JP2009124054A - Joint structure of heating element and radiating element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To resolve a problem that high accuracy process of a joint surface of a heating element and a radiating element is required for reducing a thermal resistance between the heating element and the radiating element in a conventional joint structure of the heating element and the radiating element, and as a result, the processing step becomes high in cost. <P>SOLUTION: In a joint structure between a power semiconductor module 10 and a heat sink 20, a plurality of joint fins 13b protruding into a direction inclined from a direction orthogonal to a joint surface is juxtaposed on a joint surface of the power semiconductor module 10, and a plurality of joint fins 20c protruding into a direction inclined to the same direction of the inclining direction of the joint fins 13b and which has a shape corresponding to a shape between the joint fins 13b is juxtaposed on a joint surface of the heat sink 20. A stiffness for any one base of the joint fin 13b and the joint fin 20c is configured to be smaller than that of a part other than the base. The power semiconductor module 10 and the heat sink 20 are connected in a state that each joint fin 13b and each joint fin 20c are engaged with each other to be joined. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、互いに接合される発熱体と前記発熱体からの熱を放熱するための放熱体との接合構造に関する。   The present invention relates to a joining structure of a heating element joined to each other and a radiator for radiating heat from the heating element.

一般的に、ＩＧＢＴモジュール等のパワー半導体モジュールは、発熱素子となるパワー半導体素子を回路基板に実装して構成された発熱体であるため、該パワー半導体モジュールにヒートシンク（放熱板）や冷却器などの放熱体を接合して、パワー半導体素子からの発熱を前記放熱体へ放熱するように構成している。
このような、発熱体であるパワー半導体モジュールと放熱体との接合構造としては、例えば図９に示すように、はんだ１１４接続によりパワー半導体素子１１１を実装した回路基板１１２に、電極板１１３をはんだ１１４接合してパワー半導体モジュール１１０を構成し、前記電極板１１３の下面と放熱体となるヒートシンク１２０の上面とが当接するように、パワー半導体モジュール１１０をヒートシンク１２０に取り付けた構造がある。 Generally, a power semiconductor module such as an IGBT module is a heating element configured by mounting a power semiconductor element serving as a heating element on a circuit board. Therefore, the power semiconductor module includes a heat sink (heat sink), a cooler, and the like. These heat radiators are joined so that heat generated from the power semiconductor element is dissipated to the heat radiator.
As such a joining structure of the power semiconductor module, which is a heating element, and the radiator, for example, as shown in FIG. 9, the electrode plate 113 is soldered to a circuit board 112 on which the power semiconductor element 111 is mounted by solder 114 connection. The power semiconductor module 110 is configured by bonding 114, and the power semiconductor module 110 is attached to the heat sink 120 so that the lower surface of the electrode plate 113 and the upper surface of the heat sink 120 serving as a radiator are in contact with each other.

このような構成の場合、パワー半導体モジュール１１０からヒートシンク１２０への放熱を効率良く行うためには、電極板１１３とヒートシンク１２０とを全面的に密着させて両者間の熱抵抗を小さくすることが好ましいため、電極板１１３およびヒートシンク１２０の当接面の平面度を高くすることが必要である。
しかし、電極板１１３およびヒートシンク１２０の当接面を、両者が密着するほどの高い平面度に加工するのには大きな手間がかかってコスト高となる。 In such a configuration, in order to efficiently dissipate heat from the power semiconductor module 110 to the heat sink 120, it is preferable that the electrode plate 113 and the heat sink 120 are brought into close contact with each other to reduce the thermal resistance therebetween. Therefore, it is necessary to increase the flatness of the contact surfaces of the electrode plate 113 and the heat sink 120.
However, processing the contact surfaces of the electrode plate 113 and the heat sink 120 to such a high degree of flatness that they are in close contact with each other takes a lot of time and costs.

そこで、前記当接面をある程度の平面度にまで加工して、電極板１１３とヒートシンク１２０との間にできた隙間に熱伝導性グリスを充填することにより、両者間の熱抵抗を下げることが行われている。
しかし、熱伝導性グリスは空気に比べると熱伝導性が良好であるが、電極板１１３やヒートシンク１２０に用いられる金属に比べると熱伝導性が悪いため、充填するグリスの厚みが大きいと電極板１１３とヒートシンク１２０との間の熱抵抗をかえって増大させてしまうことになる。一般的に、ペースト状に構成される熱伝導性グリスを広範囲にわたって薄く均一に塗布することは困難であるため、良好な熱伝導性を安定して得ることが困難である。 Therefore, by processing the contact surface to a certain degree of flatness and filling the gap formed between the electrode plate 113 and the heat sink 120 with thermally conductive grease, the thermal resistance between the two can be lowered. Has been done.
However, although heat conductive grease has better heat conductivity than air, it has lower heat conductivity than metal used for the electrode plate 113 and the heat sink 120. Therefore, if the thickness of the grease to be filled is large, the electrode plate However, the thermal resistance between the heat sink 113 and the heat sink 120 is increased. In general, since it is difficult to apply a thin and uniform heat conductive grease formed in a paste form over a wide range, it is difficult to stably obtain good heat conductivity.

また、発熱体と放熱体との接合構造としては、両者をはんだ付けやろう付けにより接合するものがある。
このはんだ付けやろう付けによる接合構造は、発熱体と放熱体との間の熱抵抗が非常に低くいという利点があるが、接合時に発熱体および放熱体を高温にまで加熱する必要があることや、一旦接合してしまうとパワー半導体素子１１や回路基板１１２などの交換や手直しなどができなくなってしまうという難点を有している。 Moreover, as a joining structure of a heat generating body and a heat radiating body, there exists what joins both by soldering or brazing.
This soldering or brazing joint structure has the advantage that the thermal resistance between the heating element and the heat dissipation body is very low, but it is necessary to heat the heating element and the heat dissipation body to a high temperature during bonding. In addition, once bonded, the power semiconductor element 11 and the circuit board 112 cannot be exchanged or reworked.

