半导体装置及车载用功率转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于获得一种能提高发热元件的散热性并能减小安装基板的安装面积的半导体装置。本发明专利技术的半导体装置包括：通过沿与安装基板(5)相垂直的方向延伸的端子(1a)进行连接的发热元件(1)；具有隔着散热片材(7)与该发热元件(1)的安装面(1e)进行面接触的元件接触部位(2a)的散热构件(2)；与发热元件(1)相接触，并将发热元件(1)按压至散热构件(2)的第一按压构件(3)及第二按压构件(4)；以及通过贯通孔(3c)将第一按压构件(3)固定到散热构件(2)的固定螺钉(6)，所述贯通孔(3c)以相对于安装面(1e)平行的方式形成于第一按压构件(3),第一按压构件(3)及第二按压构件(4)中形成有倾斜面，从而在与安装面(1e)相垂直的方向上产生固定螺钉(6)的拧紧力的轴向力的分力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置及车载用功率转换装置
本专利技术涉及半导体装置，及组装于该半导体装置的车载用功率转换装置，该车载用功率转换装置安装于插电式混和动力汽车、电动汽车等，例如是将AC输入电源转换为直流来对高压电池进行充电的充电器、或将高压电池的电压转换为12V系统电压来对辅助电池进行充电的DCDC转换器等。
技术介绍
一直以来，在发热元件，特别是在对大电流进行开关控制的功率元件中，由于发热量较大，因而将其固定配置在散热构件上。由此，发热元件发出的热量通过散热构件而传导至冷却介质，由此发热元件得以冷却。在上述充电器、DCDC转换器等车载用功率转换装置的情况下，由于要考虑到搭载到车辆的搭载环境、动作环境等，因而要求装置具有较高的冷却性能。例如专利文献1～4中记载了将发热元件安装到散热构件的安装结构。专利文献1～3中记载了利用按压构件的弹力来将电学装置按压到散热构件上的结构。另外，专利文献4中记载了在将发热元件紧固于散热构件时的、发热元件的旋转止动板的结构。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开平9－134985号公报专利文献2：日本专利特开2001－332670号公报专利文献3：日本专利特开2002－198477号公报专利文献4：日本专利特开2011－82344号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题插电式混和动力汽车中安装有发动机，因而不易在车辆中对车载用功率转换装置进行布局，另外，由于电动汽车是小型车，因而对车辆用功率转换装置的小型化要求极为强烈。在使车载用功率转换装置小型化时，伴随着小型化热容量也会增加，因而需要进一步提高装置的冷却性能。但是，如现有技术那样，在利用紧固构件来将发热元件直接安装到散热构件的情况下，因发热元件的尺寸偏差等而导致施加到紧固构件上的按压力产生差异，因而无法获得稳定的散热性(低热阻)。如上述专利文献1～3所记载的那样，在利用按压构件的弹力将发热元件按压到散热构件上的结构中，由于原本的按压力较小，因而发热元件与散热构件间的接触热阻升高。另外，因热、振动而导致按压构件发生劣化，因此无法获得稳定的散热性(低热阻)。另外，如专利文献4所记载的那样，在散热构件的底面配置有发热元件的情况下，存在元器件安装面积增大等问题。本专利技术是以解决上述问题为目标而完成的，其目的在于获得一种半导体装置，该半导体装置中，能使发热元件的散热性得以提高，且能使安装基板的安装面积得以削减。另外，本专利技术的目的在于获得一种能抑制与其他元器件之间的热干扰、能使装置整体小型化的车载用功率转换装置。解决技术问题所采用的技术方案本专利技术的半导体装置包括：安装基板；通过沿与该安装基板相垂直的方向延伸的端子进行连接的发热元件；具有与该发热元件的安装面进行直接面接触或间接面接触的元件接触部位的散热构件；与所述发热元件相接触，并将发热元件按压至所述散热构件的按压单元；以及通过贯通孔将所述按压单元固定到所述散热构件的拧紧单元，所述贯通孔以相对于所述安装面平行的方式形成于所述按压单元中，所述按压单元中形成有倾斜面，从而在与所述安装面垂直的方向上产生所述拧紧单元的拧紧力的轴向力的分力。另外，本专利技术的车载用功率转换装置包括半导体装置、及密封有制冷剂并对大电流元器件进行冷却的冷却器，所述半导体装置埋设在具有散热构件的元件接触部位的所述冷却器中。专利技术效果根据本专利技术的半导体装置，发热元件通过沿与安装基板相垂直的方向延伸的端子进行连接，因而能够减小安装基板的安装面积。另外，在与发热元件相接触并将发热元件按压至散热构件的按压单元中形成有倾斜面，从而在与安装面相垂直的方向上产生拧紧单元的拧紧力的轴向力的分力，因此，利用拧紧单元的拧紧力使得按压单元施加到发热元件的按压力增大，发热元件与散热构件之间的接触热阻降低，因而发热元件的散热性得以提高。根据本专利技术的车载用功率转换装置，半导体装置埋设于具有散热构件的元件接触部位的冷却器中，因此，能抑制与其他元器件之间的热干扰，能使装置整体小型化。附图说明图1是表示本专利技术的车载用功率转换装置的剖视图。图2是表示本专利技术的实施方式1的半导体装置的剖视图。图3是图2中的Z部分的放大图。