特表-18216146IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 三菱電機株式会社の特許一覧
<>
  • 再表WO2018216146-半導体パッケージ 図000003
  • 再表WO2018216146-半導体パッケージ 図000004
  • 再表WO2018216146-半導体パッケージ 図000005
  • 再表WO2018216146-半導体パッケージ 図000006
  • 再表WO2018216146-半導体パッケージ 図000007
  • 再表WO2018216146-半導体パッケージ 図000008
  • 再表WO2018216146-半導体パッケージ 図000009
  • 再表WO2018216146-半導体パッケージ 図000010
  • 再表WO2018216146-半導体パッケージ 図000011
  • 再表WO2018216146-半導体パッケージ 図000012
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO/0
(43)【国際公開日】2018年11月29日
【発行日】2019年12月26日
(54)【発明の名称】半導体パッケージ
(51)【国際特許分類】
   H01L 23/473 20060101AFI20191129BHJP
   H05K 7/20 20060101ALI20191129BHJP
【FI】
   H01L23/46 Z
   H05K7/20 N
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】10
【出願番号】特願2019-519885(P2019-519885)
(21)【国際出願番号】PCT/0/0
(22)【国際出願日】2017年5月24日
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ
(71)【出願人】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100082175
【弁理士】
【氏名又は名称】高田 守
(74)【代理人】
【識別番号】100106150
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 英樹
(74)【代理人】
【識別番号】100148057
【弁理士】
【氏名又は名称】久野 淑己
(72)【発明者】
【氏名】村井 亮司
(72)【発明者】
【氏名】辻 夏樹
【テーマコード(参考)】
5E322
5F136
【Fターム(参考)】
5E322AA01
5E322AB01
5E322AB07
5E322AB08
5F136CB06
5F136CB21
5F136DA27
5F136EA13
(57)【要約】
冷却器(1)は、冷却板(1a)と、冷却板(1a)の下面の中央部に設けられた冷却フィン(1b)と、冷却板(1a)の下面の外周部に設けられた下突出部(1c)とを有する。半導体素子(3)が冷却板(1a)の上面に設けられている。バスバー(5)が半導体素子(3)に接続されている。冷却機構(8)が冷却器(1)の下面及び側面を囲う。Oリング(9)が下突出部(1c)の下面と冷却機構(8)の底面との間に設けられている。ボルト(10)が冷却機構(8)の側壁を貫通して冷却器(1)を冷却機構(8)にねじ止めする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
冷却板と、前記冷却板の下面の中央部に設けられた冷却フィンと、前記冷却板の前記下面の外周部に設けられた下突出部とを有する冷却器と、
前記冷却板の上面に設けられた半導体素子と、
前記半導体素子に接続されたバスバーと、
前記冷却器の下面及び側面を囲う冷却機構と、
前記下突出部の下面と前記冷却機構の底面との間に設けられたOリングと、
前記冷却機構の側壁を貫通して前記冷却器を前記冷却機構にねじ止めするボルトとを備えることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項2】
前記下突出部は前記冷却板よりも硬い硬金属からなり、
前記ボルトは前記下突出部にねじ込まれていることを特徴とする請求項1に記載の半導体パッケージ。
【請求項3】
前記冷却器は、前記冷却板の前記上面の外周部に設けられた上突出部と、
前記半導体素子及び前記上突出部を覆う樹脂とを更に有することを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体パッケージ。
【請求項4】
前記上突出部は前記冷却板よりも硬い硬金属からなり、
前記ボルトは前記上突出部にねじ込まれていることを特徴とする請求項3に記載の半導体パッケージ。
【請求項5】
前記ボルトは前記上突出部を貫通して先端にナットが取り付けられていることを特徴とする請求項3に記載の半導体パッケージ。
【請求項6】
前記上突出部の側面にネジ穴を有するナットが埋め込まれ、
前記ボルトは前記ナットにねじ込まれていることを特徴とする請求項3に記載の半導体パッケージ。
【請求項7】
前記側壁は、前記冷却機構の前記底面から上に向かって広がるように傾斜し、
前記冷却器の前記側面は、前記側壁の内側面に対向するように傾斜していることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の半導体パッケージ。
【請求項8】
冷却板と、前記冷却板の下面の中央部に設けられた冷却フィンと、前記冷却板の前記下面の外周部に設けられた下突出部とを有する冷却器と、
前記冷却板の上面に設けられた半導体素子と、
前記半導体素子に接続されたバスバーと、
前記冷却器の下面及び側面を囲う冷却機構と、
前記下突出部の側面と前記冷却機構の側壁の内側面との間に設けられたOリングと、
前記側壁を貫通して前記冷却器を前記冷却機構にねじ止めするボルトとを備え、
前記側壁の前記内側面は、前記冷却機構の底面から上に向かって広がるように傾斜し、
前記冷却器の前記側面は、前記側壁の前記内側面に対向するように傾斜していることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項9】
前記側壁の外側面は前記冷却機構の前記底面に対して垂直であることを特徴とする請求項8に記載の半導体パッケージ。
【請求項10】
前記半導体素子はワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、冷却器を冷却機構にねじ止めした半導体パッケージに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体パッケージにおいて、半導体素子は冷却器の上面に絶縁基板を介して設けられる。半導体素子が発する熱は、冷却器の下面に設けられた冷却フィンにより放熱される。従来は、冷却機構と冷却器の間にOリングを設け、冷却器の上面からボルトで冷却器を冷却機構に固定していた。しかし、樹脂から突出したバスバーの外部接続部とボルト頭との絶縁離を確保する必要があり、パッケージサイズが大きくなるという問題があった。この問題を解決するため、例えば、Oリングとボルトを側面に配置した構造が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】日本特開2008−16515号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、冷却器の垂直な側面にOリングを設けた状態で冷却器を冷却機構に固定しようとすると、Oリングが重力によりずり落ちてOリングの位置ずれが懸念される。また、冷却機構と冷却器の勘合性を高めるために各部品に高精度の寸法管理が求められる。このため、組み立てが困難という問題があった。
【0005】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的はパッケージサイズを小さくでき、組み立てが容易である半導体パッケージを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る半導体パッケージは、冷却板と、前記冷却板の下面の中央部に設けられた冷却フィンと、前記冷却板の前記下面の外周部に設けられた下突出部とを有する冷却器と、前記冷却板の上面に設けられた半導体素子と、前記半導体素子に接続されたバスバーと、前記冷却器の下面及び側面を囲う冷却機構と、前記下突出部の下面と前記冷却機構の底面との間に設けられたOリングと、前記冷却機構の側壁を貫通して前記冷却器を前記冷却機構にねじ止めするボルトとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明では、冷却機構の側壁を貫通するボルトにより冷却器を冷却機構にねじ止めする。これにより、半導体素子を設けた冷却板の上面にボルトの頭が無いため、バスバーの外部接続部とボルトとの絶縁距離を確保する必要が無くなる。また、冷却板の下面の外周部に設けられた下突出部の下面と冷却機構の底面との間にOリングを設けるため、Oリングの位置ずれを防ぐことができる。よって、パッケージサイズを小さくでき、組み立てが容易である。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】本発明の実施の形態1に係る半導体パッケージを示す断面図である。
図2】比較例に係る半導体パッケージを示す断面図である。
図3】本発明の実施の形態2に係る半導体パッケージを示す断面図である。
図4】本発明の実施の形態3に係る半導体パッケージを示す断面図である。
図5】本発明の実施の形態4に係る半導体パッケージを示す断面図である。
図6】本発明の実施の形態5に係る半導体パッケージを示す断面図である。
図7】本発明の実施の形態6に係る半導体パッケージを示す断面図である。
図8】本発明の実施の形態7に係る半導体パッケージを示す断面図である。
図9】本発明の実施の形態8に係る半導体パッケージを示す断面図である。
図10】本発明の実施の形態9に係る半導体パッケージを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明の実施の形態に係る半導体パッケージについて図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【0010】
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る半導体パッケージを示す断面図である。冷却器1は、冷却板1aと、冷却板1aの下面の中央部に設けられた冷却フィン1bと、冷却板1aの下面の外周部に設けられた下突出部1cとを有する。
【0011】
絶縁基板2が冷却板1aの上面に設けられている。半導体素子3が絶縁基板2の上面にはんだ4を介して接続されている。バスバー5が半導体素子3の上面にはんだ6を介して接続されている。絶縁性の樹脂7が絶縁基板2、半導体素子3、及びバスバー5の一部を覆っている。
【0012】
冷却機構8が冷却器1の下面及び側面を囲う。Oリング9が下突出部1cの下面と冷却機構8の底面との間に設けられている。ボルト10が冷却機構8の側壁を貫通して冷却器1の側面にねじ込まれることで冷却器1を冷却機構8にねじ止めする。
【0013】
続いて、本実施の形態の効果を比較例と比較して説明する。図2は、比較例に係る半導体パッケージを示す断面図である。比較例では、冷却器1の上面からボルトで冷却器1を冷却機構8に固定する。しかし、樹脂7から突出したバスバー5の外部接続部とボルト10の頭との絶縁離を確保する必要があり、パッケージサイズが大きくなるという問題がある。
【0014】
これに対して、本実施の形態では、冷却機構8の側壁を貫通するボルト10により冷却器1を冷却機構8にねじ止めする。これにより、半導体素子3を設けた冷却板1aの上面にボルト10の頭が無いため、バスバー5の外部接続部とボルト10との絶縁距離を確保する必要が無くなる。また、冷却板1aの下面の外周部に設けられた下突出部1cの下面と水平な冷却機構8の底面との間にOリング9を設けるため、Oリング9の位置ずれを防ぐことができる。よって、パッケージサイズを小さくでき、組み立てが容易である。
【0015】
実施の形態2.