また、発熱体と放熱体との接合構造に類似する構造として、特許文献１に示すような構造がある。
つまり、特許文献１には複数のヒートシンクの接続構造が記載されており、一方のヒートシンクにおける接続面に凹凸形状を形成し、他方のヒートシンクにおける接続面に、一方のヒートシンクの凹凸形状に対応する凹凸形状を形成して、一方の凹凸形状を他方の凹凸形状に圧入するように構成されている。
この場合、他方の凹部に圧入される一方の凸部の幅寸法は、前記他方の凹部の幅寸法よりも若干大きくなるような公差にて形成されており、一方の凸部が他方の凹部に圧入された際に塑性変形して両者の結合力が高められることとなっている。
特開平９−１９７２８号公報 Moreover, there exists a structure as shown in patent document 1 as a structure similar to the joining structure of a heat generating body and a heat radiator.
That is, Patent Document 1 describes a connection structure of a plurality of heat sinks, and an uneven shape is formed on a connection surface of one heat sink, and an uneven shape corresponding to the uneven shape of one heat sink is formed on the connection surface of the other heat sink. A shape is formed, and one uneven shape is press-fitted into the other uneven shape.
In this case, the width dimension of one convex part press-fitted into the other concave part is formed with a tolerance that is slightly larger than the width dimension of the other concave part, and one convex part is formed in the other concave part. When they are press-fitted, they are plastically deformed to increase the bonding force between them.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-19728

しかし、前述の特許文献１に記載された接続構造の場合、一方の凸部の幅寸法を他方の凹部の幅寸法よりも若干大きくなるような公差にて形成し、一方の凸部を他方の凹部に圧入することで両者の接続を図るものであるため、一方の凸部の幅寸法および他方の凹部の幅寸法を高精度な公差にて形成する必要がある。
つまり、一方の凸部の幅寸法が他方の凹部の幅寸法よりも小さくなってしまうと、一方の凸部を他方の凹部に挿入したときに両者間に隙間ができてしまって強固な接続を実現することができず、一方の凸部の幅寸法が他方の凹部の幅寸法に対して大きくなり過ぎると一方の凸部を他方の凹部へ圧入することができなくなるため、両者の幅寸法は高精度に形成する必要がある。 However, in the case of the connection structure described in Patent Document 1, the width dimension of one convex portion is formed with a tolerance that is slightly larger than the width dimension of the other concave portion, and one convex portion is Since the two are connected by press-fitting into the concave portion, it is necessary to form the width dimension of one convex portion and the width dimension of the other concave portion with high tolerance.
In other words, if the width dimension of one convex part becomes smaller than the width dimension of the other concave part, when one convex part is inserted into the other concave part, a gap is formed between them and a strong connection is established. It cannot be realized, and if the width dimension of one convex part becomes too large relative to the width dimension of the other concave part, it becomes impossible to press-fit one convex part into the other concave part. It is necessary to form with high precision.

このように、一方のヒートシンクおよび他方のヒートシンクの凹凸形状を高精度に形成する必要があるため、これらのヒートシンクの高精度な加工工程が高コスト化するという問題がある。
また、このようなヒートシンクは、パワー半導体素子などの発熱素子の駆動時には高温となり、停止時には低温となるため高温時と低温時との間で熱歪みが生じる。
従って、例えばヒートシンクの加工精度を高くして、低温時に一方の凸部の他方の凹部への適正な圧入を行うことができるようにしたとしても、高温時には熱歪みにより両者が密着し難くなるという問題がある。 Thus, since it is necessary to form the uneven | corrugated shape of one heat sink and the other heat sink with high precision, there exists a problem that the highly accurate process of these heat sinks raises cost.
In addition, such a heat sink has a high temperature when driving a heat generating element such as a power semiconductor element and a low temperature when stopped, and thus heat distortion occurs between the high temperature and the low temperature.
Therefore, for example, even if the processing accuracy of the heat sink is increased so that proper press-fitting of the one convex portion into the other concave portion can be performed at a low temperature, it becomes difficult for the two to adhere to each other due to thermal strain at a high temperature. There's a problem.

そこで、本発明においては、発熱体と放熱体との接合部の加工精度を緩和して、加工工程を容易かつ低コスト化するとともに、発熱体と放熱体とを一旦接合した後でも発熱体を放熱体から取り外すことが可能なように構成しながら、発熱体と放熱体との間の熱抵抗を小さくして、両者間において効率的な熱伝導を行うことができる、発熱体と放熱体との接合構造を提供するものである。   Therefore, in the present invention, the processing accuracy of the joint between the heating element and the heat radiating body is relaxed, the processing process is facilitated and the cost is reduced, and the heating element is attached even after the heating element and the heat radiating element are once joined. While being configured to be removable from the radiator, the thermal resistance between the heater and the radiator can be reduced, and efficient heat conduction can be performed between the two. It is intended to provide a joint structure.

上記課題を解決する発熱体と放熱体との接合構造は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、発熱体と前記発熱体からの熱を放熱するための放熱体との接合構造であって、前記発熱体の接合面には、該接合面と直交する方向から傾斜した方向へ突出する、複数の発熱体側突起が所定の間隔を隔てて並設され、前記放熱体の接合面には、前記各発熱体側突起間の形状に対応した形状に形成され、前記発熱体側突起の傾斜方向と同じ方向へ傾斜した方向へ突出する、複数の放熱体側突起が所定の間隔を隔てて並設され、前記発熱体側突起および放熱体側突起の少なくとも何れか一方の基部の剛性が、基部以外の部分の剛性よりも低く構成されており、前記発熱体と放熱体とは、前記各発熱体側突起と各放熱体側突起とが噛み合う状態で接続されることにより接合される。
これにより、前記発熱体側突起の傾斜角度および放熱体側突起の傾斜角度の加工精度をさほど高くしなくても（発熱体側突起および放熱体側突起の傾斜角度に多少の誤差が生じても）、発熱体と放熱体とを密着させることができ、発熱体および放熱体の接合部を容易かつ低コストで加工しながら、両者間の熱抵抗を低下させることができ、効率的な熱伝導を実現することができる。
また、発熱体と放熱体とを一旦接合した後でも、発熱体を放熱体から取り外すことが可能となる。 The joining structure of the heat generating body and the heat radiating body that solves the above problems has the following characteristics.
That is, according to a first aspect of the present invention, there is provided a joining structure of a heating element and a radiator for radiating heat from the heating element, wherein the joining surface of the heating element is viewed from a direction orthogonal to the joining surface. A plurality of heating element side protrusions protruding in an inclined direction are arranged side by side at a predetermined interval, and a shape corresponding to the shape between each of the heating element side protrusions is formed on the joining surface of the heat dissipation body, and the heat generation A plurality of radiator-side projections protruding in a direction inclined in the same direction as the inclination direction of the body-side protrusion are arranged in parallel at a predetermined interval, and the rigidity of the base part of at least one of the heating-element-side projection and the radiator-side projection is The heat generating element and the heat dissipating element are joined together by connecting the heat generating element side protrusions and the heat dissipating element side protrusions in mesh with each other.
As a result, even if the processing accuracy of the inclination angle of the heating element side protrusion and the inclination angle of the heat dissipation element side protrusion is not so high (even if a slight error occurs in the inclination angle of the heating element side protrusion and the heat dissipation element side protrusion), the heating element And heat sink can be made to adhere to each other, and the heat resistance between the heat generator and the heat sink can be reduced easily and at low cost while the thermal resistance between them can be reduced, realizing efficient heat conduction. Can do.
Further, even after the heat generating body and the heat radiating body are once joined, the heat generating body can be removed from the heat radiating body.

また、請求項２記載の如く、発熱体と前記発熱体からの熱を放熱するための放熱体との接合構造であって、前記発熱体の接合面には、該接合面と直交する方向から傾斜した方向へ突出する、複数の発熱体側突起が所定の間隔を隔てて並設され、前記放熱体の接合面には、前記各発熱体側突起間の形状に対応した形状に形成され、前記接合面と直交する方向から傾斜した方向へ突出する、複数の放熱体側突起が所定の間隔を隔てて並設され、前記発熱体側突起および放熱体側突起の少なくとも何れか一方の基部の剛性が、基部以外の部分の剛性よりも低く構成されており、前記発熱体と放熱体とは、前記各発熱体側突起と各放熱体側突起とが噛み合う状態で接続されることにより接合され、前記発熱体側突起と放熱体側突起との傾斜方向は、前記各発熱体側突起と各放熱体側突起とが噛み合った際に、該発熱体側突起および放熱体側突起の少なくとも一方が弾性変形する大きさだけずれている。
これにより、前記発熱体側突起の傾斜角度および放熱体側突起の傾斜角度の加工精度をさほど高くしなくても（発熱体側突起および放熱体側突起の傾斜角度に多少の誤差が生じても）、発熱体と放熱体とを密着させることができ、発熱体および放熱体の接合部を容易かつ低コストで加工しながら、両者間の熱抵抗を低下させることができ、効率的な熱伝導を実現することができる。
特に、前記発熱体側突起および放熱体側突起の傾斜角度が製造誤差などにより基準値からずれた場合でも、発熱体側突起および放熱体側突起が弾性変形することにより、そのずれを吸収することが可能となり、両者間の密着を図り、熱抵抗を低下させることができる。
また、発熱体と放熱体とを一旦接合した後でも、発熱体を放熱体から取り外すことが可能となる。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a joining structure of a heat generating body and a heat radiating body for dissipating heat from the heat generating body, and the joining surface of the heat generating body is viewed from a direction orthogonal to the joining surface. A plurality of heating element side projections protruding in an inclined direction are arranged side by side at a predetermined interval, and the joining surface of the heat dissipation body is formed in a shape corresponding to the shape between the heating element side projections. A plurality of radiator-side projections protruding in a direction inclined from a direction perpendicular to the surface are arranged in parallel at a predetermined interval, and the rigidity of at least one of the heating-element-side projection and the radiator-side projection is other than the base The heat generating element and the heat dissipating member are joined by connecting the heat generating element side protrusions and the heat dissipating element side protrusions in mesh with each other, and the heat generating element side protrusions and the heat dissipating elements are dissipated. The direction of inclination with the body-side protrusion is the front When the heating side projections and the respective heat dissipation side projections are engaged, at least one of the heat generating member side protrusion and the heat dissipation side projections are shifted by an amount of elastic deformation.
As a result, even if the processing accuracy of the inclination angle of the heating element side protrusion and the inclination angle of the heat dissipation element side protrusion is not so high (even if a slight error occurs in the inclination angle of the heating element side protrusion and the heat dissipation element side protrusion), the heating element And heat sink can be made to adhere to each other, and the heat resistance between the heat generator and the heat sink can be reduced easily and at low cost while the thermal resistance between them can be reduced, realizing efficient heat conduction. Can do.
In particular, even when the inclination angle of the heating element side protrusion and the radiator side protrusion is deviated from the reference value due to a manufacturing error or the like, the heating element side protrusion and the radiator side protrusion can be elastically deformed to absorb the deviation, Adhesion between the two can be achieved and the thermal resistance can be reduced.
Further, even after the heat generating body and the heat radiating body are once joined, the heat generating body can be removed from the heat radiating body.

また、請求項３記載の如く、前記基部以外の部分よりも低い剛性に構成される基部は、切り欠いて肉薄にすることにより基部以外の部分よりも低い剛性に構成されている。
これにより、前記発熱体側突起および放熱体側突起の基部の剛性を容易に低下させることができ、その剛性の低下度合いも切り欠き量を調整することで容易に変化させることが可能となる。 According to a third aspect of the present invention, the base portion configured to have a lower rigidity than the portion other than the base portion is configured to have a lower rigidity than the portion other than the base portion by notching and thinning.
Thereby, the rigidity of the base part of the said heat generating body side protrusion and the heat radiator side protrusion can be reduced easily, and the fall degree of the rigidity can also be easily changed by adjusting the notch amount.

また、請求項４記載の如く、前記発熱体側突起および放熱体側突起の少なくとも何れか一方の基部または基部以外の部分の何れかに対して選択的に熱処理または表面処理を施すことにより、前記基部を前記基部以外の部分よりも低い剛性に構成する。
これにより、前記発熱体側突起および放熱体側突起を容易に弾性変形させることができ、その弾性変形度合いも熱処理および表面処理の種類や処理条件などを調整することで容易に変化させることが可能である。 Further, as described in claim 4, by selectively performing a heat treatment or a surface treatment on at least one of the base part of the heat generating body side protrusion and the heat radiator side protrusion or a part other than the base part, the base part is The rigidity is lower than that of the portion other than the base portion.
Thereby, the heat generating body side protrusion and the heat radiating body side protrusion can be easily elastically deformed, and the degree of elastic deformation can be easily changed by adjusting the kind of heat treatment and surface treatment, treatment conditions, and the like. .

