專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有裝載在車等移動體上的半導(dǎo)體模塊的半導(dǎo)體裝 置，尤其是涉及可降低發(fā)熱引起的熱應(yīng)力的影響的半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置具有樹脂密封半導(dǎo)體元件、在中央部設(shè)置有 螺紋貫通孔的半導(dǎo)體模塊；設(shè)置在半導(dǎo)體模塊的一側(cè)的按壓用板狀彈 簧；加強(qiáng)按壓用板狀彈簧的加強(qiáng)梁；以及設(shè)置在半導(dǎo)體模塊的另一側(cè) 的散熱器，半導(dǎo)體模塊是利用從加強(qiáng)梁側(cè)經(jīng)由加強(qiáng)梁和按壓用板狀彈 簧插入半導(dǎo)體模塊的螺紋貫通孔中的螺釘固定在散熱器上的半導(dǎo)體裝 置，在按壓用板狀彈簧上形成分割其周緣部的狹縫(例如，參照專利 文獻(xiàn)l)。
專利文獻(xiàn)l:特開2005-235992號公報(段落號[0005、圖l等) 現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置是通過將半導(dǎo)體模塊和板狀彈簧、加強(qiáng)梁等各 部件固定在散熱器上而構(gòu)成的。并且，半導(dǎo)體模塊產(chǎn)生的熱首先被散 熱器散熱，傳導(dǎo)到散熱器上的熱進(jìn)一步通過安裝在散熱器背面(安裝 有半導(dǎo)體模塊的面的相反面)的冷卻部件向外氣散熱。
在形成這樣的結(jié)構(gòu)的情況下， 一般在半導(dǎo)體模塊和散熱器之間以 及在散熱器和冷卻部件之間，設(shè)置用于抑制熱阻的糊狀或具有柔軟性 的片狀的熱傳導(dǎo)性部件。并且，為了有效地進(jìn)行該熱傳導(dǎo)性部件的熱 傳導(dǎo)，需要提高散熱器和半導(dǎo)體模塊以及散熱器和冷卻部件之間的壓 接力，縮小介于各部件之間的熱傳導(dǎo)性部件的厚度，并且，為了使該 厚度均勻，需要提高散熱器的平面度。因此，要求形成散熱器的部件 具有可承受壓力、確保平面度的高剛性。
但是，作為滿足該條件的材料而 一般使用的銅比重大且價格高，
如果作為散熱器的部件使用銅，或形成加厚部件本身、提高剛性的結(jié) 構(gòu)，則具有不能使半導(dǎo)體裝置小型化、輕量化、低成本的問題。并且， 在使用銅的情況下， 一般使用容易得到的板材，由于抑制機(jī)械加工成 本等原因，還具有形狀的成形困難的問題。
并且，為了使半導(dǎo)體裝置小型化、輕量化、低成本，如果使散熱 器薄型化、輕量化等，則散熱器的剛性降低，散熱器容易發(fā)生變形， 因此，具有很難使熱傳導(dǎo)性部件的厚度薄且均勻的問題。并且，散熱 器的變形是因如下的各種原因而產(chǎn)生的，即，加強(qiáng)梁、板狀彈簧產(chǎn)生 的按壓力的影響，或用于形成薄且均勻的熱傳導(dǎo)性部件的壓接力的影 響、因半導(dǎo)體裝置的使用環(huán)境溫度或半導(dǎo)體模塊的發(fā)熱而引起的熱應(yīng) 力的影響等，因此，具有不能穩(wěn)定地發(fā)揮半導(dǎo)體裝置本來的性能的問 題。
本發(fā)明就是為了解決上述課題而形成的，其目的是得到小型化、 輕量化、低成本且可提高性能的穩(wěn)定性以及生產(chǎn)效率的半導(dǎo)體裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置具有將半導(dǎo)體元件進(jìn)行樹脂密封的半導(dǎo)體 模塊；固定在半導(dǎo)體模塊的上面的加強(qiáng)梁；以包圍著半導(dǎo)體模塊和固 定在半導(dǎo)體模塊上的加強(qiáng)梁的外周的方式設(shè)置、固定加強(qiáng)梁的框架部。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，由于利用加強(qiáng)梁將半導(dǎo)體模塊固定在 框架上，因此，不需要散熱器，可使半導(dǎo)體裝置小型化、輕量化、低 成本化。并且，由于不需要散熱器，可將在半導(dǎo)體模塊中產(chǎn)生的熱直 接向冷卻部件散熱，同時，可抑制熱阻，穩(wěn)定地發(fā)揮半導(dǎo)體裝置的性 能。


