(57)【要約】【課題】各種のばらつき及び熱膨張によりＩＣチップとヒートシンクとの対向面が最接近したとしても、ＩＣチップとヒートシンクとがショートすることを回避できる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置は、ＭＯＳＦＥＴ１が実装されている基板２と、ＭＯＳＦＥＴ１を覆うとともに基板２におけるＭＯＳＦＥＴ１側の面２ａに取り付けられているヒートシンク（第２ヒートシンク）５と、ＭＯＳＦＥＴ１とヒートシンク５との対向面６，７間に存在する第１の隙間８を埋めるように設けられた放熱グリス９と、を備える。基板２におけるＭＯＳＦＥＴ１側の面２ａにはヒートシンク５に対し絶縁状態となる絶縁部１０が存在する。ヒートシンク５における基板２と対向する面には絶縁部１０に向けて突出する突出部１１が設けられる。突出部１１と絶縁部１０との間には第１の隙間８よりも小さい第２の隙間１２が設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣチップが実装されている基板と、
前記ＩＣチップを覆うとともに前記基板における前記ＩＣチップ側の面に取り付けられているヒートシンクと、
前記ＩＣチップと前記ヒートシンクとの対向面間に存在する第１の隙間を埋めるように設けられた放熱材と、
を備える半導体装置において、
前記基板における前記ＩＣチップ側の面には前記ヒートシンクに対し絶縁状態となる絶縁部が存在しており、
前記ヒートシンクにおける前記基板と対向する面には前記ヒートシンクから前記絶縁部に向けて突出する突出部が設けられており、
前記突出部と前記絶縁部との間には前記第１の隙間よりも小さい第２の隙間が設けられている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記絶縁部は、前記基板の前記ＩＣチップ側の面における同ＩＣチップの隣の位置に存在しており、
前記突出部は、前記ヒートシンクの前記基板と対向する面における前記絶縁部に対応する位置に設けられている請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記基板における前記ＩＣチップ側の面と反対側の面には、同ＩＣチップの熱が前記基板を経由して伝達される第１ヒートシンクが取り付けられており、
前記基板における前記ＩＣチップ側の面に取り付けられている前記ヒートシンクは、第２ヒートシンクとして設けられている請求項１又は２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、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置のコントローラ等に用いられる半導体装置として、ＩＣチップが実装された基板と、その基板におけるＩＣチップ側の面と反対側の面に取り付けられたヒートシンクと、を備えたものが知られている。こうした半導体装置では、ＩＣチップの熱が基板を経由してヒートシンクに伝達され、その後にヒートシンクから外気に放出される。
【０００３】
ところで、半導体装置では、大型化を招くことなくＩＣチップの放熱性を高めることが要望されており、そうした要望に対応すべく基板におけるＩＣチップ側の面にも同ＩＣチップの熱を放出するためのヒートシンクを設けるようにしている（特許文献１参照）。このヒートシンクは、基板におけるＩＣチップ側の面に接する接触部を備えており、基板上のＩＣチップを覆ように設けられている。そして、ヒートシンクの上記接触部が基板に接した状態のもとで、そのヒートシンクとＩＣチップとの対向面間には第１の隙間が存在しており、その第１の隙間を埋めるよう上記対向面に放熱材（放熱グリス等）が設けられている。
【０００４】
