(57)【要約】【課題】半導体モジュールを縮小して製造装置と搬送装置の大型化を防ぐことができる半導体装置及びその製造方法を得る。【解決手段】冷却フィン５のベース板３の実装部３ａ上に半導体素子６を実装し、半導体素子６と実装部３ａを樹脂７で封止して半導体モジュール２を形成する。実装部３ａから横方向に延びるベース板３の延設部３ｂを冷却ジャケット１の固定部９の差込口８に差し込む。延設部３ｂを差込口８に差し込んだ状態で、実装部３ａから延設部３ｂとは反対方向に延びるベース板３の延設部３ｃを冷却ジャケット１に固定して、半導体モジュール２を冷却ジャケット１に取り付ける。【選択図】図２
2014116546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却フィンのベース板の実装部上に半導体素子を実装し、前記半導体素子と前記実装部を樹脂で封止して半導体モジュールを形成する工程と、
前記実装部から横方向に延びる前記ベース板の第１の延設部を冷却ジャケットの固定部の差込口に差し込む工程と、
前記第１の延設部を前記差込口に差し込んだ状態で、前記実装部から前記第１の延設部とは反対方向に延びる前記ベース板の第２の延設部を前記冷却ジャケットに固定して、前記半導体モジュールを前記冷却ジャケットに取り付ける工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２の延設部を前記冷却ジャケットにネジ止めすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記固定部において、前記第１の延設部が差し込まれる部分の下方に溝を設けることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記固定部の前記第１の延設部との接触面に突起を設け、
前記第１の延設部を前記差込口に差し込む際に前記第１の延設部と前記突起が接触しないようにし、
前記第２の延設部を固定する際に前記突起で前記第１の延設部を押さえ付けることを特徴とする請求項１〜３の何れか1項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
冷却フィンのベース板の実装部上に半導体素子を実装し、前記半導体素子と前記実装部を樹脂で封止して半導体モジュールを形成する工程と、
前記実装部から横方向に延びる前記ベース板の延設部を外付け部品により冷却ジャケットに押し付けて固定して、前記半導体モジュールを前記冷却ジャケットに取り付ける工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記外付け部品を前記冷却ジャケットにネジ止めすることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
冷却ジャケットと、
前記冷却ジャケットに取り付けられた半導体モジュールとを備え、
前記半導体モジュールは、ベース板を含む冷却フィンと、前記ベース板の実装部上に実装された半導体素子と、前記半導体素子と前記実装部を封止する樹脂とを有し、
前記冷却ジャケットは、差込口を持つ固定部を有し、
前記実装部から横方向に延びる前記ベース板の第１の延設部が前記固定部の前記差込口に差し込まれ、
前記実装部から前記第２の延設部とは反対方向に延びる前記ベース板の第２の延設部が前記冷却ジャケットに固定されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
前記第２の延設部は前記冷却ジャケットにネジ止めされていることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記固定部において、前記第１の延設部が差し込まれる部分の下方に溝が設けられていることを特徴とする請求項７又は８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記固定部の前記第１の延設部との接触面に突起が設けられ、
前記突起が前記第１の延設部を押さえ付けていることを特徴とする請求項７〜９の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
冷却ジャケットと、
外付け部品と、
前記冷却ジャケットに前記外付け部品により取り付けられた半導体モジュールとを備え、
前記半導体モジュールは、ベース板を含む冷却フィンと、前記ベース板の実装部上に実装された半導体素子と、前記半導体素子と前記実装部を封止する樹脂とを有し、
前記実装部から横方向に延びる前記ベース板の延設部が前記外付け部品により前記冷却ジャケットに押し付けられて固定されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
前記外付け部品は前記冷却ジャケットにネジ止めされていることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールを冷却ジャケットに取り付けた半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や電車等のモータを制御するインバータや発電、回生用コンバータなどに、半導体素子と冷却フィンを樹脂で封止したトランスファーモールド型の半導体モジュールが用いられる。この半導体モジュールを冷却ジャケットに取り付ける際に、従来は半導体モジュールの樹脂封止部から延びるベース板の四隅を冷却ジャケットにネジ止めしていた（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】特開２００５−２８６０２０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、ベース板にネジ穴を設けるスペースが必要になるため、半導体モジュールのサイズが大きくなる。このため、製造装置と搬送装置が大型化する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、その目的は半導体モジュールを縮小して製造装置と搬送装置の大型化を防ぐことができる半導体装置及びその製造方法を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、冷却フィンのベース板の実装部上に半導体素子を実装し、前記半導体素子と前記実装部を樹脂で封止して半導体モジュールを形成する工程と、前記実装部から横方向に延びる前記ベース板の第１の延設部を冷却ジャケットの固定部の差込口に差し込む工程と、前記第１の延設部を前記差込口に差し込んだ状態で、前記実装部から前記第１の延設部とは反対方向に延びる前記ベース板の第２の延設部を前記冷却ジャケットに固定して、前記半導体モジュールを前記冷却ジャケットに取り付ける工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、半導体モジュールを縮小して製造装置と搬送装置の大型化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す上面図である。