圖l是表示本發(fā)明的第一實施方式的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的分解立 體圖。
圖2是組裝了圖1的半導(dǎo)體裝置的狀態(tài)的立體圖。
圖3是圖2所示的半導(dǎo)體裝置的局部剖視圖，省略了框架部。 圖4是將冷卻部件、控制部固定在圖2的半導(dǎo)體裝置上的一例的 模式圖。
圖5是本發(fā)明的第二實施方式的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的分解立體圖。
圖6是組裝了圖5的半導(dǎo)體裝置的狀態(tài)的立體圖。
圖7是本發(fā)明的第三實施方式的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的分解立體圖。
圖8是組裝了圖7的半導(dǎo)體裝置的狀態(tài)的立體圖。 圖9是本發(fā)明的笫四實施方式的半導(dǎo)體裝置的局部剖視圖，省略 了框架部。
具體實施例方式
第一實施方式
圖l是表示本發(fā)明的第一實施方式的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的分解立 體圖。圖2是表示組裝了圖1的半導(dǎo)體裝置的狀態(tài)的立體圖。圖3是 圖2所示的半導(dǎo)體裝置的局部剖視圖，省略了框架部。圖4是將冷卻 部件、控制部固定在圖2的半導(dǎo)體裝置上的一例的模式圖。
在圖1至圖3中，半導(dǎo)體裝置l具有樹脂密封了半導(dǎo)體元件的 半導(dǎo)體模塊2;通過板狀彈簧3固定在半導(dǎo)體模塊2的上面的加強(qiáng)梁4; 以包圍半導(dǎo)體模塊2、板狀彈簧3、加強(qiáng)梁4的方式進(jìn)行設(shè)置、固定加 強(qiáng)梁4的兩端的框架部6。
半導(dǎo)體模塊2具有與后述的控制部連接的控制端子21、和用于與 設(shè)置在框架部的后述的連接端子連接的端子22。并且，在其中央部設(shè) 置有用于固定板狀彈簧3和加強(qiáng)梁4的螺紋孔23。
在第一實施方式中，三個半導(dǎo)體模塊2具有規(guī)定間隔地設(shè)置成一 列，在其上面設(shè)置有板狀彈簧3，該板狀彈簧3的與各半導(dǎo)體模塊2 對應(yīng)的部位形成為單坡屋頂式剖面形狀。并且，在板狀彈簧3的與半 導(dǎo)體模塊2的螺紋孔23對應(yīng)的位置設(shè)置有固定用的孔31。
在板狀彈簧3的上面設(shè)置有沿著半導(dǎo)體模塊2的設(shè)置方向、即板 狀彈簧3的縱向伸長的加強(qiáng)梁4，與三個半導(dǎo)體模塊2的設(shè)置間隔對 應(yīng)地設(shè)置貫通孔41。并且，在加強(qiáng)梁4的兩端設(shè)置用于與框架部6固 定的固定孔42。
并且，通過從加強(qiáng)梁4的上側(cè)以貫通孔41、孔31、螺紋孔23的 順序插入的作為第一固定件的螺釘5，固定加強(qiáng)梁4、板狀彈簧3和各 半導(dǎo)體模塊2。也可以例如不通過板狀彈簧3而直接固定加強(qiáng)梁4和 半導(dǎo)體模塊2。但是，如第一實施方式所示，如果形成通過板狀彈簧3 進(jìn)行固定的結(jié)構(gòu)，則螺釘5的緊固力將因板狀彈簧3的單坡屋頂式剖 面形狀的部分彎曲而被分散，因此，板狀彈簧3在完全伸長、固定的 狀態(tài)下，可向各半導(dǎo)體模塊2整體附加均勻的負(fù)荷。
另外，在第一實施方式中，在半導(dǎo)體模塊2上設(shè)置通過模制樹脂 而形成的螺紋孔23,通過將從加強(qiáng)梁4側(cè)插入的螺釘5螺紋固定在半 導(dǎo)體模塊2上來固定各部件，但在擔(dān)心樹脂的破裂的情況下或需要高 的緊固力的情況下，也可以將螺母插入成形在半導(dǎo)體模塊2的內(nèi)部。 并且，固定方法不局限于此，例如也可在半導(dǎo)體模塊2上不設(shè)置螺紋 孔23而是貫通孔，在半導(dǎo)體模塊2的下面?zhèn)仍O(shè)置螺母，通過將螺釘5 固定在該螺母上而進(jìn)行固定。并且，也可在半導(dǎo)體模塊2上不設(shè)置螺 紋孔23而設(shè)置貫通孔，在加強(qiáng)梁4上不設(shè)置貫通孔41而設(shè)置螺紋孔， 通過從半導(dǎo)體模塊2的下面?zhèn)炔迦肼葆敹M(jìn)行固定。這樣，在半導(dǎo)體 模塊2上不需要切削螺紋，可防止因螺紋孔23的破裂等而引起半導(dǎo)體 模塊2的破損。
框架部6以從四周包圍一體固定的加強(qiáng)梁4、板狀彈簧3、半導(dǎo)體 模塊2的方式形成為框形。并且，在框架部6的短邊方向的兩內(nèi)壁面 上突出設(shè)置有用于固定加強(qiáng)梁4的臺階差部61，在該臺階差部61的 中央部設(shè)置有螺紋孔62。并且，使加強(qiáng)梁4的固定孔42重疊在該螺 紋孔62的上面地設(shè)置加強(qiáng)梁4，作為第二固定件的螺釘7從加強(qiáng)梁4 側(cè)插入、螺紋固定在螺紋孔62中，以此固定加強(qiáng)梁4和框架部6。這 樣，半導(dǎo)體模塊2、板狀彈簧3、加強(qiáng)梁4和框架部6成為一體，構(gòu)成半導(dǎo)體裝置1。另外，在第一實施方式中，只有加強(qiáng)梁4固定在框架 部6上，但不局限于此，例如也可延長板狀彈簧3的縱向的兩端，與 加強(qiáng)梁4 一起固定在框架部6上。
在框架部6的縱向的兩外壁面上形成設(shè)置有固定孔63的伸出部 64，該固定孔63用于與后述的冷卻部件固定。并且，在框架部6的框 狀部分的上面的四角設(shè)置用于固定、支撐后述的控制部的支撐部65。
框架部6的材質(zhì)例如使用ABS、 PBT、 PPS等熱塑性的合成樹脂 材料，其形狀可通過注射模塑成形而制造。并且，在框架部6的內(nèi)部 通過插入成形等構(gòu)成作為導(dǎo)通部的多個母線66,該多個母線66例如 由銅等具有高導(dǎo)電性的金屬形成。母線66的一端作為與半導(dǎo)體模塊2 的端子22連接的連接端子66a、露在框架部6的內(nèi)壁側(cè)，另一端作為 與外部連接的外部端子66b，露在框架部6的外壁側(cè)。端子22和連接 端子66a例如通過焊接連接，形成所需要的電路。當(dāng)然，連接方法不 局限于焊接，例如也可利用螺紋固定等連接。
另外，在第一實施方式中，如上所述，當(dāng)各部件(半導(dǎo)體模塊2、 板狀彈簧3、加強(qiáng)梁4、框架部6)成為一體時，設(shè)定半導(dǎo)體模塊2、 框架部6、臺階差部61等的厚度，使半導(dǎo)體模塊2的下面和框架部6 的下面的位置在同一個平面上。這樣，后述的冷卻部件和半導(dǎo)體模塊 2的下面切實地接觸。
以下參照圖4就將冷卻部件80、控制部83固定在如上所述地構(gòu) 成的半導(dǎo)體裝置1中的一例進(jìn)行說明。另外，圖4的模式圖是從短邊 方向側(cè)的側(cè)面看圖2的半導(dǎo)體裝置1。
如圖4所示，冷卻部件80設(shè)置在半導(dǎo)體裝置1的下面?zhèn)龋ㄟ^與 半導(dǎo)體模塊2的下面接觸，對在半導(dǎo)體模塊2上產(chǎn)生的熱進(jìn)行散熱。 例如在冷卻部件80上，在與設(shè)置在框架部的伸出部64上的固定孔63 對應(yīng)的位置上設(shè)置螺紋孔81。并且，將冷卻部件80設(shè)置在框架部6 的下方側(cè)，使其與半導(dǎo)體模塊2的下面接觸，通過固定孔63將螺釘螺 紋固定在冷卻部件80的螺紋孔81上，通過這樣固定框架部6和冷卻 部件80。當(dāng)然，框架部6和冷卻部件80的固定方法并不局限于此，
