JP2000208682A

JP2000208682A - パワ―モジュ―ル用基板及びこの基板を用いた半導体装置

Info

Publication number: JP2000208682A
Application number: JP11005135A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Nagatomo; 義幸長友; Kazuaki Kubo; 和明久保; Toshiyuki Nagase; 敏之長瀬; Shoichi Shimamura; 正一島村
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1999-01-12
Filing date: 1999-01-12
Publication date: 2000-07-28

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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，Ｓｉ₃Ｎ₄又はＡｌ
₂Ｏ₃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、Ｓｉ₃Ｎ₄を用いると強度及び耐熱性が向上し、Ａｌ
₂Ｏ₃を用いると耐熱性が向上する。

【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。

【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
ｌ₂Ｏ₃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。

【００１１】また、金属箔がＡｌにより形成され、セラ
ミック基板１１がＡｌ₂Ｏ₃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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のパワーモジュール用基板の断面図。

【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。

【図３】本発明の別のパワーモジュール用基板の断面
図。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図８】従来例を示す図１に対応する断面図。

【図９】別の従来例を示す図１に対応する断面図。

【符号の説明】

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

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims

【特許請求の範囲】

【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。
【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。
【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。