JP7345445B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
(半導体装置の構成)
図1は、実施の形態1における半導体装置の構成を示す正面図である。その正面図の一部には、半導体装置の断面が示されている。図2は、図1に示される領域Aの拡大断面図である。図3は、実施の形態1における半導体装置の構成を示す底面図である。
温度モニタ部11の取り付け方法を説明する。ベース板1の下面にTIMが塗布される。この際、熱電対の配線11Bが通される位置に溝15Aが設けられるようにTIMがパターニングされる。熱伝導材9がTIMシートの場合、溝15Aが形成されるようにTIMシートが選択的に貼付される。熱電対の測温接点を形成している先端部が折り曲げられ、ベース板1の穴10に差し込まれる。先端部の固定方法は、隙間嵌めであってもよいし、締まり嵌めであってもよい。例えば、高熱伝導グリスが塗布された先端部が穴10に挿入される。または、先端部がロウ付けによって穴10の内部に固定されてもよい。さらに先端部が穴10から抜けることを防止するため、先端部の手前に位置するテーパー部に接合材14が充填される。その接合材14は、テーパー部の使用温度領域に応じて選定される。接合材14は、例えば、グラファイトペースト、Agペースト、はんだ、Inなどである。熱電対の配線11BがTIMパターンの溝15Aに通される。また、熱電対の配線11Bはベース板1の配線保持部13に通される。配線11Bは、その配線保持部13にて、接着材または嵌合(かしめ)により固定される。ベース板1がヒートシンクに取り付けられる場合には、配線11Bが溝15Aの内側に保持された状態で、ベース板1がヒートシンクに組み付けられる。
以上をまとめると、実施の形態1における半導体装置は、半導体素子5、ベース板1、温度モニタ部11および熱伝導材9を含む。ベース板1は、上面に半導体素子5を保持し、下面に穴10を含む。温度モニタ部11は、穴10の内部に取り付けられる温度検出部11Aと、温度検出部11Aから導出される配線11Bと、を含む。熱伝導材9は、ベース板1の下面にパターンを有して設けられる。熱伝導材9のパターンは、穴10からベース板1の端部まで延在する溝15Aを含む。温度モニタ部11の配線11Bは、溝15Aに設けられている。実施の形態1における温度モニタ部11は熱電対であり、温度検出部11Aは測温接点であり、熱伝導材9はTIMである。
実施の形態1においては、温度検出部11Aが熱電対の測温接点であり、配線11Bが被覆熱電対線、補償導線等である一例が示された。温度検出部11Aおよび配線11Bは、それぞれ、サーミスタおよびリード線であってもよい。リード線は、耐熱性の絶縁物で被覆されている。サーミスタは、ベース板1とリード線とに電気的に接続されている。リード線は、熱伝導材9の溝15Aを通される。このような構成であっても、上記と同様の効果を奏する。
実施の形態2における半導体装置および半導体装置を説明する。実施の形態2において、実施の形態1と同様の構成要素には、同一の参照符号を付し、それらの詳細な説明は省略する。
図4は、実施の形態2における半導体装置の構成を示す正面図である。その正面図の一部には、半導体装置の断面が示されている。図5は、図4に示される領域Aの拡大断面図である。図6は、実施の形態2における半導体装置の構成を示す側面図である。図7は、実施の形態2における半導体装置の構成を示す底面図である。
以上をまとめると、実施の形態2における半導体装置は、半導体素子5、ベース板1および温度モニタ部11を含む。ベース板1は、上面に半導体素子5を保持し、下面に穴10を含む。温度モニタ部11は、穴10の内部に取り付けられる温度検出部11Aと、温度検出部11Aから導出される配線11Bと、を含む。ベース板1は、穴10からベース板1の端部まで延在する溝15Bを含む。温度モニタ部11の配線11Bは、溝15Bに設けられている。実施の形態2における温度検出部11Aは熱電対の測温接点であり、配線11Bが被覆熱電対線、補償導線等である。ただし、温度検出部11Aおよび配線11Bは、それぞれ、サーミスタおよび絶縁物で被覆されたリード線であってもよい。
実施の形態3における半導体装置および半導体装置を説明する。実施の形態3は実施の形態2の下位概念である。実施の形態3において、実施の形態1または2と同様の構成要素には、同一の参照符号を付し、それらの詳細な説明は省略する。
図8は、実施の形態3における半導体装置の構成を示す正面図である。その正面図の一部には、半導体装置の断面が示されている。図9は、図8に示される領域Aの拡大断面図である。図10は、実施の形態3における半導体装置の構成を示す底面図である。
ベース板1の下面にヒートシンクが取り付けられる場合であっても、溝15Bに充填された充填材16を介してベース板1からヒートシンクに熱が伝導する。充填材16がない場合と比較して、放熱効率が向上する。特に、多数の地点におけるケース温度Tcの測定を目的として、複数の溝15Bがベース板1の下面に設けられた場合、溝15Bの面積の増加に伴って放熱性は低下する。しかし、実施の形態3においては、充填材16が溝15Bの隙間を埋めるため、ベース板1とヒートシンクとが接触する面積は、溝15Bの面積に関係しない。多数の地点においてケース温度Tcが測定される場合であっても、放熱性の低下が防止される。なお、実施の形態3において、配線保持部13は設けられていないが、配線保持部13が設けられていても、上記の効果を奏する。
実施の形態4における半導体装置および半導体装置を説明する。実施の形態4は実施の形態2の下位概念である。実施の形態4において、実施の形態1から3のいずれかと同様の構成要素には、同一の参照符号を付し、それらの詳細な説明は省略する。