按照半導(dǎo)體裝置1的使用條件等進(jìn)行固定即可。
另外，通過涂敷或插入等在半導(dǎo)體模塊2和冷卻部件80之間，設(shè) 置熱傳導(dǎo)率為i至數(shù)w/mK左右的糊狀或具有柔軟性的片狀的熱傳導(dǎo) 性部件82(參照圖4)。在此，熱傳導(dǎo)性部件82是與半導(dǎo)體模塊2和 冷卻部件80的接合面密合、順利地進(jìn)行熱傳導(dǎo)的部件。熱傳導(dǎo)性部件 82的厚度越薄，散熱效果越高，但如果厚度大且不均勻，則厚度大的 部分的熱阻增大。并且，由于其性能被熱阻大的部分制約，因此，如 果不恰當(dāng)?shù)厥褂脽醾鲗?dǎo)性部件82，則該熱傳導(dǎo)性部件82本身將會成 為熱阻惡化的主要原因。因此，最好提高半導(dǎo)體模塊2和冷卻部件80 之間的壓接力，縮小且使熱傳導(dǎo)性部件82的厚度均勻。
在第一實施方式中，由于半導(dǎo)體模塊2通過加強(qiáng)梁4固定在框架 部6上，因此，壓接力依賴于加強(qiáng)梁4的剛性。所以，加強(qiáng)梁4的材 質(zhì)如果采用例如楊氏模量高的鐵類材料，則可進(jìn)一步防止提高壓接力 時的加強(qiáng)梁4的變形等。
另外，在第一實施方式中，只將加強(qiáng)梁4的兩端固定在框架部6 上，但為了進(jìn)一步抑制加強(qiáng)梁4的變形，例如也可以在框架部6的縱 向設(shè)置穿過半導(dǎo)體模塊2之間的肋部。通過將加強(qiáng)梁4的兩端不僅固 定在框架部6，而且也固定在肋部上，可進(jìn)一步抑制加強(qiáng)梁4的變形。
并且，也考慮到如下的情況，即，由于根據(jù)加強(qiáng)梁4的剛性，加 強(qiáng)梁4多少有些變形，所以在三個半導(dǎo)體模塊2中、按壓中央的半導(dǎo) 體模塊2的力比兩端的半導(dǎo)體模塊2的弱。在這種情況下，在板狀彈 簧3中，通過改變中央的單坡屋頂式剖面形狀的部分的彈簧的變形量， 可加強(qiáng)中央的半導(dǎo)體模塊2的按壓力。具體是，通過加大單坡屋頂式 剖面的傾斜部的角度，可加大彈簧的變形量，增加向半導(dǎo)體模塊2的 按壓力。并且，也可形成通過改變板狀彈簧3的彈簧常數(shù)來改變彈簧
的變形量的結(jié)構(gòu)。
并且，作為加強(qiáng)梁4、板狀彈簧3、半導(dǎo)體模塊2的固定方法，如 上所述，在半導(dǎo)體模塊2上設(shè)置貫通孔、將螺母設(shè)置在半導(dǎo)體模塊2 的下面?zhèn)炔⑼ㄟ^螺紋固定而進(jìn)行固定，或者在半導(dǎo)體模塊2上設(shè)置貫
通孔、在加強(qiáng)梁4上設(shè)置螺紋孔，從半導(dǎo)體模塊2的下面?zhèn)炔迦肼葆?進(jìn)行固定，在上述兩種情況下，螺母和螺釘?shù)念^部分向半導(dǎo)體模塊2 的下面?zhèn)韧怀?。因此，為了使冷卻部件80和半導(dǎo)體模塊2密合，在冷 卻部件80的對應(yīng)于螺母的突出部分的部分設(shè)置凹部即可。
控制部83 (參照圖4)設(shè)置在例如框架6的上方側(cè)，進(jìn)行半導(dǎo)體 模塊2的驅(qū)動和控制。在第一實施方式中，在控制部83上，在與設(shè)置 在框架部6的框狀部分的四角上的支撐部65對應(yīng)的位置上，設(shè)置貫通 孔84，覆蓋框架部6的上側(cè)地設(shè)置控制部83并進(jìn)行螺紋固定，由此 固定控制部83和框架部6。并且，通過半導(dǎo)體模塊2的控制端子21 與控制部83連接，控制部83控制半導(dǎo)體模塊2。當(dāng)然，框架部6和 控制部83的固定方法并不局限于此，根據(jù)半導(dǎo)體裝置1的使用條件等 固定即可。
如上所述，在第一實施方式的半導(dǎo)體裝置1中，由于將半導(dǎo)體模 塊2通過加強(qiáng)梁4固定在框架部6上，因此不需要散熱器，可實現(xiàn)半 導(dǎo)體裝置l的小型化、輕量化、低成本化。
并且，由于不使散熱器介于中間，因此，可使半導(dǎo)體模塊2和冷 卻部件80直接接觸而對半導(dǎo)體模塊2的熱進(jìn)行散熱，同時，也可使成 為熱阻惡化的主要原因的熱傳導(dǎo)性部件82的設(shè)置只在半導(dǎo)體模塊2 和冷卻部件82之間形成一層。因此，可抑制熱阻、對半導(dǎo)體模塊2 所產(chǎn)生的熱進(jìn)行高效率地散熱，可穩(wěn)定地發(fā)揮半導(dǎo)體裝置1的性能。 并且，可減少零件數(shù)量、降低成本、削減組裝工序、提高生產(chǎn)效率。
并且，通過利用高剛性的材料形成加強(qiáng)梁4，在提高半導(dǎo)體模塊2 和冷卻部件80之間的壓接力時可防止加強(qiáng)梁4的變形。因此，可切實 地進(jìn)行設(shè)置在框架部6的下面?zhèn)鹊睦鋮s部件80的上面與半導(dǎo)體模塊2 的下面的壓接，縮小設(shè)置在各部件之間的熱傳導(dǎo)性部件82的厚度，使 其均勻。因此，可抑制熱阻、使半導(dǎo)體裝置1的性能穩(wěn)定。
并且，如果通過板狀彈簧3固定半導(dǎo)體模塊2和加強(qiáng)梁4，則通 過板狀彈簧3的單坡屋頂式剖面形狀的部分的彎曲可分散螺釘5的緊 固力，因此，可向各半導(dǎo)體模塊2整體附加均勻的負(fù)荷。
并且，通過使板狀彈簧3的彈簧變形量部分地變化，可調(diào)整各半 導(dǎo)體模塊2的按壓力。例如，在板狀彈簧3中，如果設(shè)定成位于加強(qiáng) 梁4容易變形的中央部的單坡屋頂式剖面形狀的部分的彈簧變形量加 大，則可加強(qiáng)中間的半導(dǎo)體模塊2的按壓力，各半導(dǎo)體模塊2和冷卻 部件80的壓接力均勻。
并且，由于用合成樹脂作為框架部6的材質(zhì)，在其內(nèi)部插入成形 多個母線66，因此，可容易進(jìn)行半導(dǎo)體裝置1內(nèi)部的布線作業(yè)和連接 作業(yè)，同時，可容易且低價格地形成半導(dǎo)體裝置1的適當(dāng)?shù)男螤睢?br> 并且，由于在框架部6上設(shè)置支撐部65，該支撐部65用于支撐 控制半導(dǎo)體模塊2的控制部83,因此，可用簡單的結(jié)構(gòu)支撐控制部83， 可減少零件數(shù)量、降低組裝成本、使組裝工序簡單化、提高生產(chǎn)效率。
第二實施方式
在第一實施方式中，框架部6由合成樹脂材料形成，但在第二實 施方式中，框架部由剛性高的金屬形成。
圖5是表示本發(fā)明的第二實施方式的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的分解立 體圖。圖6是組裝了圖5的半導(dǎo)體裝置的狀態(tài)的立體圖。另外，與第 一實施方式相同的部分使用相同的符號并省略說明。
在圖5、圖6中，框架部6例如由鐵、鋁、鎂等剛性高的金屬材 料形成，可通過鑄造或模鑄等制造。由于框架部6本身由導(dǎo)電性材料 形成，因此，不能采用第一實施方式那樣的結(jié)構(gòu)，即，插入成形作為 導(dǎo)電部的母線、露出連接端子和外部端子。因此，另外設(shè)置用于構(gòu)成 內(nèi)部布線和外部端子的端子座(無圖示)。
如上所述，在笫二實施方式的半導(dǎo)體裝置1中，由于框架部6的 材質(zhì)由形狀的自由度高的金屬材料的鑄造品、模鑄品等形成，所以在 第一實施方式的效果以外，可以提高框架部的剛性，同時，形狀的成 形容易且可低價格地制造。
并且，由于支撐控制部83的支撐部65也由金屬材料形成，因此 剛性進(jìn)一步提高，可防止半導(dǎo)體裝置1的振動引起的支撐部65的損失， 可提高半導(dǎo)體裝置1的抗振性。
并且，與上述笫一實施方式相同，如果形成在框架部6上設(shè)置由 穿過半導(dǎo)體模塊2之間的金屬材料形成的肋部(無圖示)的結(jié)構(gòu)，則 與第一實施方式相比可以進(jìn)一步抑制加強(qiáng)梁4的變形，可切實地縮小 熱傳導(dǎo)性部件82的厚度，并且降低熱阻。
