(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側壁面に放熱フィンを形成し、その内側壁面の素子取付部に半導体素子を取付けて直立姿勢に立設した半導体装置のヒートシンクであり、シリコーングリースなどの伝熱性グリースを挟んでヒートシンクの素子取付部に半導体素子を重ね合わせて締結したものにおいて、
前記ヒートシンクの内側壁面の前記素子取付部よりも下方側の位置にグリース溜め部を形成するとともに、前記素子取付部の下縁に対峙して素子取付面から垂れ落ちる漏れグリースを受け止めて前記グリース溜め部に誘導するグリース樋部を設けたことを特徴とする半導体装置のヒートシンク。
【請求項２】
請求項１に記載のヒートシンクにおいて、グリース溜め部，およびグリース樋部をヒートシンクに一体成形したことを特徴とする半導体装置のヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はサーボアンプなどを実施対象とする半導体装置に装備したヒートシンクの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、頭記のサーボアンプは、ＩＧＢＴなどのパワー半導体素子を含む各種電子部品をプリント基板に実装した上で、パワー半導体素子の発熱部品にはヒートシンクを組み合わせ、通電に伴う半導体素子の発熱をヒートシンクに伝熱させて放熱するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
この場合に、ヒートシンクの素子取付面とここに重ね合わせて締結したパワー半導体素子のベース面との間に空隙が残っていると両者間の伝熱抵抗が高くなることから、その対策としてヒートシンクの素子取付面にシリコーングリースなどの熱伝導性の高い伝熱グリースを塗布し、半導体素子との間の隙間を放熱グリースが埋めて高い伝熱性を確保する方法が従来より一般に採用されている。
次に、頭記のサーボアンプを例に、その全体の組立構造，およびこのサーボアンプに装備したヒートシンクの従来構造を図３〜図６に示す。なお、図３はサーボアンプの外観図、図４は図３の分解斜視図、図５はヒートシンク単体の構造斜視図、図６は図５のヒートシンクにパワー半導体素子（例えばＩＧＢＴ）を取付けた状態の斜視図である。
すなわち、図示のサーボアンプは、衝立状に直立したヒートシンク１０を基体として、このヒートシンク１０にＩＧＢＴ２０，整流スタック２１などの半導体素子、およびプリント基板３０を組み付け、さらにこの組立体の外周側に本体カバー４０，前面カバー４１を組み合わせてサーボアンプを構成している。
【０００３】
ここで、ヒートシンク１０はアルミダイキャスト製であり、その外側壁面には放熱フィン１１が形成され、内側壁面には例えばＩＧＢＴのパワー半導体素子２０，整流スタック２１などを取付ける台形状の素子取付部１２，１３、およびプリント基板３０を締結するねじ座１４が形成されている。そして、パワー半導体素子２０は、前記素子取付部１２に指定した素子取付面域にシリコーングリースなどの伝熱グリース１５を塗布した上で（図５参照）、このグリース塗布面にパワー半導体素子２０のベースを重ね合わせてヒートシンク１０にねじ締結する（図６参照）。なお、整流スタック２１の素子取付部１３についても、必要に応じてシリコーングリースを塗布する。
また、プリント基板３０はヒートシンク１０の内側壁面に形成したねじ座１４にねじ締結し、この組立位置でＩＧＢＴ２０，整流スタック２１から引き出したリード端子２０ａ，２１ａをプリント基板３０に接続している。なお、図４で示すようにプリント基板３０の前端部には入出力端子３１，インターフェース端子３２などを、またヒートシンク１０の前端部には接地端子１６を備えており、これら端子は本体カバー４０，前面カバー４１を組み合わせた状態で前面カバー４０の窓穴に臨ませている。
ところで、前記した伝熱用のシリコーングリースは、シリコーンオイルに増稠剤を配合して粘性を高めたもので、仕様範囲の温度では十分な粘性を有するが、滴点に近い高温状態に加熱れさると軟化して流動性が高まるほか、シリコーンオイルが分離（離油）するようになる。このために、このシリコーングリースを前記のようにヒートシンクの素子取付部に塗布し、ここにパワー半導体素子を重ね合わせて締結すると、半導体素子の通電に伴う発熱量が大きくなると軟化したシリコーングリース，および離油したオイル成分が流動化して半導体素子の周域にはみ出すことがある。
【０００４】
一方、ヒートシンクの素子取付面に塗布したシリコーングリースが半導体素子の周縁からはみ出すのを回避するグリース漏れ防止対策して、ヒートシンクの素子取付面の周縁に沿ってグリース溜として機能する溝部を形成した構成が知られている（例えば、特許文献２，特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−９９０９７号公報
【特許文献２】特開２００４−１４９９１号公報（図１）
【特許文献３】実開昭６３−４３４５０号公報（図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、先記した特許文献２，３に開示されているグリースの漏れ防止対策は、ヒートシンクの素子取付面の周縁に沿って形成したグリース溜め溝部を半導体素子自身のベースで蓋をするように重ね合わせており、したがって半導体素子のベースと直接面接触するヒートシンクの伝熱面は前記溝部で囲まれた内側の面域範囲に限定される。このために、ヒートシンクとの間の有効伝熱面積が半導体素子のベース面積よりも一回り縮小し、特にＩＧＢＴなどの発熱量が大きいパワー半導体素子では放熱能力不足を来すおそれがある。
