JP6244060B2 - 半導体デバイスの載置台及び車載装置 - Google Patents

Description

本発明は半導体デバイスの載置台及び車載装置に関する。

従来から、フィン等の放熱部を有する金属製の筐体内にモールド樹脂で覆われた半導体デバイスを載置することが知られている（例えば特開２０１０−１０５０５号等参照）。このような態様において、半導体デバイスと筐体内に設けられた載置台との間に放熱シートを設けて放熱性を高めることは知られているが、その放熱性は十分なものではなかった。

本発明は、高い放熱性を実現することができる半導体デバイスの載置台及び車載装置を提供する。

本発明による半導体デバイスの載置台は、
粘性を有する放熱剤が塗られ、半導体デバイスが載置される本体部と、
前記本体部の周縁外方に位置し、前記半導体デバイスが載置されない突出部と、
を備え、
前記突出部の表面に、前記放熱剤を案内するための検知用溝部が設けられている。

本発明による半導体デバイスの載置台において、
前記本体部の表面に、前記本体部の中心部分を断続的又は連続的に取り囲むようにして本体側溝部が設けられ、
前記本体側溝部と前記検知用溝部とは連通してもよい。

本発明による半導体デバイスの載置台において、
前記本体部は上方から見たときに略矩形状となり、
２つの突出部が前記本体部の対向する辺に設けられ、
各突出部に前記検知用溝部が設けられてもよい。

本発明による半導体デバイスの載置台において、
前記本体部は上方から見たときに略矩形状となり、
３つの突出部が前記本体部の３辺に設けられ、
各突出部に前記検知用溝部が設けられてもよい。

本発明による半導体デバイスの載置台において、
前記本体部は上方から見たときに略長方形状となり、
２つの突出部が対向する短辺の各々に設けられ、
１つの突出部が長辺に設けられてもよい。

本発明による半導体デバイスの載置台において、
長辺に設けられる突出部は、前記載置台が設けられる筐体の外周側に向かって突出していてもよい。

本発明による半導体デバイスの載置台は、
前記半導体デバイスを固定するための固定部をさらに備え、
前記本体部は、前記半導体デバイスの少なくとも周縁部の一部を支持する支持部と、前記支持部の内周側に位置するとともに前記支持部よりも高さが低くなっている底面部とを有し、
前記固定部は前記支持部に設けられ、
前記固定部と前記底面部との間に、前記検知用溝部と連通した本体側溝部が設けられてもよい。

本発明による車載装置は、
半導体デバイスと、
前記半導体デバイスが載置された本体部と、前記本体部の周縁外方に位置し前記半導体デバイスが載置されない突出部と、を有する載置台と、
前記載置台の本体部に塗られ、前記半導体デバイスと前記載置台との間に設けられた粘性を有する放熱剤と、
を備え、
前記突出部の表面に、前記放熱剤を案内するための検知用溝部が設けられている。

本発明によれば、粘性を有する放熱剤を用いることで高い放熱性を実現することができるだけではなく、検知用溝部によって放熱剤の広がり具合を確認することができるので、確実に放熱剤を広げることができる。このため、半導体デバイスと載置台との間に確実に放熱材を塗り広げることができ、その結果、半導体デバイスと載置台との間の熱伝導効率を高めて高い放熱性を実現できる。

図１は、本発明の実施の形態による車載装置の上方平面図である。 図２は、本発明の実施の形態による半導体デバイスの載置台の上方平面図である。 図３（ａ）は、本発明の実施の形態の変形例１による半導体デバイスの載置台の上方平面図であり、図３（ｂ）は、本発明の実施の形態の変形例２による半導体デバイスの載置台の上方平面図である。 図４は、本発明の実施の形態の変形例３による半導体デバイスの載置台の上方平面図である。 図５（ａ）は、本発明の実施の形態の変形例４による半導体デバイスの載置台の上方平面図であり、図５（ｂ）は、本発明の実施の形態の変形例５による半導体デバイスの載置台の上方平面図である。 図６（ａ）は、本発明の実施の形態の変形例６による半導体デバイスの載置台の上方平面図であり、図６（ｂ）は、本発明の実施の形態の変形例７による半導体デバイスの載置台の上方平面図である。 図７は、本発明の実施の形態による載置台に半導体デバイスを載置した態様を示した上方平面図である。 図８は、図７を図７の直線VIII-VIIIで切断した断面図である。 図９は、本発明の実施の形態における本体側溝部と検知用溝部との連結箇所を拡大した上方平面図である。 図１０は、本発明の実施の形態の変形例８による半導体デバイスの載置台の上方平面図である。

実施の形態
《構成》
本実施の形態による半導体デバイスの載置台は、例えば自動車で用いられる電源装置等の車載装置内に配置される。図１に示すように、電源装置は、例えば、スイッチング電源装置を載置するための例えば金属製の台座２２０と、その台座２２０と組み合わせることでスイッチング電源装置を電磁的に遮蔽するための例えば金属製のカバー２１０とを有する筐体２００を含んでいる。図１ではカバー２１０内も図示しているが、実際にはカバー２１０内はカバー２１０で覆われるため外側から見ることはできない。図１に示すように、筐体２００内に載置台１００が設けられている。

ＩＣチップ等の半導体デバイス９０（図８参照）の載置台１００には、粘性を有する放熱グリス等の放熱剤８０が塗られている。図２に示すように、載置台１００は、半導体デバイス９０が載置される本体部１０と、本体部１０の周縁外方に位置し、半導体デバイス９０が載置されない突出部２０と、を有している。そして、突出部２０及び当該突出部２０の内周側に位置する本体部１０の表面には、放熱剤８０を案内するための検知用溝部３０が設けられてもよい。また、放熱性を高めるために載置台１００は金属材料からなってもよい。

本実施の形態における「突出部２０」とは、本体部１０の周縁外方に位置し、半導体デバイス９０が載置されない部分であれば特に限定されない。したがって、図３（ａ）において、本体部１０よりも紙面の上下方向で延在した部分は突出部２０であるし、図３（ｂ）において、本体部１０よりも紙面の上下方向、右方向、右上斜め方向及び右下斜め方向で延在した部分も突出部２０である。なお、図３（ｂ）において「点線」で示した箇所は半導体デバイス９０が載置される予定の箇所を示しており、何らかの境界が実際に存在しているわけではない。

図２に示すように、本体部１０の表面には、本体部１０の中心部分を連続的に取り囲むようにして本体側溝部３５が設けられてもよい。また、図４に示すように、本体部１０の表面には、本体部１０の中心部分を断続的に取り囲むようにして本体側溝部３５が設けられてもよい。また、本体側溝部３５と検知用溝部３０とは連通していてもよい。

本実施の形態の本体部１０は上方から見たときに略矩形状となっていてもよい。本実施の形態において「上方」とは、特に断りがない限り（例えば「紙面の上下」というような断りが無い限り）、半導体デバイス９０を載置する載置面の法線方向側のことを意味している。なお、「紙面の上下」とは文字通り紙面に沿った「上下」のことを意味している。本実施の形態における「略矩形状」とは、対向する２対の辺が存在すれば足り、例えば角部が丸みを帯びたような態様も含まれている。

図２に示すように、３つの突出部２０が本体部１０の３辺に設けられ、各突出部２０に検知用溝部３０が設けられてもよい。図２に示す態様では、３つの突出部２０は、第一突出部２１、第二突出部２２及び第三突出部２３から構成されている。そして、第一突出部２１に対応して第一検知用溝部３１が設けられ、第二突出部２２に対応して第二検知用溝部３２が設けられ、第三突出部２３に対応して第三検知用溝部３３が設けられてもよい。

図５に示すように、２つの突出部２０が設けられ、各突出部２０に検知用溝部３０が設けられてもよい。また、２つの突出部２０は、図５（ａ）に示すように本体部１０の対向する辺に設けられてもよいし、図５（ｂ）に示すように本体部１０の隣接する辺に設けられてもよい。対向する２つの突出部２０は、突出部２０の幅方向（図５（ａ）に示す態様では紙面の左右方向）において同じ位置に設けられてもよいし、突出部２０の幅方向において異なる位置に設けられてもよい。

図６（ｂ）に示す態様では、紙面の上下で対になった辺（短辺）において、第一突出部２１と第二突出部２２とが、これら第一突出部２１及び第二突出部２２の幅方向（紙面の左右方向）において同じ位置に設けられている。また、紙面の左右で対になった辺（長辺）において、第三突出部２３と第四突出部２４（後述する）とが、これら第三突出部２３及び第四突出部２４の幅方向（紙面の上下方向）において異なる位置に設けられている。このように対になった辺において、突出部２０が幅方向において同じ位置に設けられてもよいし、突出部２０が幅方向において異なる位置に設けられてもよい。対向する２つの突出部２０が突出部２０の幅方向において異なる位置に設けられている場合には、本体部１０の中心に対して点対称となっている態様を採用してもよい（図６（ｂ）の第三突出部２３及び第四突出部２４を参照）。このような態様を採用した場合には、放熱剤８０の塗られ具合を点対称となった位置で確認することができ、放熱剤８０が万遍なく広がっているかをより確実に確認することができる点で有益である。

図２に示すように、本体部１０が上方から見たときに略長方形状となっている場合には、２つの突出部２０が対向する短辺の各々に設けられ、１つの突出部２０が長辺に設けられてもよい。また、図６（ａ）に示すように、２つの突出部２０が対向する長辺の各々に設けられ、１つの突出部２０が短辺に設けられてもよい。また、図６（ｂ）に示すように、４つの突出部２０が本体部１０の４辺に設けられ、各突出部２０に検知用溝部３０が設けられてもよい。本実施の形態における「略長方形状」とは、対向する２対の辺が存在するとともに、対向する２対の辺が短辺と長辺とになっていれば足り、例えば角部が丸みを帯びたような態様も含まれている。なお、短辺といっても同じ長さである必要はなく、１対の短辺のうちの一方が他方よりも長くなっていてもよい。また、長辺といっても同じ長さである必要はなく、１対の長辺のうちの一方が他方よりも長くなっていてもよい。但し、短辺の長い方の辺よりも長辺の短い方の辺が長くなっている必要はある。

上方から見たときに本体部１０が略長方形状となっている場合には、図１に示すように、長辺に設けられる突出部（図１では第三突出部２３）が、筐体２００の外周側に向かって突出していてもよい。つまり、図１に示すように、左側に示された載置台１００では長辺に設けられた第三突出部２３は紙面の左側に突出し、右側に示された載置台１００では長辺に設けられた第三突出部２３は紙面の右側に突出してもよい。

図２に示すように、載置台１００は半導体デバイス９０を固定するための固定部４０をさらに備えてもよい。固定部４０は、半導体デバイス９０を締結する例えばネジ等の締結部材９５（図７参照）を挿入して固定するための例えばネジ孔等の固定孔４０であってもよい。固定孔４０は少なくとも２つ設けられてもよい。そして、２つの固定孔４０は、図２に示すように対角線上に設けられてもよい。なおこのような態様では、図７に示すように、半導体デバイス９０は、締結部材９５が挿入される貫通穴９１を有してもよい。

図８に示すように、本体部１０は、半導体デバイス９０の少なくとも周縁部の一部を支持する支持部１２と、支持部１２の内周側に位置するとともに支持部１２よりも高さが低くなっている底面部１１とを有してもよい。図２に示すように、固定部４０は支持部１２に設けられてもよい。固定部４０と底面部１１との間に、検知用溝部３０と連通した本体側溝部３５が設けられてもよい。

半導体デバイス９０が略矩形状となっている場合には、支持部１２は少なくとも半導体デバイス９０の対向する２辺を支持してもよい。また、支持部１２は、半導体デバイス９０の４辺を支持してもよい。本実施の形態では、支持部１２が半導体デバイス９０の４辺を支持する態様を用いて説明している。