第三實施方式
在第一、第二實施方式中，框架部和加強(qiáng)梁作為單獨的部件形成， 利用螺釘?shù)裙潭?，但在第三實施方式中，框架部與加強(qiáng)梁一體形成。 另外，框架部的材質(zhì)可根據(jù)目的如第一實施方式那樣采用合成樹脂材 料，也可如第二實施方式那樣采用金屬材料，但在第三實施方式中就 釆用金屬材料的情況進(jìn)行說明。
圖7是本發(fā)明的第三實施方式的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的分解立體 圖。圖8是組裝了圖7的半導(dǎo)體裝置的狀態(tài)的立體圖。另外，與第一 實施方式相同的部分使用相同的符號并省略說明。
如圖7、圖8所示，半導(dǎo)體模塊2和固定在半導(dǎo)體模塊2的上面 的板狀彈簧300，設(shè)置在作為一體形成在框架部600上的加強(qiáng)梁的梁 部601的下方側(cè)。并且，將作為第一固定件的螺釘5從半導(dǎo)體模塊2 的下方側(cè)起插入設(shè)置在半導(dǎo)體模塊2的中央部的貫通孔24、設(shè)置在板 狀彈簧300上的孔301、設(shè)置在梁部601上的螺紋孔602，通過螺紋固 定，將半導(dǎo)體模塊2和板狀彈簧300固定在框架部600的梁部601上。
在框架部600上形成穿過固定在梁部601上的半導(dǎo)體模塊2之間 的肋部603，肋部603支撐梁部601。另外，為了避開肋部603、將板 狀彈簧300固定在梁部601上，板狀彈簧300與各半導(dǎo)體模塊2對應(yīng) 地分割成三個零件。
如上所述，在第三實施方式的半導(dǎo)體裝置1中，由于框架部600 與作為加強(qiáng)梁的梁部601 —體形成，因此具有與上述各實施方式相同 的效果，同時，可削減零件數(shù)量和使組裝工序簡單化。并且通過形成 單一的零件，可實現(xiàn)高剛性。
并且，由于從半導(dǎo)體模塊2的下方側(cè)插入作為第一固定件的螺釘 5,在梁部601的螺紋孔602中進(jìn)行螺紋固定，因此，無需在半導(dǎo)體模
塊2上設(shè)置螺紋孔或?qū)⒙菽覆迦氤尚?。因此，無需在半導(dǎo)體模塊2上 切削螺紋，可防止螺紋孔的破裂等而引起的半導(dǎo)體模塊2的破損。另 外，在螺釘5的頭部分向半導(dǎo)體模塊2的下面?zhèn)韧怀龅那闆r下，為了 使冷卻部件80和半導(dǎo)體模塊2密合，在冷卻部件80上將凹部設(shè)置在 與螺釘?shù)耐怀霾糠謱?yīng)的位置上即可。另外，如第一實施方式所述， 當(dāng)然也可形成從作為加強(qiáng)梁的梁部601側(cè)進(jìn)行螺紋固定的結(jié)構(gòu)。
并且，由于在框架部600上形成肋部603，因此，可更為切實地 支撐梁部601，可抑制梁部601的變形。因此，可縮小熱傳導(dǎo)部件82 的厚度，抑制熱阻、使半導(dǎo)體裝置1的性能穩(wěn)定。另外，也不一定需 要形成肋部603，在沒有肋部603的結(jié)構(gòu)的情況下，不需要將板狀彈 簧300形成為三個部件，形成與第一和第二實施方式所述的板狀彈簧 3相同的形狀即可。
第四實施方式
在從第一實施方式到第三實施方式所述的半導(dǎo)體裝置1中，使從 半導(dǎo)體裝置1的下面?zhèn)劝惭b的冷卻部件80和半導(dǎo)體模塊2切實接觸， 并且，為了薄且均勻地按壓設(shè)置在冷卻部件80和半導(dǎo)體模塊2之間的 熱傳導(dǎo)性部件82,將半導(dǎo)體模塊2的下面和框架部6(或者框架部600 ) 的下面設(shè)計成位于同一個平面上。作為其精度，要求半導(dǎo)體模塊2的 下面與框架部6的下面的臺階差在士50nm以下。因此，最好以可實現(xiàn) 該士50nm以下的精度的程度的精度進(jìn)行半導(dǎo)體模塊2和框架部6 (或 者框架部600)等的成形。
