(57)【要約】【課題】半導体パッケージと他の構成要素との間で接触抵抗をなくすることができ、冷却効率及び通電効率を向上させ得る圧接型半導体装置を提供する。【解決手段】所定の半導体素子が封入された略平形の半導体パッケージを備え、該パッケージの表裏両面側に別個の構成が圧接されてなる圧接型半導体装置において、上記半導体パッケージに対して、上記半導体素子と電気的に接続する電極を一体的に設ける。更に、上記半導体素子と電気的に接続する電極に所定以上の厚さをもたせて、その電極に対して、上記半導体素子から発生される熱を放散する冷却フィンを一体的に設ける。【選択図】　　　　図１
2004095787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の半導体素子が封入された略平形の半導体パッケージを備え、該パッケージの表裏両面側に別個の構成が圧接されてなる圧接型半導体装置において、
上記半導体パッケージに対して、上記半導体素子と電気的に接続する電極が一体的に設けられていることを特徴とする圧接型半導体装置。
【請求項２】
更に、上記半導体素子と電気的に接続する電極が所定以上の厚さを有するように設けられ、該電極に対して、上記半導体素子から発生される熱を放散する冷却フィンが一体的に設けられていることを特徴とする請求項１記載の圧接型半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の半導体素子が封入された略平形の半導体パッケージを備え、その表裏両面側に他の構成が圧接されてなる圧接型半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体分野では、所定の半導体素子をその両面から金属電極材料で挟み、加圧接触させてなる略平形状の半導体パッケージを備えた圧接型半導体装置の開発が進められている。かかる圧接型半導体装置は、パッケージの両面からの冷却が可能であり、また、パッケージ表面からの電極取出しにワイヤが不要になる等の理由から、寄生インダクタンスを低減させることができ、また、高信頼性を確保できる点で有利とされている。
【０００３】
ところで、半導体素子が封入された半導体パッケージでは、一般的に、半導体素子から発生する熱の放散が、パッケージ外装からの熱放射だけでは不十分であり、半導体素子の接合温度がその許容値以上にあがることから、素子内で発生した電力損失により生ずる熱はなんらかの冷却方法で外部に放散させる必要がある。これに関連して、前述した略平形の圧接型パッケージに対する熱の放散手段としては、従来、その両面に冷却フィンを取り付けることが知られている。
【０００４】
図３は、半導体パッケージに対してその両面側に冷却フィンが取り付けられる従来の圧接型半導体装置を分解して示す側面図である。この圧接型半導体装置４０は、基本構成として、電力半導体素子を含む略平形の半導体パッケージ４１と、該半導体パッケージ４１の表裏両面側で圧接される冷却フィン（ここでは水冷フィン）４４Ａ，４４Ｂと、各冷却フィンの外表面に対して取り付けられる絶縁部材４５Ａ，４５Ｂとを有している。
【０００５】
半導体パッケージ４１は、電力半導体素子が封入されてなる構造体４２と、該構造体４２に対してその両面に取り付けられた圧接部材４３Ａ，４３Ｂとから構成されている。なお、特に図示しないが、構造体４２内に含まれる電力半導体素子から取り出された電極は、圧接部材４３Ａ，４３Ｂを介して、その圧接部材４３Ａ，４３Ｂの外表面に露出する。また、冷却フィン４４Ａ，４４Ｂには、それぞれ、圧接部材４３Ａ，４３Ｂの外表面に露出した電極に対して電気的に接続する電極取出し端子４４ａ，４４ｂが、外部接続用に、各冷却フィンの平面方向に沿って外方へ突出するように設けられている。
【０００６】