本発明によれば、前記発熱体側突起の傾斜角度および放熱体側突起の傾斜角度の加工精度をさほど高くしなくても（発熱体側突起および放熱体側突起の傾斜角度に多少の誤差が生じても）、発熱体と放熱体とを密着させることができ、発熱体および放熱体の接合部を容易かつ低コストで加工しながら、両者間の熱抵抗を低下させることができ、効率的な熱伝導を実現することができる。
また、発熱体と放熱体とを一旦接合した後でも、発熱体を放熱体から取り外すことが可能となる。 According to the present invention, even if the processing accuracy of the inclination angle of the heating element side protrusion and the inclination angle of the heat radiation body side protrusion is not so high (even if a slight error occurs in the inclination angle of the heating element side protrusion and the heat dissipation element side protrusion). The heat generating body and the heat radiating body can be brought into close contact with each other, and the joint between the heat generating body and the heat radiating body can be processed easily and at low cost, while the thermal resistance between them can be lowered, and efficient heat conduction can be achieved. Can be realized.
Further, even after the heat generating body and the heat radiating body are once joined, the heat generating body can be removed from the heat radiating body.

次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。   Next, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図１にはヒートシンク２０に接合されたパワー半導体モジュール１０を示している。
前記パワー半導体モジュール１０は、パワー半導体素子１１と、前記パワー半導体素子１１がはんだ１４接合により実装される回路基板１２と、前記回路基板１２がはんだ１４接合により実装される接合電極板１３とを備えており、前記パワー半導体素子１１、回路基板１２、および接合電極板１３が上から順に積層された構成となっている。
前記パワー半導体素子１１は駆動時に発熱する素子であり、パワー半導体モジュール１０は全体として発熱体となっている。 FIG. 1 shows a power semiconductor module 10 bonded to a heat sink 20.
The power semiconductor module 10 includes a power semiconductor element 11, a circuit board 12 on which the power semiconductor element 11 is mounted by solder 14 bonding, and a bonding electrode plate 13 on which the circuit board 12 is mounted by solder 14 bonding. The power semiconductor element 11, the circuit board 12, and the bonding electrode plate 13 are stacked in order from the top.
The power semiconductor element 11 is an element that generates heat during driving, and the power semiconductor module 10 is a heating element as a whole.

前記接合電極板１３は、その上面が前記回路基板１２と接合される板状の本体部１３ａと、前記本体部１３ａの下面から、該下面と直交する方向に対して傾斜した下方向へ突出する複数の接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・とを備えており、該複数の接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・は、互いに所定の間隔を隔てて並設されている。   The bonding electrode plate 13 protrudes downward from the plate-like main body portion 13a bonded to the circuit board 12 and the lower surface of the main body portion 13a with respect to the direction orthogonal to the lower surface. A plurality of joining fins 13b, 13b,... Are provided, and the plurality of joining fins 13b, 13b,.

前記ヒートシンク２０は、前記パワー半導体モジュール１０からの発熱を放熱するための放熱体であり、板状部材にて構成される本体部２０ａと、前記本体部２０ａの下面から下方へ突出する放熱フィン２０ｂと、前記本体部２０ａの上面から、該上面と直交する方向に対して傾斜した上方向へ突出する複数の接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・とを備えている。
前記複数の接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・は、互いに所定の間隔を隔てて並設されている。 The heat sink 20 is a heat radiating body for radiating heat generated from the power semiconductor module 10, and includes a main body portion 20a formed of a plate-like member, and a heat radiating fin 20b protruding downward from the lower surface of the main body portion 20a. And a plurality of joining fins 20c, 20c,... Projecting upward from the upper surface of the main body portion 20a with respect to a direction orthogonal to the upper surface.
The plurality of joining fins 20c, 20c,... Are arranged in parallel at a predetermined interval.

図２に示すように、前記隣接する接合フィン１３ｂ・１３ｂ間の間隔ｄ１は、前記接合フィン２０ｃの厚みＷ２と同じ寸法に構成されており、前記隣接する接合フィン２０ｃ・２０ｃ間の間隔ｄ２は、前記接合フィン１３ｂの厚みＷ１と同じ寸法に構成されている。
本例の場合は、前記間隔ｄ１と、間隔ｄ２と、厚みＷ１と、厚みＷ２とが、ともに同じ寸法に構成されている。 As shown in FIG. 2, the distance d1 between the adjacent bonding fins 13b and 13b is configured to have the same dimension as the thickness W2 of the bonding fin 20c, and the distance d2 between the adjacent bonding fins 20c and 20c is The bonding fins 13b have the same dimensions as the thickness W1.
In the case of this example, the distance d1, the distance d2, the thickness W1, and the thickness W2 are all configured to have the same dimensions.

また、前記各接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・の、前記本体部１３ａの下面と直交する方向に対する傾斜角度θ１は、前記各接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の、前記本体部２０ａの上面と直交する方向に対する傾斜角度θ２と同じ角度に構成されている。
つまり、前記各接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・の傾斜方向と、前記各接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の傾斜方向とが同じ方向に設定されている。 Further, the inclination angle θ1 of each of the bonding fins 13b, 13b,... With respect to the direction orthogonal to the lower surface of the main body 13a is orthogonal to the upper surface of the main body 20a of each of the bonding fins 20c, 20c,. It is comprised at the same angle as inclination-angle (theta) 2 with respect to the direction to do.
That is, the inclination direction of each said joining fin 13b * 13b ... and the inclination direction of each said joining fin 20c * 20c ... are set to the same direction.

