JPS6396945A - 大電力用半導体装置 - Google Patents

大電力用半導体装置

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JPS6396945A
JPS6396945A JP61243523A JP24352386A JPS6396945A JP S6396945 A JPS6396945 A JP S6396945A JP 61243523 A JP61243523 A JP 61243523A JP 24352386 A JP24352386 A JP 24352386A JP S6396945 A JPS6396945 A JP S6396945A
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JP
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liquid
storage chamber
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filled
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Toshiyuki Yamaguchi
敏行 山口
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NipponDenso Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えばパワートランジスタの発生する熱が
効果的に放出されるるように改良した、大電力用の半導
体装置に関する。
【従来の技術］ 例えば、パワートランジスタ等にあっては、このトラン
ジスタで発生される熱を放熱処理するために、上記トラ
ンジスタのチップから発生された熱が、ヒートシンク、
絶縁板、さらに放熱ケースに伝達されるように構成して
いる。しかし、大きな熱が繰返して与えられると、冷熱
ストレスによって上記各構成部品の接合部の熱抵抗が上
昇するようなる。すなわち、結果として放熱特性が著し
く低下されるようになり、パワートランジスタチップが
過熱状態とされるようになるものである。
［発明が解決しようとする問題点］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、パワ
ートランジスタ等の大電力で使用される□半導体素子に
おいて、動作中に発生される熱を効果的に放熱処理でき
るようにすると共に、特に冷熱の状態が繰返されて、そ
のストレスによって構成部品の接合部の熱抵抗が上昇し
ても、放熱が効率的に行われ、半導体素子の信頼性が向
上されるようにする大電力用の半導体装置を提供しよう
とするものである。
［問題点を解決するための手段］ すなわち、この発明に係る大電力用半導体装置にあって
は、半導体素子を放熱ケースに形成される素子収納室に
設定すると共に、上記素子収納室に熱伝導性良好な、例
えばフロロカーボンのような液体を充填し、上記素子収
納室の開口部は伸縮性の設定される封止手段によって封
止するようにしているものである。
［作用］ 上記のような大電力用半導体装置にあっては、半導体素
子で発生された熱は直接的に放熱ケースに伝達されると
共に、上記素子収納室に充填される液体を介しても放熱
ケースに伝達され、効果的に放熱さ、れるようになる。
また、半導体素子の発熱によって上記充填液体が加熱さ
れ、膨張するようになった場合には、封止手段の伸縮性
によってその膨張分が効果的に吸収され、冷熱の繰返し
によって上記液体が漏れることがなく、放熱効果の経年
変化のない信頼性の高い半導体装置とすることができる
。
［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
第１図はその構成を示しているもので、熱伝導性の良好
な金属材料によって構成された放熱ケース１１を備える
。この放熱ケース１１は、特に図示していないが適宜フ
ィンの形成された放熱部材に一体的に結合されるように
なるもので、この放熱ケース１１には上方を開口した素
子収納室Ｉ２が形成されている。この素子収納室１２に
は、パワートランジスタ等の半導体チップ１３が収納設
定されるもので、この半導体チップ１３はヒートシンク
１４に半田付けによって取付は設定され、さらにこのヒ
ートシンク１４は電気的な絶縁板１５に接着固定されて
いるもので、この絶縁板１５が素子収納室１２の底部分
に接着固定されるようになっている。
上記半導体チップ１３の収納される素子収納室１２には
、上記チップ１３の収納設定された状態で、例えばフロ
ロカーボン（商品名；フロリナート）のような、沸点が
高く且つ電気絶縁性の熱伝導性の良好な液体１Ｂが充填
設定される。
上記放熱ケース１１には、上記素子収納室１２に隣接す
る状態で回路室１７が形成され、また上記素子収納室１
２および回路室１７共通に含む状態で封止室１８が形成
される。そして、上記回路室１７の底部分には、例えば
シリコンゴム等の接着材１９によって厚膜基板２０が接
着され、この厚膜基板２０に形成した端子２１と上記半
導体チップ１３とは、素子収納室Ｉ２と回路室Ｉ７とを
区画する壁を越えて、ワイヤ２２によって接続される。
そして、上記回路室１７をも含む状態で、素子収納室１
２に充填される液体１Ｂを封するようにして、封止室１
８にシリコーンゲル２３を充填するものであり、上記封
止室１８は蓋２４で通気性をもったまま封するようにし
ているものである。
ここで、上記素子収納室１２の上記シリコーンゲル２３
の設定される開口部の周囲、ざらに封止室１８の開口部
周囲には、適宜複数の段２５１．２５２が形成されてい
るものであり、上記シリコーンゲル２３と素子収納室１
２の開口部周囲部分との接触面積を可及的に大きくし、
収納室１２に充填された液体１６がより確実に封止設定
されるようにしている。
すなわち、上記のように構成される半導体装置において
、大電力用のパワートランジスタ等でなる半導体チップ
１３が動作状態にあり発熱すると、この熱はヒートシン
ク１４、絶縁板１５を介して放熱ケース１１に伝達され
、外部に放出される。また、このチップ１３で発生した
熱は、このチップ１３の表面からと共に、ヒートシンク
