JP2000208682A - Power module substrate and semiconductor device using this substrate - Google Patents

Power module substrate and semiconductor device using this substrate

Info

Publication number
JP2000208682A
JP2000208682A JP11005135A JP513599A JP2000208682A JP 2000208682 A JP2000208682 A JP 2000208682A JP 11005135 A JP11005135 A JP 11005135A JP 513599 A JP513599 A JP 513599A JP 2000208682 A JP2000208682 A JP 2000208682A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat sink
ceramic substrate
water
hole
cooled heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11005135A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiyuki Nagatomo
義幸 長友
Kazuaki Kubo
和明 久保
Toshiyuki Nagase
敏之 長瀬
Shoichi Shimamura
正一 島村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP11005135A priority Critical patent/JP2000208682A/en
Publication of JP2000208682A publication Critical patent/JP2000208682A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/071Connecting or disconnecting
    • H10W72/073Connecting or disconnecting of die-attach connectors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/071Connecting or disconnecting
    • H10W72/075Connecting or disconnecting of bond wires
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/851Dispositions of multiple connectors or interconnections
    • H10W72/874On different surfaces
    • H10W72/884Die-attach connectors and bond wires

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】セラミック基板を損傷させることなく半導体素
子等から水冷式ヒートシンクまでの熱の伝達経路を短く
して半導体素子からの熱を有効に放散する。 【解決手段】パワーモジュール用基板は、表面に回路パ
ターン11aが形成されかつ複数の貫通孔11bが形成
されたセラミック基板11と、貫通孔に遊挿され通孔1
6cを有する管状部16aとセラミック基板の上面に対
向する環状の押え部16bが一体的に形成されたカラー
16と、押え部とセラミック基板の上面との間に介装す
る環状の弾性フランジ部17bと管状部に嵌入しかつ貫
通孔に挿入する弾性筒部17aが一体的に形成された弾
性体17とを備える。半導体装置は、回路パターンに半
導体素子23が搭載され、カラーの通孔に雄ねじ26が
挿通され、雄ねじを水冷式ヒートシンク27の雌ねじ2
7aに螺合することによりパワーモジュール用基板が水
冷式ヒートシンク27に直接接合される。
(57) Abstract: A heat transfer path from a semiconductor element or the like to a water-cooled heat sink is shortened without damaging a ceramic substrate to effectively dissipate heat from the semiconductor element. A power module substrate includes a ceramic substrate having a circuit pattern formed on a surface thereof and a plurality of through holes formed therein, and a through hole loosely inserted into the through hole.
A collar 16 integrally formed with a tubular portion 16a having an upper surface 6c and an annular pressing portion 16b facing the upper surface of the ceramic substrate, and an annular elastic flange portion 17b interposed between the pressing portion and the upper surface of the ceramic substrate And an elastic body 17 integrally formed with an elastic tubular portion 17a fitted into the tubular portion and inserted into the through hole. In the semiconductor device, the semiconductor element 23 is mounted on the circuit pattern, the male screw 26 is inserted into the through hole of the collar, and the male screw is connected to the female screw 2 of the water-cooled heat sink 27.
The power module substrate is directly joined to the water-cooled heat sink 27 by being screwed into 7a.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、熱を放散するパワ
ーモジュールに使用されるパワーモジュール用基板及び
この基板を用いた半導体装置に関する。更に詳しくは、
雄ねじにより水冷式ヒートシンクに直接接合するように
構成されたパワーモジュール用基板及びこの基板を用い
た半導体装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power module substrate used for a power module that dissipates heat and a semiconductor device using the substrate. More specifically,
The present invention relates to a power module substrate configured to be directly joined to a water-cooled heat sink by a male screw and a semiconductor device using the substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種のパワーモジュール用基板とし
て、図9に示すように、セラミック基板1がAlNによ
り形成され、このセラミック基板1の両面に第1及び第
2銅板2,3が積層接着され、Cuにより形成されたヒ
ートシンク4の上面にNiめっきが形成され、更にヒー
トシンク4が第2銅板3にはんだ6を介して積層接着さ
れたものが知られている。この基板に半導体素子7が搭
載された半導体装置では発熱量が比較的多いため、内部
に冷却水8aを循環させることにより強制的に熱を外部
に伝達する水冷式ヒートシンク8に接合される。パワー
モジュール用基板の水冷式ヒートシンク8への接合はヒ
ートシンク4に取付孔4aを形成してこの取付孔4aに
雄ねじ9を挿通し、この雄ねじ9を水冷式ヒートシンク
8に形成された雌ねじ8bに螺合することにより行う。
このように接合された半導体装置では、半導体素子等が
発した熱は第1銅板2、セラミック基板1、第2銅板
3、はんだ6及びヒートシンク4を介して水冷式ヒート
シンク8により外部に放散されるようになっている。
2. Description of the Related Art As a power module substrate of this type, as shown in FIG. 9, a ceramic substrate 1 is formed of AlN, and first and second copper plates 2 and 3 are laminated and bonded to both surfaces of the ceramic substrate 1. A heat sink 4 is known in which Ni plating is formed on the upper surface of a heat sink 4 made of Cu, and the heat sink 4 is further laminated and bonded to a second copper plate 3 via solder 6. Since the semiconductor device in which the semiconductor element 7 is mounted on this substrate generates a relatively large amount of heat, the semiconductor device 7 is joined to the water-cooled heat sink 8 that forcibly transmits heat by circulating the cooling water 8a inside. For joining the power module substrate to the water-cooled heat sink 8, a mounting hole 4 a is formed in the heat sink 4, a male screw 9 is inserted into the mounting hole 4 a, and the male screw 9 is screwed into a female screw 8 b formed on the water-cooled heat sink 8. It is performed by combining.
In the semiconductor device thus joined, heat generated by the semiconductor element and the like is radiated to the outside by the water-cooled heat sink 8 via the first copper plate 2, the ceramic substrate 1, the second copper plate 3, the solder 6, and the heat sink 4. It has become.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の半
導体装置では、半導体素子等7から水冷式ヒートシンク
8までの熱の伝達経路が比較的長く、特に熱伝導率の低
いはんだ6を介してヒートシンク8に第2銅板3を積層
接着することに起因して半導体素子7からの発熱を有効
に水冷式ヒートシンク8まで伝達して放散させることが
できない不具合がある。この点を解消するために、図8
に示すように、取付孔1aを形成した後焼成してセラミ
ック基板1に直接取付孔1aを形成し、この取付孔1a
に雄ねじ9を挿通して水冷式ヒートシンク8に形成され
た雌ねじ8bに螺合して接合し、半導体素子7から水冷
式ヒートシンク8までの熱の伝達経路を短くすることが
考えられる。しかし、取付孔1aを形成した後セラミッ
ク基板1を焼成することは、焼成時における収縮から取
付孔1aのピッチを正確に出せない問題点がある。ま
た、セラミック基板1のもろさから水冷式ヒートシンク
8に接合する際の雄ねじ9の締結力によりセラミック基
板1に亀裂が入るおそれもある。更に、セラミック基板
1をヒートシンク8に取付けた半導体装置の使用時の熱
によるセラミック基板1とヒートシンク8との膨張係数
の差に起因するセラミック基板1の破損を防止する必要
もある。
However, in the above-described conventional semiconductor device, the heat transfer path from the semiconductor element 7 to the water-cooled heat sink 8 is relatively long, and the heat sink is particularly provided via the solder 6 having a low thermal conductivity. There is a problem that heat generated from the semiconductor element 7 cannot be effectively transmitted to the water-cooled heat sink 8 and dissipated due to the lamination and bonding of the second copper plate 3 to the second copper plate 8. In order to solve this point, FIG.
As shown in FIG. 1, after the formation of the mounting hole 1a, firing is performed to directly form the mounting hole 1a in the ceramic substrate 1, and the mounting hole 1a is formed.
It is conceivable to insert a male screw 9 into the female screw 8b formed on the water-cooled heat sink 8 and join it together to shorten the heat transfer path from the semiconductor element 7 to the water-cooled heat sink 8. However, firing the ceramic substrate 1 after forming the mounting holes 1a has a problem in that the pitch of the mounting holes 1a cannot be accurately determined due to shrinkage during firing. In addition, the ceramic substrate 1 may be cracked by the fastening force of the male screw 9 when joining the water-cooled heat sink 8 from the fragility of the ceramic substrate 1. Further, it is necessary to prevent the ceramic substrate 1 from being damaged due to a difference in expansion coefficient between the ceramic substrate 1 and the heat sink 8 due to heat during use of the semiconductor device having the ceramic substrate 1 attached to the heat sink 8.