この場合、ＩＣチップの熱は、基板におけるＩＣチップ側の面と反対側の面に取り付けられたヒートシンクだけでなく、放熱材を介してＩＣチップ側の面のヒートシンクにも伝達される。従って、ＩＣチップの熱を基板の両面から放出することができ、それによってＩＣチップの放熱性を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１３５８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、放熱材によって埋められた上記第１の隙間の大きさを小さくするほど、ＩＣチップから放熱材を介してヒートシンクに熱を伝達する際の伝達効率が高くなるため、ＩＣチップの放熱性を高める観点では、上記第１の隙間を可能な限り小さくすることが好ましい。
【０００７】
ちなみに、第１の隙間の大きさ、すなわちＩＣチップとヒートシンクとの対向面間の距離は、ＩＣチップと上記ヒートシンクとの基板の厚さ方向についての相対位置によって定められる。そして、この相対位置は、次の（Ａ）〜（Ｄ）の原因によって変わってくる。（Ａ）基板の厚さ方向についてのＩＣチップの高さの製造ばらつき。（Ｂ）基板にＩＣチップを実装する際における同基板の厚さ方向についてのＩＣチップの位置のばらつき。（Ｃ）ヒートシンクにおける基板に取り付けられる部分からＩＣチップとの対向面までの基板の厚さ方向についての距離の製造ばらつき。（Ｄ）ヒートシンクの熱膨張。
【０００８】
上記第１の隙間の大きさについては、上述した各種のばらつき及び熱膨張が原因でＩＣチップとヒートシンクとの対向面が最接近しても、それら対向面同士が接触（ショート）しないと考えられる大きさに定めるようにしている。ただし、上述した各種のばらつき及び熱膨張を考慮したとしても、第１の隙間を小さくしすぎると、ＩＣチップとヒートシンクとの対向面が最接近して対向面間の放熱グリスが流動した場合に、ＩＣチップとヒートシンクとが接触（ショート）する可能性がある。
【０００９】
なお、こうした問題は、電動パワーステアリング装置のコントローラ以外に用いられる半導体装置においても、概ね共通したものとなっている。
本発明の目的は、各種のばらつき及び熱膨張によりＩＣチップとヒートシンクとの対向面が最接近したとしても、ＩＣチップとヒートシンクとがショートすることを回避できる半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する半導体装置は、ＩＣチップが実装されている基板と、ＩＣチップを覆うとともに基板における前記ＩＣチップ側の面に取り付けられているヒートシンクと、ＩＣチップとヒートシンクとの対向面間に存在する第１の隙間を埋めるように設けられた放熱材と、を備える。基板におけるＩＣチップ側の面にはヒートシンクに対し絶縁状態となる絶縁部が存在しており、ヒートシンクにおける基板と対向する面には上記ヒートシンクから上記絶縁部に向けて突出する突出部が設けられている。そして、上記突出部と上記絶縁部との間には上記第１の隙間よりも小さい第２の隙間が設けられている。
【００１１】
上記構成によれば、ＩＣチップと上記ヒートシンクとの基板の厚さ方向についての相対位置が、ＩＣチップ及びヒートシンクの製造ばらつきや組み付け時の位置のばらつき、及び、ヒートシンクの熱膨張といった各種のばらつきが原因で変わってくる。そして、上述した各種のばらつき及び熱膨張が原因でＩＣチップとヒートシンクとの対向面が接近した場合、ヒートシンクの突出部が基板の絶縁部に接触することにより、上記対向面同士の接触（ショート）を回避することができる。
【００１２】
また、上記絶縁部は基板のＩＣチップ側の面における同ＩＣチップの隣の位置に存在しており、上記突出部はヒートシンクの基板と対向する面における上記絶縁部に対応する位置に設けられていることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、ＩＣチップとヒートシンクとの対向面に近い位置に突出部及び絶縁部が存在しているため、上述した各種のばらつき及び熱膨張に起因する上記対向面の接近によって突出部と絶縁部とが接触したとき、その接触によって上記対向面同士の接触（ショート）をより確実に回避することができる。
【００１４】
なお、基板におけるＩＣチップ側の面と反対側の面に、同ＩＣチップの熱が基板を経由して伝達される第１ヒートシンクが取り付けられている場合、基板におけるＩＣチップ側の面に取り付けられているヒートシンクは第２ヒートシンクとして設けられる。
