(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体である半導体部材と、
前記半導体部材で発生した熱を放熱する放熱部材と、
前記半導体部材と前記放熱部材との間に配置され、前記半導体部材で発生した熱を前記放熱部材に伝導させる放熱シートと、
を有する半導体部材の放熱装置であって、
上記放熱シートの少なくとも半導体部材側の面または放熱部材側の面の何れか一方に突起部を設け、
当該突起部に対応して半導体部材または放熱部材に嵌合穴を設けると共に、
突起部の先端側に凹溝を形成し、且つ当該突起部の外周に、根元側に向けて断面が縮小されるテーパ部を形成したことを特徴とする半導体部材の放熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子で発生した熱を放熱シートを介して放熱部材に伝達させる半導体部材の放熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子で発生した熱を放熱部材に伝達させるために、放熱シートを媒介とした放熱装置が使用されている。
図１５にその一例を示す。この半導体部材の放熱装置は、基板１０１上に断面Ｌ字状の放熱部材１０２が載置され、その一端側に放熱シート１０３、さらに一端側に半導体部品１０４が設けられている。また、放熱部材１０２と半導体部品１０４とに当接し、半導体部品１０４を保持する半導体部品保持具１０５が設けられている。
【０００３】
そして、この半導体部材の放熱装置は、つぎのように組み付けられている。まず、螺子１０６を、半導体部品保持具１０５の螺子挿通穴１０７と、長方形の放熱シート１０３の螺子挿通穴１０８とに順次挿通する。ついで、この放熱シート１０３および半導体部品保持具１０５と一体になった螺子１０６を、放熱部材１０２の螺子穴１０９に螺合貫通させる。そして、このとき、放熱シート１０２と半導体部品保持具１０５との間に略直方体状の半導体部品１０４を挟み込む。最後に、半導体部品１０４の位置を微調整しながら締結を完了して基板１０１上に組み付けられる。
【０００４】
図１６にもう一つの例を示す。この半導体部材の放熱装置は、基板１０１上に放熱部材１０２の一端側に半導体部品１０４を内包した放熱筒１１０が設けられている。また、この放熱筒１１０を放熱部材１０２に付勢させて保持するための半導体部品保持具１１１が設けられている。
そして、この半導体部材の放熱装置は、つぎのように組み付けられている。まず、略直方体状の半導体部品１０４を長円筒状の放熱筒１１０の内側に嵌合する。ついで、半導体部品１０４を内包した放熱筒１１０を、放熱部材１０２の一端側に当接させる。ついで、弾性を有する断面略コ字状の半導体部品保持具１１１の押圧部１１２を放熱筒１１０の一端側に当接させると同時に、この半導体部品保持具１１１の固定部１１３を放熱部材１０２の他端側に当接させる。最後に、固定部１１３に設けられた突起部１１４を放熱部材１０２の嵌合穴１１５に嵌合させて基板１０１上に組み付けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した図１５および図１６の半導体部材の放熱装置には、つぎに述べるような問題があった。
図１５の半導体部材の放熱装置では、指先で放熱シート１０３と半導体部品１０４とを放熱部材１０２に付勢しながら、半導体部品保持具１０５を半導体部品１０４が一端側から他端側に付勢されるように螺子止めしなくてはならなかった。そのため、螺子止め時に放熱シート１０３や半導体部品１０４がずり落ちる場合が有り、作業性が悪いという問題があった。
【０００６】
また、図１５の半導体部品１０４は、放熱シート１０３と半導体部品保持具１０５とに挟持されているだけであったので、半導体部品１０４の基板１０１に対する位置決めが一定しないという問題があった。
図１６の半導体部材の放熱装置では、まず、指先で放熱筒１１０を放熱部材１０２に付勢しながら、半導体部品保持具１１１の内側で放熱部材１０２と放熱筒１１０とが挟持されるようにしなければならなかった。それから、放熱筒１１０をその位置がずれないように指で保持しながら、半導体部品保持具１１１を所定の位置まで摺動させる必要があった。そのため、放熱筒１１０をその位置がずれないように指で保持するのに神経を使わなくてはならず、作業性が悪いという問題があった。