【0004】本発明の目的は、セラミック基板を損傷さ
せることなく半導体素子から水冷式ヒートシンクまでの
熱の伝達経路を短くして半導体素子からの熱を有効に放
散し得るパワーモジュール用基板及びこの基板を用いた
半導体装置を提供することにある。本発明の別の目的
は、セラミック基板とヒートシンクとの膨張係数の差に
起因するセラミック基板の破損を防止し得るパワーモジ
ュール用基板及びこの基板を用いた半導体装置を提供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a power module substrate capable of effectively dissipating heat from a semiconductor element by shortening a heat transfer path from a semiconductor element to a water-cooled heat sink without damaging a ceramic substrate. And a semiconductor device using the same. Another object of the present invention is to provide a power module substrate capable of preventing the ceramic substrate from being damaged due to a difference in expansion coefficient between the ceramic substrate and the heat sink, and a semiconductor device using the substrate.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
図1に示すように、表面に回路パターン11aが形成さ
れかつ複数の貫通孔11bが形成されたセラミック基板
11と、貫通孔11bに遊挿され通孔16cを有する管
状部16aとセラミック基板11の上面に対向する環状
の押え部16bが一体的に形成されたカラー16と、押
え部16bとセラミック基板11の上面との間に介装す
る環状の弾性フランジ部17bと管状部16aに嵌入し
かつ貫通孔11bに挿入する弾性筒部17aが一体的に
形成された弾性体17とを備え、通孔16cに雄ねじ2
6を挿通して雄ねじ26を水冷式ヒートシンク27に形
成された雌ねじ27a又は水冷式ヒートシンク27に貫
通して形成された取付孔27cに更に挿通してナット3
1に螺合し、セラミック基板11を水冷式ヒートシンク
27に接合するように構成されたパワーモジュール用基
板である。
The invention according to claim 1 is
As shown in FIG. 1, a ceramic substrate 11 having a circuit pattern 11a formed on a surface thereof and a plurality of through holes 11b formed therein, a tubular portion 16a having a through hole 16c loosely inserted into the through hole 11b, and a ceramic substrate 11 are provided. A collar 16 integrally formed with an annular pressing portion 16b facing the upper surface, an annular elastic flange portion 17b and a tubular portion 16a interposed between the pressing portion 16b and the upper surface of the ceramic substrate 11; An elastic body 17 integrally formed with an elastic cylindrical portion 17a to be inserted into the through hole 11b;
6 and the male screw 26 is further inserted into the female screw 27 a formed in the water-cooled heat sink 27 or the mounting hole 27 c formed through the water-cooled heat sink 27, and the nut 3 is inserted.
1 is a power module substrate configured to be screwed to the substrate 1 and to join the ceramic substrate 11 to the water-cooled heat sink 27.

【0006】請求項2に係る発明は、図3に示すよう
に、表面に回路パターン11aが形成されかつ複数の貫
通孔11bが形成されたセラミック基板11と、貫通孔
11bに挿入され挿通孔17cを有する弾性筒部17a
とセラミック基板11の上面に当接する環状の弾性フラ
ンジ部17bが一体的に形成された弾性体17と、挿通
孔17cに連通する連通孔18aを有しかつ弾性フラン
ジ部17bを介してセラミック基板11の上面に配置さ
れたワッシャ18とを備え、連通孔18aに挿通された
雄ねじ26を挿通孔17cに挿通して水冷式ヒートシン
ク27に形成された雌ねじ27a又は水冷式ヒートシン
ク27に貫通して形成された取付孔27cに更に挿通し
てナット31に螺合し、セラミック基板11を水冷式ヒ
ートシンク27に接合するように構成されたパワーモジ
ュール用基板である。
As shown in FIG. 3, a second aspect of the present invention provides a ceramic substrate 11 having a circuit pattern 11a formed on a surface thereof and a plurality of through holes 11b formed therein, and an insertion hole 17c inserted into the through hole 11b. Elastic cylindrical portion 17a having
And an elastic body 17 integrally formed with an annular elastic flange portion 17b abutting on the upper surface of the ceramic substrate 11, and a communication hole 18a communicating with the insertion hole 17c, and the ceramic substrate 11 is provided through the elastic flange portion 17b. And a washer 18 disposed on the upper surface of the water-cooled heat sink 27 and a female screw 27a formed on the water-cooled heat sink 27 by passing the male screw 26 inserted through the communication hole 18a into the insertion hole 17c. This is a power module substrate configured to be further inserted into the mounting hole 27 c and screwed to the nut 31 to join the ceramic substrate 11 to the water-cooled heat sink 27.

【0007】請求項1又は2に係るパワーモジュール用
基板では、セラミック基板11の貫通孔11bと水冷式
ヒートシンク27の雌ねじ27a又は取付孔との間に取
付誤差がある場合には、この取付誤差を弾性体17の弾
性により吸収する。また、弾性体17は、使用時の温度
変化による膨張又は収縮により生じるセラミック基板1
1と水冷式ヒートシンク27との間の取付誤差をその弾
性により吸収して熱膨張係数の相違に起因するセラミッ
ク基板11の破損を防止する。
In the power module substrate according to the first or second aspect, if there is a mounting error between the through hole 11b of the ceramic substrate 11 and the female screw 27a or the mounting hole of the water-cooled heat sink 27, the mounting error is reduced. It is absorbed by the elasticity of the elastic body 17. In addition, the elastic body 17 is a ceramic substrate 1 generated by expansion or contraction due to a temperature change during use.
The mounting error between the heat sink 1 and the water-cooled heat sink 27 is absorbed by its elasticity to prevent the ceramic substrate 11 from being damaged due to a difference in thermal expansion coefficient.

【0008】また、弾性体17を介してセラミック基板
11に設けられたカラー16又はワッシャ18を使用し
て雄ねじ26によりこのセラミック基板11を水冷式ヒ
ートシンク27に接合するので、雄ねじ26の締結力が
セラミック基板11に直接加わることはなく、雄ねじ2
6の締結力に起因するセラミック基板11の破損を防止
して、回路パターン11aに搭載された半導体素子23
からの熱を水冷式ヒートシンク27に有効に伝達する。
なお、セラミック基板11はAlN,Si34又はAl
23により形成することが好ましい。セラミック基板1
1としてAlNを用いると熱伝導率及び耐熱性が向上
し、Si34を用いると強度及び耐熱性が向上し、Al
23を用いると耐熱性が向上する。
Further, since the ceramic substrate 11 is joined to the water-cooled heat sink 27 by the male screw 26 using the collar 16 or the washer 18 provided on the ceramic substrate 11 via the elastic body 17, the fastening force of the male screw 26 is reduced. It does not directly apply to the ceramic substrate 11,
6 to prevent the ceramic substrate 11 from being damaged due to the fastening force, and the semiconductor element 23 mounted on the circuit pattern 11a.
Is effectively transmitted to the water-cooled heat sink 27.
The ceramic substrate 11 is made of AlN, Si 3 N 4 or Al.
It is preferably formed of 2 O 3 . Ceramic substrate 1
When AlN is used as 1, thermal conductivity and heat resistance are improved, and when Si 3 N 4 is used, strength and heat resistance are improved.
The use of 2 O 3 improves heat resistance.

【0009】請求項3に係る発明は、図7に示すよう
に、請求項1又は2記載のパワーモジュール用基板1
0,20の回路パターン11aに半導体素子23が搭載
され、パワーモジュール用基板10,20の表面に端子
24が内周面に設けられた枠部材25が半導体素子23
を包囲するように接着され、端子24と半導体素子23
とが接続されて絶縁性ゲル29が充填され、枠部材25
の上面に蓋板25aが接着され、請求項1記載のカラー
16の通孔16c又は請求項2記載のワッシャ18及び
弾性体17の連通孔18a及び挿通孔17cに雄ねじ2
6が挿通され、雄ねじ26を水冷式ヒートシンク27に
形成された雌ねじ27a又は水冷式ヒートシンク27に
貫通して形成された取付孔に更に挿通してナットに螺合
することによりパワーモジュール用基板10,20が水
冷式ヒートシンク27に直接接合された半導体装置であ
る。この請求項3に係る発明では、水冷式ヒートシンク
27に直接接合されたパワーモジュール用基板10,2
0の回路パターン11aに搭載された半導体素子23か
ら水冷式ヒートシンク27までの熱の伝達経路は、図9
に示す従来の熱の伝達経路より短く、半導体素子23か
らの熱は従来に比較してより有効に水冷式ヒートシンク
27に伝達されて外部に放散される。
According to a third aspect of the present invention, as shown in FIG. 7, the power module substrate 1 according to the first or second aspect is provided.
The semiconductor element 23 is mounted on the circuit patterns 11a of the power module substrates 0 and 20, and the frame member 25 having the terminals 24 provided on the inner peripheral surface of the power module substrates 10 and 20 is formed by the semiconductor element 23.
Are bonded so as to surround the terminal 24 and the semiconductor element 23.
Are connected to each other, the insulating gel 29 is filled, and the frame member 25 is
A cover plate 25a is adhered to the upper surface of the second member, and a male screw 2 is inserted into the through hole 16c of the collar 16 according to claim 1 or the communication hole 18a and the insertion hole 17c of the washer 18 and the elastic body 17 according to claim 2.
6 is inserted, and the male screw 26 is further inserted into a female screw 27 a formed in the water-cooled heat sink 27 or a mounting hole formed through the water-cooled heat sink 27 and screwed into a nut, whereby the power module substrate 10, Reference numeral 20 denotes a semiconductor device directly joined to the water-cooled heat sink 27. According to the third aspect of the present invention, the power module substrates 10 and 2 directly joined to the water-cooled heat sink 27 are provided.
The heat transfer path from the semiconductor element 23 mounted on the circuit pattern 11a of No. 0 to the water-cooled heat sink 27 is shown in FIG.
, The heat from the semiconductor element 23 is more effectively transmitted to the water-cooled heat sink 27 and dissipated to the outside than in the conventional case.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】次に本発明のパワーモジュール用
基板における第1の実施の形態を図面に基づいて詳しく
説明する。図1に示すように、パワーモジュール用基板
10は表面に回路パターン11aが形成されかつ複数の
貫通孔11bが形成されたセラミック基板11を備え
る。貫通孔11bはセラミック基板11の焼成前に形成
され、回路パターン11aはセラミック基板11に接着
された図示しない金属箔をエッチング加工することによ
り作られる。セラミック基板11への金属箔の接着は、
金属箔がCuにより形成され、セラミック基板11がA
23により形成される場合には、セラミック基板11
及び金属箔との間にろう材であるAg−Cu−Tiろう
材の箔を挟んだ状態で重ね合せ、これらに荷重0.5〜
2kgf/cm2を加え、真空中で800〜900℃に
加熱する活性金属法により行われる。金属箔がCuによ
り形成され、セラミック基板11がAlNにより形成さ
れる場合も上記と同様の活性金属法によりセラミック基
板11に金属箔が接着される。
Next, a first embodiment of the power module substrate of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the power module substrate 10 includes a ceramic substrate 11 having a surface on which a circuit pattern 11a is formed and a plurality of through holes 11b. The through hole 11b is formed before the ceramic substrate 11 is fired, and the circuit pattern 11a is formed by etching a metal foil (not shown) adhered to the ceramic substrate 11. The adhesion of the metal foil to the ceramic substrate 11 is as follows.
The metal foil is formed of Cu, and the ceramic substrate 11 is made of A
When formed of l 2 O 3 , the ceramic substrate 11
And a foil of Ag-Cu-Ti brazing material, which is a brazing material, is sandwiched between the brazing material and a metal foil, and a load of 0.5 to
It is performed by an active metal method in which 2 kgf / cm 2 is added and heated to 800 to 900 ° C. in a vacuum. When the metal foil is formed of Cu and the ceramic substrate 11 is formed of AlN, the metal foil is bonded to the ceramic substrate 11 by the same active metal method as described above.

【0011】また、金属箔がAlにより形成され、セラ
ミック基板11がAl23又はAlNにより形成される
場合には、金属箔はAl純度が99.98重量%以上で
あって、融点が660℃のものが使用される。金属箔は
この金属箔より融点が低いAl−Si系ろう材を介して
積層接着される。即ち、Al−Si系ろう材は85〜9
5重量%のAlと5〜15重量%のSiを含み、このろ
う材16の溶解温度範囲は570〜630℃である。積
層接着はセラミック基板11と金属箔との間にろう材で
あるAl−Siろう材の箔を挟んだ状態でこれらに荷重
0.5〜2kgf/cm2を加え、真空中で600〜6
50℃に加熱することにより、金属箔がセラミック基板
11に接着される。このようにセラミック基板11に接
着された金属箔はエッチング加工されて回路パターン1
1aが作られる。
When the metal foil is made of Al and the ceramic substrate 11 is made of Al 2 O 3 or AlN, the metal foil has an Al purity of 99.98% by weight or more and a melting point of 660. ° C is used. The metal foil is laminated and bonded via an Al-Si brazing material having a lower melting point than the metal foil. That is, the Al-Si-based brazing material is 85-9.
It contains 5% by weight of Al and 5 to 15% by weight of Si. The melting temperature range of the brazing material 16 is 570 to 630 ° C. Lamination bonding is performed by applying a load of 0.5 to 2 kgf / cm 2 to a ceramic substrate 11 and a metal foil with a foil of an Al—Si brazing material sandwiched between the ceramic substrate 11 and the metal foil, and applying a load of 600 to 6 kg in a vacuum.
By heating to 50 ° C., the metal foil is bonded to the ceramic substrate 11. The metal foil adhered to the ceramic substrate 11 is etched to form the circuit pattern 1.
1a is made.

