうち下側の壁部14cとの間で生じる角度である。そして、図15のように水平方向23と壁部面方向24が同一の時の角度θを零と定義し、反時計回りを正、時計回りを負の角度θとする。
この実施の形態の半導体装置50では、この角度θが正であり、かつ90°より小さい。
なお、この実施の形態では、図11では鋭角の谷部14b、頂面17を有し、また図12では鋭角の谷部14b、頂部14aを有し、さらに図13では平面状の谷部14b、頂面17を有しているが、鋭角の谷部14b、平面状の谷部14b、頂部14a及び頂面17が混在してもよい。
図16はこの発明の実施の形態4による半導体装置50を示す要部正面図、図17は図16の上部側断面図である。
この実施の形態では、三角形状の各仕切部51の上部に、ヒートシンク11側に突出しヒートシンク11に面接触した突起部26が形成されている。
他の構成は、実施の形態1の半導体装置50と同じである。
そして、この場合、はみ出た熱伝導グリース16がそれぞれのグリース貯留部14に保持された貯留グリース15と連通し、最悪の場合垂れ落ちや流出を生じるおそれがある。
これに対しては、三角形状の突起部26が頂部14a近傍からの熱伝導グリース16のはみ出しを効果的に抑制できる。
また、実施の形態2及び3の半導体装置50にも、同様の突起部26,27を設けることで同様の効果を得ることができる。
図19はこの発明の実施の形態5による半導体装置50を示す要部正面図、図20は図19の上部側断面図である。
この実施の形態では、放熱板8は、ヒートシンク11に対面した面の四辺の各縁部に沿って延びた溝部28が形成されている。
他の構成は、実施の形態1の半導体装置50と同じである。
また、熱サイクル等による塗布空間体積の増加により空気が塗布空間に混入しようとした際には、グリース貯留部14に貯留された貯留グリース15とともに、溝部28に貯留された熱伝導グリース16も塗布空間内への空気の浸入を阻止することができ、放熱性能の悪化度合いを低減することができる。
図21はこの発明の実施の形態6による半導体装置50を示す要部正面図である。
この実施の形態では、仕切部51は、グリース貯留部14に対面した壁部14cに凹部29が形成されている。
他の構成は、実施の形態1の半導体装置50と同じである。
そのため、隣接したグリース貯留部14同士で貯留グリース15が連通しないよう、グリース貯留部14の最大貯留量を超えない必要があるが、凹部29の体積の分、熱伝導グリース16の初期塗布量に余裕が生まれるため、作業性や作業効率の向上や短縮が図られる。
また、熱伝導グリース16の塗布空間の体積の増減時に、半導体モジュール1の熱反り量が大きくなっても、垂れ落ちや流出、または塗布空間への空気混入をより防止することができる。
さらに、凹部29による表面積増加の分、熱伝導グリース16が仕切部51の壁部14cと接触する面積も増加することから、摩擦抵抗力が増大することで、より移動、垂れ落ち、流出しにくくなる効果もある。
図22はこの発明の実施の形態7による半導体装置50を示す斜視図、図23は図22の側面図である。
この実施の形態では、放熱板8の外形寸法は、半導体モジュール1の外形寸法と一致している、即ち各仕切部51の隣接した頂部14aを結ぶ直線で生じる外枠は、半導体モジュール1と重なっている。
また、仕切部51は、放熱板側面13の全域ではなく、熱伝導グリース16が塗布されるヒートシンク11側の領域に部分的に形成されている。
他の構成は、実施の形態1の半導体装置50と同じである。
図24はこの発明の実施の形態8による半導体装置50のヒートシンク11及び放熱板8を示す斜視図、図25は図24の放熱板8を放熱面8a側から視たときの斜視図、図26は図24の側断面図である。
この実施の形態は、放熱板8の四面ある放熱板側面13のうち三面には仕切部51によるグリース貯留部14が形成される。
また、放熱板8には、下縁部に沿って延びた凸状の堰部30が形成されている。
他の構成は、実施の形態1の半導体装置50と同じである。
なお、堰部30は1つだけとは限らず、放熱板8の三方の縁部に堰部30を形成してもよい。
また。三方の縁部に堰部30を形成した場合には、残りの一方の縁部に対応した放熱板8の放熱板側面13に仕切部51によりグリース貯留部14が形成される。
図27はこの発明の実施の形態9による半導体装置50を示す要部正面図である。
この実施の形態では、仕切部51のグリース貯留部14に対面した壁部14cの面は、表面粗し加工部31が施された粗面である。
他の構成は、実施の形態1の半導体装置50と同じである。
Claims (12)
- 半導体素子、この半導体素子に接合層を介して接合された基板、及びこの基板に接着層を介して接着された放熱板を有する半導体モジュールと、
この半導体モジュールに固定されたヒートシンクと、
このヒートシンクと前記放熱板との間の塗布空間に介在した熱伝導グリースと、
を備えた半導体装置であって、
前記放熱板の側面である放熱板側面には、複数の仕切部で仕切られて前記熱伝導グリースを貯留する複数のグリース貯留部が形成されており、
このグリース貯留部に貯留された前記熱伝導グリースは、温度サイクルにより生じる前記塗布空間の増大による塗布空間内への空気の浸入を防止し、
また前記仕切部は、温度サイクルにより生じる前記塗布空間の減少により塗布空間から流出した前記熱伝導グリースが隣接したグリース貯留部に連通して前記半導体モジュールの外部に流下するのを防止するようになっていることを特徴とする半導体装置。 - 前記グリース貯留部は、外側に開口した断面三角形状であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記グリース貯留部は、底面がU字状または平面であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 各前記仕切部は、高さが同じであることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の半導体装置。
- 前記仕切部は、端部に前記ヒートシンク側に突出しヒートシンクに面接触した突起部が形成されていることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の半導体装置。
- 前記仕切部は、前記グリース貯留部側の面に凹部が形成されていることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の半導体装置。
- 前記仕切部は、前記グリース貯留部側の面が粗面であることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の半導体装置。
- 前記放熱板は、前記ヒートシンクに対面した側の面であってその縁部に沿って延びた溝部が形成されていることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の半導体装置。
- 前記ヒートシンクに向かって延びた各前記グリース貯留部は、前記放熱板側面に周方向に連続的に形成されていることを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の半導体装置。
- 前記グリース貯留部の開口部は、底側から視て上向きに指向していることを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の半導体装置。
- 前記ヒートシンクに向かって延びた各前記グリース貯留部は、前記ヒートシンク側の領域に形成されていることを特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載の半導体装置。
- 前記放熱板は、前記ヒートシンクに対向した面に、縁部に沿って延びた凸状の堰部が少なくとも一辺に形成されており、他辺では、前記放熱板側面に前記グリース貯留部が形成されていることを特徴とする請求項1〜11の何れか1項に記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012148664A JP5924682B2 (ja) | 2012-07-02 | 2012-07-02 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012148664A JP5924682B2 (ja) | 2012-07-02 | 2012-07-02 | 半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014011393A true JP2014011393A (ja) | 2014-01-20 |
JP5924682B2 JP5924682B2 (ja) | 2016-05-25 |
Family
ID=50107789
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012148664A Expired - Fee Related JP5924682B2 (ja) | 2012-07-02 | 2012-07-02 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5924682B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016082169A (ja) * | 2014-10-21 | 2016-05-16 | 株式会社デンソー | 電子装置 |
JP2017017217A (ja) * | 2015-07-02 | 2017-01-19 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置 |
CN114747304A (zh) * | 2019-12-02 | 2022-07-12 | 三菱电机株式会社 | 散热器 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003168772A (ja) * | 2001-11-30 | 2003-06-13 | Denso Corp | パワーモジュールの実装構造 |
JP2006165279A (ja) * | 2004-12-08 | 2006-06-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
JP2010092999A (ja) * | 2008-10-07 | 2010-04-22 | Toyota Motor Corp | 放熱構造及び車両用インバータ |
-
2012
- 2012-07-02 JP JP2012148664A patent/JP5924682B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003168772A (ja) * | 2001-11-30 | 2003-06-13 | Denso Corp | パワーモジュールの実装構造 |
JP2006165279A (ja) * | 2004-12-08 | 2006-06-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
JP2010092999A (ja) * | 2008-10-07 | 2010-04-22 | Toyota Motor Corp | 放熱構造及び車両用インバータ |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016082169A (ja) * | 2014-10-21 | 2016-05-16 | 株式会社デンソー | 電子装置 |
JP2017017217A (ja) * | 2015-07-02 | 2017-01-19 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置 |
CN114747304A (zh) * | 2019-12-02 | 2022-07-12 | 三菱电机株式会社 | 散热器 |
CN114747304B (zh) * | 2019-12-02 | 2022-11-18 | 三菱电机株式会社 | 散热器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5924682B2 (ja) | 2016-05-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5871076B2 (ja) | 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 | |
US9848518B2 (en) | Integrated power module packaging structure | |
US20120085520A1 (en) | Heat spreader with flexibly supported heat pipe | |
CN103117275B (zh) | 一种芯片封装结构及芯片封装方法 | |
US20040233640A1 (en) | Electronic control unit | |
JP6027945B2 (ja) | 電子制御装置 | |
US9362199B2 (en) | Chip thermal dissipation structure | |
CN103107142A (zh) | 具有盖结构的半导体器件及其制造方法 | |
US10090222B2 (en) | Semiconductor device with heat dissipation and method of making same | |
JP5924682B2 (ja) | 半導体装置 | |
CN115985855A (zh) | 功率模块和功率模块的制备方法 | |
JP2006086536A (ja) | 電子制御装置 | |
US9204572B2 (en) | Heat radiation arrangement | |
JP2011187711A (ja) | パワー半導体モジュール | |
JP2010258474A (ja) | 電子制御装置 | |
JP2010251427A (ja) | 半導体モジュール | |
JP5408320B2 (ja) | 電子制御装置 | |
JP2012015372A (ja) | 電子部品の冷却構造、電子部品装置、ヒートシンク | |
JP2012146828A (ja) | 放熱構造及び放熱部材 | |
US20220293488A1 (en) | Heat sink for ic component and ic heat sink assembly | |
US11502020B2 (en) | Electronic device having a chip package module | |
JP2007258291A (ja) | 半導体装置 | |
CN114727550A (zh) | 一种散热结构、逆变器及其制造方法 | |
JP2007067067A (ja) | 樹脂注型形電力用回路ユニット | |
JP6198068B2 (ja) | 電子装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20141001 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151009 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151117 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160118 |
|
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: 20160315 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160412 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5924682 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |