JPH11266090A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の電子部品のうちのパワー素子からの発
熱を効率良く吸収・発散すること。 【解決手段】 発熱性を有する駆動トランジスタ２１や
その他の電子部品２２が実装されたセラミック基板１０
がマザーボード６０に実装される。そして、ケース７０
からの壁部７２がマザーボード６０上のセラミック基板
１０の近傍で平行、かつマザーボード６０に当接しない
長さ寸法にて突設される。このため、ケース７０側から
セラミック基板１０やマザーボード６０側に応力がかか
ることなく、セラミック基板１０に実装されている駆動
トランジスタ２１等から熱容量の大きなケース７０側へ
の熱伝導性が向上される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電子部品を
実装する基板をマザーボードに実装してなる半導体装置
に関するもので、特に、パワー素子からの熱を効率良く
放熱できる半導体装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置に関連する先行技術文
献としては、特開平８−１１１５７５号公報にて開示さ
れたものが知られている。このものでは、金属基板上に
半導体チップそのものを直接実装する所謂、ベアチップ
実装し、その基板に設けられた位置決めピンをマザーボ
ード上の穴に挿入して組付けると共に、パワー素子から
の熱を放熱するための技術が示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のもの
では、複数の電子部品が実装された基板は金属基板であ
るため、基板自身が放熱フィン（ヒートシンク）の機能
を備えてはいるが、自ずと基板の大きさには限界があ
り、基板に実装されたパワー素子からの熱を効率良く吸
収・発散させるに十分な熱容量が得られないという不具
合があった。

【０００４】そこで、この発明はかかる不具合を解決す
るためになされたもので、複数の電子部品が実装された
基板をマザーボード上に実装し筐体に収容した半導体装
置であって、複数の電子部品のうちのパワー素子からの
発熱を効率良く吸収・発散させることが可能な半導体装
置の提供を課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の半導体装置に
よれば、発熱性を有する電子部品を含む複数の電子部品
が実装された基板がマザーボードに実装され、筐体から
壁部がマザーボード上の基板の近傍で平行、かつマザー
ボード面に当接しないように突設される。このため、筐
体側から基板やマザーボード側に応力をかけることな
く、基板に実装されている複数の電子部品から熱容量の
大きな筐体側への熱伝導性を向上することができる。

【０００６】請求項２の半導体装置では、壁部がコネク
タ部材の近傍に配置されることで、基板の実装された電
子部品とコネクタ部材との距離を最短の長さにできる。
このため、電子部品からの大電流を効率良くコネクタ部
材側に流すことができる。また、筐体に突設された壁部
がコネクタ部材の近傍に配置されることで、コネクタ部
材部分から内部に侵入しようとする電磁波等の外部ノイ
ズを遮断することができる。

【０００７】請求項３の半導体装置では、筐体側にマザ
ーボードをねじ止めする際、筐体のねじ穴部に対応して
マザーボードに穿設された長穴を利用して、筐体に突設
された壁部が基板から離れた位置で組合わせられ仮止め
されたのち、筐体の壁部がマザーボードの長穴を利用し
てマザーボードに接続された基板側に移動され、壁部が
基板側への接触状態となった位置でねじ止めによる結合
が完了される。このため、筐体とマザーボードとの組合
わせが容易であり、結合完了状態での壁部と基板側との
接触状態が補償されると共に、マザーボード等における
製造上の寸法公差を吸収することもできる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。

【０００９】図１は本発明の実施の形態の一実施例にか
かる半導体装置の全体構成を示す分解斜視図であり、図
２は図１における要部構成を示す部分断面図である。な
お、以下の図中、同様の構成または相当部分からなるも
のについては同一符号及び同一記号を付し、その詳細な
説明を省略する。

【００１０】図１及び図２において、本実施例の半導体
装置１００では、厚膜用基板として放熱性が高い複数の
セラミック基板１０が用いられている。これら複数のセ
ラミック基板１０には、発熱性を有するパワー素子とし
ての駆動トランジスタ（パワートランジスタ）２１やそ
の他の電子部品２２が実装されている。また、複数のセ
ラミック基板１０は、更に駆動トランジスタ２１で発生
する熱を吸収・発散させるためアルミニウム材料等で形
成された１つの放熱フィン４０の所望の位置に熱伝導性
が良好な例えば、シリコン系の接合剤を介して接合され
ている。そして、放熱フィン４０はマザーボード６０に
ビス４９を用いて固定されていると共に、セラミック基
板１０からのリード端子３１はマザーボード６０に穿設
された所定の穴６０ａに挿入されはんだ付けされてい
る。

【００１１】更に、マザーボード６０の１辺の周縁近傍
には、コネクタ５０がビス５９を用いて固定されている
と共に、コネクタ５０のリード端子５１がはんだ付けさ
れ電気的に接続されている。このように構成されたマザ
ーボード６０は、図１に示すような、熱伝導性が高い例
えば、アルミニウム材料等で形成されたケース７０内に
収容されたのち、図示しないアルミニウム材料等で形成
されたカバーが被せられ、ねじ止めされることで半導体
装置１００が構成される。

【００１２】このとき、半導体装置１００のマザーボー
ド６０上で略垂直方向となるように実装されたセラミッ
ク基板１０が接合された放熱フィン４０の裏面に接触
し、かつマザーボード６０面に当接しないように隙間を
有してケース７０内側の上面から壁部７２が突設されて
いる。このため、マザーボード６０側がケース７０側か
ら組付けによる応力を受けることがなく、駆動トランジ
スタ２１等からの熱がセラミック基板１０及び放熱フィ
ン４０を介して壁部７２から熱容量の大きなケース７０
側へ吸収・発散される。

【００１３】また、半導体装置１００のケース７０内に
収容されたマザーボード６０に固定されたコネクタ５０
はその接続端子側のみがケース７０の開口部７１から外
部に臨むこととなる。このため、本実施例の構成におけ
る半導体装置１００では、ケース７０内部にコネクタ５
０に略平行に並べて衝立状に放熱フィン４０が配置さ
れ、その裏面となる内部側に壁部７２が配置されること
となる。つまり、アルミニウム材料等からなるケース７
０及びカバー（図示略）、更には開口部７１側も同じ材
料からなる壁部７２及び放熱フィン４０で囲まれること
で、半導体装置１００内部は電磁的に遮蔽されることと
なる。

【００１４】このように、本実施例の半導体装置１００
は、発熱性を有する電子部品としての駆動トランジスタ
２１を含む複数の電子部品２１，２２を実装するセラミ
ック基板１０と、セラミック基板１０を略垂直方向に電
気的に接続するマザーボード６０と、マザーボード６０
を収容する筐体としてのケース７０と、ケース７０から
マザーボード６０上のセラミック基板１０の近傍で平
行、かつマザーボード６０面とに隙間を有して突設する
壁部７２とを具備するものである。

【００１５】つまり、複数の電子部品２１，２２が実装
されたセラミック基板１０がマザーボード６０に実装さ
れる。そして、ケース７０から壁部７２がマザーボード
６０上のセラミック基板１０の近傍で平行、かつマザー
ボード６０面に当接しない長さ寸法にて突設される。こ
のため、ケース７０側からセラミック基板１０やマザー
ボード６０側に応力がかかることなく、セラミック基板
１０に実装されている発熱性を有する駆動トランジスタ
２１等から熱容量の大きなケース７０側への熱伝導性を
向上することができる。

【００１６】また、本実施例の半導体装置１００は、更
に、マザーボード６０が外部配線と電気的に接続するコ
ネクタ部材としてのコネクタ５０を具備し、壁部７２を
コネクタ５０の近傍で略平行に並べて配置するものであ
る。つまり、壁部７２がコネクタ５０の近傍に配置され
ることで、セラミック基板１０の駆動トランジスタ２１
とコネクタ５０との距離を最短の長さにできる。このた
め、駆動トランジスタ２１等のパワー素子からの大電流
を効率良くコネクタ５０側に流すことができる。また、
ケース７０に突設された壁部７２がコネクタ５０の近傍
に配置されることで、コネクタ５０部分から内部に侵入
しようとする電磁波等の外部ノイズを遮断することがで
きる。

【００１７】次に、本発明の実施の形態の一実施例にか
かる半導体装置の要部構成における変形例を示す図３を
参照して説明する。

【００１８】図３では、セラミック基板１０とケース７
０から突設された壁部７２との間に、図２に示すセラミ
ック基板１０が接合されている放熱フィン４０に代え
て、熱伝導性シート７３を介在させたものである。この
ような構成によれば、組付結合時において弾性変形自在
な熱導電性シート７３を利用して製造上における複数の
部品の寸法公差を吸収させ、マザーボード６０に接続さ
れたセラミック基板１０を熱導電性シート７３を介して
ケース７０に突設された壁部７２に確実に接触させるこ
とができる。これにより、熱導電性シート７３に比べて
高価な放熱フィン４０が不要となり組付工数も削減され
ることでコスト低減を図ることができる。

【００１９】次に、本発明の実施の形態の一実施例にか
かる半導体装置におけるケース７０とマザーボード６０
との結合状態を示す図４を参照して説明する。なお、図
４（ａ）におけるセラミック基板１０が接合された放熱
フィン４０とケース７０に突設された壁部７２とは、図
２と同様の構成であるため同一符号及び同一記号を付
し、その詳細な説明を省略する。また、図４（ｂ）は図
４（ａ）のマザーボード６０に穿設された長穴形状部分
を示す底面図である。

