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公開番号2024164472
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-27
出願番号2023079966
出願日2023-05-15
発明の名称半導体モジュール、及び、放熱ベース
出願人富士電機株式会社
代理人インフォート弁理士法人,個人,個人,個人
主分類H01L 23/36 20060101AFI20241120BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体モジュール及び放熱ベースにおいて、放熱ベースの締結時の変形による配線板の損傷を防ぐ。
【解決手段】半導体モジュール(2)は、半導体素子(5A,5B)と、この半導体素子が実装された配線板(4)と、この配線板が接合された第1の面(301)と、この第1の面とは反対側に位置する第2の面(302)とを有する放熱ベース(3)とを備える。この放熱ベースは、第2の面(302)が凸状の曲面となるように反っており、放熱ベース(3)の第1の面(301)における複数の角部には、締結孔(303)が設けられ、放熱ベース(3)は、第1の面(301)のうち配線板(4)が接合された第1の領域(A1)を除く第2の領域(A2)において、締結孔(303)の周囲に位置し第1の面(301)の周縁(301a)に亘って設けられた凹部(304,305,306,307)を有する。
【選択図】図8

特許請求の範囲【請求項１】
半導体素子と、
前記半導体素子が実装された配線板と、
前記配線板が接合された第１の面と、当該第１の面とは反対側に位置する第２の面とを有する放熱ベースとを備え、
前記放熱ベースは、前記第２の面が凸状の曲面となるように反っており、
前記放熱ベースの前記第１の面における複数の角部には、締結孔が設けられ、
前記放熱ベースは、前記第１の面のうち前記配線板が接合された第１の領域を除く第２の領域において、前記締結孔の周囲に位置し前記第１の面の周縁に亘って設けられた凹部を有する
ことを特徴とする半導体モジュール。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記凹部は、前記第１の面に設けられた溝である
ことを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記第２の面のうち、前記第１の領域の反対側に位置する第３の領域と前記締結孔とを除く第４の領域は、溝が設けられていない曲面形状を呈する
ことを特徴とする請求項２記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記溝は、前記締結孔と前記第１の領域との間を通るように設けられている
ことを特徴とする請求項２記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記溝は、前記角部を隔てて直交する前記第１の面の前記周縁の２辺に亘って前記締結孔を取り囲むように設けられている
ことを特徴とする請求項４記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記溝は、円弧状に延びる
ことを特徴とする請求項５記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記溝は、前記第１の面の前記周縁における第１の辺に交差する方向に延びる第１の直進部分と、前記第１の面の前記周縁における前記第１の辺に直交する第２の辺に交差する方向に延びる第２の直進部分とを含む
ことを特徴とする請求項５記載の半導体モジュール。
【請求項８】
前記凹部は、前記放熱ベースの前記第１の面の前記周縁に設けられ前記放熱ベースを厚さ方向に貫通する切り込みである
ことを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項９】
前記凹部は、単一の前記締結孔の周囲において互いに分離して設けられた第１の部分及び第２の部分を含み、
前記第１の部分は、前記第１の面の前記周縁における第１の辺から、当該第１の辺とは異なる方向に延び、
前記第２の部分は、前記第１の面の前記周縁における前記第１の辺に直交する第２の辺から、当該第２の辺とは異なる方向に延びる
ことを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項１０】
前記第１の部分は、前記第１の辺から前記単一の締結孔までの長さよりも長く、前記第１の辺から前記第１の面上を延び、
前記第２の部分は、前記第２の辺から前記単一の締結孔までの長さよりも長く、前記第２の辺から前記第１の面上を延びる
ことを特徴とする請求項９記載の半導体モジュール。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子と配線板と放熱ベースとを備える半導体モジュール、及び、配線板が接合される放熱ベースに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