【0012】図1及び図2に示すように、パワーモジュ
ール用基板10はカラー16と弾性体17とを備える。
カラー16は貫通孔11bに遊挿可能な外径を有する管
状部16aとセラミック基板11の上面に対向する環状
の押え部16bが一体的に形成され、このカラー16に
はその押え部16b及び管状部16aに貫通して通孔1
6cが形成される。弾性体17は弾性を有する合成ゴム
を切削又は成形加工することにより作られ、押え部16
bとセラミック基板11の上面との間に介装する環状の
弾性フランジ部17bとカラーの管状部16aに嵌入し
かつセラミック基板の貫通孔11bに挿入する弾性筒部
17aが一体的に形成される。この弾性体17は、管状
部16aに嵌入した状態でカラー16とともに貫通孔1
1bに挿入することにより弾性フランジ部17bが押え
部16bとセラミック基板11の上面との間に介装され
る。
As shown in FIGS. 1 and 2, the power module substrate 10 includes a collar 16 and an elastic body 17.
The collar 16 is formed integrally with a tubular portion 16a having an outer diameter that can be loosely inserted into the through hole 11b and an annular holding portion 16b facing the upper surface of the ceramic substrate 11, and the collar 16 has the holding portion 16b and the tubular portion 16b. Through hole 1 penetrating through portion 16a
6c is formed. The elastic body 17 is made by cutting or molding an elastic synthetic rubber.
b and the upper surface of the ceramic substrate 11 are integrally formed with an annular elastic flange portion 17b and an elastic cylindrical portion 17a fitted into the collar tubular portion 16a and inserted into the through hole 11b of the ceramic substrate. . The elastic body 17 is inserted into the through-hole 1 together with the collar 16 in a state fitted in the tubular portion 16a.
The elastic flange portion 17b is interposed between the holding portion 16b and the upper surface of the ceramic substrate 11 by inserting the elastic flange portion 17b into the ceramic substrate 11.

【0013】なお、このパワーモジュール用基板10
は、カラー16の通孔16cに雄ねじ26を挿通してこ
の雄ねじ26を水冷式ヒートシンク27に形成された雌
ねじ27a、又は図6に示す水冷式ヒートシンク27に
貫通して形成された取付孔27cに更に挿通してナット
31に螺合することにより、セラミック基板11を水冷
式ヒートシンク27に接合するように構成される。雌ね
じ27a又は取付孔27cはセラミック基板11に形成
された貫通孔11bのピッチ寸法と同一のピッチ寸法で
形成されるが、セラミック基板11の焼成時における収
縮によりその貫通孔11bと雌ねじ27a又は取付孔2
7cとの間に取付誤差が生じた場合には、弾性体17の
弾性によりこの取付誤差を吸収する。
The power module substrate 10
The male screw 26 is inserted into the through hole 16c of the collar 16 and the male screw 26 is inserted into the female screw 27a formed in the water-cooled heat sink 27 or the mounting hole 27c formed through the water-cooled heat sink 27 shown in FIG. Further, the ceramic substrate 11 is joined to the water-cooled heat sink 27 by being inserted and screwed to the nut 31. The female screw 27a or the mounting hole 27c is formed with the same pitch size as the pitch size of the through hole 11b formed in the ceramic substrate 11, but the through hole 11b and the female screw 27a or the mounting hole are shrunk during firing of the ceramic substrate 11. 2
If a mounting error occurs between the mounting member 7c and the mounting member 7c, the mounting error is absorbed by the elasticity of the elastic body 17.

【0014】即ち、貫通孔11bにはカラー16の管状
部16aに嵌入した弾性体17の弾性筒部17aが挿入
され、雄ねじ26はそのカラー16の通孔16cに挿通
される。このため、雄ねじ26が螺合又は挿通するヒー
トシンク27の雌ねじ27a又は取付孔27cより貫通
孔11bは比較的大きく形成される。従って、貫通孔1
1bと雌ねじ27a又は取付孔27cとの間に取付誤差
が生じても、弾性体17が弾性変形して貫通孔11bの
範囲内でカラー16の移動を許容し、カラー16に挿通
された雄ねじ26を雌ねじ27a又は取付孔27cに螺
合又は挿通させる。このため、セラミック基板11を水
冷式ヒートシンク27に確実に接合することができる。
That is, the elastic cylindrical portion 17a of the elastic body 17 fitted into the tubular portion 16a of the collar 16 is inserted into the through hole 11b, and the male screw 26 is inserted into the through hole 16c of the collar 16. For this reason, the through hole 11b is formed relatively larger than the female screw 27a or the mounting hole 27c of the heat sink 27 into which the male screw 26 is screwed or inserted. Therefore, the through hole 1
Even if a mounting error occurs between the female screw 1b and the female screw 27a or the mounting hole 27c, the elastic body 17 is elastically deformed to allow the movement of the collar 16 within the range of the through hole 11b. Into the female screw 27a or the mounting hole 27c. Therefore, the ceramic substrate 11 can be securely joined to the water-cooled heat sink 27.

【0015】このパワーモジュール用基板10では、上
述のように貫通孔11bを使用して雄ねじ26によりセ
ラミック基板11が水冷式ヒートシンク27に接合され
るけれども、雄ねじ26の締結力はカラー16の押え部
16bに加わり、その締結力がセラミック基板11に直
接加わることはない。このため、雄ねじ26の締結力に
起因してセラミック基板11が破損することはなく、回
路パターン11aに搭載された半導体素子からの熱は水
冷式ヒートシンク27に有効に伝達される。また、半導
体素子23からの熱が伝達されることにより、セラミッ
ク基板11及び水冷式ヒートシンク27自体の温度は上
昇してそれぞれが膨張する。ここでセラミック基板11
の熱膨張係数は金属により作られた水冷式ヒートシンク
27の熱膨張係数より一般的に低いため、雌ねじ27a
に螺合された雄ねじ26の間隔は貫通孔11bの間隔よ
り広がるけれども、その雄ねじ26の間隔の広がりを弾
性体17がその弾性により吸収して許容する。即ち、弾
性体17は膨張又は収縮により生じるセラミック基板1
1と水冷式ヒートシンク27との取付誤差をその弾性に
より吸収し、温度変化に起因するセラミック基板11の
破損を防止する。
In the power module substrate 10, the ceramic substrate 11 is joined to the water-cooled heat sink 27 by the male screw 26 using the through hole 11b as described above, but the fastening force of the male screw 26 is 16b, and the fastening force is not directly applied to the ceramic substrate 11. Therefore, the ceramic substrate 11 is not damaged due to the fastening force of the male screw 26, and heat from the semiconductor element mounted on the circuit pattern 11a is effectively transmitted to the water-cooled heat sink 27. In addition, when the heat is transmitted from the semiconductor element 23, the temperatures of the ceramic substrate 11 and the water-cooled heat sink 27 themselves rise and each expands. Here, the ceramic substrate 11
Is generally lower than the thermal expansion coefficient of a water-cooled heat sink 27 made of metal,
Although the interval between the external threads 26 screwed into the hole is wider than the interval between the through holes 11b, the expansion of the interval between the external threads 26 is allowed by the elastic body 17 due to its elasticity. That is, the elastic body 17 is a ceramic substrate 1 generated by expansion or contraction.
The elasticity absorbs the mounting error between the heat sink 1 and the water-cooled heat sink 27, thereby preventing the ceramic substrate 11 from being damaged due to a temperature change.