图4是表示本专利技术的实施方式2的半导体装置的主要部分的剖视图。图5是表示本专利技术的实施方式3的半导体装置的主要部分的剖视图。图6是沿图5的VI－VI线的向视剖视图。图7是沿图5的VII－VII线的向视剖视图。图8是表示本专利技术的实施方式4的半导体装置的主要部分的剖视图。图9是表示本专利技术的实施方式5的半导体装置的主要部分的剖视图。图10(a)是表示现有的半导体装置的一个例子的主要部分剖视图，图10(b)是图10(a)的俯视图，图10(c)是沿图10(a)的c-c的向视剖视图。具体实施方式下面，基于附图来说明本专利技术的各实施方式，对各图中相同或者相当的构件、部位，标注相同的标号来进行说明。实施方式1图1是表示本专利技术的车载用功率转换装置的简要剖视图，图2是表示图1的半导体装置的剖视图。该车载用功率转换装置中，具有散热构件2及壳体13的冷却器8由罩盖14所覆盖。壳体13内配置有作为大电流元器件的线圈11及电容器12。另外，散热构件2的凹部2c中埋设有本专利技术的实施方式1的半导体装置。该冷却器8的上侧配置有安装于安装基板5上的多个电子元器件10。半导体装置包括：通过沿与安装基板5相垂直的方向延伸的端子1a来与安装基板5进行连接的发热元件1；具有隔着散热片材7与该发热元件1的安装面1e进行面接触的元件接触部位2a的散热构件2；与发热元件1相接触，并将发热元件1按压至散热构件2的按压单元20；以及通过贯通孔3c将按压单元20固定到散热构件2的拧紧单元即固定螺钉6，该贯通孔3c以相对于安装面1e平行的方式形成于按压单元20中。按压单元20中形成有倾斜面，从而在与发热元件1的安装面1e相垂直的方向上产生固定螺钉6的拧紧力的轴向力的分力。发热元件1利用树脂模塑成形的封装1b覆盖裸芯片。封装1b中形成有安装孔1c。安装基板5上，利用多个固定螺钉15(例如散热构件2的四个角)来固定由热传导率较高的铝材等形成的散热构件2。在散热构件2的中央部形成有凹部2c。一对发热元件1分别隔着散热片材7而与该凹部2c的侧面即元件接触部位2a相对。该散热片材7由硅材料等形成，起到对发热元件1与散热构件2之间进行热传导并对电流进行绝缘的作用。埋设于凹部2c的按压单元20具有由铝材等形成的第一按压构件3及第二按压构件4。第一按压构件3中形成有贯通孔3c，利用通过该贯通孔3c的固定螺钉6来将第一按压构件3固定到散热构件2。第一按压构件3具有倾斜面3a，随着朝向着凹部2c的底面该倾斜面3a的两侧面相互接近。第二按压构件4分别配置在第一按压构件3的两侧，具有分别与倾斜面3a进行面接触的倾斜面4a。该第二按压构件4在与倾斜面4a相反侧的面上形成有突起4b。该突起4b嵌入到发热元件1的安装孔1c中。在凹部2c的空间部中填充有油脂2b。此外，也可以不填充油脂2b。冷却器8中，散热构件2通过O形环16来密封壳体13内的一部分。在被密闭的壳体13内填充有例如水作为制冷剂。该水会在散热构件2与设置于外部的冷却单元(未图示)之间循环，由冷却单元进行冷却。此外，制冷剂也可以是空气。在上述结构的半导体装置中，发热元件1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，包括：通过沿与安装基板相垂直的方向延伸的端子进行连接的发热元件；具有与该发热元件的安装面进行直接面接触或间接面接触的元件接触部位的散热构件；与所述发热元件相接触，并将发热元件按压至所述散热构件的按压单元；以及通过贯通孔将所述按压单元固定到所述散热构件的拧紧单元，所述贯通孔以相对于所述安装面平行的方式形成于所述按压单元，所述按压单元中形成有倾斜面，从而在与所述安装面相垂直的方向上产生所述拧紧单元的拧紧力的轴向力的分力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置，其特征在于，包括：通过沿与安装基板相垂直的方向延伸的端子进行连接的发热元件；具有与该发热元件的安装面进行直接面接触或间接面接触的元件接触部位的散热构件；与所述发热元件相接触，并将发热元件按压至所述散热构件的按压单元；以及通过贯通孔将所述按压单元固定到所述散热构件的拧紧单元，所述贯通孔以相对于所述安装面平行的方式形成于所述按压单元，所述按压单元中形成有倾斜面，从而在与所述安装面相垂直的方向上产生所述拧紧单元的拧紧力的轴向力的分力，所述按压单元中形成有与所述发热元件相接触并对发热元件进行按压的突起，所述发热元件中形成有插入所述突起的安装孔。2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述按压构件包括：具有所述贯通孔的第一按压构件；以及一个面与该第一按压构件相接触，另一个面与所述发热元件相接触的第二按压构件，所述第一按压构件与所述第二按压构件通过所形成的所述倾斜面进行相互接触。3.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述第一按压构件及所述第二按压构件中的任一方的所述倾斜面是向另一方的所述倾斜面侧突出的曲面形状。4.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：小玉胜久，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP