図面 (/)

技術 半導体装置

出願人 株式会社豊田自動織機
発明者 赤川宏一長瀬俊昭大西宏幸石川純
出願日 2003年10月30日 (16年8ヶ月経過) 出願番号 2003-371243
公開日 2005年5月26日 (15年1ヶ月経過) 公開番号 2005-136229
状態 特許登録済
技術分野 半導体又は固体装置の冷却等 半導体または固体装置の組立体 半導体または固体装置の冷却等
主要キーワード セラミック絶縁基板 放熱面積 ヒートスプレッダ 放熱用 定格電流 各半導体素子 放熱部材 ベース基板
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2005年5月26日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

複数の半導体素子が配置されるスペースの中心部における半導体素子の放熱性を向上させると共に、大型化を防ぐことが可能な半導体装置を提供することを目的とする。

解決手段

横方向の6列の半導体素子14のそれぞれの配置間隔が、12個の半導体素子14が配置されるスペース(またはヒートスプレッダ12)の中心部において広く、配置スペースの中心部から離れるに従って狭くなるように、各半導体素子14をヒートスプレッダ12の上に配置する。

概要

背景

図3は、従来の半導体装置を示す図である。
図3に示すように、半導体装置30には、ベース基板31上にヒートスプレッダ32及び電極33が設けられている。また、ヒートスプレッダ32の上には、12個の半導体素子34が縦に2列、横に6列で等間隔に並べられて配置されている。また、各半導体素子34は、それぞれワイヤ35により電極33とワイヤボンディングされ、電極33に並列に接続されている。

ところで、このように、複数の半導体素子34がヒートスプレッダ32上に配置される半導体装置30では、ヒートスプレッダ32の中心部に半導体素子34から発生する熱が集中する。これは、ヒートスプレッダ32の端部では、ヒートスプレッダ32の端面などから半導体素子34の熱を効率良く放出することができるのに対して、ヒートスプレッダ32の中心部では、中心部付近の各半導体素子34から伝わってくる総熱量が大きく、また、近くに端面なども無いため、放熱の効率が悪いということが原因となる。

このように、複数の半導体素子34をヒートスプレッダ32に等間隔で配置すると、ヒートスプレッダ32の中心部に熱が集中し、その熱によりヒートスプレッダ32の中心部における半導体素子34が高温になり、素子破壊などの問題が発生するおそれがある。
そこで、例えば、特許文献1のように、複数の半導体素子をヒートスプレッダ上に配置する際、各半導体素子のそれぞれの配置間隔を大きくし、各半導体素子が放熱用として利用できるヒートスプレッダの面積を大きくし、各半導体素子の放熱性を向上させることが考えられる。(例えば、特許文献1参照)
特開2003−179204号 (第5〜6頁、第11〜12図)

概要

複数の半導体素子が配置されるスペースの中心部における半導体素子の放熱性を向上させると共に、大型化を防ぐことが可能な半導体装置を提供することを目的とする。 横方向の6列の半導体素子14のそれぞれの配置間隔が、12個の半導体素子14が配置されるスペース(またはヒートスプレッダ12)の中心部において広く、配置スペースの中心部から離れるに従って狭くなるように、各半導体素子14をヒートスプレッダ12の上に配置する。

目的

そこで、本発明では、複数の半導体素子が配置されるスペースの中心部における半導体素子の放熱性を向上させると共に、大型化を防ぐことが可能な半導体装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

放熱部材の上に複数の半導体素子が配置される半導体装置であって、前記複数の半導体素子は、前記複数の半導体素子のそれぞれの配置間隔が、前記複数の半導体素子が配置されるスペースの端部から中心部にいくに従って大きくなるように、前記放熱部材の上に配置されることを特徴とする半導体装置。

技術分野

0001

本発明は、複数の半導体素子を備えて構成される半導体装置に関し、特には、その複数の半導体素子の放熱性に関する。

背景技術

0002

図3は、従来の半導体装置を示す図である。
図3に示すように、半導体装置30には、ベース基板31上にヒートスプレッダ32及び電極33が設けられている。また、ヒートスプレッダ32の上には、12個の半導体素子34が縦に2列、横に6列で等間隔に並べられて配置されている。また、各半導体素子34は、それぞれワイヤ35により電極33とワイヤボンディングされ、電極33に並列に接続されている。