このように構成される前記接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・と接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・とは、図３に示すように、両者を噛み合わせた状態とすることが可能となっている。
この場合、前記接合フィン１３ｂ・１３ｂ間の間隔ｄ１と接合フィン２０ｃの厚みＷ２、および接合フィン２０ｃ・２０ｃ間の間隔ｄ２と接合フィン１３ｂの厚みＷ１とを同じ寸法に構成するとともに、前記各接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・の傾斜方向と各接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の傾斜方向とを同じに設定しているので、接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・と接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・とを噛み合わせた際に、互いに対向する接合フィン１３ｂの側面と接合フィン２０ｃの側面とが密着した状態で隙間なく噛み合わせることが可能となっている。 As described above, the joining fins 13b, 13b,... And the joining fins 20c, 20c,.
In this case, the distance d1 between the bonding fins 13b and 13b and the thickness W2 of the bonding fin 20c, and the distance d2 between the bonding fins 20c and 20c and the thickness W1 of the bonding fin 13b are configured to have the same dimensions, and Since the inclination directions of the fins 13b, 13b,... And the inclination directions of the bonding fins 20c, 20c,... Are set to be the same, the bonding fins 13b, 13b,. Can be meshed with no gap in a state in which the side surfaces of the bonding fins 13b and the side surfaces of the bonding fins 20c facing each other are in close contact with each other.

前記接合電極板１３およびヒートシンク２０は、例えばアルミ材を押し出し加工することにより成形されるが、前記各接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・および各接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の傾斜角度θ１・θ２などに所定の公差をもって成形される。
従って、各接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・の傾斜角度θ１と各接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の傾斜角度θ２とが同じ角度に設定されていたとしても、実際に成形された接合電極板１３およびヒートシンク２０においては、前記傾斜角度θ１と傾斜角度θ２との間にずれが生じている場合がある。 The joining electrode plate 13 and the heat sink 20 are formed by, for example, extruding an aluminum material. The joining fins 13b, 13b,... And the inclination angles θ1, θ2 of the joining fins 20c, 20c,. Etc., with a predetermined tolerance.
Therefore, even if the inclination angle θ1 of each bonding fin 13b, 13b,... And the inclination angle θ2 of each bonding fin 20c, 20c,. In the heat sink 20, there may be a deviation between the inclination angle θ1 and the inclination angle θ2.

そこで、前記接合電極板１３とヒートシンク２０との接合構造においては、各接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・および各接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の傾斜角度θ１・θ２に誤差が生じていたとしても、両者を噛み合わせた際に、隣接する各接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・と接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・とが、それぞれ密着するように構成している。   Therefore, in the joining structure of the joining electrode plate 13 and the heat sink 20, even if there is an error in the inclination angles θ1 and θ2 of the joining fins 13b, 13b... And the joining fins 20c, 20c. .., And the adjacent bonding fins 13b, 13b,... And the bonding fins 20c, 20c,.

つまり、前記接合電極板１３の接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・およびヒートシンク２０の接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・のうち、少なくとも何れか一方の基部に切り欠き部２０ｄを形成して（図２に示すように、本例では接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の基部に切り欠き部２０ｄを形成している）、該基部が基部以外の部分よりも肉薄になるように構成しており、前記基部を基部以外の部分よりも肉薄に形成することで、該基部の剛性が基部以外の部分の剛性よりも低くなるようにしている。   That is, a notch 20d is formed in at least one of the bonding fins 13b, 13b... Of the bonding electrode plate 13 and the bonding fins 20c, 20c. As shown, in this example, notches 20d are formed in the bases of the joining fins 20c, 20c,..., And the base is configured to be thinner than parts other than the base. Is made thinner than the portion other than the base portion, so that the rigidity of the base portion is lower than the rigidity of the portion other than the base portion.

そして、前記切り欠き部２０ｄを形成して基部の剛性を基部以外の部分の剛性よりも低くすることで、前記接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・に力がかかった際に、前記基部が弾性変形して接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・が容易に屈曲するようになっている。
なお、本例では、前記切り欠き部２０ｄは、傾斜している接合フィン２０ｃの外側（ヒートシンク２０の上面と接合フィン２０ｃとのなす角度が大きい側）を、ヒートシンク２０の上面と直交する方向へ直線状に切り欠いて形成している。 Then, by forming the notch portion 20d to make the base portion less rigid than the portion other than the base portion, the base portion is elastically deformed when a force is applied to the joining fins 20c, 20c. Thus, the joining fins 20c, 20c... Can be easily bent.
In this example, the cutout portion 20d is formed so that the outer side of the inclined joining fin 20c (the side on which the angle between the upper surface of the heat sink 20 and the joining fin 20c is large) is orthogonal to the upper surface of the heat sink 20. It is cut out in a straight line.

このように、接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の基部の剛性を低下させて屈曲し易くすることで、例えば前記接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・の傾斜角度θ１と接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の傾斜角度θ２とが若干ずれていたとしても、前記接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・と接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・とを噛み合わせたときに、接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・が基部の部分で屈曲して接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・に沿った形状で噛み合うこととなる。   In this way, by reducing the rigidity of the base portion of the joining fins 20c, 20c, etc., and making them easier to bend, for example, the inclination angle θ1 of the joining fins 13b, 13b, etc. and the joining fins 20c, 20c,. Even when the inclination angle θ2 is slightly deviated, when the joining fins 13b, 13b,... And the joining fins 20c, 20c,. It bends at a part and meshes with the shape along the joining fins 13b, 13b.

このように、前記傾斜角度θ１および傾斜角度θ２に誤差があって、両角度が若干ずれていたとしても、接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・が接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・に沿った形状で噛み合うこととなるので、隣接する各接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・と接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・とは、それぞれ密着した状態で噛み合うことが可能となる。   As described above, even if there is an error in the inclination angle θ1 and the inclination angle θ2 and the two angles are slightly deviated, the joining fins 20c, 20c,... Are shaped along the joining fins 13b, 13b,. .., And the adjacent bonding fins 13b, 13b,... And the bonding fins 20c, 20c,.