【0016】図3及び図4に本発明のパワーモジュール
用基板における第2の実施の形態を説明する。図面中上
述した実施の形態と同一符号は同一部品を示し繰返して
の説明を省略する。図3に示すように、第2の実施の形
態におけるパワーモジュール用基板20は、表面に回路
パターン11aが形成されかつ複数の貫通孔11bが形
成されたセラミック基板11と、弾性体17と、ワッシ
ャ18とを備える。弾性体17は、セラミック基板11
の貫通孔11bに挿入可能な外径を有する弾性筒部17
aとセラミック基板11の上面に当接する環状の弾性フ
ランジ部17bが一体的に形成され、この弾性体17に
はその弾性筒部17a及び弾性フランジ部17bを貫通
して挿通孔17cが形成される。ワッシャ18には挿通
孔17cに連通する連通孔18aが形成され、ワッシャ
18は弾性フランジ部17bを介してセラミック基板1
1の上面に配置される。
FIGS. 3 and 4 show a power module substrate according to a second embodiment of the present invention. In the drawings, the same reference numerals as those in the above-described embodiment denote the same parts, and a description thereof will not be repeated. As shown in FIG. 3, a power module substrate 20 according to the second embodiment includes a ceramic substrate 11 having a circuit pattern 11a formed on a surface thereof and a plurality of through holes 11b, an elastic body 17, and a washer. 18. The elastic body 17 is formed on the ceramic substrate 11.
Elastic cylinder portion 17 having an outer diameter that can be inserted into through hole 11b
and an annular elastic flange portion 17b abutting on the upper surface of the ceramic substrate 11 is integrally formed, and an insertion hole 17c is formed in the elastic body 17 through the elastic cylindrical portion 17a and the elastic flange portion 17b. . The washer 18 is formed with a communication hole 18a communicating with the insertion hole 17c, and the washer 18 is connected to the ceramic substrate 1 via an elastic flange portion 17b.
1 is arranged on the upper surface.

【0017】このパワーモジュール用基板20は、ワッ
シャ18の連通孔18aに挿通された雄ねじ26を弾性
体17の挿通孔17cに遊挿し、この雄ねじ26を水冷
式ヒートシンク27に形成された雌ねじ27a又は水冷
式ヒートシンク27に貫通して形成された取付孔27c
に更に挿通してナット31に螺合することにより、セラ
ミック基板11を水冷式ヒートシンク27に接合するよ
うに構成される。弾性体17は弾性変形するので、貫通
孔11bと雌ねじ27a又は取付孔27cとの間に取付
誤差が生じても、弾性体17は貫通孔11bの範囲内で
雄ねじ26の移動を許容し、弾性体17の挿通孔17c
挿通された雄ねじ26を雌ねじ27a又は取付孔27c
に螺合又は挿通させる。このため、セラミック基板11
を水冷式ヒートシンク27に確実に接合することができ
る。
In the power module substrate 20, the male screw 26 inserted into the communication hole 18a of the washer 18 is loosely inserted into the insertion hole 17c of the elastic body 17, and the male screw 26 is inserted into the female screw 27a formed in the water-cooled heat sink 27 or Mounting hole 27c formed through water-cooled heat sink 27
Is further screwed into the nut 31 to join the ceramic substrate 11 to the water-cooled heat sink 27. Since the elastic body 17 is elastically deformed, even if a mounting error occurs between the through hole 11b and the female screw 27a or the mounting hole 27c, the elastic body 17 allows the male screw 26 to move within the range of the through hole 11b, Insertion hole 17c of body 17
Insert the inserted male screw 26 into the female screw 27a or the mounting hole 27c.
Screwed or inserted. Therefore, the ceramic substrate 11
Can be securely joined to the water-cooled heat sink 27.

【0018】このパワーモジュール用基板20では、連
通孔18a及び挿通孔17cを使用して雄ねじ26によ
りセラミック基板11が水冷式ヒートシンク27に接合
されるけれども、雄ねじ26の締結力はワッシャ18に
加わり、その締結力がセラミック基板11に直接加わる
ことはない。このため、雄ねじ26の締結力に起因して
セラミック基板11が破損することはなく、回路パター
ン11aに搭載された半導体素子からの熱は水冷式ヒー
トシンク27に有効に伝達される。また、半導体素子か
らの熱が伝達してセラミック基板11及び水冷式ヒート
シンク27自体がそれぞれが膨張し、雄ねじ26の間隔
は挿通孔17cの間隔より広がっても、その雄ねじ26
の間隔の広がりを弾性体17がその弾性により吸収し
て、温度変化に起因するセラミック基板11の破損を防
止する。
In the power module substrate 20, the ceramic substrate 11 is joined to the water-cooled heat sink 27 by the male screw 26 using the communication hole 18a and the insertion hole 17c, but the fastening force of the male screw 26 is applied to the washer 18. The fastening force is not directly applied to the ceramic substrate 11. Therefore, the ceramic substrate 11 is not damaged by the fastening force of the male screw 26, and heat from the semiconductor element mounted on the circuit pattern 11a is effectively transmitted to the water-cooled heat sink 27. Further, even if the heat from the semiconductor element is transmitted, the ceramic substrate 11 and the water-cooled heat sink 27 themselves expand, and even if the interval between the external threads 26 is wider than the interval between the insertion holes 17c, the external threads 26
The expansion of the interval is absorbed by the elastic body 17 by its elasticity, thereby preventing the ceramic substrate 11 from being damaged due to a temperature change.

【0019】なお、上述した実施の形態では貫通孔11
b近傍におけるセラミック基板11の上面に回路パター
ン11aを形成していないが、図5に示すように、回路
パターン11aが形成された部分に貫通孔11bを形成
しても良い。この場合弾性フランジ部17bは回路パタ
ーン11aを介してセラミック基板11に当接する。ま
た、上述した実施の形態では貫通孔11bをセラミック
基板11の焼成前に形成したが、セラミック基板11が
破損しない限り、焼成後のセラミック基板11に精密加
工を施して貫通孔11aを形成しても良い。
In the embodiment described above, the through holes 11
Although the circuit pattern 11a is not formed on the upper surface of the ceramic substrate 11 in the vicinity of b, a through hole 11b may be formed in a portion where the circuit pattern 11a is formed as shown in FIG. In this case, the elastic flange portion 17b contacts the ceramic substrate 11 via the circuit pattern 11a. In the above-described embodiment, the through-holes 11b are formed before the firing of the ceramic substrate 11. However, as long as the ceramic substrate 11 is not damaged, precision processing is performed on the fired ceramic substrate 11 to form the through-holes 11a. Is also good.

