(57)【要約】【課題】パワー素子と制御回路を１つのパッケージ収納した電力用半導体装置において放熱手段を取りつける場合の放熱手段と外部端子間の絶縁距離を十分に確保できる電力用半導体装置及び放熱器を提供する。【解決手段】電力用半導体装置１０ａの上面において、両側面のそれぞれの周縁に沿って上側にせり出した突出部１１ａ、１１ｂを設けた。これにより、外部端子１３から電力用半導体装置１０ａの上面に取りつけられる冷却フィン（放熱器）までの沿面距離を長くすることができ、絶縁性を向上できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂パッケージ内に電力用半導体素子を封止し、一主面及び該一主面と接する対向する２つの側面を有し、前記一主面上において前記電力用半導体素子が発生する熱を放熱するための放熱器が取りつけられ、前記側面において前記電力用半導体素子と外部の電気的接続を得るための外部端子列が設けられた電力用半導体装置において、
前記一主面と前記側面の境界又はその近傍において前記境界に沿って突出部を設けたことを特徴とする電力用半導体装置。
【請求項２】
前記突出部を前記一主面上に設けたことを特徴とする請求項１記載の電力用半導体装置。
【請求項３】
前記突出部を前記側面上に設けたことを特徴とする請求項１記載の電力用半導体装置。
【請求項４】
その側面において長さ方向に配列された外部端子列を有する電力用半導体装置の一主面上に取り付けられて使用される放熱器において、
複数の放熱フィンを有する本体部と、該本体部を支持し、前記電力用半導体装置の一主面に直接接し、Ｔ字またはＬ字状断面を有する脚部とを有することを特徴とする放熱器。
【請求項５】
前記電力用半導体装置がその内部において一主面側に内蔵ヒートシンクを有する場合、前記放熱器の脚部の一主面と接する部分の幅方向の長さを前記内蔵ヒートシンクの幅方向の長さと一致させるか又はそれより小さくしたことを特徴とする請求項４記載の放熱器。
【請求項６】
前記放熱器の脚部の一主面と接する部分の幅方向の長さを前記電力用半導体装置の幅方向の長さよりも小さくしたことを特徴とする請求項４記載の放熱器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１つ以上のパワー素子とそのパワー素子を制御する制御回路とを１つのパッケージ収納したデバイスに関し、特に、パワー素子から発生する熱を放熱するための冷却手段を取りつける場合の冷却手段とデバイスの端子間の絶縁距離を十分に確保する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パワー素子にはサイリスタ、トライアック、ダイオード、トランジスタ、ＩＧＢＴ等がある。これらのパワー素子と、それらのパワー素子を制御する制御ＩＣとを１つのパッケージに収納したパワーデバイスがある。そのパワーデバイスにおいては、ベース板上に熱伝導のよい絶縁体を挟んで薄い（０．１ｍｍから１ｍｍ）導電体で回路が構成され、その回路上にパワー素子、制御ＩＣ及びその他の必要な回路部品（抵抗器、コンデンサ等）が実装され、ベース板の外周に沿って装着したプラスチック製ケースで囲まれる。さらに、絶縁体上に構成された導電体から外部との電気接続を得るための外部端子がベース板と反対の方向に配置され、ケース内側には実装されたパワー素子等と導電体とを保護するために樹脂（エポキシ樹脂やシリコンゴム等）が注入され硬化されている。
【０００３】
近年、パワーデバイスの生産量の増加から、従来のベース板、ケース、注入樹脂で形成される形状から、リードフレーム上にパワー素子、制御ＩＣ、回路部品を搭載し、トランスファーモールドにより樹脂封止するＤＩＰ（Dual in line package）やＳＩＰ(Single in line package)によるパッケージに移行している。
【０００４】
なお、パワーデバイスの技術を開示したものとして特許文献１から特許文献５がある。
【０００５】
【特許文献１】
実開昭５９−１４６９４９号公報（図４〜図６、第３、４頁）
【特許文献２】
特開平６−１２５０２４号公報（図７ａ、図２，第５頁）
【特許文献３】
特開平７−２６３６００号公報（図１〜図４、第３頁）
【特許文献４】
特開２００２−１１０８６７号公報（図１、第３、４頁）
【特許文献５】
