專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)采用冷卻器吸收在半導(dǎo)體器件中發(fā)生的熱進(jìn)行半導(dǎo)體器件的散熱的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體封裝。
背景技術(shù)：
在專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2中公開(kāi)了現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，將其構(gòu)成為把半導(dǎo)體芯片夾在中間而在兩面配設(shè)散熱板的半導(dǎo)體組件(模塊)載置到冷卻器上邊。然后，通過(guò)彈性保持部件對(duì)半導(dǎo)體組件的與冷卻器相反一側(cè)的散熱板施力(加載)的辦法，把半導(dǎo)體組件的冷卻器一側(cè)的散熱板推壓到冷卻器的表面上，由此，實(shí)現(xiàn)從散熱板向冷卻器散熱的散熱性能的提高。
但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，用來(lái)把半導(dǎo)體組件推壓到冷卻器上的施力保持部件被設(shè)置在本身為半導(dǎo)體芯片的裝配一側(cè)的與冷卻器相反一側(cè)。因此要連接到半導(dǎo)體芯片上的電路就要變得復(fù)雜，存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題。
此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，在制造把半導(dǎo)體芯片收納于框體內(nèi)的半導(dǎo)體封裝時(shí)，要以散熱板的熱膨脹系數(shù)比框體的熱膨脹系數(shù)更小的方式?jīng)Q定各自的材質(zhì)，并在高溫環(huán)境下進(jìn)行了框體與散熱板之間的接合后，冷卻至常溫。在冷卻時(shí)，由于因熱膨脹系數(shù)的差異而產(chǎn)生的收縮量的不同，在框體外側(cè)散熱板將變成為隆起的撓曲(翹起)的狀態(tài)。此外，通過(guò)把在框體外側(cè)隆起狀地?fù)锨臓顟B(tài)的散熱板固定到冷卻器上，實(shí)現(xiàn)從散熱板向冷卻器散熱的散熱性能的提高。
但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，在制造半導(dǎo)體封裝時(shí)，由于需要有使散熱板在框體外側(cè)隆起狀地?fù)锨墓ば颍蚀嬖谥a(chǎn)性降低的問(wèn)題。此外，還存在著由于由制造偏差引起的散熱板的撓曲量的偏差，在從散熱板向冷卻器散熱的散熱性能方面產(chǎn)生偏差(差異)的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的在于提供可以用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)提高從散熱板向冷卻器散熱的散熱性能的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體封裝。另外，除此之外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3到6中所示的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)也已經(jīng)公開(kāi)。
特開(kāi)2002-83915號(hào)公報(bào)[專(zhuān)利文獻(xiàn)2]特開(kāi)平11-177002號(hào)公報(bào)[專(zhuān)利文獻(xiàn)3]特開(kāi)平10-189842號(hào)公報(bào)[專(zhuān)利文獻(xiàn)4]特開(kāi)2003-23130號(hào)公報(bào)[專(zhuān)利文獻(xiàn)5]特開(kāi)2002-316597號(hào)公報(bào)[專(zhuān)利文獻(xiàn)6]特開(kāi)平4-284695號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容為了實(shí)現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)，是把包括半導(dǎo)體器件、把該半導(dǎo)體器件裝配到裝配面上的散熱板、收納該半導(dǎo)體器件并且固定該散熱板的框體的半導(dǎo)體封裝固定到冷卻器上的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于上述框體在與該裝配面的相對(duì)面上具有以在上述半導(dǎo)體封裝固定到上述冷卻器上之前的狀態(tài)下使上述散熱板在該冷卻器一側(cè)隆起變形的方式推壓該散熱板的裝配面的接觸部，以通過(guò)該接觸部把在上述冷卻器一側(cè)隆起變形的散熱板推壓到該冷卻器上的方式，將上述半導(dǎo)體封裝固定到該冷卻器上。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，上述接觸部由在上述框體的與上述散熱板的裝配面的相對(duì)面上形成的多個(gè)突起部構(gòu)成，推壓上述散熱板的裝配面的位置越接近該散熱板的中心的突起部，其高度越高。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，上述散熱板被分割設(shè)置為多個(gè)，上述接觸部包括共同地推壓相鄰的散熱板的裝配面的定位部。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，上述接觸部與上述框體的該接觸部以外的部分一起用樹(shù)脂一體成型。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，上述半導(dǎo)體封裝和上述冷卻器，在該散熱板的周邊部分由螺栓連接起來(lái)。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，上述框體與上述散熱板被由粘接劑粘接起來(lái)。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，該散熱結(jié)構(gòu)被裝載到車(chē)輛上。
本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝，是包括半導(dǎo)體器件、把該半導(dǎo)體器件裝配到裝配面上的散熱板和收納該半導(dǎo)體器件同時(shí)固定該散熱板的框體、并且要被固定到冷卻器上的半導(dǎo)體封裝，其特征在于上述框體在與該裝配面的相對(duì)面上具有以在上述半導(dǎo)體封裝固定到上述冷卻器上之前的狀態(tài)下使上述散熱板在該冷卻器一側(cè)隆起變形的方式推壓該散熱板的裝配面的接觸部，并且以通過(guò)該接觸部把在上述冷卻器一側(cè)隆起變形的散熱板推壓到該冷卻器上的方式被固定到該冷卻器上。


圖1是示出了本發(fā)明的實(shí)施方式的具有半導(dǎo)體封裝的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)的概略的立體圖。
圖2是示出了本發(fā)明的實(shí)施方式的具有半導(dǎo)體封裝的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)的概略的分解立體圖。
圖3是示出了本發(fā)明的實(shí)施方式的具有半導(dǎo)體封裝的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)的概略的剖面圖。
圖4是示出了本發(fā)明的實(shí)施方式的具有半導(dǎo)體封裝的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)的概略的剖面圖。
圖5是示出了本發(fā)明的實(shí)施方式的具有半導(dǎo)體封裝的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)的概略的剖面圖。
符號(hào)說(shuō)明10半導(dǎo)體器件12半導(dǎo)體封裝14冷卻器16絕緣基板
18 散熱板20框體22-1，22-2 突起部具體實(shí)施方式
以下，根據(jù)圖面說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施的方式(以下，叫做實(shí)施方式)。
圖1到圖5是示出了本發(fā)明的實(shí)施方式的具有半導(dǎo)體封裝的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)的概略的圖。圖1示出了半導(dǎo)體封裝和冷卻器的立體圖，圖2示出了半導(dǎo)體封裝的分解立體圖。此外，圖3示出了在固定到冷卻器上之前的半導(dǎo)體封裝的圖1中的A-A剖面圖，圖4示出了在固定到冷卻器上之前的半導(dǎo)體封裝的圖1中的B-B剖面圖。此外，圖5示出了相當(dāng)于在半導(dǎo)體封裝被固定到冷卻器上時(shí)的圖1中的A-A剖面圖的剖面圖。在本實(shí)施方式的散熱結(jié)構(gòu)中，采用把包括半導(dǎo)體器件10的半導(dǎo)體封裝12固定到冷卻器14上、由冷卻器14吸收在半導(dǎo)體器件10中所發(fā)生的熱的辦法進(jìn)行半導(dǎo)體器件10的散熱。此外，半導(dǎo)體封裝12還包括絕緣基板16、散熱板18和框體(箱體)20。另外，作為為本實(shí)施方式的散熱結(jié)構(gòu)的應(yīng)用例，可以舉出裝載到混合動(dòng)力車(chē)輛和電動(dòng)汽車(chē)上的例子。
在半導(dǎo)體器件10中形成有半導(dǎo)體元件(未畫(huà)出來(lái))。半導(dǎo)體器件10通過(guò)焊接被裝配到絕緣基板16上邊。絕緣基板16通過(guò)焊接被裝配到散熱板18的裝配面18-1上。這樣，半導(dǎo)體器件10就通過(guò)絕緣基板16裝配到了散熱板18的裝配面18-1上，半導(dǎo)體器件10與散熱板18之間的絕緣則借助于絕緣基板16進(jìn)行。另外，在本實(shí)施方式中，散熱板18被分割設(shè)置成多個(gè)。
在框體20上，設(shè)置有用來(lái)收納已裝配到散熱板18的裝配面18-1上的半導(dǎo)體器件10的開(kāi)口部。此外，通過(guò)用粘接劑把散熱板18的裝配面18-1與框體20的與裝配面18-1的相對(duì)面20-1粘接起來(lái)，把半導(dǎo)體器件10收納于框體20內(nèi)，同時(shí)把散熱板18固定到框體20上。但是，作為固定散熱板18和框體20的手段，也可以使用粘接劑以外的手段。另外，在圖1～5中雖然省略了圖示，但是半導(dǎo)體器件10通過(guò)引線鍵合與框體20內(nèi)的電路和布線連接。另外，框體20的材質(zhì)例如可以使用樹(shù)脂。
以上結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體封裝12，經(jīng)由潤(rùn)滑脂(grease)層固定到冷卻器14的固定面14-1上，使得散熱板18被按壓向作為冷卻器14的上面的固定面14-1。在此，如圖1和2所示，在冷卻器14的固定面14-1的周邊部分設(shè)置有螺紋孔14-2，在散熱板18全體和框體20的周邊部分分別設(shè)置有用于通過(guò)螺栓的貫通孔18-2、20-2。進(jìn)而，半導(dǎo)體封裝12和冷卻器14，在散熱板18全體的周邊部分由螺栓(未圖示)連接。但是，作為固定半導(dǎo)體封裝12和冷卻器14的手段，也可以使用螺栓連接以外的手段。另外，冷卻器14的固定面14-1的形狀，是大致平面形狀。
在本實(shí)施方式中，如圖3、4所示，框體20，在與散熱板18的裝配面18-1的相對(duì)面20-1上，具有多個(gè)突起部22-1、22-2。突起部22-1、22-2在將散熱板18固定到框體20上時(shí)，通過(guò)向框體20的外側(cè)推壓散熱板18的裝配面18-1，使散熱板18向框體20的外側(cè)變形。此外，突起部22-1、22-2中的各個(gè)突起部，被預(yù)先調(diào)整高度使得推壓散熱板18的裝配面18-1的位置越是接近散熱板18全體的中心高度越高。借助于此，就可以在把散熱板18固定到框體20上的狀態(tài)下，使散熱板18全體向框體20的外側(cè)隆起變形。另外，通過(guò)用樹(shù)脂一體成型突起部22-1、22-2與框體20的除此之外的部分，使得突起部22-1、22-2的成型變得容易。
此外，在本實(shí)施方式中，如圖5所示，在散熱板18全體已向框體20的外側(cè)隆起變形的狀態(tài)，即，在散熱板18全體在冷卻器14的固定面14-1一側(cè)隆起變形的狀態(tài)下，半導(dǎo)體封裝12在冷卻器14和散熱板18全體的周邊部分被用螺栓連接起來(lái)。
此外，如圖4所示，對(duì)于突起部22-2中的每一個(gè)突起部來(lái)說(shuō)，推壓散熱板18的裝配面18-1的面的形狀是大致平面形狀，共同地推壓相鄰的散熱板18的裝配面18-1。由此，在把散熱板18固定到框體20上時(shí)，通過(guò)利用突起部22-2進(jìn)行相鄰的散熱板8的定位，抑制在相鄰的散熱板18間產(chǎn)生高低差。
如上所述，倘采用本實(shí)施方式，則在半導(dǎo)體封裝12向冷卻器14固定之前的狀態(tài)下，在與散熱板18的裝配面18-1的相對(duì)面上形成多個(gè)以使散熱板18全體在冷卻器14一側(cè)隆起變形的方式推壓散熱板18的裝配面18-1的突起部22-1、22-2。此外，以由于該突起部22-1、22-2在冷卻器14一側(cè)隆起變形的狀態(tài)的散熱板18被推壓到冷卻器14的固定面14-1上的方式，將半導(dǎo)體封裝12固定到冷卻器14上。由此，由于可以使散熱板18全體的中央部分確實(shí)地推壓向冷卻器14的固定面14-1，故對(duì)于難于確保充分的面壓的散熱板18全體的中央部分來(lái)說(shuō)，可以用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)充分地得到面壓。因此，可以用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)提高從散熱板8向冷卻器14散熱的散熱性能。
此外，由于僅僅調(diào)整突起部22-1、22-2的各自的高度，就可以進(jìn)行被固定到框體20上后的散熱板18全體的面形狀的調(diào)整，故用來(lái)得到最佳的散熱性能的突起部22-1、22-2的設(shè)計(jì)也變得容易。再有，還可以減小起因于制造偏差的散熱性能偏差。此外，由于用樹(shù)脂把突起部22-1、22-2與框體20的除此之外的部分一體成型，故可以容易地成型突起部22-1、22-2。
此外，如果采用本實(shí)施方式，則通過(guò)在散熱板18的全體的周邊部分處進(jìn)行螺栓連接，把半導(dǎo)體封裝12固定到冷卻器14上。由此，就散熱板18全體的中央部分來(lái)說(shuō)，就可以通過(guò)利用突起部22-1、22-2使散熱板8全體在冷卻器14一側(cè)隆起變形得到充分的面壓。同時(shí)就散熱板18全體的周邊部分來(lái)說(shuō)，通過(guò)螺栓連接可以得到充分的面壓。因此，就散熱板18全體來(lái)說(shuō)，由于在可以得到充分的面壓的同時(shí)，還可以使面壓分布接近更為均勻，故可以進(jìn)一步提高從散熱板18向冷卻器14散熱的散熱性能。