支持部１２は周縁のみで半導体デバイス９０を支持し、本体側溝部３５よりも内周側に半導体デバイス９０を支持するための支持部１２が設けられなくてもよい。また、底面部１１と本体側溝部３５とが隣接（連続）して設けられてもよい（図８参照）。

図８に示すように、本体部１０の裏面側にはフィン１９が設けられてもよい。このような態様によれば、放熱性を高めることができる。また、図９及び図１０に示すように、検知用溝部３０と本体側溝部３５とが連結される箇所において、検知用溝部３０の本体側溝部３５側の端部の幅が広くなっていてもよい。図９及び図１０に示す態様では、検知用溝部３０の本体側溝部３５側の端部はテーパー形状部３９を有している。このような態様を採用することで、本体側溝部３５で案内された放熱剤８０を効率よく検知用溝部３０に導き、検知に用いることができる。

《作用・効果》
次に、上述した構成からなる本実施の形態による作用・効果であって、まだ説明していないものについて説明する。

本実施の形態によれば、粘性を有する放熱剤８０を用いることで高い放熱性を実現することができるだけではなく、検知用溝部３０によって放熱剤８０の広がり具合を確認することができるので、確実に放熱剤８０を広げることができる。このため、半導体デバイス９０と載置台１００との間に確実に放熱剤を塗り広げることができ、その結果、半導体デバイス９０と載置台１００との間の熱伝導効率を高めて高い放熱性を実現できる。

図２、図３、図５及び図６に示すように、本実施の形態において、本体部１０の表面に、本体部１０の中心部分を連続的に取り囲むようにして本体側溝部３５が設けられている態様を採用した場合や、図４に示すように、本実施の形態において、本体部１０の表面に、本体部１０の中心部分を断続的に取り囲むようにして本体側溝部３５が設けられている態様を採用した場合には、放熱剤８０が外部に漏れだすことを防止できる。なお、図２、図３、図５及び図６に示すように連続的に本体側溝部３５が設けられている態様によれば、より確実に放熱剤８０が外部に漏れだすことを防止できる点で優れている。

また、図２乃至図６に示すように、本体側溝部３５と検知用溝部３０とが連通している態様を採用した場合には、本体側溝部３５で案内された放熱剤８０を検知用溝部３０に導き、検知に用いることができる。このため、より効率よく放熱剤８０の広がり具合を確認することができる。

本体部１０が略矩形状となっている場合であって、２つの突出部２０が対向する辺に設けられ、各突出部２０に検知用溝部３０が設けられている態様を採用した場合には（図５（ａ）参照）、対向する辺の間における放熱剤８０の広がり具合を確認することができる。

本体部１０が略矩形状となっている場合であって、突出部２０が本体部１０の３辺に設けられ、各突出部２０に検知用溝部３０が設けられている態様を採用した場合には（図２及び図６（ａ）参照）、３方向における放熱剤８０の広がり具合を確認することができる。また、突出部２０が３方向に突出する態様を採用することで、突出部２０が設けられていない辺におけるスペースを有効に利用することができる点で有益である。図１に示す態様では、第三突出部２３が外側を向いて突出し、内側の辺（図１の左側の載置台１００では右側の辺、右側の載置台１００では左側の辺）には突出部２０が設けられていないので、載置台１００の内側の領域（図１では幅方向の中心領域）を有効に利用することができる点で有益である。

図２乃至図６に示すように、本体部１０が略長方形状となっている場合であって、２つの突出部２０が対向する短辺の各々に設けられ、１つの突出部２０が長辺に設けられている態様を採用した場合には、長手方向における放熱剤８０の広がり具合を確認することができる。長手方向では、一般に放熱剤８０がより広く広がる必要があることから、このように長手方向の両方向における放熱剤８０の広がりを確認することは有益である。

図１に示すように、台座２２０の内周側には別部材が設けられる可能性が高い。このため、本体部１０が略長方形状となっている場合には、長辺に設けられる突出部（図１では第三突出部２３）が、筐体２００の外周側に向かって突出していてもよい。このような態様を採用することで、長手方向における放熱剤８０の広がり具合を確認しつつ、別部材を載置するためのスペースを確保できる点で有益である。

