[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110185855.2
• 申請日: 2011-06-30
• 公開（公告）號: CN102315181A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 真光邦明;金子高久;殿本雅也;西畑雅由;和戶弘幸;則武千景;野村英司;伊藤俊樹
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社電裝
• 主分類號: H01L23/473
• 分類號: H01L23/473;H01L23/48;H01L23/367
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;王英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括包封半導(dǎo)體元件和用于半導(dǎo)體元件的熱輻射的金屬構(gòu)件的半導(dǎo)體封裝，以及用于冷卻金屬板的輻射表面的冷卻器。

背景技術(shù)

已經(jīng)提議一種包括半導(dǎo)體封裝和用于冷卻半導(dǎo)體封裝的冷卻器的半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體封裝包括半導(dǎo)體元件和金屬構(gòu)件。半導(dǎo)體元件和金屬構(gòu)件以模制構(gòu)件覆蓋以形成半導(dǎo)體封裝。金屬構(gòu)件的安裝表面連接到半導(dǎo)體元件，使得能夠?qū)雽?dǎo)體元件的熱傳遞到金屬構(gòu)件。金屬構(gòu)件的輻射表面暴露在模制構(gòu)件的外部。

以金屬構(gòu)件的輻射表面通過電絕緣油脂與冷卻器接觸的方式，將冷卻器附接到半導(dǎo)體封裝。所以，將半導(dǎo)體封裝的熱釋放給冷卻器。

冷卻器典型地由金屬制成。因此，例如，如在與JP-3740116相對應(yīng)的JP-A-2008-166333或US2004/0089928中公開的，金屬構(gòu)件的輻射表面覆蓋有電絕緣層以防止金屬構(gòu)件和冷卻器之間的短路。此外，絕緣層覆蓋有用于保護(hù)絕緣層的電傳導(dǎo)層。金屬構(gòu)件的傳導(dǎo)層通過油脂與冷卻器接觸。

也就是說，金屬構(gòu)件具有多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)包括金屬部、在金屬部上的電絕緣層以及在絕緣層上的電傳導(dǎo)層。傳導(dǎo)層用作金屬構(gòu)件的輻射表面。

本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這樣的半導(dǎo)體器件具有以下缺點(diǎn)。以下參考圖15和圖16討論這些缺點(diǎn)。

圖15是第一常規(guī)半導(dǎo)體器件的截面圖，并且圖16是第二常規(guī)半導(dǎo)體器件的截面圖。

首先，討論如圖16所示的第二常規(guī)半導(dǎo)體器件。在第二常規(guī)半導(dǎo)體器件中，熱輻射板J1通過具有導(dǎo)熱性的油脂300安裝在冷卻器200上。電絕緣襯底J3通過焊料J2安裝在輻射板J1上。半導(dǎo)體元件10通過焊料J2安裝在絕緣襯底J3上。

通過螺栓J4將輻射板J1固定到冷卻器200，所述螺栓J4通過穿透輻射板J1和油脂300到達(dá)輻射板J1。

所以，通過必要的壓力利用螺栓J4將輻射板J1壓在冷卻器200上，以允許將熱從輻射板J1傳遞到冷卻器200。

在該種情況下，由于絕緣襯底J3直接定位在半導(dǎo)體元件10下，所以以高熱通量將半導(dǎo)體元件10的熱傳遞到絕緣襯底J3。結(jié)果，絕緣襯底J3的溫度的增加大。

其次，討論圖15中所示的第一常規(guī)半導(dǎo)體器件。

第一常規(guī)半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體封裝100，該半導(dǎo)體封裝100具有半導(dǎo)體元件10和金屬構(gòu)件20。半導(dǎo)體元件10和金屬構(gòu)件20覆蓋有模制構(gòu)件60以形成半導(dǎo)體封裝100。金屬構(gòu)件20的安裝表面連接到半導(dǎo)體元件10。金屬構(gòu)件20的輻射表面暴露在模制構(gòu)件60的外部。金屬構(gòu)件包括金屬部21，在金屬部21上的電絕緣層22以及在絕緣層22上的傳導(dǎo)層23。傳導(dǎo)層23用作金屬構(gòu)件20的輻射表面。

第一常規(guī)半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括冷卻器200，該冷卻器200具有通過其使冷卻劑202循環(huán)的冷卻劑通道201。半導(dǎo)體封裝100的傳導(dǎo)層23通過電絕緣油脂300與冷卻器200接觸。所以，通過冷卻器200的冷卻劑202吸收半導(dǎo)體封裝100的熱，使得傳導(dǎo)層23能夠由冷卻劑202冷卻。

即，在第一常規(guī)半導(dǎo)體器件中，半導(dǎo)體元件10通過金屬部21定位在絕緣層22上。所以，半導(dǎo)體元件10的熱輻射給金屬部21，由此以低熱通量傳遞給絕緣層22。因此，相比于第二常規(guī)半導(dǎo)體器件，第一常規(guī)半導(dǎo)體器件能具有高熱輻射性能。從而，第一常規(guī)半導(dǎo)體器件的尺寸能夠減小。

順便提及，在第一常規(guī)半導(dǎo)體器件中，當(dāng)由半導(dǎo)體元件10的切換操作導(dǎo)致的電壓V0被施加到金屬構(gòu)件20的安裝表面(即，金屬部21)時(shí)，電壓V2被施加到金屬構(gòu)件20的輻射表面(即，傳導(dǎo)層23)。

具體地，由下列公式給出電壓V2：

V2＝{C1/(C1+C2)}·V0

在上述公式中，C1表示通過絕緣層22形成在金屬部21和傳導(dǎo)層23之間的寄生電容器的電容。C2表示通過油脂300形成在冷卻器200和傳導(dǎo)層23之間的寄生電容器的電容。當(dāng)電壓V2被施加到傳導(dǎo)層23時(shí)，可能從傳導(dǎo)層23發(fā)生噪聲輻射或部分放電。例如，這樣的噪聲輻射可能損壞油脂300。

通過利用油脂300將傳導(dǎo)層23電連接到冷卻器200，能夠防止電壓V2被施加到傳導(dǎo)層23。然而，由于油脂300具有電絕緣性，所以難以確保傳導(dǎo)層23和冷卻器200之間的電連接。此外，難以檢查傳導(dǎo)層23和冷卻器200之間的電連接。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述內(nèi)容，本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體封裝和冷卻器，該冷卻器具有與半導(dǎo)體封裝的輻射表面相同的電勢。