従って、前記接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・の傾斜角度θ１および接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の傾斜角度θ２の加工精度をさほど高くしなくても（傾斜角度θ１・θ２に多少の誤差が生じても）、接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・と接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・とを密着させることができ、接合電極板１３およびヒートシンクを容易かつ低コストで加工しながら、両者間の熱抵抗を低下させることができ、効率的な熱伝導を実現することができる。
また、前記接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・と接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・とを噛み合わせて接続した後に、該接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・や接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・に熱歪みが生じた場合でも、前記接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・が屈曲することでその歪みを吸収することができ、接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・と接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・との密着状態を維持することが可能となる。 Therefore, even if the processing accuracy of the inclination angle θ1 of the bonding fins 13b, 13b, and the inclination angle θ2 of the bonding fins 20c, 20c,... Is not so high (some errors occur in the inclination angles θ1, θ2). ..) And the bonding fins 20c, 20c,... And the bonding fins 13b, 13b,. Can be reduced, and efficient heat conduction can be realized.
Further, after the joining fins 13b, 13b,... And the joining fins 20c, 20c,... Are connected to each other, thermal strain is applied to the joining fins 13b, 13b,. Can be absorbed by the bending of the bonding fins 20c, 20c,..., And the bonding fins 13b, 13b, and the bonding fins 20c, 20c,. Can be maintained.

また、互いに隣接する接合フィン２０ｃの側面および接合フィン１３ｂの側面の平面度が低くて両者の間に隙間が生じていると、両者間の熱抵抗が高くなってしまう。
しかし、接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・および接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・の側面の面積は、接合電極板１３の下面の面積やヒートシンク２０の上面全体の面積に比べると僅かであるため、該接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・および接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・の側面を高い平面度に成形または加工することは容易であり、比較的低コストで高い平面度を得ることが可能である。 Further, if the flatness of the side surfaces of the bonding fins 20c and the side surfaces of the bonding fins 13b adjacent to each other is low and a gap is generated between them, the thermal resistance between the two becomes high.
However, since the area of the side surfaces of the bonding fins 20c, 20c... And the bonding fins 13b, 13b... Is small compared to the area of the lower surface of the bonding electrode plate 13 and the entire area of the upper surface of the heat sink 20. It is easy to form or process the side surfaces of the bonding fins 20c, 20c,... And the bonding fins 13b, 13b,... With high flatness, and high flatness can be obtained at a relatively low cost.

従って、前記接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・および接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・の側面を高い平面度に加工して、隣接する接合フィン２０ｃと接合フィン１３ｂとを密着させることが容易であり、低コストで接合フィン２０ｃと接合フィン１３ｂとの間の熱抵抗を低くすることが可能である。   Therefore, it is easy to process the side surfaces of the bonding fins 20c, 20c,... And the bonding fins 13b, 13b,. It is possible to reduce the thermal resistance between the bonding fin 20c and the bonding fin 13b at low cost.

さらに、前記接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・と接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・との間に微小な隙間がある場合には、両者間にグリスを充填して、接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・と接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・との間の熱抵抗をさらに小さくすることができる。
この場合、接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・と接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・との間の隙間は極僅かであり、前述のように容易に各フィン側面の平面度を高くすることができるので、充填したグリスの厚みを均一に薄くすることができ、良好な熱伝導性を安定して得ることができる。 Further, when there is a minute gap between the joining fins 20c, 20c,... And the joining fins 13b, 13b,. And the thermal resistance between the bonding fins 13b, 13b... Can be further reduced.
In this case, the gaps between the bonding fins 20c, 20c... And the bonding fins 13b, 13b... Are very small, and the flatness of each fin side surface can be easily increased as described above. The thickness of the filled grease can be uniformly reduced, and good thermal conductivity can be stably obtained.

また、本例のヒートシンク２０においては、前記切り欠き部２０ｄは、前述のように接合フィン２０ｃにおける基部の外側を切り欠いて形成しているが、図４に示すように、前記基部の内側を円弧形状などの形状に切り欠いて形成することもできる。
前記切り欠き部２０ｄは、接合フィン２０ｃにおける基部の外側および内側の何れか一方または両方に形成することができ、その形状は基部の厚みを薄くして剛性を低下させるものであれば、前記基部の外側および内側の何れに形成するかにかかわらず、直線状、または円弧状など種々の形状に形成することができる。 Further, in the heat sink 20 of this example, the notch 20d is formed by notching the outside of the base portion of the bonding fin 20c as described above. However, as shown in FIG. It can also be formed by cutting into a shape such as an arc shape.
The notch portion 20d can be formed on either or both of the outer side and the inner side of the base portion of the bonding fin 20c, and the base portion can be formed as long as the thickness of the base portion is reduced to reduce the rigidity. Regardless of whether it is formed outside or inside, it can be formed in various shapes such as a linear shape or an arc shape.

また、本例では前記切り欠き部２０ｄはヒートシンク２０側のみに形成しているが、図５に示すように、ヒートシンク２０側の各接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・に切り欠き部２０ｄ・２０ｄ・・・を形成するとともに、前記接合電極板１３の各接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・に切り欠き部１３ｃ・１３ｃ・・・を形成することもできる。
また、前記接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・には切り欠き部２０ｄ・２０ｄ・・・を形成せず、前記接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・のみに切り欠き部１３ｃ・１３ｃ・・・を形成することもできる。 Further, in this example, the cutout portion 20d is formed only on the heat sink 20 side, but as shown in FIG. 5, the cutout portions 20d, 20d,. .. Can be formed, and notches 13c, 13c,... Can be formed in the bonding fins 13b, 13b,.
.. Are not formed in the joining fins 20c, 20c..., And notches 13c, 13c... Are formed only in the joining fins 13b, 13b. You can also.

このように、前記切り欠き部１３ｃ・２０ｄは、接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・および接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の何れか一方のみに形成しても、その両方に形成してもよい。
また、前記切り欠き部１３ｃ・２０ｄを、接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・および接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の何れか一方に形成するか、または両方に形成するかは、前記接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・と接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・との間で生じる前記傾斜角度θ１・θ２のずれ量などに応じて適宜選択することができる。 As described above, the notches 13c and 20d may be formed on only one of the joining fins 13b, 13b,... And the joining fins 20c, 20c.
Further, whether the notches 13c and 20d are formed on either one or both of the joining fins 13b, 13b,..., And the joining fins 20c, 20c. .. And the bonding fins 20c, 20c,...