0003

ところで、このように、複数の半導体素子34がヒートスプレッダ32上に配置される半導体装置30では、ヒートスプレッダ32の中心部に半導体素子34から発生する熱が集中する。これは、ヒートスプレッダ32の端部では、ヒートスプレッダ32の端面などから半導体素子34の熱を効率良く放出することができるのに対して、ヒートスプレッダ32の中心部では、中心部付近の各半導体素子34から伝わってくる総熱量が大きく、また、近くに端面なども無いため、放熱の効率が悪いということが原因となる。

0004

このように、複数の半導体素子34をヒートスプレッダ32に等間隔で配置すると、ヒートスプレッダ32の中心部に熱が集中し、その熱によりヒートスプレッダ32の中心部における半導体素子34が高温になり、素子破壊などの問題が発生するおそれがある。
そこで、例えば、特許文献1のように、複数の半導体素子をヒートスプレッダ上に配置する際、各半導体素子のそれぞれの配置間隔を大きくし、各半導体素子が放熱用として利用できるヒートスプレッダの面積を大きくし、各半導体素子の放熱性を向上させることが考えられる。(例えば、特許文献1参照)
特開2003−179204号 (第5〜6頁、第11〜12図)

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、特許文献1における方法では、複数の半導体素子のそれぞれの配置間隔を等間隔に保ったまま大きくしているため、この方法をそのまま図3に示す半導体装置30に適用すると、複数の半導体素子34の配置スペース、すなわち、ヒートスプレッダ32を大きくする必要があり、半導体装置30全体が大型化してしまうという問題がある。

0006

そこで、本発明では、複数の半導体素子が配置されるスペースの中心部における半導体素子の放熱性を向上させると共に、大型化を防ぐことが可能な半導体装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

上記の課題を解決するために本発明では、以下のような構成を採用した。
すなわち、本発明の半導体装置は、放熱部材の上に複数の半導体素子が配置される半導体装置であって、前記複数の半導体素子は、前記複数の半導体素子のそれぞれの配置間隔が前記複数の半導体素子が配置されるスペースの端部から中心部にいくに従って大きくなるように前記放熱部材の上に配置されることを特徴とする。

0008

このように、複数の半導体素子のそれぞれの配置間隔を、複数の半導体素子が配置されるスペースの端部から中心部にいくに従って大きくしているので、配置スペースの中心部における半導体素子の放熱面積、すなわち、各半導体素子のそれぞれの配置間隔を配置スペースの端部から中心部にいくに従って大きくする際の1つの半導体素子が特に放熱に利用することが可能な面積を配置スペースの端部における半導体素子の放熱面積よりも大きくさせることができる。これにより、配置スペースの中心部の半導体素子の放熱性が向上し、配置スペースの中心部における半導体素子と配置スペースの端部における半導体素子とのそれぞれの温度上昇を均一化させることができる。

0009

また、複数の半導体素子のそれぞれの配置間隔を配置スペースの端部から中心部にいくに従って大きくしているので、例えば、配置スペースの中心部における配置間隔を大きくする分、配置スペースの端部における配置間隔を小さくする場合においては、配置間隔を変える前の総配置間隔と配置間隔を変えた後の総配置間隔を等しくさせることができる。このような場合では、配置間隔を変えても配置スペースを大きくする必要がないので、装置全体の大型化を防ぐことができる。

0010

また、配置スペースの中心部における半導体素子の放熱性が向上することにより、その半導体素子の定格電流を大きくすることができる。

発明の効果

0011

本発明によれば、複数の半導体素子の配置スペースの中心部の半導体素子の放熱性が向上するので、配置スペースの中心部における半導体素子と配置スペースの端部における半導体素子とのそれぞれの温度上昇を均一化させることができる。
また、配置スペースの中心部における配置間隔を大きくする分、配置スペースの端部における配置間隔を小さくする場合においては、配置間隔を変える前の総配置間隔と配置間隔を変えた後の総配置間隔を等しくさせることができる。このような場合では、配置間隔を変えても配置スペースを大きくする必要がないので、装置全体の大型化を防ぐことができる。

0012

また、配置スペースの中心部における半導体素子の放熱性が向上することにより、その半導体素子の定格電流を大きくすることができる。

発明を実施するための最良の形態

0013

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図1は、本発明の実施形態の半導体装置を示す図である。
図1に示すように、半導体装置10は、ベース基板11上にヒートスプレッダ12(放熱部材)及び電極13を設けている。また、ヒートスプレッダ12の上には、12個の半導体素子14を縦に2列、横に6列で所定間隔に並べて配置している。また、各半導体素子14は、それぞれワイヤ15により電極13とワイヤボンディングし、電極13に並列に接続している。なお、半導体装置10は、例えば、モータ駆動制御を行うインバータを構成させるものであって、半導体素子14は、そのインバータのスイッチング素子として、例えば、トランジスタMOS−FETやIGBTなどが考えられる。

0014

図1に示す半導体装置10の特徴とする点は、横方向(図1の左右方向)の6列の半導体素子14のそれぞれの配置間隔が、12個の半導体素子14が配置されるスペース(またはヒートスプレッダ12)の中心部において広く、配置スペースの中心部から離れるに従って狭くなるように、各半導体素子14をヒートスプレッダ12の上に配置している点である。なお、各半導体素子14の配置間隔は、例えば、最大数mmとする。

0015

このように、横方向の6列の半導体素子14のそれぞれの配置間隔を、12個の半導体素子14が配置されるスペースの端部から中心部にいくに従って大きくしているので、配置スペースの中心部における半導体素子14の放熱面積(各半導体素子14のそれぞれの配置間隔を配置スペースの端部から中心部にいくに従って大きくする際の1つの半導体素子14が特に放熱に利用することが可能な面積)を配置スペースの端部における半導体素子14の放熱面積よりも大きくさせることができる。これにより、配置スペースの中心部の半導体素子14の放熱性が向上し、配置スペースの中心部における半導体素子14と配置スペースの端部における半導体素子14とのそれぞれの温度上昇を均一化させることができる。

0016

また、各半導体素子14のそれぞれの配置間隔を配置スペースの端部から中心部にいくに従って大きくしているので、例えば、配置スペースの中心部における配置間隔を大きくする分、配置スペースの端部における配置間隔を小さくする場合においては、配置間隔を変える前の総配置間隔と配置間隔を変えた後の総配置間隔を等しくさせることができる。このような場合では、配置間隔を変えても配置スペースを大きくする必要がないので、半導体装置10全体の大型化を防ぐことができる。

0017

また、配置スペースの中心部における半導体素子14の放熱性が向上することにより、その半導体素子14の定格電流を大きくすることができる。
図2は、本発明の他の実施形態の半導体装置を示す図である。なお、図2は、半導体装置を上から見た図であって、ベース基板、電極、及びワイヤなどを省略している。

0018

図2に示すように、半導体装置20は、ヒートスプレッダ21の上に、24個の半導体素子22が縦に4列、横に6列で所定間隔に並べて配置している。そして、各半導体素子22は、例えば、それぞれワイヤにより電極とワイヤボンディングされ、電極に並列に接続されている。なお、半導体装置20も、例えば、モータの駆動制御を行うインバータを構成させるものであって、半導体素子22は、そのインバータのスイッチング素子として、例えば、トランジスタなどが考えられる。

0019

図2に示す半導体装置20の特徴とする点は、横方向(図2の左右方向)の6列の半導体素子22のそれぞれの配置間隔が、24個の半導体素子22が配置されるスペース(またはヒートスプレッダ21)の中心部において広く、配置スペースの中心部から離れるに従って狭くなるように、横方向に各半導体素子22をヒートスプレッダ21の上に配置している点と、縦方向図2の上下方向)の4列の半導体素子22のそれぞれの配置間隔が24個の半導体素子22が配置されるスペース中心部において広く、配置スペースの中心部から離れるに従って狭くなるように、縦方向に各半導体素子22をヒートスプレッダ21の上に配置している点である。