図11は、実施の形態4における半導体装置の構成を示す正面図である。その正面図の一部には、半導体装置の断面が示されている。図12は、図11に示される領域Aの拡大断面図である。図13は、実施の形態4における半導体装置の構成を示す底面図である。
実施の形態4における半導体装置はヒートシンク20と一体化された状態で流通する。半導体装置の使用時つまりシステムへの実装時に、ベース板1をヒートシンク20に取り付ける作業が必要ない。実装時に、想定外の応力が温度モニタ部11に加わることがなく、温度モニタ部11の位置ずれが発生しない。
実施の形態5における半導体装置および半導体装置を説明する。実施の形態5は実施の形態2の下位概念である。実施の形態5において、実施の形態1から4のいずれかと同様の構成要素には、同一の参照符号を付し、それらの詳細な説明は省略する。
図14は、実施の形態5における半導体装置の構成を示す正面図である。その正面図の一部には、半導体装置の断面が示されている。図15は、図14に示される領域Aの拡大断面図である。図16は、実施の形態5における半導体装置の構成を示す底面図である。
温度モニタ用端子25を介して半導体素子5の直下のケース温度Tcが測定される。温度検出部21Aがサーミスタであることにより、温度検出部21Aとベース板1との接触部の熱抵抗が安定する。また、配線21Bの断線等による温度測定の不能が防止される。実施の形態5において、配線保持部13は設けられていないが、配線保持部13が設けられていても、上記の効果を奏する。
実施の形態6における半導体装置および半導体装置を説明する。実施の形態6は実施の形態2の下位概念である。実施の形態6において、実施の形態1から5のいずれかと同様の構成要素には、同一の参照符号を付し、それらの詳細な説明は省略する。
図17は、実施の形態6における半導体装置の構成を示す正面図である。その正面図の一部には、半導体装置の断面が示されている。図18は、実施の形態6における半導体装置の構成を示す側面図である。
このような半導体装置は、ケース8の上面における温度モニタ用端子25を介してベース板1の温度つまりケース温度Tcを検出することを可能にする。ケース8の上面に温度モニタ用端子25が設けられているため、温度モニタ用端子25と配線11Bとの接合工程が容易となる。また、ベース板1の下面の溝15Bに通された配線11Bと、ベース板1が組み付けられる相手方の部品または装置との間において、配線11Bの巻き込みの発生が低減し、組付け作業が容易化される。
Claims (11)
- 半導体素子と、
上面に前記半導体素子を保持し、下面に穴を含むベース板と、
前記穴の内部に取り付けられる温度検出部と、前記温度検出部から導出される配線と、を含む温度モニタ部と、
前記ベース板の前記下面にパターンを有して設けられる熱伝導材と、を備え、
前記熱伝導材の前記パターンは、前記穴から前記ベース板の端部まで延在する溝を含み、
前記温度モニタ部の前記配線は、前記溝に設けられている、半導体装置。 - 前記熱伝導材を介して、前記ベース板の前記下面に対向するように設けられるヒートシンクをさらに備える、請求項1に記載の半導体装置。
- 半導体素子と、
上面に前記半導体素子を保持し、下面に穴を含むベース板と、
前記穴の内部に取り付けられる温度検出部と、前記温度検出部から導出される配線と、を含む温度モニタ部と、を備え、
前記ベース板は、前記穴から前記ベース板の端部まで延在する溝を含み、
前記温度モニタ部の前記配線は、前記溝に設けられている、半導体装置。 - 前記溝の内部の空間を埋める充填材をさらに備える、請求項3に記載の半導体装置。
- 前記ベース板の前記下面に設けられる熱伝導材をさらに備え、
前記熱伝導材を介して、前記ベース板の前記下面に対向するように設けられるヒートシンクをさらに備える、請求項3または請求項4に記載の半導体装置。 - 前記穴は、前記半導体素子の直下に位置する、請求項1から請求項5のうちいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記ベース板は、前記配線を保持する配線保持部をさらに含み、
前記配線保持部は、前記ベース板の前記下面の前記端部に設けられ、
前記配線は、前記ベース板の前記溝から前記配線保持部に通されている、請求項1から請求項6のうちいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記配線保持部は、前記ベース板の側面に開口を有する側孔であり、
前記側孔は、前記ベース板の前記下面の前記端部で前記溝に繋がっており、
前記温度モニタ部の前記配線は、前記溝から前記側孔に通されている、請求項7に記載の半導体装置。 - 前記温度検出部は、サーミスタであり、
前記配線は、絶縁物で被覆されたリード線であり、
前記サーミスタは、前記ベース板と前記リード線とに、電気的に接続されている、請求項1から請求項8のうちいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記温度検出部は、熱電対の測温接点である、請求項1から請求項8のうちいずれか一項に記載の半導体装置。
- 枠形状を有し、前記半導体素子を前記枠形状の内側に収容するケースと、
前記ケースの上面に設けられ、前記配線と電気的に接続される温度モニタ用端子と、をさらに備え、
前記温度モニタ用端子は、前記熱電対の材料に対応する補償導線の材料で形成されている、請求項10に記載の半導体装置。
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