【0020】図7に本発明の請求項1に係るパワーモジ
ュール用基板10を用いた半導体装置を説明する。先ず
図7(a)に示すように、パワーモジュール用基板10
に形成された回路パターン11aに半導体素子23がは
んだ23aにより搭載され、図7(b)に示すように、
半導体素子23が搭載されたパワーモジュール用基板1
0の表面に、端子24が内周面に設けられた枠部材25
がその半導体素子23を包囲するように接着される。端
子24は半導体素子23と接続線23bにより接続さ
れ、図7(c)に示すように、枠部材25により包囲さ
れる空間にはシリコーンゲル29のような絶縁性ゲルが
充填される。絶縁性ゲルの充填により半導体素子23を
封止した後、枠部材25の上面には蓋板25aが接着さ
れる。
FIG. 7 illustrates a semiconductor device using the power module substrate 10 according to claim 1 of the present invention. First, as shown in FIG.
The semiconductor element 23 is mounted on the circuit pattern 11a formed by the solder 23a, and as shown in FIG.
Power module substrate 1 on which semiconductor element 23 is mounted
0, a frame member 25 having a terminal 24 provided on the inner peripheral surface.
Are adhered so as to surround the semiconductor element 23. The terminal 24 is connected to the semiconductor element 23 by a connection line 23b. As shown in FIG. 7C, a space surrounded by the frame member 25 is filled with an insulating gel such as a silicone gel 29. After sealing the semiconductor element 23 by filling with an insulating gel, a lid plate 25 a is adhered to the upper surface of the frame member 25.

【0021】次に、水冷式ヒートシンク27のパワーモ
ジュール用基板10が取付けられる部分に必要に応じて
シリコーン樹脂が塗布され、その上にセラミック基板1
1を配置する。水冷式ヒートシンク27は内部に冷却水
28が循環する水路27bが形成され、この水路27b
に冷却水28が循環することにより熱を外部に放散する
ように構成される。カラー16の通孔16cには雄ねじ
26が挿通され、雄ねじ26は水冷式ヒートシンク27
に形成された雌ねじ27aに螺合される。これによりセ
ラミック基板11は水冷式ヒートシンク27に直接接合
されて半導体装置が得られる。この半導体装置では、半
導体素子23から水冷式ヒートシンク27までの熱の伝
達経路は、図9に示す従来の熱の伝達経路より短く、半
導体素子23からの熱は水冷式ヒートシンク27に有効
に伝達されて外部に放散される。
Next, a silicone resin is applied to the portion of the water-cooled heat sink 27 where the power module substrate 10 is to be mounted, if necessary.
1 is arranged. In the water-cooled heat sink 27, a water passage 27b through which the cooling water 28 circulates is formed.
The cooling water 28 is circulated to dissipate heat to the outside. A male screw 26 is inserted into the through hole 16 c of the collar 16, and the male screw 26 is
Is screwed into the female screw 27a formed at the bottom. As a result, the ceramic substrate 11 is directly joined to the water-cooled heat sink 27 to obtain a semiconductor device. In this semiconductor device, the heat transmission path from the semiconductor element 23 to the water-cooled heat sink 27 is shorter than the conventional heat transmission path shown in FIG. 9, and the heat from the semiconductor element 23 is effectively transmitted to the water-cooled heat sink 27. It is dissipated outside.

【0022】なお、上述した半導体装置は雄ねじ26を
水冷式ヒートシンク27に形成された雌ねじ27aに螺
合したが、図6に示すように雄ねじ26を水冷式ヒート
シンク27に貫通して形成された取付孔27cに更に挿
通してナット31に螺合することにより半導体装置を得
ても良い。また、上述した半導体装置は請求項1に係る
パワーモジュール用基板10を用いたが、請求項2に係
るパワーモジュール用基板20を用いる場合には、ワッ
シャ18の連通孔18aに挿通された雄ねじ26を弾性
体17の挿通孔17cに挿入し、この雄ねじ26を水冷
式ヒートシンク27に形成された雌ねじ27a又は水冷
式ヒートシンク27に貫通して形成された取付孔27c
に更に挿通してナット31に螺合することにより、セラ
ミック基板11を水冷式ヒートシンク27に接合して半
導体装置を得る。このように請求項2に係るパワーモジ
ュール用基板20を用いた半導体装置でも、半導体素子
23から水冷式ヒートシンク27までの熱の伝達経路
は、図9に示す従来の熱の伝達経路より短く、半導体素
子23からの熱は水冷式ヒートシンク27に有効に伝達
されて外部に放散される。
In the above-described semiconductor device, the male screw 26 is screwed into the female screw 27a formed on the water-cooled heat sink 27, but as shown in FIG. The semiconductor device may be obtained by further inserting it into the hole 27c and screwing it into the nut 31. In the above-described semiconductor device, the power module substrate 10 according to claim 1 is used. However, when the power module substrate 20 according to claim 2 is used, the male screw 26 inserted into the communication hole 18 a of the washer 18 is used. Is inserted into the insertion hole 17c of the elastic body 17, and the male screw 26 is formed into the female screw 27a formed in the water-cooled heat sink 27 or the mounting hole 27c formed through the water-cooled heat sink 27.
The ceramic substrate 11 is joined to the water-cooled heat sink 27 by further inserting the screw into the nut 31 to obtain a semiconductor device. As described above, in the semiconductor device using the power module substrate 20 according to claim 2, the heat transmission path from the semiconductor element 23 to the water-cooled heat sink 27 is shorter than the conventional heat transmission path shown in FIG. Heat from the element 23 is effectively transmitted to the water-cooled heat sink 27 and dissipated to the outside.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、セ
ラミック基板の貫通孔に弾性体を介してカラー又はワッ
シャを設けるので、このカラー又はワッシャを使用して
雄ねじによりセラミック基板を水冷式ヒートシンクに接
合しても、雄ねじの締結力がセラミック基板に直接加わ
ることはなく、雄ねじの締結力に起因するセラミック基
板の破損を防止することができる。また、弾性体を介し
てセラミック基板を水冷式ヒートシンクに接合するの
で、貫通孔と水冷式ヒートシンクの雌ねじ又は取付孔と
の間に多少の誤差があってもその取付誤差を弾性体が弾
性により吸収してセラミック基板をヒートシンクに確実
に取付けることができる。また、膨張又は収縮により生
じるセラミック基板と水冷式ヒートシンクとの取付誤差
もその弾性体がその弾性により吸収するので、温度変化
に起因するセラミック基板の破損を防止することもでき
る。
As described above, according to the present invention, a collar or a washer is provided in a through hole of a ceramic substrate via an elastic body, so that the ceramic substrate is water-cooled by a male screw using the collar or the washer. Even when joined to the heat sink, the fastening force of the male screw is not directly applied to the ceramic substrate, and it is possible to prevent the ceramic substrate from being damaged due to the fastening force of the male screw. In addition, since the ceramic substrate is joined to the water-cooled heat sink via the elastic body, even if there is some error between the through hole and the female screw or mounting hole of the water-cooled heat sink, the elastic body absorbs the mounting error by elasticity. Thus, the ceramic substrate can be securely attached to the heat sink. The elastic body also absorbs the mounting error between the ceramic substrate and the water-cooled heat sink caused by expansion or contraction due to its elasticity, so that the ceramic substrate can be prevented from being damaged due to a temperature change.

【0024】更に、回路パターンに半導体素子を搭載
し、カラーの通孔に雄ねじを挿通して又はワッシャの連
通孔に挿通された雄ねじを弾性体の挿通孔に遊挿して、
水冷式ヒートシンクに形成された雌ねじ又は又は水冷式
ヒートシンクに貫通して形成された取付孔に更に挿通し
てナットに螺合することによりパワーモジュール用基板
を水冷式ヒートシンクに直接接合した半導体装置では、
水冷式ヒートシンクに直接接合されたパワーモジュール
用基板の回路パターンに搭載された半導体素子から水冷
式ヒートシンクまでの熱の伝達経路は比較的短くなり、
半導体素子からの熱は水冷式ヒートシンクまで有効に伝
達される。この結果、本発明ではセラミック基板を損傷
させることなく半導体素子等から水冷式ヒートシンクま
での熱の伝達経路を短くして半導体素子からの熱を有効
に放散することができる。
Further, a semiconductor element is mounted on the circuit pattern, and a male screw is inserted into the through hole of the collar, or a male screw inserted through the communication hole of the washer is loosely inserted into the insertion hole of the elastic body.
In a semiconductor device in which the power module substrate is directly joined to the water-cooled heat sink by further inserting the female screw formed in the water-cooled heat sink or the mounting hole formed through the water-cooled heat sink and screwing the nut to the nut,
The heat transfer path from the semiconductor element mounted on the circuit pattern of the power module substrate directly bonded to the water-cooled heat sink to the water-cooled heat sink is relatively short,
Heat from the semiconductor element is effectively transferred to the water-cooled heat sink. As a result, according to the present invention, the heat transfer path from the semiconductor element or the like to the water-cooled heat sink can be shortened and the heat from the semiconductor element can be effectively dissipated without damaging the ceramic substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のパワーモジュール用基板の断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a power module substrate according to the present invention.

【図2】そのパワーモジュール用基板が水冷式ヒートシ
ンクに取付けられる状態を示す斜視図。
FIG. 2 is a perspective view showing a state where the power module substrate is mounted on a water-cooled heat sink.

【図3】本発明の別のパワーモジュール用基板の断面
図。
FIG. 3 is a cross-sectional view of another power module substrate of the present invention.

【図4】その別のパワーモジュール用基板が水冷式ヒー
トシンクに取付けられる状態を示す斜視図。
FIG. 4 is a perspective view showing a state where another power module substrate is attached to a water-cooled heat sink.

【図5】本発明の更に別のパワーモジュール用基板の断
面図。
FIG. 5 is a sectional view of still another power module substrate according to the present invention.

【図6】雄ねじが水冷式ヒートシンクの取付孔に挿通さ
れて取付けられた図1に対応するパワーモジュール用基
板の断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the power module substrate corresponding to FIG. 1 in which a male screw is inserted and mounted in a mounting hole of a water-cooled heat sink.

【図7】そのパワーモジュール用基板を含む半導体装置
の製造行程図。
FIG. 7 is a manufacturing process diagram of the semiconductor device including the power module substrate.

【図8】従来例を示す図1に対応する断面図。FIG. 8 is a sectional view showing a conventional example and corresponding to FIG.

【図9】別の従来例を示す図1に対応する断面図。FIG. 9 is a sectional view corresponding to FIG. 1, showing another conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,20 パワーモジュール用基板 11 セラミック基板 11a 回路パターン 11b 貫通孔 16 カラー 16a 管状部 16b フランジ部 16c 通孔 17 弾性体 17a 弾性筒部 17b 弾性フランジ部 17c 挿通孔 18 ワッシャ 18a 連通孔 23 半導体素子 24 端子 25 枠部材 25a蓋板 26 雄ねじ 27 水冷式ヒートシンク 27a 雌ねじ 27c 取付孔 29 絶縁性ゲル 31 ナット 10, 20 Power module substrate 11 Ceramic substrate 11a Circuit pattern 11b Through hole 16 Collar 16a Tubular portion 16b Flange portion 16c Through hole 17 Elastic body 17a Elastic cylinder portion 17b Elastic flange portion 17c Insertion hole 18 Washer 18a Communication hole 23 Semiconductor element 24 Terminal 25 Frame member 25a Lid plate 26 Male screw 27 Water-cooled heat sink 27a Female screw 27c Mounting hole 29 Insulating gel 31 Nut

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長瀬 敏之 埼玉県大宮市北袋町1丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社総合研究所内 (72)発明者 島村 正一 埼玉県大宮市北袋町1丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社総合研究所内 Fターム(参考) 5F036 AA01 BA10 BB01 BB08 BC03 BC05  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Toshiyuki Nagase 1-297 Kitabukurocho, Omiya-shi, Saitama Mitsubishi Materials Research Institute (72) Inventor Shoichi Shimamura 1-297 Kitabukurocho, Omiya-shi, Saitama Mitsubishi Material Co., Ltd. Research Laboratory F term (reference) 5F036 AA01 BA10 BB01 BB08 BC03 BC05