此外，如果采用本實(shí)施方式，則在與散熱板18的裝配面18-1的相對(duì)面上形成有共同地推壓相鄰的散熱板18的裝配面18-1的突起部22-2。由此，因?yàn)樵诜指钤O(shè)置散熱板18的情況下，可以利用突起部22-2進(jìn)行相鄰的散熱板18的定位，故可以抑制在相鄰的散熱板18間產(chǎn)生高低差。因此，可以進(jìn)一步提高從散熱板18向冷卻器14散熱的散熱性能。
以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限定于這樣的實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)毫無(wú)疑問(wèn)地可以采用各種形態(tài)實(shí)施。
如上所述，如果采用本發(fā)明，由于在半導(dǎo)體封裝向冷卻器上固定之前的狀態(tài)下，框體在與裝配面的相對(duì)面上具有以使散熱板在冷卻器一側(cè)隆起變形的方式推壓散熱板的裝配面的接觸部，并且把半導(dǎo)體封裝固定到冷卻器使得由于接觸部在冷卻器一側(cè)隆起變形的散熱板被推壓到冷卻器上，故可以用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)提高從散熱板向冷卻器散熱的散熱性能。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)，是把包括半導(dǎo)體器件、在裝配面上裝配有該半導(dǎo)體器件的散熱板和收納該半導(dǎo)體器件同時(shí)固定該散熱板的框體的半導(dǎo)體封裝固定到冷卻器上的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于上述框體，在與該裝配面的相對(duì)面上具有以在上述半導(dǎo)體封裝固定到上述冷卻器上之前的狀態(tài)下使上述散熱板在該冷卻器一側(cè)隆起變形的方式推壓該散熱板的裝配面的接觸部；以由于該接觸部在上述冷卻器一側(cè)隆起變形的散熱板被推壓到該冷卻器上的方式，上述半導(dǎo)體封裝被固定在該冷卻器上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于上述接觸部由在上述框體的與上述散熱板的裝配面的相向面上形成的多個(gè)突起部構(gòu)成；推壓上述散熱板的裝配面的位置越接近該散熱板的中心的突起部，其高度越高。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于上述散熱板被分割設(shè)置為多個(gè)；上述接觸部包括共同地推壓相鄰的散熱板的裝配面的定位部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于上述接觸部與上述框體的該接觸部以外的部分一起由樹(shù)脂一體成型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于上述半導(dǎo)體封裝和上述冷卻器，在該散熱板的周邊部被用螺栓連接起來(lái)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于上述框體與上述散熱板被用粘接劑粘接起來(lái)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于該散熱結(jié)構(gòu)被裝載到車(chē)輛上。
8.一種半導(dǎo)體封裝，是包括半導(dǎo)體器件、在裝配面上裝配有該半導(dǎo)體器件的散熱板和收納該半導(dǎo)體器件同時(shí)固定該散熱板的框體、并且要被固定到冷卻器上的半導(dǎo)體封裝，其特征在于上述框體，在與該裝配面的相對(duì)面上具有以在上述半導(dǎo)體封裝固定到上述冷卻器上之前的狀態(tài)下使上述散熱板在該冷卻器一側(cè)隆起變形的方式推壓該散熱板的裝配面的接觸部；以由于該接觸部在上述冷卻器一側(cè)隆起變形的散熱板被推壓到該冷卻器上的方式，被固定到該冷卻器上。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)提高從散熱板向冷卻器散熱的散熱性能?？蝮w(20)在與散熱板(18)的裝配面(18－1)的相對(duì)面(20－1)上，具有多個(gè)突起部(22－1)。突起部(22－1)的各個(gè)被調(diào)整高度使得推壓散熱板(18)的裝配面(18－1)的位置越接近散熱板(18)全體的中心其高度越高。突起部(22－1)，通過(guò)在把散熱板(18)固定到框體(20)上時(shí)向框體(20)外側(cè)推壓散熱板(18)的裝配面(18－1)，使得在把散熱板(18)固定到框體(20)上的狀態(tài)下散熱板(18)全體向框體(20)的外側(cè)隆起變形。在該狀態(tài)下，半導(dǎo)體封裝(12)在冷卻器(14)和散熱板(18)全體的周邊部分處被用螺栓連接起來(lái)。
文檔編號(hào)H01L23/40GK1779952SQ20041009047
公開(kāi)日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2004年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月18日
發(fā)明者早川崇央 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社