図２乃至図６に示すように、２つの固定孔４０が対角線上に設けられる態様を採用した場合には、半導体デバイス９０を載置台１００に対してバランスよく固定できる点で優れている。このように半導体デバイス９０を載置台１００に対してバランスよく固定することで、支持部１２と底面部１１との高さの差を面方向全体においてより均一なものとすることができる。この結果、放熱剤８０の厚みをより均一なものとすることができ、半導体デバイス９０で発生する熱を載置台１００により効率よく伝えることできる。

図２乃至図６に示すように、固定部４０と底面部１１との間に本体側溝部３５が設けられている態様を採用した場合には、固定孔４０等からなる固定部４０が広がった放熱剤８０で埋まることを防止できる点で有益である。

最後になったが、上述した各実施の形態の記載、変形例の記載及び図面の開示は、請求の範囲に記載された発明を説明するための一例に過ぎず、上述した実施の形態の記載又は図面の開示によって特許請求の範囲に記載された発明が限定されることはない。

１０ 本体部
１１ 底面部
１２ 支持部
２０ 突出部
３０ 検知用溝部
３５ 本体側溝部
４０ 固定部
８０ 放熱剤
９０ 半導体デバイス
１００ 載置台
２００ 筐体

Claims (7)

1. 粘性を有する放熱剤が塗られ、半導体デバイスが載置される本体部と、
   前記本体部の周縁外方に位置し、前記半導体デバイスが載置されない突出部と、
   を備え、
   前記突出部の表面に、前記放熱剤を案内するための検知用溝部が設けられ、
   前記本体部の表面に、前記本体部の中心部分を断続的又は連続的に取り囲むようにして本体側溝部が設けられ、
   前記本体側溝部と前記検知用溝部とは連通していることを特徴とする半導体デバイスの載置台。
2. 前記本体部は上方から見たときに略矩形状となり、
   ２つの突出部が前記本体部の対向する辺に設けられ、
   各突出部に前記検知用溝部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイスの載置台。
3. 粘性を有する放熱剤が塗られ、半導体デバイスが載置される本体部と、
   前記本体部の周縁外方に位置し、前記半導体デバイスが載置されない突出部と、
   を備え、
   前記突出部の表面に、前記放熱剤を案内するための検知用溝部が設けられ、
   前記本体部は上方から見たときに略矩形状となり、
   ３つの突出部が前記本体部の３辺に設けられ、
   各突出部に前記検知用溝部が設けられていることを特徴とする半導体デバイスの載置台。
4. 前記本体部は上方から見たときに略長方形状となり、
   ２つの突出部が対向する短辺の各々に設けられ、
   １つの突出部が長辺に設けられることを特徴とする請求項３に記載の半導体デバイスの載置台。
5. 長辺に設けられる突出部は、前記載置台が設けられる筐体の外周側に向かって突出していることを特徴とする請求項４に記載の半導体デバイスの載置台。
6. 粘性を有する放熱剤が塗られ、半導体デバイスが載置される本体部と、
   前記本体部の周縁外方に位置し、前記半導体デバイスが載置されない突出部と、
   前記半導体デバイスを固定するための固定部と、
   を備え、
   前記突出部の表面に、前記放熱剤を案内するための検知用溝部が設けられ、
   前記本体部は、前記半導体デバイスの少なくとも周縁部の一部を支持する支持部と、前記支持部の内周側に位置するとともに前記支持部よりも高さが低くなっている底面部とを有し、
   前記固定部は前記支持部に設けられ、
   前記固定部と前記底面部との間に、前記検知用溝部と連通した本体側溝部が設けられていることを特徴とする半導体デバイスの載置台。
7. 半導体デバイスと、
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載の載置台と、
   前記載置台の本体部に塗られ、前記半導体デバイスと前記載置台との間に設けられた粘性を有する放熱剤と、
   を備えることを特徴とする車載装置。

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