また、先記したサーボアンプのように、ヒートシンク１０を衝立状に直立した姿勢に立設してその素子取付面にパワー半導体素子２０を取付け、プリント基板３０と組み合わせて筐体に収容した構成では、パワー半導体素子２０の発熱量増大により軟化して流動化したシリコーングリース、およびグリースから離油したシリコーンオイル成分が半導体素子の周縁に漏れ出してヒートシンクの素子取付部から下方に垂れ落ち、これが筐体底部の隙間から外方に漏れ出して機器の周辺を汚損する不具合を生じることがあり、その防止対策が要望されている。
この発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は前記課題を解決し、半導体素子とヒートシンクとの間の伝熱性を損なうことなしに、高温加熱に伴うグリースの流動化，オイル成分の離油により半導体素子の周縁に漏れ出して素子取付部から下方に垂れ落ちる伝熱グリースを受け止めて回収し、このグリースの垂れ流しが原因で生じる機器周辺の汚損を防止できるように改良した半導体装置のヒートシンクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明によれば、外側壁面に放熱フィンを形成し、その内側壁面の素子取付部に半導体素子を取付けて直立姿勢に立設した半導体装置のヒートシンクであり、シリコーングリースなどの伝熱性グリースを挟んでヒートシンクの素子取付部に半導体素子を重ね合わせて締結したものにおいて、
前記素子取付部よりも下方側に位置して、ヒートシンクの内側壁面にグリース溜め部、および素子取付面から垂れ落ちる漏れグリースを受け止めて前記グリース溜め部に誘導するグリース樋部を設け（請求項１）、このグリース溜め部，およびグリース樋部は、ヒートシンクに一体成形する（請求項２）。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成によれば、半導体素子の発熱量増大により流動化して半導体素子の周縁に漏れ出してヒートシンクの素子取付部から下方に垂れ落ちる伝熱グリースを、素子取付部の下方に敷設したグリース樋部で受け止めてグリース溜め部に回収することができるので、これにより従来構造で問題となっていたグリースの垂れ流しに起因して生じる機器周辺の汚損を防ぐことができる。しかも、ヒートシンクの素子取付面には、半導体素子との間の伝熱面積を制約するグリース溜めの溝部などを設けてないので半導体素子とヒートシンクとの間に高い伝熱性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施例によるヒートシンクの構造を表す図であって、ヒートシンクに半導体素子を取付けた状態の斜視図である。
【図２】図１のヒートシンクについて、半導体素子を取付ける前の状態を表す斜視図である。
【図３】この発明の対象となる半導体装置の例として、ヒートシンクを搭載装備したサーボアンプの外観図である。
【図４】図３の分解斜視図である。
【図５】図３のサーボアンプにおけるヒートシンクの従来構造図であって、半導体素子を取付ける前の状態の斜視図である。
【図６】図５のヒートシンクに半導体素子を取付けた状態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態を図１，図２に示す実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図５，図６に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
図示実施例のヒートシンク１０は、図５に示した従来の直立形ヒートシンクと基本的に同様であるが、従来構造と比べてヒートシンク１０内側壁面には、素子取付部１２（この素子取付部１２には、先記のようにシリコーングリースなどの伝熱グリースを挟んでパワー半導体素子２０が取付けられている）の下方側に位置してグリース溜め部１７，およびグリース樋部１８が追加形成されている。
このグリース溜め部１７，およびグリース樋部１８は、アルミダイキャスト製のヒートシンク１０の本体に一体成形されている。ここで、グリース樋部１８は、素子取付部１２の下縁に対峙してヒートシンク１０の横幅方向に敷設されており、その長手方向に下向きの傾斜勾配をつけてヒートシンクの内側壁面から庇状に突き出して形成されている。一方、グリース溜め部１７はポケット形状で、グリース樋部１８の先端に連ねてヒートシンク１０の側縁近くに形成されている。
上記の構成により、素子取付部１２に取付けたパワー半導体素子２０の発熱量増大により流動化して素子取付部１２の下縁から下方に垂れ落ちる伝熱グリースは、前記したグリース樋部１８に受け止められ、その傾斜勾配の樋面を流下してグリース溜め部１７の中に回収される。したがって、流動化して半導体素子２０の周縁に漏れ出た伝熱グリースは、そのまま下方に滴下して垂れ流しになることがなく、これにより従来構造で問題となっていた機器周辺の汚損を防ぐことができる。しかも、ヒートシンク１０の素子取付面には、半導体素子２０との間の伝熱面積を制約するようなグリース溜めの溝部（特許文献１，２参照）などを設けないので半導体素子２０とヒートシンク１０との間に高い伝熱性を確保することができる。
【符号の説明】
【００１１】
１０：ヒートシンク
１１：放熱フィン
１２：素子取付部
１５：伝熱グリース
１７：グリース溜め部
１８：グリース樋部
２０：パワー半導体素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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