さらに、前記切り欠き部１３ｃ・１３ｃ・・・による前記接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・および接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の基部の切り欠き量も、前記傾斜角度θ１・θ２のずれ量などに応じて適宜選択することができる。
つまり、前記接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・と接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・とを噛み合わせた際に、前記切り欠き部１３ｃ・２０ｄを形成した箇所が弾性変形し、前記傾斜角度θ１・θ２のずれ量を吸収して、接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・と接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・とが密着するように、前記切り欠き部１３ｃ・２０ｄの形成場所および切り欠き量を設定することができる。 Further, the notch amounts of the base portions of the joining fins 13b, 13b,... And the joining fins 20c, 20c, etc. by the notches 13c, 13c,. It can be appropriately selected depending on the case.
That is, when the joining fins 13b, 13b,... And the joining fins 20c, 20c,... Are meshed with each other, the portions where the notches 13c, 20d are formed are elastically deformed, and the tilt angles θ1, θ2 are formed. The positions where the cutout portions 13c and 20d are formed and the cutout amounts are set so that the bonding fins 13b and 13b... And the bonding fins 20c and 20c. Can do.

このように、前記接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・および接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の基部に切り欠き部１３ｃ・２０ｄを形成することで、前記基部の剛性を容易に低下させることができ、その剛性の低下度合いも切り欠き量を調整することで容易に変化させることが可能である。   Thus, by forming the notches 13c and 20d at the bases of the joining fins 13b and 13b, and the joining fins 20c and 20c, the rigidity of the base can be easily reduced. The degree of reduction in the rigidity can be easily changed by adjusting the notch amount.

また、本パワー半導体モジュール１０においては、接合電極板１３の接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・とヒートシンク２０の接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・とを噛み合わせることで、接合電極板１３とヒートシンク２０とを接続しているので、パワー半導体モジュール１０のパワー半導体素子１１などに不具合があったときには、パワー半導体モジュール１０とヒートシンク２０とをはんだ付けやろう付けにより接合した場合とは異なり、不具合があったパワー半導体モジュール１０を交換することが可能である。   In the power semiconductor module 10, the joining fins 13 b, 13 b... Of the joining electrode plate 13 and the joining fins 20 c, 20 c. Therefore, when there is a problem with the power semiconductor element 11 of the power semiconductor module 10, there is a problem unlike when the power semiconductor module 10 and the heat sink 20 are joined by soldering or brazing. It is possible to replace the power semiconductor module 10.

また、前記接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・および接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・における基部の剛性を基部以外の部分の剛性よりも小さくするために、次のような構成とすることもできる。
つまり、図６に示すように、前記接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・および接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の基部またはその他の箇所に表面処理もしくは熱処理を施すことにより、該基部の剛性を基部以外の部分の剛性よりも低くすることができる（図６の場合は接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の基部に表面処理もしくは熱処理を施して、該基部の硬度を基部以外の部分の硬度よりも低下させている）。 Moreover, in order to make the rigidity of the base part in said joining fin 13b * 13b ... and joining fin 20c * 20c ... smaller than the rigidity of parts other than a base, it can also be set as the following structures.
That is, as shown in FIG. 6, the base of the joint fins 13b, 13b... And the joint fins 20c, 20c. (In the case of FIG. 6, the base of the bonding fins 20c, 20c... Is subjected to surface treatment or heat treatment, and the hardness of the base is reduced below that of the part other than the base. )

前記表面処理および熱処理としては、相対的に接合フィン１３ｂ・２０ｃの基部の剛性が基部以外の部分の剛性よりも低くなるような処理が施される。
例えば、接合フィン１３ｂ・２０ｃの基部に焼きなまし処理（熱処理）を施して、該基部の硬度を低下させることで、基部の剛性が基部以外の部分の剛性よりも低くなるようにすることができる。 As the surface treatment and heat treatment, a treatment is performed such that the rigidity of the base portions of the bonding fins 13b and 20c is relatively lower than the rigidity of portions other than the base portions.
For example, the rigidity of the base can be made lower than the rigidity of the portion other than the base by performing annealing treatment (heat treatment) on the base of the bonding fins 13b and 20c to reduce the hardness of the base.

また、接合フィン１３ｂ・２０ｃの基部以外の部分に「高温加熱→急冷→時効」といった熱処理を施したり、硬質アルマイト処理（表面処理）やタフラム処理（硬質アルマイト処理＋フッ素樹脂コーティング；表面処理）を施したりして、該基部以外の部分の剛性を基部の剛性よりも高くすることで、基部の剛性が基部以外の部分の剛性よりも低くなるようにすることができる。
その他、アルミ材などの金属部材に対して施される一般的な表面処理や熱処理によって基部の剛性が基部以外の部分の剛性よりも低くなるようにすることができる。
また、これらの熱処理および表面処理は、前記接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・および接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の何れか一方、または両方に施すことができる。 In addition, heat treatment such as “high temperature heating → rapid cooling → aging” is applied to portions other than the base of the joining fins 13b and 20c, and hard anodized treatment (surface treatment) or taffram treatment (hard anodized treatment + fluorine resin coating; surface treatment). For example, the rigidity of the portion other than the base can be made lower than the rigidity of the portion other than the base by making the rigidity of the portion other than the base higher than the rigidity of the base.
In addition, the rigidity of the base can be made lower than the rigidity of the portion other than the base by a general surface treatment or heat treatment applied to a metal member such as an aluminum material.
Moreover, these heat treatments and surface treatments can be applied to any one or both of the joining fins 13b, 13b... And the joining fins 20c, 20c.

このように、接合フィン１３ｂ・２０ｃに熱処理および表面処理を施して基部の剛性を基部以外の部分の剛性よりも小さくすることで、前記傾斜角度θ１と傾斜角度θ２との間に誤差があった場合には、接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・と接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・とを噛み合わせたときに基部のみが弾性変形して、接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の基部以外の部分と接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・の基部以外の部分とが平面形状を保持した状態で密着することとなり、両者間の熱抵抗を低くすることができる。   In this way, there is an error between the inclination angle θ1 and the inclination angle θ2 by performing the heat treatment and the surface treatment on the bonding fins 13b and 20c to make the rigidity of the base portion smaller than the rigidity of the portion other than the base portion. In this case, when the joining fins 20c, 20c,... And the joining fins 13b, 13b,. The portions other than the base portions of the bonding fins 13b, 13b, etc. are in close contact with each other while maintaining the planar shape, and the thermal resistance between them can be lowered.