以上のように、従来の圧接型半導体装置４０では、外部接続用端子４４ａ，４４ｂを備えた冷却フィン４４Ａ，４４Ｂが、半導体パッケージ４１とは別個に設けられ、それぞれ、半導体パッケージ４１に対してその両面側で圧接される構造が採用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の半導体デバイス４０では、冷却フィン４４Ａ，４４Ｂと半導体パッケージ４１との間に接触抵抗が発生し、冷却効率及び通電効率に悪影響を与えていた。更に、外部接続用端子４４ａ，４４ｂについても別に治具を用意する必要があり、冷却フィン〜半導体パッケージ間に接触抵抗が生じ、やはり、通電効率に悪影響を与えていた。
なお、従来、上記の接触抵抗を低減する方法としては、冷却フィン〜半導体パッケージ間での接触面に例えば導電性グリス（不図示）を塗布する等の方法が知られているが、接触抵抗を完全になくすることはできなかった。
【０００８】
本発明は、上記技術的課題に鑑みてなされたもので、半導体パッケージと他の構成要素との間で接触抵抗をなくすることができ、冷却効率及び通電効率を向上させ得る半導体デバイスを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願の第１の発明は、所定の半導体素子が封入された略平形の半導体パッケージを備え、該パッケージの表裏両面側に別個の構成が圧接されてなる圧接型半導体装置において、上記半導体パッケージに対して、上記半導体素子と電気的に接続する電極が一体的に形成されていることを特徴としたものである。
【００１０】
また、本願の第２の発明は、上記半導体素子と電気的に接続する電極が所定以上の厚さを有するように設けられ、該電極に対して、上記半導体素子から発生される熱を放散する冷却フィンが一体的に設けられていることを特徴としたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る半導体デバイスを分解して示す側面図である。この半導体デバイス１０は、基本的な構成として、電力半導体素子を含む半導体パッケージ１と、該半導体パッケージ１に対してその両面から圧接される平板状の絶縁部材５Ａ，５Ｂとを有している。
【００１２】
半導体パッケージ１は、電力半導体素子をその内部に封入する構造を有しており、その構造上、半導体素子から発生する熱の放散が、パッケージ外装からの熱放射だけでは不十分であり、半導体素子内で発生した電力損失により生ずる熱はなんらかの冷却方法で外部に放散させる必要がある。従来では、図３を参照して説明したように、半導体パッケージ１の表裏両面側に、該半導体パッケージとは別個に設けられた冷却フィンが取り付けられていたが、この実施の形態では、半導体パッケージ１に対して、冷却フィンが一体的に内蔵される。
なお、冷却フィンの種類は、特に限定されるものでなく、例えば水冷フィン，油冷フィン，風冷フィン等の冷媒を用いる強制冷却タイプのもの、若しくは、冷媒を用いない自然冷却タイプのもののいずれも適用可能である。
【００１３】
次に、半導体パッケージ１の構造について詳細に説明する。図２は、半導体パッケージ１の内部構造を部分的に切り欠いて示す図である。この半導体パッケージ１においては、電力半導体素子２のカソード側（図中の上側）で、モリブデン製の基板３Ａを介して、カソード電極４Ａが設けられ、また、電力半導体素子２のアノード側（図中の下側）で、モリブデン製の基板３Ｂを介して、アノード電極４Ｂが設けられている。
【００１４】
この実施の形態では、カソード電極４Ａ及びアノード電極４Ｂが、それぞれ、所定以上の厚さを備えるように、すなわち冷却フィンが一体的に内蔵可能な厚さを備えるように設けられ、これらカソード電極４Ａ及びアノード電極４Ｂの内部には、各平面方向に沿って走る通路が形成されている。符号７ａ，７ｂは、それぞれ、カソード電極４Ａ及びアノード電極４Ｂの側面に設けられ、各電極内に形成された通路に連通する冷媒入口をあらわしている。これら冷媒入口から通路にガス，水又は油等の冷媒を流すことにより、カソード電極４Ａ及びアノード電極４Ｂにおいて、冷却フィンの作用を実現することが可能となっている。
【００１５】