図3は、本発明の実施の形態2に係る半導体パッケージを示す断面図である。下突出部1cは冷却板1aの下面に接合された冷却板1aよりも硬い硬金属からなり、ボルト10は下突出部1cにねじ込まれている。これにより、締付け耐圧が大きくなりボルト10の締結力を向上できる。さらに、冷却器1の剛性が向上するため冷却器1の反りを抑えることができる。また、冷却器1のねじ溝が不要になる。その他の構成及び効果は実施の形態1と同様である。
【0016】
実施の形態3.
図4は、本発明の実施の形態3に係る半導体パッケージを示す断面図である。冷却器1は、冷却板1aの上面の外周部に設けられた上突出部1dを更に有する。上突出部1dは樹脂7により覆われているため、上突出部1dとバスバー5との絶縁距離を確保する必要はない。上突出部1dにより冷却器1の剛性が向上するため冷却器1の反りを抑えることができる。その他の構成及び効果は実施の形態1と同様である。
【0017】
実施の形態4.
図5は、本発明の実施の形態4に係る半導体パッケージを示す断面図である。上突出部1dは冷却板1aの上面に接合された冷却板1aよりも硬い硬金属からなり、ボルト10は上突出部1dにねじ込まれている。これにより、締付け耐圧が大きくなりボルト10の締結力を向上できる。その他の構成及び効果は実施の形態3と同様である。
【0018】
実施の形態5.
図6は、本発明の実施の形態5に係る半導体パッケージを示す断面図である。ボルト10は上突出部1dを貫通し、ボルト10の先端はネジ穴を有するナット11が取り付けられている。ナット11は冷却器1よりも硬い金属からなる。このようにボルト10とナット11で固定することで、冷却器1のねじ溝が不要になり、ボルト10の締結力を向上できる。その他の構成及び効果は実施の形態3と同様である。
【0019】
実施の形態6.
図7は、本発明の実施の形態6に係る半導体パッケージを示す断面図である。上突出部1dの側面にナット11が埋め込まれている。ボルト10はナット11にねじ込まれている。このようにボルト10とナット11で固定することで、冷却器1のねじ溝が不要になり、ボルト10の締結力を向上できる。その他の構成及び効果は実施の形態3と同様である。
【0020】
実施の形態7.
図8は、本発明の実施の形態7に係る半導体パッケージを示す断面図である。冷却機構8の側壁は、冷却機構8の底面から上に向かって広がるように傾斜している。冷却器1の側面は、冷却機構8の側壁の内側面に対向するように傾斜している。傾斜した冷却機構8の側壁及び冷却器1の側面に対して垂直にボルト10を締結することでOリング9を押し潰す下向きの力が発生するため、シーリング効果が向上する。その他の構成及び効果は実施の形態3と同様である。
【0021】
実施の形態8.
図9は、本発明の実施の形態8に係る半導体パッケージを示す断面図である。Oリング9が下突出部1cの側面と冷却機構8の側壁の内側面との間に設けられている。冷却機構8の側壁の内側面と冷却器1の側面が傾斜しているため、両者の間にOリング9を設ける際にOリング9の位置ずれを防ぐことができる。さらに、ボルト10を締結することでOリング9を押し潰す方向の力が発生するため、シーリング効果が向上する。その他の構成及び効果は実施の形態7と同様である。
【0022】
実施の形態9.
図10は、本発明の実施の形態9に係る半導体パッケージを示す断面図である。冷却機構8の外側面は冷却機構8の底面に対して垂直である。これにより、ボルト10の締結方向が水平方向となるため、ボルト10の締結時の組立性が向上する。その他の構成及び効果は実施の形態8と同様である。
【0023】
なお、半導体素子3はMOSFET、SBD、IGBT又はPNダイオードなどである。また、半導体素子3は、珪素によって形成されたものに限らず、珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体によって形成されたものでもよい。ワイドバンドギャップ半導体は、例えば、炭化珪素、窒化ガリウム系材料、又はダイヤモンドである。このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成されたパワー半導体素子は、耐電圧性や許容電流密度が高いため、小型化できる。この小型化された素子を用いることで、この素子を組み込んだ半導体パッケージも小型化できる。また、素子の耐熱性が高いため、ヒートシンクの放熱フィンを小型化でき、水冷部を空冷化できるので、半導体パッケージを更に小型化できる。また、素子の電力損失が低く高効率であるため、半導体パッケージを高効率化できる。
【符号の説明】
【0024】
1 冷却器、1a 冷却板、1b 冷却フィン、1c 下突出部、1d 上突出部、3 半導体素子、5 バスバー、8 冷却機構、9 Oリング、10 ボルト、11 ナット
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
【国際調査報告】