【００１５】
この構成によれば、第２ヒートシンクは半導体装置の大型化を防止しつつＩＣチップの放熱性を高めることを目的として設けられたものであって、そうした第２ヒートシンクにおいてＩＣチップとの接触（ショート）を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】半導体装置を示す概略断面図。
【図２】図１の半導体装置における二点鎖線で囲んだ部分を示す拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、半導体装置の一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
図１に示すように、半導体装置は、ＩＣチップとして電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）１が実装された基板２と、その基板２におけるＭＯＳＦＥＴ１側の面２ａと反対側の面２ｂに取り付けられた第１ヒートシンク３と、を備えている。この第１ヒートシンク３と面２ｂとの間には、両者を絶縁するとともに両者の間で熱を伝達する放熱シート４が設けられている。ＭＯＳＦＥＴ１の熱は、基板２及び放熱シート４を経由して第１ヒートシンク３に伝達され、その後に第１ヒートシンク３から外気に放出される。
【００１８】
また、基板２におけるＭＯＳＦＥＴ１側の面２ａには、半導体装置の大型化を招くことなくＭＯＳＦＥＴ１の放熱性を高めるため、ＭＯＳＦＥＴ１を覆うように第２ヒートシンク５が取り付けられている。第２ヒートシンク５は、基板２の面２ａに対し絶縁状態で取り付けられる脚部５ａと、脚部５ａと一体的に形成されて基板２の面２ａと平行に延びる平板部５ｂと、を備えている。平板部５ｂにおけるＭＯＳＦＥＴ１との対向面６と、ＭＯＳＦＥＴ１における平板部５ｂとの対向面７との間には第１の隙間８が存在しており、その第１の隙間８を埋めるように放熱グリス（放熱材）９が設けられている。この放熱グリス９は、対向面６，７間を絶縁するとともに両者の間で熱を伝達する。従って、ＭＯＳＦＥＴ１の熱が放熱グリス９を介して第２ヒートシンク５に伝達されて同第２ヒートシンク５からも放出されるため、半導体装置に第２ヒートシンク５を設けることによってＭＯＳＦＥＴ１の放熱性を高めることができる。
【００１９】
ＭＯＳＦＥＴ１の放熱性を高めるためには、上記第１の隙間８を可能な限り小さくすることにより、ＭＯＳＦＥＴ１から放熱グリス９を介して第２ヒートシンク５（平板部５ｂ）に伝達される熱の伝達効率を高めることが好ましい。ちなみに、第１の隙間８の大きさ、すなわち対向面６，７間の距離は、ＭＯＳＦＥＴ１と平板部５ｂと基板２との三者それぞれの厚さ方向についての寸法と、これら三者を実装した場合の相対位置とによって定められるはずである。しかし実際には、これら三者の厚さ方向の寸法も相対位置も、ばらつき、公差、熱膨張によって変動する。上記第１の隙間８の大きさについては、上述した各種のばらつき、公差、及び熱膨張が原因でＭＯＳＦＥＴ１と平板部５ｂとの対向面６，７が最接近しても、それら対向面６，７同士が接触しないと考えられる大きさに定められる。ただし、上述した各種のばらつき、公差、及び熱膨張を考慮したとしても、第１の隙間８を小さくしすぎると、ＭＯＳＦＥＴ１と平板部５ｂとの対向面６，７が最接近して対向面６，７間の放熱グリス９が流動した場合に、ＭＯＳＦＥＴ１と平板部５ｂとが接触（ショート）する可能性がある。
【００２０】
次に、こうしたＭＯＳＦＥＴ１と平板部５ｂとの接触という問題を回避するための構造について説明する。
図２は、図１の半導体装置における二点鎖線で囲んだ部分を拡大して示している。図２に示されるように、基板２の面２ａであって第２ヒートシンク５の平板部５ｂに対向する部分には、第２ヒートシンク５に対し絶縁状態となる絶縁部１０が存在している。また、第２ヒートシンク５の平板部５ｂにおける基板２と対向する面には、第２ヒートシンク５（平板部５ｂ）から上記絶縁部１０に向けて突出する突出部１１が平板部５ｂと一体的に形成されている。