【０００７】
また、図１６の半導体部品１０４は、放熱筒１１０内に嵌合され、この放熱筒１１０は、半導体保持具１１１により放熱部材１０２に付勢されているだけであったので、半導体部品１０４を内包する放熱筒１１０と放熱部材１０２との位置関係が一定しなかった。従って、基板１０１に対して半導体部品１０４の位置決めが一定しないという問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる従来の問題を解決したもので、半導体部品の放熱部材への組み付け作業性を向上させ、基板と半導体部品との位置関係を一定にすることができる半導体部材の放熱装置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】
斯かる目的を達成するため、請求項１に係る半導体部材の放熱装置は、発熱体である半導体部材と、前記半導体部材で発生した熱を放熱する放熱部材と、前記半導体部材と前記放熱部材との間に配置され、前記半導体部材で発生した熱を前記放熱部材に伝導させる放熱シートとを有する半導体部材の放熱装置であって、上記放熱シートの少なくとも半導体部材側の面または放熱部材側の面の何れか一方に突起部を設け、当該突起部に対応して半導体部材または放熱部材に嵌合穴を設けると共に、突起部の先端側に凹溝を形成し、且つ当該突起部の外周に、根元側に向けて断面が縮小されるテーパ部を形成したことを特徴とする。
【００１５】
（作用）
請求項１に係る発明によれば、放熱シートに設けた突起部を半導体部材または放熱部材に設けた嵌合穴に係合することで、放熱シートに半導体部材や放熱シートが当接してこれらが連結される。
そして、突起部の先端側に凹溝を形成しているため、突起部を嵌合穴に係合する際に、凹溝の幅を縮める方向に付勢することで突起部の先端側の形状が比較的軽い力で変形し、また、突起部の外周にその根元側に向けて断面が縮小されるテーパ部を形成したため、嵌合穴への突起部の嵌合時に放熱シートに当接する面積が小さくなって、放熱シートに大きな力が加わることが防止される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１および図２は請求項１に係る発明の第１の実施形態を示し、この第１の実施形態の半導体部材の放熱装置では、基板１上に断面Ｌ字状の放熱部材３が立設されている。そして、この放熱部材３の一端側には、半導体部品７で発生した熱を放熱部材３に伝導させる略長方形のシリコン製の放熱シート５が設けられている。さらに、この放熱シート５の一端側には、略直方体状の発熱体である半導体部材としての半導体部品７（例えば、ローム社の製品名：ＴＯ２２０）が設けられている。また、半導体部品７の一端側の上側には、略直方体状の半導体部品保持具９が設けられている。
【００２２】
放熱部材３には、正方形断面の嵌合穴３ａが形成され、さらに、嵌合穴３ａよりも上端側に螺子穴３ｂが形成されている。
放熱シート５には、図３に示すように、両面の同じ位置に半導体側突起部５ａと放熱側突起部５ｂとが一体形成されている。そして、半導体側突起部５ａは、放熱シート５の半導体部品７側に円柱状に形成され、放熱側突起部５ｂは、放熱シート５の放熱部材３側に形成されて嵌合穴３ａに嵌合されている。
【００２３】
また、放熱側突起部５ｂは、嵌合穴３ａと対応してその横断面形状が正方形形状にされ、放熱側突起部５ｂの外周は、その根元側に向けて断面が縮小されるテーパ部５ｃが形成されている。そして、放熱側突起部５ｂの先端側に凹溝５ｄが形成されている。
【００２４】
半導体部品７には、その上端側に半導体側突起部５ａが嵌合される嵌合穴７ａが形成されている。さらに、半導体部品７の下端側には、基板１上に形成されたスルーホール１ａに挿入されるピン７ｂが設けられている。
【００２５】
半導体部品保持具９には、半導体部品７の嵌合穴７ａに嵌合する突起部９ａが設けられている。この突起部９ａは、半導体部品保持具９の下端側に設けられており、その上側には、螺子１１が挿通される螺子挿通穴９ｂが形成されている。
この第１の実施形態の半導体部材の放熱装置は、以下述べるようにして組み付けられる。
【００２６】
まず、放熱シート５の放熱側突起部５ｂを放熱部材３の嵌合穴３ａに嵌合する。ついで、放熱シート５の半導体側突起部５ａを半導体部品７の嵌合穴７ａに他端側から嵌合し、半導体部品７と放熱シート５とを当接させる。ついで、半導体部品保持具９の突起部９ａを嵌合穴７ａの一端側から嵌合し、半導体部品保持具９と半導体部品７とを当接させ、放熱シート５と半導体部品７と半導体部品保持具９とを一体とする。ついで、螺子１１を半導体部品保持具９の螺子挿通穴９ｂに挿通し、さらに、この螺子１１を放熱部材３の螺子穴３ｂに螺合貫通して組み付けて最後に半導体部品７のピン７ｂをスルーホール１ａに挿通して基板１上に立設する。
【００２７】
この第１の実施形態の半導体部材の放熱装置では、半導体側突起部５ａが嵌合穴７ａに嵌合され、半導体部品７と放熱シート５とが当接して連結されるので、半導体部品７の組み付け作業性を向上することができる。また、半導体部品７と放熱シート５との上下左右方向への移動が相互に拘束されるから、放熱シート５を放熱部材３に位置決めして設ければ、基板１と半導体部品７との位置関係を一定にすることが可能である。
【００２８】
また、放熱側突起部５ｂが嵌合穴３ａに嵌合され、放熱部材３と放熱シート５とが当接して連結されるので、半導体部品７の組み付け作業性を向上することができる。
また、放熱部材３と放熱シート５と半導体部品７とが連結されるので、半導体部品７の組み付け作業を容易に行うことができる。
【００２９】
また、放熱側突起部５ｂの嵌合穴３ａへの嵌合時に、その横断面形状が正方形断面形状であるので、放熱側突起部５ｂは嵌合穴３ａに対して、複数の面が当接され、放熱部材３と放熱シート５とは相互に回転が拘束されるから、放熱部材３と放熱シート５とを相互に回り止めすることができる。
また、放熱側突起部５ｂの先端側には凹溝５ｄが形成され、凹溝５ｄの幅を縮める方向に放熱側突起部５ｂを付勢することで、放熱側突起部５ｂの先端の形状が比較的軽い力で変形され、比較的容易に放熱側突起部５ｂを嵌合穴３ａに圧入することができる。
【００３０】
また、放熱側突起部５ｂの外周には、その根元側に向けて断面が縮小されるテーパ部５ｃが形成され、放熱側突起部５ｂと嵌合穴３ａとの嵌合時の当接する面積が小さくされているため、嵌合時に、放熱シート５に大きな力が加わり破損してしまうことを防ぐことができる。
図４および図５は請求項１に係る発明の第２の実施形態を示す。
【００３１】
なお、この第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
この第２の実施形態の半導体部材の放熱装置では、基板１上に断面Ｌ字状の放熱部材３Ａが立設されている。そして、この放熱部材３Ａの一端側には、略長方形のシリコン製の放熱シート５Ａが設けられている。さらに、この放熱シート５Ａの一端側には、略直方体状の発熱体である半導体部材としての半導体部品１３（例えば、ローム社の製品名：ＴＯ３Ｐ）が設けられている。また、半導体部品１３の一端側の上側には、断面略クランク状の半導体部品保持具１５が設けられている。
【００３２】
放熱部材３Ａには、正方形断面の嵌合穴３ａが形成され、さらに、嵌合穴３ａよりも上端側に螺子穴３ｂが形成されている。
放熱シート５Ａには、図６に示すように、両面の同じ位置に放熱側突起部５ｂと半導体側突起部５ｅとが一体形成されている。そして、放熱側突起部５ｂは、放熱シート５Ａの放熱部材３Ａ側に設けられて嵌合穴３ａに嵌合され、半導体側突起部５ｅは、放熱シート５Ａの半導体部品１３側に設けられている。
【００３３】
この半導体側突起部５ｅは、その横断面形状が正方形形状にされ、半導体側突起部５ｅの外周は、その根元側に向けて断面が縮小されるテーパ部５ｆが形成されている。さらに、この半導体側突起部５ｅの先端側には、凹溝５ｇが形成されている。
半導体部品１３には、その上端側には、半導体側突起部５ｅが嵌合される嵌合穴１３ａが設けられている。さらに、半導体部品１３の下端側には、基板１に形成されたスルーホール１ａに挿入されるピン１３ｂが設けられている。
【００３４】
半導体部品保持具１５には、半導体部品１３の嵌合穴１３ａに嵌合する突起部１５ａが設けられている。この突起部１５ａは、半導体部品保持具１５の下端側に設けられており、その上側には、螺子１１が挿通される螺子挿通穴１５ｂが形成されている。
この第２の実施形態の半導体部材の放熱装置は、以下述べるようにして組み付けられる。
【００３５】
まず、放熱シート５Ａの放熱側突起部５ｂを放熱部材３Ａの嵌合穴３ａに嵌合する。ついで、放熱シート５Ａの半導体側突起部５ｅを半導体部品１３の嵌合穴１３ａに他端側から嵌合し、半導体部品１３と放熱シート５Ａとを当接させる。ついで、半導体部品保持具１５の突起部１５ａを嵌合穴１３ａの一端側から嵌合し、半導体部品保持具１５と半導体部品１３とを当接させ、放熱シート５Ａと半導体部品１３と半導体部品保持具１５とを一体とする。ついで、螺子１１を半導体部品保持具１５の螺子挿通穴１５ｂに挿通し、さらに、この螺子１１を放熱部材３Ａの螺子穴３ｂに螺合貫通して組み付けて最後に半導体部品１３のピン１３ｂをスルーホール１ａに挿通して基板１上に立設する。
【００３６】
この第２の実施形態の半導体部材の放熱装置においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
そして、この第２の実施形態では、半導体側突起部５ｅの先端側には凹溝５ｇが形成され、凹溝５ｇの幅を縮める方向に半導体側突起部５ｅを付勢することで、半導体側突起部５ｅの先端の形状が比較的軽い力で変形され、比較的容易に半導体側突起部５ｅを嵌合穴１３ａに圧入することができる。
【００３７】
また、半導体側突起部５ｅの外周には、その根元側に向けて断面が縮小されるテーパ部５ｆが形成され、半導体側突起部５ｅと嵌合穴１３ａとの嵌合時の当接する面積が小さくされているため、嵌合時に、放熱シート５Ａに大きな力が加わり破損してしまうことを防ぐことができる。
図７および図８は、請求項１に係る発明の第３の実施形態を示している。
【００３８】
なお、この第３の実施形態において、第１および第２の実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
この第３の実施形態の半導体部材の放熱装置では、基板１上に断面Ｌ字状の放熱部材３Ａが立設されている。そして、この放熱部材３Ａの一端側には、略長方形の放熱シート５Ａが設けられている。さらに、この放熱シート５Ａの一端側には、半導体部品１３が設けられている。また、この半導体部品１３の一端側には、断面略Ｌ字状の半導体部品保持具１７が設けられている。また、半導体部品保持具１７には、螺子１１が挿通される螺子挿通穴１７ａが形成されている。
【００３９】
この第３の実施形態の半導体部材の放熱装置は、以下述べるようにして組み付けられる。
まず、放熱シート５Ａの放熱側突起部５ｂを放熱部材３Ａの嵌合穴３ａに嵌合する。ついで、放熱シート５Ａの半導体側突起部５ｅを半導体部品１３の嵌合穴１３ａに他端側から嵌合し、半導体部品１３と放熱シート５Ａとを当接させる。ついで、螺子１１を半導体部品保持具１７の螺子挿通穴１７ａに挿通し、さらに、この螺子１１を放熱部材３Ａの螺子穴３ｂに螺合貫通して組み付けて最後に半導体部品１３のピン１３ｂをスルーホール１ａに挿通して基板１上に立設する。
【００４０】
この第３の実施形態の半導体部材の放熱装置においても、第１および第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
図９および図１０は、請求項１に係る発明の第４の実施形態を示している。
【００４１】
なお、この第４の実施形態において、第１ないし第３の実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
この第４の実施形態の半導体部材の放熱装置では、基板１上に断面Ｌ字状の放熱部材３Ｂが立設されている。そして、この放熱部材３Ｂの一端側には、略長方形の放熱シート５Ａが設けられている。さらに、この放熱シート５Ａの一端側には、半導体部品１３が設けられている。また、この半導体部品１３の一端側には、断面略Ｌ字状の半導体部品保持具１９が設けられている。
【００４２】
この半導体部品保持具１９には、半導体部品１３の嵌合穴１３ａに嵌合する突起部１９ａが設けられている。また、半導体部品保持具１９のＬ字の長辺側の面には、その両側に螺子１１が挿通される螺子挿通穴１９ｂが形成されている。
この第４の実施形態の半導体部材の放熱装置は、以下述べるようにして組み付けられる。
【００４３】
まず、放熱シート５Ａの放熱側突起部５ｂを放熱部材３Ｂの嵌合穴３ａに嵌合する。ついで、放熱シート５Ａの半導体側突起部５ｅを半導体部品１３の嵌合穴１３ａに他端側から嵌合し、半導体部品１３と放熱シート５Ａとを当接させる。ついで、半導体部品保持具１９の突起部１９ａを嵌合穴１３ａの一端側から嵌合し、半導体部品保持具１９と半導体部品１３とを当接させ、放熱シート５Ａと半導体部品１３と半導体部品保持具１９とを一体とする。ついで、螺子１１を半導体部品保持具１９の螺子挿通穴１９ｂに挿通し、さらに、この螺子１１を放熱部材３Ｂの螺子穴３ｂに螺合貫通して組み付けて最後に半導体部品１３のピン１３ｂをスルーホール１ａに挿通して基板上に立設する。
【００４４】
この第４の実施形態の半導体部材の放熱装置においても、第１ないし第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
図１１および図１２は、請求項１に係る発明の第５の実施形態を示している。
【００４５】
なお、この第５の実施形態において、第１ないし第４の実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
この第５の実施形態の半導体部材の放熱装置では、基板１上に断面Ｌ字状の放熱部材３Ｃが立設されている。そして、この放熱部材３Ｃの一端側には、略長方形の放熱シート５Ａが設けられている。さらに、この放熱シート５Ａの一端側には、半導体部品１３が設けられている。また、弾性を有する断面略コ字状の半導体部品保持具２１が、放熱部材３Ｃおよび放熱シート５Ａの一部を内包するように設けられている。
【００４６】
放熱部材３Ｃには、嵌合穴３ａが設けられ、さらに、嵌合穴３ａよりも下端側に嵌合穴３ｃが設けられている。
半導体部品保持具２１は、放熱部材３Ｃの他端側と当接する固定部２１ａを有しており、この固定部２１ａには、嵌合穴３ｃに嵌合する突起部２１ｂが設けられている。さらに、この半導体部品保持具２１は、固定部２１ａの上端から折曲した連結部２１ｃと、半導体部品１３の一端側に付勢される断面し字状の押圧部２１ｄとを有している。
【００４７】
この第５の実施形態の半導体部材の放熱装置は、以下述べるようにして組み付けられる。
まず、放熱シート５Ａの放熱側突起部５ｂを嵌合穴３ａに勘合する。ついで、放熱シート５Ａの半導体側突起部５ｅを半導体部品１３の嵌合穴１３ａに他端側から嵌合し、半導体部品１３と放熱シート５Ａとを当接させる。ついで、半導体部品保持具２１の押圧部２１ｄを半導体部品１３の一端側に当接させると同時に、半導体部品保持具２１の固定部２１ａを放熱部材３Ｃの他端側に当接させる。ついで、この半導体部品１３のピン１３ｂを基板１のスルーホール１ａに挿入して基板１上に立設する。
【００４８】
この第５の実施形態の半導体部材の放熱装置においても、第１ないし第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、上述した実施形態では、放熱シート５，５Ａに逆四角錐状の放熱側突起部５ｂを一体形成し、それに対応する放熱部材３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃの嵌合穴３ａを四角形にして、放熱シート５，５Ａの回り止めをした例について説明したが、図１３および図１４に示すように放熱シート５Ｂに、横断面形状が円形状である逆円錐台状の放熱側突起部５ｈを異なる位置に２つ設け、この放熱側突起部５ｈを放熱部材３Ｄに形成された２つの嵌合穴３ｄに嵌合することで回り止めの役割を果たさせても良い。
【００４９】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１に係る半導体部材の放熱装置によれば、放熱シートに設けた突起部を半導体部材または放熱部材に設けた嵌合穴に係合すれば、放熱シートに半導体部材や放熱シートが当接してこれらが連結されるので、半導体部材の組み付け作業性を向上することができる。
さらに、半導体部材と放熱シートとの上下左右方向への移動が相互に拘束されるから、例えば、放熱シートを放熱部材に位置決めして設ければ、基板と半導体部材との位置関係を一定にすることが可能である。
【００５０】
而も、突起部の先端側に凹溝を形成しているため、突起部を嵌合穴に係合する際に、凹溝の幅を縮める方向に付勢することで突起部の先端側の形状が比較的軽い力で変形して比較的容易に突起部を嵌合穴に圧入することができると共に、突起部の外周にその根元側に向けて断面が縮小されるテーパ部を形成して、突起部と嵌合穴との嵌合時に放熱シートに当接する面積が小さくしたため、放熱シートに大きな力が加わって破損してしまうことがなくなる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  請求項１に係る半導体部材の放熱装置の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】  図１に示す放熱装置の正面図である。
【図３】  図１に示す放熱装置の放熱シートを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図である。
【図４】  請求項１に係る半導体部材の放熱装置の第２の実施形態を示す断面図である。
【図５】  図４に示す放熱装置の正面図である。
【図６】  図４に示す放熱装置の放熱シートを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図である。
【図７】  請求項１に係る半導体部材の放熱装置の第３の実施形態を示す断面図である。
【図８】  図７に示す放熱装置の正面図である。
【図９】  請求項１に係る半導体部材の放熱装置の第４の実施形態を示す断面図である。
【図１０】  図９に示す放熱装置の正面図である。
【図１１】  請求項１に係る半導体部材の放熱装置の第５の実施形態を示す断面図である。
【図１２】  図１１に示す放熱装置の正面図である。
【図１３】  請求項１に係る半導体部材の放熱装置の変形例を示す断面図である。
【図１４】  図１３の放熱装置の放熱シ−トを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図である。
【図１５】  従来の半導体部材の放熱装置を示す断面図である。
【図１６】  従来の半導体部材の放熱装置を示す断面図である。
【符号の説明】
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ  放熱部材
３ａ，３ｄ，７ａ，１３ａ  嵌合穴
５，５Ａ，５Ｂ  放熱シート
５ａ，５ｆ  半導体側突起部
５ｂ，５ｈ  放熱側突起部
５ｃ，５ｆ  テーパ部
５ｄ，５ｇ  凹溝
７，１３  半導体部品
【図１】
0003863404.tif 000002
【図２】
0003863404.tif 000003
【図３】
0003863404.tif 000004
【図４】
0003863404.tif 000005
【図５】
0003863404.tif 000006
【図６】
0003863404.tif 000007
【図７】
0003863404.tif 000008
【図８】
0003863404.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0003863404.tif 000012
【図１２】
0003863404.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0003863404.tif 000017