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(dòng)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(hào)公報(bào)(段落號(hào)[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(jià)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(shí)，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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施例方式
第一實(shí)施方式
圖l是表示本發(fā)明的第一實(shí)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(shí)施方式中，三個(gè)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(duì)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(duì)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(gè)半導(dǎo)體模塊2的設(shè)置間隔對(duì) 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(shí)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(shí)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(tái)階差部61，在該臺(tái)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(shí)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(gè)母線66,該多個(gè)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(shí)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(shí)，設(shè)定半導(dǎo)體模塊2、 框架部6、臺(tái)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(gè)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(shí)地接觸。
以下參照?qǐng)D4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(duì)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(duì)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?qǐng)D4)。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(huì)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(shí)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(shí)的加強(qiáng)梁4的變形等。
另外，在第一實(shí)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(gè)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(duì)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?qǐng)D4)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(dòng)和控制。在第一實(shí)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(duì)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(shí)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(shí)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(duì)半導(dǎo)體模塊2的熱進(jìn)行散熱，同時(shí)，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(duì)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(shí)可防止加強(qiáng)梁4的變形。因此，可切實(shí) 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(gè)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(shí)，可容易且低價(jià)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(shí)施方式
在第一實(shí)施方式中，框架部6由合成樹脂材料形成，但在第二實(shí) 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(shí)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(shí)施方式相同的部分使用相同的符號(hào)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(shí)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(shí)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(shí)施方式的效果以外，可以提高框架部的剛性，同時(shí)，形狀的成 形容易且可低價(jià)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(dòng)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(shí)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(shí)施方式相比可以進(jìn)一步抑制加強(qiáng)梁4的變形，可切實(shí)地縮小 熱傳導(dǎo)性部件82的厚度，并且降低熱阻。
第三實(shí)施方式
在第一、第二實(shí)施方式中，框架部和加強(qiáng)梁作為單獨(dú)的部件形成， 利用螺釘?shù)裙潭ǎ诘谌龑?shí)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(shí)施方式那樣采用合成樹脂材 料，也可如第二實(shí)施方式那樣采用金屬材料，但在第三實(shí)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(shí)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(shí)施方式相同的部分使用相同的符號(hào)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(duì)應(yīng) 地分割成三個(gè)零件。
如上所述，在第三實(shí)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(shí)施方式相同 的效果，同時(shí)，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(shí)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?duì)應(yīng)的位置上即可。另外，如第一實(shí)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(shí)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(gè)部件，形成與第一和第二實(shí)施方式所述的板狀彈簧 3相同的形狀即可。
第四實(shí)施方式
在從第一實(shí)施方式到第三實(shí)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(shí)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(jì)成位于同一個(gè)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(tái)階差在士50nm以下。因此，最好以可實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施方式的基本結(jié)構(gòu)與第一實(shí)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(shí)施方式相同的部分使用相同的符號(hào)，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?qǐng)D4) 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(shí)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(shí)，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(shí)， 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?qǐng)D4)，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(dòng)，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(shí) 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(dòng)，則半導(dǎo)體模塊2 和框架部6的相對(duì)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(shí)，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(shí)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(dòng)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(shí)，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(dòng)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(shí)施方式是基于第一實(shí)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(shí)施方式的結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合。例如，在第三 實(shí)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(duì)于所述框 架部向上下方向移動(dòng)。
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(duì)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(hào)H01L23/00GK101364575SQ20081014535
公開日2009年2月11日 申請(qǐng)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(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社