特開平９−１５３５７４号公報（図１〜図７、第７〜９頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のようなＤＩＰやＳＩＰのパッケージは主として低電圧（５０Ｖ以下）や低消費電力（１０Ｗ以下）の目的のために開発が進められてきたため、放熱手段である冷却フィンの装着に関して次のような問題がある。すなわち、このようなＤＩＰやＳＩＰのパッケージは、パッケージ側面の両側または片側において外部端子列を有しており、冷却フィンをパッケージ上面に配置した際に、冷却フィンと外部端子との間の絶縁距離を十分に確保することが求められる。
【０００７】
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、パワー素子と制御回路を１つのパッケージ収納したパワーデバイスにおいて、パワー素子から発生する熱を放熱するための放熱手段を取りつける場合の放熱手段とデバイスの端子間の絶縁距離を十分に確保できるパワーデバイス及び放熱手段を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電力用半導体装置は、樹脂パッケージ内に電力用半導体素子を封止し、一主面及び該一主面と接する対向する２つの側面を有し、一主面において前記電力用半導体素子が発生する熱を放熱するための放熱器が取りつけられ、側面において電力用半導体素子と外部の電気的接続を得るための外部端子列が設けられた電力用半導体装置において、一主面と側面の境界又はその近傍においてその境界に沿って突出部を設けた。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面を参照して、本発明に係る電力用半導体装置及び冷却フィンの実施の形態を詳細に説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１は本発明の電力用半導体装置の一つの実施形態における斜視図である。電力用半導体装置１０ａは樹脂パッケージである本体部１１内にサイリスタ、トライアック、ダイオード、トランジスタ、ＩＧＢＴ等のパワー素子を少なくとも１つと、そのパワー素子を制御する制御ＩＣと、その他の必要な回路部品を含んでいる。
【００１１】
電力用半導体装置１０ａはＤＩＰ（Dual in line package）で構成され、その両側面において内部の回路が外部と電気接続を得るための外部端子１３をその長さ方向に配列している。特に、電力用半導体装置１０ａは、その上面において、上面と両側面のそれぞれの境界に沿って上側にせり出した突出部１１ａ、１１ｂが設けられている。
【００１２】
図２（ａ）は、そのような電力用半導体装置１０ａの上面に放熱手段である冷却フィン３０を取りつけたときの状態を横から見た図である。
【００１３】
本発明の冷却フィン３０は放熱機能を実現する複数のフィンを含む本体部３０ａと、電力用半導体装置１０ａの上面と接触する脚部３０ｂとを有する。冷却フィン３０の脚部３０ｂの幅ａは電力用半導体装置１０の突出部１１ａ、１１ｂ間の距離ｃよりも小さくなっている。このような形状の冷却フィンを用いることにより、放熱機能を保持しつつ外部端子１３と冷却フィン３０との間の沿面距離を十分に確保することができる。
【００１４】
なお、図２（ａ）では、突出部１１ａ、１１ｂは上面と側面の境界線上に、その境界に沿って上面側に設けているが、図２（ｂ）に示すように上面において境界から所定の距離だけ内側に入った位置に突出部１１ａ、１１ｂを設けても良い。
【００１５】
また、図２（ａ）では、冷却フィン３０の幅方向で切断したときの脚部３０ｂの断面形状は、本体部分３０ａと脚部３０ｂの接続部分において本体部分３０ａの両側が脚部３０ｂの幅よりせり出したＴ字形状となっているが、図２（ｃ）に示すような脚部を片側のみせり出したＬ字形状としてもよい。
【００１６】
以上のように、電力用半導体装置１０ａの上面に設けた突出部１１ａ、１１ｂによって、両側面間の距離すなわち電力用半導体装置１０ａの幅方向の長さを長くすることなく、外部端子１３から冷却フィン３０までの沿面距離ｄを突出部１１ａ、１１ｂを設けない場合よりも突出部１１ａ、１１ｂの表面に沿った距離だけ長くでき、絶縁距離を長くでき、絶縁性を向上できる。
【００１７】
実施の形態２．
図３は本発明の電力用半導体装置の別の実施形態における斜視図である。実施の形態１の電力用半導体装置１０ａは、その上面において突出部１１ａ、１１ｂが設けられていたが、本実施形態の電力用半導体装置１０ｂでは、その両側面において横側にせり出した突出部１１ｘ、１１ｙが設けられている。
【００１８】
図４は、その電力用半導体装置１０ｂの上面に冷却フィン３０を取りつけたときの状態を横から見た図である。電力用半導体装置１０ｂの側面に設けた突出部１１ｘ、１１ｙによって、外部端子１３から冷却フィン３０までの沿面距離が突出部１１ｘ、１１ｙを設けない場合よりも長くでき、これにより絶縁性を向上している。また、突出部を側面に設けることにより、電力半導体装置の上面全域に冷却フィンを取り付けることが可能となるため、十分な放熱容量を確保できる。また、放熱フィンの電力用半導体装置上面と対向して接する端面の形状を単純形状とすることができる。
【００１９】
実施の形態３．
図５は本発明に係る冷却フィンを一般的な電力用半導体装置に搭載した状態を示した図である。冷却フィン３０は電力用半導体装置１０の上面に取りつけられるが、図２に示す場合と同様に、冷却フィン３０における電力用半導体装置１０との接触面の幅ａを電力用半導体装置１０の幅ｂよりも小さくしている。
【００２０】
これにより、冷却フィン３０の幅を電力用半導体装置１０の幅と同一にした場合に比して、外部端子１３から冷却フィン３０までの沿面距離を大きくできるため、絶縁性を向上できる。特に、電力用半導体装置１０が内蔵ヒートシンク１５を有するときは、同図に示すように冷却フィンの３０の幅は内蔵ヒートシンク１５の幅と同一（ともに幅ａ）にすることが放熱効果の点から好ましい。しかしながら、同一幅にすることが困難な場合は、冷却フィン３０の電力用半導体装置１０との接触部（脚部３０ｂ）の幅を小さくすることが絶縁効果の点から好ましい。
【００２１】
実施の形態４．
図６は本発明に係る冷却フィンの別の実施形態を示した図である。本実施形態の冷却フィン３２は本体部３２ａと脚部３２ｂの幅を同一（ともに幅ａ）にしており、脚部３２ｂの幅ａを電力用半導体装置１０の幅ｂよりも小さくしている。なお、冷却フィン３２の幅が全体的に小さくなっていることから、前述の実施形態の冷却フィン３０、３１と同様の放熱効果を確保するために、その高さはより高くなる。
【００２２】
このように、冷却フィン３２の脚部３２ｂの幅を電力用半導体装置１０の幅よりも小さくしているため、外部端子１３から冷却フィン３２までの沿面距離を大きくできるため、絶縁性を向上できる。
【００２３】
なお、実施の形態３、４に示した冷却フィンは実施の形態１、２に示した形状を有する電力用半導体装置に適用することにより、より効果的に絶縁性を向上できる。
【００２４】
また、以上の実施形態では、ＤＩＰのパッケージに対して説明したが、本発明はＳＩＰのパッケージに対しても適用できることは明らかである。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、電力用半導体装置の外部端子と放熱手段との間の沿面距離（絶縁距離）が十分に確保できるため、絶縁性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電力用半導体装置の実施の形態１における斜視図
【図２】（ａ）実施の形態１の電力用半導体装置の上面に冷却フィンを取りつけたときの状態を横から見た図、（ｂ）上面と側面の境界からやや内側に設けられた突出部を示した図、（ｃ）脚部の形状がＬ字状形状をした冷却フィンを説明した図
【図３】本発明の電力用半導体装置の実施の形態２における斜視図
【図４】実施の形態２の電力用半導体装置の上面に冷却フィンを取りつけたときの状態を横から見た図
【図５】電力用半導体装置の上面に冷却フィンを取りつけたときの状態を横から見た図（実施の形態３）
【図６】冷却フィンの別の例を示した図（実施の形態４）
【符号の説明】
１０ａ，１０ｂ  電力用半導体装置、  １１  電力用半導体装置の本体部、  １１ａ，１１ｂ，１１ｘ，１１ｙ  電力用半導体装置の突出部、  １３  外部端子、  ３０，３１，３２  冷却フィン。
【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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