在第四實施方式中，就即使不確保上述的尺寸精度、也可使從半 導(dǎo)體裝置1的下面?zhèn)劝惭b的冷卻部件80和半導(dǎo)體模塊2確實地接觸的 結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明。
圖9是本發(fā)明的第四實施方式的半導(dǎo)體裝置的局部剖視圖，省略 了框架部。
第四實施方式的基本結(jié)構(gòu)與第一實施方式的相同，因此，其立體 圖與圖2相同。但如圖9所示，半導(dǎo)體模塊2和板狀彈簧3沒有密合， 以具有微小間隙的狀態(tài)將半導(dǎo)體模塊2和加強(qiáng)梁4經(jīng)由板狀彈簧3進(jìn)
行固定。另外，與第一實施方式相同的部分使用相同的符號，并省略 說明。
如圖2、圖9所示，半導(dǎo)體模塊2具有與控制部83 (參照圖4) 連接的控制端子21、和與框架部6的連接端子66a連接的端子22，在 控制端子21和端子22上分別設(shè)置水平部21a、 22a。并且，在半導(dǎo)體 模塊2的中間部設(shè)置用于與板狀彈簧3和加強(qiáng)梁4固定的螺紋孔230, 該螺紋孔230不貫通半導(dǎo)體模塊2、形成盲孔。螺紋孔230也可由模 制樹脂形成，但在第四實施方式中將螺母24形成插入成形的結(jié)構(gòu)，可 強(qiáng)化螺紋孔230部分。
并且，在固定加強(qiáng)梁4、板狀彈簧3、半導(dǎo)體模塊2時，從加強(qiáng)梁 4的上側(cè)插入的螺釘5與螺紋孔230的底部抵接，由此可在板狀彈簧3 和半導(dǎo)體模塊2之間具有間隙的狀態(tài)下進(jìn)行固定。
通過如上所述地形成設(shè)置間隙的結(jié)構(gòu)，在加強(qiáng)梁4固定在框架部 6上，半導(dǎo)體模塊2，板狀彈簧3、加強(qiáng)梁4、框架部6成為一體時， 形成半導(dǎo)體模塊2的下面從框架部6的下面突出上述間隙部分的量的 結(jié)構(gòu)。 一旦將冷卻部件80從下方側(cè)安裝在這樣的半導(dǎo)體裝置1上(參 照圖4)，則板狀彈簧3通過被冷卻部件80按壓而發(fā)生變形，半導(dǎo)體 模塊2被冷卻部件80上推而移動，直到其下面與框架部6的下面處于 同一平面上的位置。因此，即使不能高精度地確保半導(dǎo)體模塊2和框 架部6的厚度方向的尺寸精度，半導(dǎo)體模塊2和冷卻部件80也可切實 地接觸，可縮小且均勻地按壓設(shè)置在其之間的熱傳導(dǎo)性部件82的厚 度。
一旦半導(dǎo)體模塊2被冷卻部件80上推而移動，則半導(dǎo)體模塊2 和框架部6的相對位置發(fā)生變化，因此，容易在控制部83和控制端子 21以及連接端子66a和端子22的連接部分處產(chǎn)生應(yīng)力。此時，通過 分別設(shè)置在控制端子21和端子22上的水平部21a、 22a發(fā)生變形，緩 和了在上述連接部分上產(chǎn)生的應(yīng)力。
另外，在半導(dǎo)體模塊2從框架部6突出很大的情況下，即，在半 導(dǎo)體模塊2與板狀彈簧3的間隙大的情況下，施加在上述連接部分上
的應(yīng)力變大，需要加長用于緩和該應(yīng)力的水平部21a、 22a。因此，為 了不妨礙半導(dǎo)體裝置1的小型化，半導(dǎo)體模塊2的突出量最好為 0.05~0.2mm左右。
如上所述，在第四實施方式的半導(dǎo)體裝置1中，由于在半導(dǎo)體模 塊2和板狀彈簧3之間設(shè)置間隙的狀態(tài)下、固定半導(dǎo)體模塊2和加強(qiáng) 梁4，因此，通過板狀彈簧3的變形，可移動半導(dǎo)體模塊2的下面的 高度。因此，在將冷卻部件80固定在半導(dǎo)體裝置1上時，通過被冷卻 部件80按壓、上推，可使半導(dǎo)體模塊2的下面與框架部6的下面一致。 因此，即使不高精度地確保半導(dǎo)體模塊2和框架部6的厚度方向的尺 寸精度，也可使半導(dǎo)體模塊2和冷卻部件80適當(dāng)?shù)亟佑|，可縮小且均 勻地按壓設(shè)置在其之間的熱傳導(dǎo)性部件82的厚度。