【００２０】図４（ａ）及び図４（ｂ）において、ケー
ス７０とマザーボード６０とを結合するには、まず、ケ
ース７０側の壁部７２がマザーボード６０側の放熱フィ
ン４０に当接しない離れた位置で組合わせられる。次
に、ケース７０の側壁７４等に設けられているねじ穴部
７５に対応しマザーボード６０側に穿設された長穴６５
を利用しビス７９にてマザーボード６０がケース７０側
に仮止めされる。そして、ケース７０とマザーボード６
０とが相対的に移動され、壁部７２が放熱フィン４０側
に寄せられ接触状態となった位置でマザーボード６０が
ケース７０側のねじ穴部７５にビス７９によって結合完
了される。

【００２１】このように、本実施例の半導体装置１００
は、更に、筐体としてのケース７０にはマザーボード６
０をねじ止めするねじ穴部７５と、マザーボード６０に
はケース７０のねじ穴部７５に対応しセラミック基板１
０と壁部７２とが接近する方向に穿設した長穴６５とを
具備するものである。これにより、ケース７０側にマザ
ーボード６０をねじ止めする際には、まず、ケース７０
のねじ穴部７５に対応してマザーボード６０に長穴６５
が穿設されていることを利用して、ケース７０に突設さ
れた壁部７２がセラミック基板１０から離れた位置で組
合わせられビス７９によって仮止めされる。こののち、
ケース７０即ち、壁部７２がマザーボード６０に穿設さ
れた長穴６５を利用してマザーボード６０に接続された
セラミック基板１０側に移動され、壁部７２がセラミッ
ク基板１０側への接触状態となった位置でビス７９によ
るねじ止め結合が完了される。このため、ケース７０と
マザーボード６０との組合わせが容易であり、結合完了
状態での壁部７２とセラミック基板１０側との接触状態
が補償されると共に、マザーボード６０等における製造
上の寸法公差を吸収することもできる。

【００２２】次に、本発明の実施の形態の一実施例にか
かる半導体装置におけるケース７０とマザーボード６０
との結合状態の変形例を示す図５を参照し図４と比較し
て説明する。なお、図中、上述の実施例と同様の構成ま
たは相当部分からなるものについては同一符号及び同一
記号を付し、その詳細な説明を省略する。

【００２３】図５において、図４との相違点は、マザー
ボード６０をケース７０側にねじ止めする際、ケース７
０の側壁７４等に設けられているねじ穴部７５に対応し
マザーボード６０側に穿設された穴が長穴形状でなく丸
穴であって、放熱フィン４０とケース７０に突設された
壁部７２との間に所定厚寸法の弾性変形自在な熱伝導性
シート７３が介在されていることである。これにより、
ケース７０とマザーボード６０との組合わせが容易であ
り、マザーボード６０等における製造上の寸法公差が熱
伝導性シート７３の弾性変形によって吸収される。ま
た、マザーボード６０とケース７０との結合完了状態で
の壁部７２とセラミック基板１０側との接触状態が補償
される。

【００２４】ところで、上記実施例では、複数の電子部
品を実装する基板として厚膜用基板の主流である放熱性
に優れたセラミック基板１０を用いているが、本発明を
実施する場合には、これに限定されるものではなく、金
属基板等を用いて構成することもできる。

【００２５】また、上記実施例では、ケース７０に突設
された壁部７２が１列だけであるが、本発明を実施する
場合には、これに限定されるものではなく、セラミック
基板１０に対応した位置に必要列数だけ突設することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る半導体装置の概略構成を示す斜視図である。

【図２】 図２は図１における要部構成を示す部分断面
図である。

【図３】 図３は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る半導体装置における要部構成の変形例を示す部分断面
図である。

【図４】 図４は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る半導体装置におけるケースとマザーボードとの結合状
態を示す説明図である。

【図５】 図５は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る半導体装置におけるケースとマザーボードとの結合状
態の変形例を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ セラミック基板 ２１ 駆動トランジスタ（発熱性を有する電子部品） ５０ コネクタ（コネクタ部材） ６０ マザーボード ６５ 長穴 ７０ ケース（筐体） ７２ 壁部 ７５ ねじ穴部 １００ 半導体装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若田 秀雄 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発熱性を有する電子部品を含む複数の電
   子部品を実装する基板と、 前記基板を略垂直方向に電気的に接続するマザーボード
   と、 前記マザーボードを収容する筐体と、 前記筐体から前記マザーボード上の前記基板の近傍で平
   行、かつ前記マザーボード面とに隙間を有して突設する
   壁部とを具備することを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 更に、前記マザーボードは外部配線と電
   気的に接続するコネクタ部材を具備し、 前記壁部は前記コネクタ部材の近傍で略平行に並べて配
   置することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 【請求項３】 更に、前記筐体には前記マザーボードを
   ねじ止めするねじ穴部と、 前記マザーボードには前記筐体の前記ねじ穴部に対応し
   前記基板と前記壁部とが接近する方向に穿設した長穴と
   を具備することを特徴とする請求項１に記載の半導体装
   置。