インバータ装置等の電力変換装置に用いられる半導体装置には、配線板、半導体素子等が配置された放熱ベースが冷却器に取り付けられたものがある（例えば、特許文献１～８を参照）。この種の半導体装置に用いられる放熱ベースには、配線板、半導体素子等が配置される第１の面とは反対側の、冷却器と向い合わせとなる第２の面が凸状になるように成形されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００６－１６５２７９号公報
特開２０１８－１９５７１７号公報
特開２０１７－０１７２８０号公報
特開２００７－０１２９２８号公報
特開平０６－１６９０３７号公報
特開２００６－３０３３７５号公報
米国特許第７５１１９６１号明細書
特開２０２０－０１７７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
放熱ベースの第１の面には、接合材により配線板が接合される。第２の面が凸状になるように成形された放熱ベースは、冷却器に取り付けられるときに、第２の面が凸状の曲面から平坦な面に変化する方向に変形する。このため、放熱ベースが変形することにより、放熱ベースの第１の面に接合された配線板に抗折強度以上の変形応力が加わり、配線板が損傷することがある。
【０００５】
１つの側面において、本発明は、放熱ベースの締結時の変形による配線板の損傷を防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの態様に係る半導体モジュールは、半導体素子と、前記半導体素子が実装された配線板と、前記配線板が接合された第１の面と、当該第１の面とは反対側に位置する第２の面とを有する放熱ベースとを備え、前記放熱ベースは、前記第２の面が凸状の曲面となるように反っており、前記放熱ベースの前記第１の面における複数の角部には、締結孔が設けられ、前記放熱ベースは、前記第１の面のうち前記配線板が接合された第１の領域を除く第２の領域において、前記締結孔の周囲に位置し前記第１の面の周縁に亘って設けられた凹部を有する。
【発明の効果】
【０００７】
上述の態様によれば、放熱ベースの締結時の変形による配線板の損傷を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
一実施の形態におけるエネルギー変換装置の構成例を示す上面図である。
図１のＡ－Ａ’線で切断したエネルギー変換装置内部の構成例を示す断面側面図である。
図１のＢ－Ｂ’線で切断したエネルギー変換装置の断面側面図である。
半導体モジュールの回路の構成例を示す図である。
放熱ベースを冷却器に取り付けるときの熱伝導材の塗布パターンの例を説明する下面図である。
放熱ベースを冷却器に取り付けるときの熱伝導材の広がりの様子を説明する図である。
放熱ベースを冷却器に取り付けるときに生じる問題の一例を説明する図である。
一実施の形態に係る放熱ベースの第１の構成例を示す上面図、及び２つの溝の断面形状の例を示す側面図である。
一実施の形態に係る放熱ベースの第２の構成例を示す上面図である。
一実施の形態に係る放熱ベースの第３の構成例を示す上面図、及び溝の長さを説明するための図である。
一実施の形態に係る放熱ベースの第４の構成例を示す上面図及び側面図、並びに切り込みの長さを説明するための図である。
一実施の形態と比較例との配線板にかかる引張応力の違いを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、参照する各図におけるＸ、Ｙ、Ｚの各軸は、例示するエネルギー変換装置、半導体モジュール等における平面や方向を定義する目的で示している。Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸は互いに直交し、右手系を成している。以下の説明では、Ｚ方向を上下方向と呼ぶことがある。また、Ｘ軸及びＹ軸を含む面をＸＹ面と呼び、Ｙ軸及びＺ軸を含む面をＹＺ面と呼び、Ｚ軸及びＸ軸を含む面をＺＸ面と呼ぶことがある。これらの方向や面は、説明の便宜上用いる文言であり、エネルギー変換装置等の取付け姿勢によっては、ＸＹＺ方向のそれぞれとの対応関係が変わることがある。例えば、本明細書では、エネルギー変換装置を構成する部材におけるＺ方向正側（＋Ｚ方向）を向いた面を上面と呼び、Ｚ方向負側（－Ｚ方向）を向いた面を下面と呼ぶが、Ｚ方向負側を向いた面が上面と呼ばれ、Ｚ方向正側を向いた面が下面と呼ばれてもよい。また、本明細書において、平面視は、エネルギー変換装置等の上面又は下面（ＸＹ面）をＺ方向からみた場合を意味する。
【００１０】
各図における縦横比や各部材同士の大小関係は、あくまで模式的に表されており、実際に製造されるエネルギー変換装置等における関係とは必ずしも一致しない。説明の便宜上、各部材同士の大小関係を誇張して表現している場合も想定される。また、異なる図面間では、同一の部材の形状が異なっている場合もある。
（【００１１】以降は省略されています）

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