0020

このように、横方向の6列の半導体素子22のそれぞれの配置間隔及び縦方向の4列の半導体素子22のそれぞれの配置間隔を、それぞれ、24個の半導体素子22が配置されるスペースの端部から中心部にいくに従って大きくしているので、配置スペースの中心部における半導体素子22の放熱面積(各半導体素子22のそれぞれの配置間隔を配置スペースの端部から中心部にいくに従って大きくする際の1つの半導体素子22が特に放熱に利用することが可能な面積)を配置スペースの端部における半導体素子22の放熱面積よりも大きくさせることができる。これにより、配置スペースの中心部の半導体素子22の放熱性が向上し、配置スペースの中心部における半導体素子22と配置スペースの端部における半導体素子22とのそれぞれの温度上昇を均一化させることができる。

0021

また、各半導体素子22のそれぞれの配置間隔を配置スペースの端部から中心部にいくに従って大きくしているので、例えば、配置スペースの中心部における配置間隔を大きくする分、配置スペースの端部における配置間隔を小さくする場合においては、配置間隔を変える前の総配置間隔と配置間隔を変えた後の総配置間隔を等しくさせることができる。このような場合では、配置間隔を変えても配置スペースを大きくする必要がないので、半導体装置20全体の大型化を防ぐことができる。

0022

また、配置スペースの中心部における半導体素子22の放熱性が向上することにより、その半導体素子22の定格電流を大きくすることができる。
なお、図2に示す半導体装置20では、24個の半導体素子22の縦方向及び横方向に対して、各半導体素子22のそれぞれの間隔を中心部において広く、中心部から離れるに従って狭くしているが、24個の半導体素子の縦方向のみ、または横方向のみに対して、各半導体素子22のそれぞれの間隔を中心部で広く、中心部から離れるに従って狭くしてもよい。

0023

また、上記実施形態の半導体装置10または20では、ヒートスプレッダ12または21の上に複数の半導体素子14または22を配置する構成であるが、セラミック絶縁基板の上に複数の半導体素子14または22を配置する構成としてもよい。
また、上記実施形態の半導体装置10または20では、縦方向及び横方向に複数の半導体素子14または22を複数列で配置する構成であるが、縦方向または横方向に複数の半導体素子14または22を1列で配置する構成としてもよい。

0024

また、上記実施形態の半導体装置10または20では、ヒートスプレッダ12または21の上に複数の半導体素子14または22を配置する構成であるが、例えば、ベース基板やケースなどの上に直に複数の半導体素子14または22を配置する構成としてもよい。

図面の簡単な説明

0025

本発明の実施形態の半導体装置を示す図である。
本発明の他の実施形態の半導体装置を示す図である。
従来の半導体装置を示す図である。

符号の説明

0026

10半導体装置
11ベース基板
12ヒートスプレッダ
13電極
14半導体素子
15ワイヤ
20 半導体装置
21 ヒートスプレッダ
22 半導体素子

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

該当するデータがありません

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 住友金属鉱山株式会社の「 熱伝導性グリース付き半導体モジュール及びその製造方法」が 公開されました。( 2020/04/30)

    【課題】流通時等における熱伝導性グリースの塗布箇所からのずれや流出を効果的に抑制するとともに、熱伝導性グリースに含まれる基油の流出を効果的に抑制することができる半導体モジュールを提供する。【解決手段】... 詳細

  • 富士通株式会社の「 アンテナ一体型増幅器及び通信機」が 公開されました。( 2020/04/30)

    【課題】アンテナを有する基板と増幅器とを、バンプを用い、高い信頼性で接続する。【解決手段】アンテナ一体型増幅器1Aは、アンテナ11を有するアンテナ基板10、これに対向する放熱体20、及びアンテナ基板1... 詳細

  • トヨタ自動車株式会社の「 ダクトの排水構造」が 公開されました。( 2020/04/30)

    【課題】空気の漏れ及び流れの乱れが増加しないように、排水用の貫通孔を形成する。【解決手段】電気機器11と冷却ブロワ30とを接続するダクト20の排水構造は、ダクト20の内側に冷却ブロワ30の開口31が嵌... 詳細

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

該当するデータがありません

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