【００２１】
なお、上記絶縁部１０は、基板２の面２ａにおけるＭＯＳＦＥＴ１の隣の位置に存在している。また、上記突出部１１は、第２ヒートシンク５（平板部５ｂ）の基板２と対向する面における上記絶縁部１０に対応する位置に設けられている。
【００２２】
上記突出部１１と上記絶縁部１０との間には、上記第１の隙間８よりも小さい第２の隙間１２が設けられている。すなわち、第１の隙間８における基板２の厚さ方向（図２の上下方向）の距離を「Ｘ１」とし、第２の隙間１２における基板２の厚さ方向の距離を「Ｘ２」としたとすると、「Ｘ２＜Ｘ１」の関係が成り立つように第２の隙間１２の大きさが定められている。
【００２３】
次に、半導体装置の作用について説明する。
ＭＯＳＦＥＴ１、平板部５ｂ、基板２、それぞれの厚さ方向の寸法も、それらの相対位置も、ＭＯＳＦＥＴ１及び第２ヒートシンク５の製造ばらつきや組み付け時の位置のばらつき、及び、第２ヒートシンク５の熱膨張といった各種のばらつきが原因で変わってくる。こうした各種のばらつき及び熱膨張が原因で、ＭＯＳＦＥＴ１と平板部５ｂとの対向面６，７が接近したとしても、第２ヒートシンク５の突出部１１が基板２の絶縁部１０に接触することにより、上記対向面６，７同士の接触（ショート）は回避される。
【００２４】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）各種のばらつき及び熱膨張により、ＭＯＳＦＥＴ１と第２ヒートシンク５（平板部５ｂ）との対向面６，７が最接近したとき、それらＭＯＳＦＥＴ１と平板部５ｂとがショートすることを回避できる。
【００２５】
（２）絶縁部１０は基板２の面２ａにおけるＭＯＳＦＥＴ１の隣の位置に存在しており、突出部１１は第２ヒートシンク５（平板部５ｂ）の基板２と対向する面における上記絶縁部１０に対応する位置に設けられているため、ＭＯＳＦＥＴ１と平板部５ｂとの対向面６，７に近い位置に上記突出部１１及び上記絶縁部１０が存在する。このため、上述した各種のばらつき及び熱膨張に起因する上記対向面６，７の接近によって突出部１１と絶縁部１０とが接触したとき、その接触によって対向面６，７同士の接触（ショート）が生じることをより確実に回避することができる。
【００２６】
（３）第２ヒートシンク５は半導体装置の大型化を防止しつつＭＯＳＦＥＴ１の放熱性を高めることを目的として設けられたものであって、そうした第２ヒートシンク５（平板部５ｂ）においてＭＯＳＦＥＴ１との接触（ショート）を回避することができる。
【００２７】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・基板２に実装されるＩＣチップとして電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を例示したが、それ以外のＩＣチップであってもよい。
【００２８】
・半導体装置において、必ずしも第１ヒートシンク３を設ける必要はない。
・対向面６，７間の放熱材として放熱グリス９を例示したが、放熱性のある材料であればよい。
【００２９】
・突出部１１及び絶縁部１０は必ずしもＭＯＳＦＥＴ１の隣に位置している必要はなく、ＭＯＳＦＥＴ１から離れて位置していてもよい。
・ＩＣチップとして電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）以外のものが用いられていてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１…ＭＯＳＦＥＴ、２…基板、２ａ…面、２ｂ…面、３…第１ヒートシンク、４…放熱シート、５…第２ヒートシンク、５ａ…脚部、５ｂ…平板部、６…対向面、７…対向面、８…第１の隙間、９…放熱グリス、１０…絶縁部、１１…突出部、１２…第２の隙間。
【図１】
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【図２】
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