并且，通過將水平部21a設(shè)置在控制端子21上，將水平部22a 設(shè)置在端子22上，可緩和因半導(dǎo)體模塊2移動而產(chǎn)生的、控制部83 和控制端子21以及連接端子66a和端子22的連接部分的應(yīng)力。
另外，第四實施方式是基于第一實施方式的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明的，但 是，當(dāng)然也可與第二、第三實施方式的結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合。例如，在第三 實施方式中，可通過將半導(dǎo)體模塊2的貫通孔24形成盲孔來進(jìn)行使用。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有樹脂密封半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體模塊；固定在所述半導(dǎo)體模塊的上面的加強(qiáng)梁；以包圍著所述半導(dǎo)體模塊和固定在該半導(dǎo)體模塊上的所述加強(qiáng)梁的外周的方式設(shè)置、固定所述加強(qiáng)梁的框架部。
2. 如權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體模 塊和所述加強(qiáng)梁經(jīng)由板狀彈簧而固定。
3. 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在所述半導(dǎo)體 模塊和所述板狀彈簧之間設(shè)置間隙的狀態(tài)下，固定所述半導(dǎo)體模塊和 加強(qiáng)梁，通過所述板狀彈簧的變形，所述半導(dǎo)體模塊可相對于所述框 架部向上下方向移動。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，使所述板 狀彈簧的變形量部分地變化。
5. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述框架部由 合成樹脂形成，在所述框架部的內(nèi)部通過插入成形構(gòu)成與所述半導(dǎo)體 模塊電連接的導(dǎo)通部。
6. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述框架部由 金屬材料形成。
7，如權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述框架部與 所述加強(qiáng)梁一體形成。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述框架部具 有支撐對所述半導(dǎo)體模塊進(jìn)行控制的控制部的支撐部。
全文摘要
本發(fā)明的目的是得到小型化、輕量化、低成本并且可提高性能的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率的半導(dǎo)體裝置。半導(dǎo)體裝置(1)具有樹脂密封半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體模塊(2)；通過板狀彈簧(3)固定在半導(dǎo)體模塊(2)的上面的加強(qiáng)梁(4)；以從四周包圍著半導(dǎo)體模塊(2)、板狀彈簧(3)和加強(qiáng)梁(4)的外周的方式設(shè)置、固定加強(qiáng)梁(4)的兩端的框狀的框架部(6)。
文檔編號H01L23/00GK101364575SQ20081014535
公開日2009年2月11日 申請日期2008年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月8日
發(fā)明者木村享, 白形雄二 申請人:三菱電機(jī)株式會社