１４、絶縁板１５の表面から、素子収納室１２に充填し
た液体１６に放出されるようになり、半導体チップ１３
の温度上昇は、効果的に抑制されるようになる。
このようにして半導体チップ１３が発熱すると、素子収
納室Ｉ２に充填された液体１６の温度も上昇し、熱膨張
によってこの液体１６の容積が増大する。
このように充填液体１６の容積が増大すると、もしこの
素子収納室１２の開口部が蓋体によって密封されている
場合は、その膨張力に対応した応力が液を密封している
部分に加わり、機械的なストレスが作用するようになる
。
しかし、上記素子収納室Ｉ２の開口部は、柔軟性で且つ
伸縮性に富むようになるシリコーンゲル２３によって封
じられている。したがって、充填液体１６の熱膨張分は
、上記シリコーンゲル２３の変形によって吸収されるよ
うになり、封止部分に対して応力が作用して空間ができ
、漏れるようなことはない。
この場合、伸縮性に富む封止体となるシリコーンゲル２
３は、放熱ケース１１との密着性の高いものであり、且
つこのシリコーンゲル２３は段２５１で素子収納室１２
の開口部に充分な幅をもって接触されるようになってい
る。このため、充填液体１Ｂが膨張するような状態とな
っても、シリコーンゲル２３と段２５１部の接触封止状
態は確実に保持されるようになり、充填液体１Ｂが素子
収納室１２の開口部から溢れ出るようなことはない。そ
して、さらに沿面からの水分の侵入も確実に阻止できる
ようになっているものである。
また上記装置にあっては、発熱の多い半導体チップ１３
Ｈ分のみが、フロロカーボン等の液体１６で満たされて
いるものであり、比較的発熱の小さい厚膜基板２０部分
には上記液体１Ｂが入らないようにされている。したが
って、半導体チップ１３で発生された熱は、上記基板２
０に伝達され難くなり、主に放熱ケース１１を介して放
熱されるようになるため、熱による厚膜基板２０の特性
劣化等は効果的に阻止できる。
上記実施例ではシリコーンゲルの変形する伸縮効果を利
用して、素子収納室１２内に液体ＩＢが充填保持される
ようにし、この液体１３の熱の変化による膨張および収
縮に対処できるようにしている。
しかし、この液体の膨張等に対処するためには、例えば
ゴムのような伸縮性のある膜によって、上記充填液体を
封止するようにしてもよいものである。
第２図はシリコーンゲルを使用しない場合の実施例を示
しているもので、放熱ケースｉｔには前記実施例と同様
に素子収納室１２が形成され、この素子収納室１２内に
半導体チップ１３が、ヒートシンク１４、絶縁板１５を
介して収納固定設定されている。
そして、上記素子収納室１２には、フロロカーボン等の
液体１Ｂが充填されているものである。
このようにチップ１３が収納され、液体１６の充填され
た素子収納室１２と回路室１７は、その開口部を蓋体２
５によって閉じられるようになっている。そして、この
蓋体２５には窓２Ｂが形成され、この窓２６は伸縮性の
ある例えばシリコーンゴムによる膜２７によって封止さ
れるようになっている。
すなわち、半導体チップ１３の発熱作用によって、索子
収納室１２に充填された液体１６が熱膨張するような状
態となっても、この熱膨張による容積の変化分が上記膜
２７の伸縮変形で吸収されるようになるものである。
ここで、第２図では特別に窓２６を有する蓋体２５を設
定するように説明したが、これは放熱ケースの一部に上
記のような窓を形成すればよいものであり、要するに蓋
状体となる部分に窓２８が形成されるよにすればよいも
のである。
［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る大電力用の半導体装置にあ
っては、半導体チップで発生した熱は、直接的に放熱ケ
ース部に伝達されると共に、このチップの周囲から、さ
らにこのチップを支持する部材等の周囲から、素子収納
室に充填された液体に伝達され、放熱ケースを介して効
果的に放出されるようになる。したがって、半導体チッ
プの放熱効果は充分に確保されるようになる。また、上
記放熱動作に対応して素子収納室に充填された液体が熱
膨張するようになるものであるが、この熱膨張による液
体の容積変化分は、上記素子収納室を封止する伸縮性を
有する封止手段によって効果的に吸収されるものであり
、液の封止部品に機械的な応力が作用することを確実に
阻止できる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例に係る大電力用半導体装置
を説明する断面構成図、第２図はこの発明の他の実施例
を説明する断面構成図である。 １１・・・放熱ケース、１２・・・素子収納室、１３・
・・半導体チップ、１４・・・ヒートシンク、１５・・
・絶縁板、ｌＢ・・・液体（熱伝導性良好な絶縁性の）
、１８・・・封止室、２０・・・厚膜基板、２３・・・
シリ・コーンゲル、２Ｂ・・・窓、２７・・・シリコー
ンゴムの膜。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）一方の面を開口した素子収納室が形成された放熱
    ケースと、 上記素子収納室内にヒートシンクを介して接着固定され
    た半導体素子と、 上記素子収納室内に充填設定された電気絶縁性の熱伝導
    性良好な液体と、 この液体の充填された上記素子収納室の開口部を封する
    伸縮性の設定される封止手段とを具備し、 上記液体の熱による膨張分が、上記封止手段で吸収され
    るようにしたことを特徴とする大電力用半導体装置。
  2. （２）上記封止手段は、上記素子収納室の開口部を封す
    るように充填されるシリコーンゲルによって構成される
    ようにした特許請求の範囲第１項記載の大電力用半導体
    装置。
  3. （３）上記封止手段は、上記素子収納室の開口部を封ず
    るように設定された窓を有する蓋状体、およびこの蓋状
    体の上記窓を封するように設定された柔軟性を有する物
    質によって構成されるようにした特許請求の範囲第１項
    記載の大電力用半導体装置。
JP61243523A 1986-10-14 1986-10-14 大電力用半導体装置 Pending JPS6396945A (ja)

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