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面に回路パターン(11a)が形成されか
つ複数の貫通孔(11b)が形成されたセラミック基板(11)
と、 前記貫通孔(11b)に遊挿され通孔(16c)を有する管状部(1
6a)と前記セラミック基板(11)の上面に対向する環状の
押え部(16b)が一体的に形成されたカラー(16)と、 前記押え部(16b)と前記セラミック基板(11)の上面との
間に介装する環状の弾性フランジ部(17b)と前記管状部
(16a)に嵌入しかつ前記貫通孔(11b)に挿入する弾性筒部
(17a)が一体的に形成された弾性体(17)とを備え、 前記通孔(16c)に雄ねじ(26)を挿通して前記雄ねじ(26)
を水冷式ヒートシンク(27)に形成された雌ねじ(27a)又
は前記水冷式ヒートシンク(27)に貫通して形成された取
付孔(27c)に更に挿通してナット(31)に螺合し、前記セ
ラミック基板(11)を前記水冷式ヒートシンク(27)に接合
するように構成されたパワーモジュール用基板。
A ceramic substrate (11) having a circuit pattern (11a) formed on a surface thereof and a plurality of through holes (11b) formed thereon.
A tubular portion (1) having a through hole (16c) loosely inserted into the through hole (11b).
6a) and a collar (16) in which an annular pressing portion (16b) facing the upper surface of the ceramic substrate (11) is integrally formed, and the pressing portion (16b) and the upper surface of the ceramic substrate (11). An annular elastic flange portion (17b) interposed between the tubular portion and
(16a) and an elastic cylindrical portion inserted into the through hole (11b)
(17a) integrally formed with an elastic body (17), wherein the male screw (26) is inserted by inserting a male screw (26) into the through hole (16c).
Into a female screw (27a) formed in a water-cooled heat sink (27) or a mounting hole (27c) formed through the water-cooled heat sink (27) and screwed into a nut (31). A power module substrate configured to join the ceramic substrate (11) to the water-cooled heat sink (27).
【請求項2】 表面に回路パターン(11a)が形成されか
つ複数の貫通孔(11b)が形成されたセラミック基板(11)
と、 前記貫通孔(11b)に挿入され挿通孔(17c)を有する弾性筒
部(17a)と前記セラミック基板(11)の上面に当接する環
状の弾性フランジ部(17b)が一体的に形成された弾性体
(17)と、 前記挿通孔(17c)に連通する連通孔(18a)を有しかつ前記
弾性フランジ部(17b)を介して前記セラミック基板(11)
の上面に配置されたワッシャ(18)とを備え、 前記連通孔(18a)に挿通された雄ねじ(26)を前記挿通孔
(17c)に挿通して水冷式ヒートシンク(27)に形成された
雌ねじ(27a)又は前記水冷式ヒートシンク(27)に貫通し
て形成された取付孔(27c)に更に挿通してナット(31)に
螺合し、前記セラミック基板(11)を前記水冷式ヒートシ
ンク(27)に接合するように構成されたパワーモジュール
用基板。
2. A ceramic substrate (11) having a circuit pattern (11a) formed on a surface thereof and a plurality of through holes (11b) formed thereon.
An elastic cylindrical portion (17a) having an insertion hole (17c) inserted into the through hole (11b) and an annular elastic flange portion (17b) abutting on the upper surface of the ceramic substrate (11) are integrally formed. Elastic body
(17), a communication hole (18a) communicating with the insertion hole (17c), and the ceramic substrate (11) through the elastic flange portion (17b).
And a washer (18) disposed on the upper surface of the male screw (26) inserted through the communication hole (18a).
The female screw (27a) formed in the water-cooled heat sink (27) through the (17c) or the mounting hole (27c) formed through the water-cooled heat sink (27) is further inserted into the nut (31). A power module substrate configured to be screwed into the substrate and to join the ceramic substrate (11) to the water-cooled heat sink (27).
【請求項3】 請求項1又は2記載のパワーモジュール
用基板(10,20)の回路パターン(11a)に半導体素子(23)が
搭載され、 端子(24)が内周面に設けられた枠部材(25)が前記パワー
モジュール用基板(10,20)の表面に前記半導体素子(23)
を包囲するように接着され、 前記端子(24)と前記半導体素子(23)とが接続されて絶縁
性ゲル(29)が充填され、 前記枠部材(25)の上面に蓋板(25a)が接着され、 請求項1記載のカラー(16)の通孔(16c)又は請求項2記
載のワッシャ(18)及び弾性体(17)の連通孔(18a)及び挿
通孔(17c)に雄ねじ(26)が挿通され、 前記雄ねじ(26)を水冷式ヒートシンク(27)に形成された
雌ねじ(27a)又は前記水冷式ヒートシンク(27)に貫通し
て形成された取付孔(27c)に更に挿通してナット(31)に
螺合することにより前記パワーモジュール用基板(10,2
0)が前記水冷式ヒートシンク(27)に直接接合された半導
体装置。
3. A frame in which a semiconductor element (23) is mounted on a circuit pattern (11a) of the power module substrate (10, 20) according to claim 1 or 2, and a terminal (24) is provided on an inner peripheral surface. A member (25) is provided on the surface of the power module substrate (10, 20) on the surface of the semiconductor element (23).
The terminal (24) and the semiconductor element (23) are connected and filled with an insulating gel (29), and a lid plate (25a) is provided on the upper surface of the frame member (25). A male screw (26) is inserted into the through hole (16c) of the collar (16) according to claim 1 or the communication hole (18a) and the insertion hole (17c) of the washer (18) and the elastic body (17) according to claim 2. ) Is inserted, and the male screw (26) is further inserted through a female screw (27a) formed in the water-cooled heat sink (27) or a mounting hole (27c) formed through the water-cooled heat sink (27). The power module substrate (10, 2) is screwed into the nut (31).
0) is a semiconductor device directly joined to the water-cooled heat sink (27).
JP11005135A 1999-01-12 1999-01-12 Power module substrate and semiconductor device using this substrate Pending JP2000208682A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11005135A JP2000208682A (en) 1999-01-12 1999-01-12 Power module substrate and semiconductor device using this substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11005135A JP2000208682A (en) 1999-01-12 1999-01-12 Power module substrate and semiconductor device using this substrate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000208682A true JP2000208682A (en) 2000-07-28

Family

ID=11602876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11005135A Pending JP2000208682A (en) 1999-01-12 1999-01-12 Power module substrate and semiconductor device using this substrate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000208682A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100794373B1 (en) 2006-06-05 2008-01-15 잘만테크 주식회사 Water Block Device for Computer Graphics Card
JP2013219244A (en) * 2012-04-10 2013-10-24 Mitsubishi Electric Corp Fixing method of semiconductor module of semiconductor device
US8745841B2 (en) 2004-03-31 2014-06-10 Dowa Metaltech Co., Ltd. Aluminum bonding member and method for producing same
JP2018157201A (en) * 2017-03-16 2018-10-04 三菱マテリアル株式会社 Resistance device and method of manufacturing resistance device
JP2018174228A (en) * 2017-03-31 2018-11-08 富士電機株式会社 Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2020072236A (en) * 2018-11-02 2020-05-07 株式会社Pfu Electronic apparatus
JP2023122161A (en) * 2022-02-22 2023-09-01 ニデックパワートレインシステムズ株式会社 Rotating electric machine and pump

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8745841B2 (en) 2004-03-31 2014-06-10 Dowa Metaltech Co., Ltd. Aluminum bonding member and method for producing same
KR100794373B1 (en) 2006-06-05 2008-01-15 잘만테크 주식회사 Water Block Device for Computer Graphics Card
JP2013219244A (en) * 2012-04-10 2013-10-24 Mitsubishi Electric Corp Fixing method of semiconductor module of semiconductor device
JP2018157201A (en) * 2017-03-16 2018-10-04 三菱マテリアル株式会社 Resistance device and method of manufacturing resistance device
JP2018174228A (en) * 2017-03-31 2018-11-08 富士電機株式会社 Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2020072236A (en) * 2018-11-02 2020-05-07 株式会社Pfu Electronic apparatus
JP7224146B2 (en) 2018-11-02 2023-02-17 株式会社Pfu Electronics
JP2023122161A (en) * 2022-02-22 2023-09-01 ニデックパワートレインシステムズ株式会社 Rotating electric machine and pump

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3864282B2 (en) Power module substrate, method for manufacturing the same, and semiconductor device using the substrate
JP6065973B2 (en) Semiconductor module
JP4312960B2 (en) Plastic housing assembly
US6690087B2 (en) Power semiconductor module ceramic substrate with upper and lower plates attached to a metal base
US6271058B1 (en) Method of manufacturing semiconductor device in which semiconductor chip is mounted facedown on board
CN110364497B (en) Electronic device module for power control and method of manufacturing the same
US6657866B2 (en) Electronics assembly with improved heatsink configuration
WO2000068992A1 (en) Semiconductor device
JPH0476212B2 (en)
JP2004022973A (en) Ceramic circuit board and semiconductor module
JP2000208682A (en) Power module substrate and semiconductor device using this substrate
JP3206655B2 (en) Power module substrate, method of manufacturing the same, and semiconductor device using the substrate
JP2000332171A (en) Heat dissipation structure of heat generating element and module having the heat dissipation structure
US7049171B2 (en) Electrical package employing segmented connector and solder joint
JP2009059821A (en) Semiconductor device
JP3903681B2 (en) Semiconductor device
JP3669980B2 (en) MODULE STRUCTURE MANUFACTURING METHOD, CIRCUIT BOARD FIXING METHOD, AND CIRCUIT BOARD
JP6941989B2 (en) Semiconductor mounting structure and charger
JP2021158304A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US7236367B2 (en) Power electronics component
JPH11238962A (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP2005327791A (en) Semiconductor device and its mounting structure
JPS63217648A (en) Heat dissipation structure of heating element
JP2020096124A (en) Mounting structure of insulated circuit board with heat sink to housing
JP2009033065A (en) Fin integrated semiconductor module and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20010822