また、カソード電極４Ａ，アノード電極４Ｂ及びこれら両者間の各構成の周囲には、外部環境からの保護用に、それらを取り囲む筒状のハウジング６が設けられている。また、このハウジング６を介して、それぞれ、カソード電極４Ａ及びアノード電極４Ｂに対して電気的に接続する電極取出し端子４ａ及び４ｂが、外部接続用に、各電極４Ａ，４Ｂの平面方向に沿って外方へ突出するように設けられている。
【００１６】
以上のように構成される半導体パッケージ１を備えた圧接型半導体装置１０では、冷却フィン，カソード電極４Ａ及びアノード電極４Ｂがパッケージ本体に対して一体的に構成されることにより、各構成間（特にパッケージ〜他の構成間）で電気的な接続が実現されるべき比較的広い面での接触をなくして、半導体パッケージ１と他の構成との間で接触抵抗をなくすることができる。その結果、装置自体の冷却効率及び通電効率を向上させることができる。この場合には、比較的簡単な構造で装置の冷却効率を向上させることができ、結果的に、半導体装置の小型化を実現することができる。
また、この場合には、半導体パッケージ１と他の構成との間で導電性グリスを塗布する必要がなく、装置の組立を一層簡単にすることができる。更に、この実施の形態では、半導体パッケージ内部で冷却フィンにより直接に電力半導体素子が冷却されるため、半導体素子の冷却効率が高く、装置の通電能力の向上が実現可能である。
【００１７】
なお、本発明は、例示された実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【００１８】
例えば、前述した実施の形態では、半導体パッケージに対して、カソード電極及びアノード電極とともに冷却フィンが一体的に設けられたが、これに限定されることなく、カソード電極及びアノード電極のみ一体的に設けてもよい。この場合にも、半導体パッケージと他の構成との間で接触抵抗をなくすることができ、その結果、装置自体の冷却効率及び通電効率を向上させることができる。また、この場合にも、半導体パッケージと他の構成との間で導電性グリスを塗布する必要がなく、装置の組立を一層簡単にすることができる。
更に、前述した実施の形態では、カソード電極４Ａ及びアノード電極４Ｂが共に冷却フィンを兼ね備えるための所定以上の厚さを備える構造を有しているが、これに限定されることなく、かかる構造を有する電極は、カソード電極４Ａ及びアノード電極４Ｂのいずれか一方であってもよい。
【００１９】
【発明の効果】
本願の請求項１の発明によれば、所定の半導体素子が封入された略平形の半導体パッケージを備え、該パッケージの表裏両面側に別個の構成が圧接されてなる圧接型半導体装置において、上記半導体パッケージに対して、上記半導体素子と電気的に接続する電極が一体的に形成されているので、パッケージ〜他の構成間で電気的な接触抵抗をなくすることができ、その結果、装置自体の冷却効率及び通電効率を向上させることができる。また、半導体パッケージと他の構成との間で導電性グリスを塗布する必要がなく、装置の組立を一層簡単にすることができる。
【００２０】
また、本願の第２の発明によれば、上記半導体素子と電気的に接続する電極が所定以上の厚さを有するように設けられ、該電極に対して、上記半導体素子から発生される熱を放散する冷却フィンが一体的に設けられているので、冷却フィンを別個に設ける必要がなく、組立性の向上を図ることができ、更に、半導体素子の冷却効率も高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る圧接型半導体装置を分解して示す側面図である。
【図２】上記圧接型半導体装置に組み込まれた冷却フィン内蔵式の半導体パッケージの内部構造を部分的に切り欠いて示す図である。
【図３】従来の圧接型半導体装置を分解して示す側面図である。
【符号の説明】
１　半導体パッケージ，２　電力半導体素子，３Ａ　カソード側の基板，３Ｂ　アノード側の基板，４Ａ　冷却フィン兼カソード電極，４Ｂ　冷却フィン兼アノード電極，４ａ，４ｂ　電極取出し端子，５Ａ，５Ｂ　絶縁部材，１０　圧接型半導体装置。
【図１】
2004095787.tif 000003
【図２】
2004095787.tif 000004
【図３】
2004095787.tif 000005