【図２】図１のＩ−ＩＩに沿った断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る半導体装置を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る半導体装置を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係る半導体装置を示す上面図である。
【図６】図５のＩ−ＩＩに沿った断面図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係る半導体装置の変形例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装置及びその製造方法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に係る半導体装置を示す上面図である。図２は図１のＩ−ＩＩに沿った断面図である。冷却ジャケット１にトランスファーモールド型の半導体モジュール２が取り付けられている。
【００１１】
半導体モジュール２は、ベース板３とその下方に設けられた複数のフィン４を含む冷却フィン５と、ベース板３の実装部３ａ上に実装された半導体素子６と、半導体素子６と実装部３ａを封止する樹脂７とを有する。ベース板３は、実装部３ａと、実装部３ａから横方向に延びる延設部３ｂと、実装部３ａから延設部３ｂとは反対方向に延びる延設部３ｃとを有する。延設部３ｂ，３ｃは半導体モジュール２の四角形状の樹脂７の四隅から反対方向に延びている。
【００１２】
冷却ジャケット１の上面には、差込口８を持つ固定部９と、冷却水路１０と、Ｏリング用溝１１とが設けられている。ベース板３の延設部３ｂが固定部９の差込口８に差し込まれている。ベース板３の延設部３ｃが冷却ジャケット１にネジ１２によりネジ止めされて固定されている。複数のフィン４は冷却ジャケット１の冷却水路１０に収納されている。水漏れを防ぐためＯリング用溝１１内にＯリング１３が用いられている。
【００１３】
続いて、本実施の形態の製造方法を説明する。まず、冷却フィン５のベース板３の実装部３ａ上に半導体素子６を実装し、半導体素子６と実装部３ａを樹脂７で封止して半導体モジュール２を形成する。
【００１４】
次に、実装部３ａから横方向に延びるベース板３の延設部３ｂを冷却ジャケット１の固定部９の差込口８に差し込む。次に、延設部３ｂを差込口８に差し込んだ状態で、実装部３ａから延設部３ｃとは反対方向に延びるベース板３の延設部３ｃを冷却ジャケット１にネジ止めして固定して、半導体モジュール２を冷却ジャケット１に取り付ける。
【００１５】
本実施の形態では、冷却フィン５のベース板３の延設部３ｂを冷却ジャケット１の固定部９の差込口８に差し込むことにより、延設部３ｂを冷却ジャケット１にネジ止めする場合に比べて延設部３ｂの長さを短くすることができる。この結果、半導体モジュール２を縮小できるため、製造装置と搬送装置の大型化を防ぐことができる。また、延設部３ｂのネジ止めを無くすことで部品点数を削減できる。
【００１６】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置を示す断面図である。実施の形態１の構成に加えて、固定部９において、延設部３ｂが差し込まれる部分の下方に溝１４が設けられている。
【００１７】
この溝１４により延設部３ｂを固定部９に斜めに深く差し込むことができるため、差し込み時に冷却フィン５と冷却ジャケット１の接触を防ぐことができる。この結果、冷却フィン５の面積を増やして冷却性能を向上させることができる。
【００１８】
実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３に係る半導体装置を示す断面図である。実施の形態１の構成に加えて、固定部９の延設部３ｂとの接触面に突起１５が設けられている。この突起１５が延設部３ｂを押さえ付けている。組み立て時において、延設部３ｂを差込口８に差し込む際に延設部３ｂと突起１５が接触しないようにする。そして、延設部３ｃをネジ止めする際に突起１５で延設部３ｂを押さえ付ける。これにより、冷却フィン５のベース板３と冷却ジャケット１の密着性を向上させることができる。
【００１９】
なお、上記の機能を生じるように突起１５の高さを調整する必要がある。突起の断面形状はベース板３に食い込みやすい三角形状が好ましいが、半円状、四角形状でもよい。
【００２０】
実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４に係る半導体装置を示す上面図である。図６は図５のＩ−ＩＩに沿った断面図である。実施の形態１とは異なり、半導体モジュール２のベース板３の延設部３ｂ，３ｃにネジ穴が設けられていない。そして、半導体モジュール２が冷却ジャケット１に外付け部品１６により取り付けられている。具体的には、ベース板３の延設部３ｂ，３ｃが外付け部品１６により冷却ジャケット１に押し付けられてネジ止めされて固定されている。外付け部品１６はネジ１２により冷却ジャケット１に固定されている。外付け部品１６の断面形状はＳ字状である。
【００２１】
ベース板３の延設部３ｂ，３ｃを直接ネジ止めするのではなく外付け部品１６で固定するため、延設部３ｂ，３ｃにネジ穴を設ける必要が無い。従って、延設部３ｂ，３ｃの長さを短くすることができる。この結果、半導体モジュール２を縮小できるため、製造装置と搬送装置の大型化を防ぐことができる。また、延設部３ｂのネジ止めを無くすことで部品点数を削減できる。
【００２２】
図７は、本発明の実施の形態４に係る半導体装置の変形例を示す断面図である。この例では外付け部品１６の断面形状は長方形状である。ベース板３の延設部３ｂ，３ｃを冷却ジャケット１に押し付けて固定できるものであれば、外付け部品１６の断面形状はＳ字状に限らず、長方形状や正方形状でもよい。
【００２３】
なお、半導体素子６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半導体素子６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モジュール２も小型化できる。また、素子の耐熱性が高いため、冷却フィン５を小型化でき、冷却部を空冷化できるので、半導体装置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、半導体モジュール２を高効率化できる。
【符号の説明】
【００２４】
１  冷却ジャケット、２  半導体モジュール、３  ベース板、３ａ  実装部、３ｂ，３ｃ  延設部、５  冷却フィン、６  半導体素子、７  樹脂、８  差込口、９  固定部、１４  溝、１５  突起、１６  外付け部品
【図１】
2014116546.tif 000003
【図２】
2014116546.tif 000004
【図３】
2014116546.tif 000005
【図４】
2014116546.tif 000006
【図５】
2014116546.tif 000007
【図６】
2014116546.tif 000008
【図７】
2014116546.tif 000009