このように、前記接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・および接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の基部または基部以外の部分に熱処理および表面処理を施して前記基部の剛性を相対的に低下させることにより、該接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・および接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・を容易に弾性変形させることができ、その弾性変形度合いも熱処理および表面処理の種類や処理条件などを調整することで容易に変化させることが可能である。   Thus, by subjecting the bases of the joint fins 13b, 13b,... And the joint fins 20c, 20c, or portions other than the base to heat treatment and surface treatment to relatively reduce the rigidity of the base, The joining fins 13b, 13b,... And the joining fins 20c, 20c,... Can be easily elastically deformed, and the degree of elastic deformation can be easily adjusted by adjusting the types and conditions of heat treatment and surface treatment. It is possible to change.

また、前記接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・と接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・とを噛み合わせたときに両者を密着させるために、次のような構成とすることもできる。
つまり、図７に示すように、例えば前記切り欠き部２０ｄ・２０ｄ・・・が形成された接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の傾斜角度θ２を、接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・の傾斜角度θ１よりも所定角度αだけ大きく（ヒートシンク２０の上面と直交する方向側へ立てた状態に）設定することにより、接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・と接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・とを噛み合わせたときに、前記接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・が接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・に押圧されて、前記角度α分だけ弾性変形するため、接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・と接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・とが密着することとなる。 Further, in order to bring the bonding fins 13b, 13b,... And the bonding fins 20c, 20c,.
That is, as shown in FIG. 7, for example, the inclination angle θ2 of the joining fins 20c, 20c... In which the notches 20d, 20d. Are set to be larger by a predetermined angle α (in a state of being upright in a direction perpendicular to the upper surface of the heat sink 20), thereby joining the joining fins 13b, 13b,... And the joining fins 20c, 20c,. .. Are pressed against the joining fins 13b, 13b, and elastically deformed by the angle α, so that the joining fins 13b, 13b, ... and the joining fins 20c, 20c. ... will be in close contact with each other.

このように、接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の傾斜角度θ２を接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・の傾斜角度θ１よりも前記角度αだけ大きく設定した場合、実際に形成された接合電極板１３における接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・の傾斜角度がθ１よりも前記角度αまでの範囲で大きい側へずれたとしても、接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・と接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・とを噛み合わせたときに接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・が弾性変形して両者を密着させることができる。   As described above, when the inclination angle θ2 of the bonding fins 20c, 20c,... Is set larger than the inclination angle θ1 of the bonding fins 13b, 13b,. Even if the inclination angle of the joining fins 13b, 13b,... Is shifted to a larger side in the range up to the angle α than θ1, the joining fins 13b, 13b, etc. and the joining fins 20c, 20c,. When combined, the joining fins 20c, 20c... Can be elastically deformed to bring them into close contact.

なお、本例では、接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・と接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・とを噛み合わせたときに接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・が弾性変形するように構成しているが、前記接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・に切り欠き部１３ｃを形成して該接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・が弾性変形するように構成したり、接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・および接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の両方に切り欠き部１３ｃ・２０ｄを形成して、該接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・と接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・とを噛み合わせたときに、その両方が弾性変形して密着するように構成したりすることもできる。   In this example, when the joining fins 13b, 13b,... And the joining fins 20c, 20c,... Are engaged, the joining fins 20c, 20c,. The notches 13c are formed in the joining fins 13b, 13b, and the joining fins 13b, 13b,... Are elastically deformed, or the joining fins 13b, 13b,. When notches 13c and 20d are formed in both of 20c ... and the joining fins 13b, 13b ... are engaged with the joining fins 20c, 20c ..., both of them are elastically deformed. It can also be configured to be in close contact with each other.

また、本例では、接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・の傾斜角度θ１のみに誤差が生じた場合について記載したが、前記傾斜角度θ１および傾斜角度θ２の両方に誤差が生じた場合についても、同様に接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・と接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・とを密着させることができる。
つまり、接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・の傾斜角度θ１の基準値からのずれ量と、接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の傾斜角度θ２の基準値からのずれ量とを考慮して、該傾斜角度θ１と傾斜角度θ２との差が最も大きくなる値を前記角度αの値に設定することができる。 Further, in this example, the case where an error occurs only in the inclination angle θ1 of the bonding fins 13b, 13b,... Is described, but the same applies to the case where an error occurs in both the inclination angle θ1 and the inclination angle θ2. The bonding fins 13b, 13b,... And the bonding fins 20c, 20c,.
That is, considering the amount of deviation from the reference value of the inclination angle θ1 of the bonding fins 13b, 13b, and the amount of deviation from the reference value of the inclination angle θ2 of the bonding fins 20c, 20c,. The value at which the difference between the angle θ1 and the inclination angle θ2 is the largest can be set as the value of the angle α.

この場合、傾斜角度θ１・θ２の基準値からのずれ量は、例えば該傾斜角度θ１・θ２の公差の値に基づいて決定することができる。
例えば、接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・の傾斜角度がθ１±β（βは公差）に設定され、接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の傾斜角度がθ２±γ（γは公差）に設定され、θ１とθ２とが同じ値に設定されている場合には、接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・の傾斜角度がθ１＋βとなり、かつ接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の傾斜角度がθ２−γとなったとき、または接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・の傾斜角度がθ１−βとなり、かつ接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・の傾斜角度がθ２＋γとなったときに、前記傾斜角度θ１と傾斜角度θ２との差が最も大きくなるため、前記角度αは「α＝β＋γ」となるように設定することができる。 In this case, the amount of deviation of the tilt angles θ1 and θ2 from the reference value can be determined based on the tolerance value of the tilt angles θ1 and θ2, for example.
For example, the inclination angle of the bonding fins 13b, 13b,... Is set to θ1 ± β (β is a tolerance), and the inclination angle of the bonding fins 20c, 20c, is set to θ2 ± γ (γ is a tolerance). When θ1 and θ2 are set to the same value, the inclination angle of the bonding fins 13b, 13b,... becomes θ1 + β, and the inclination angle of the bonding fins 20c, 20c,. Or when the inclination angle of the bonding fins 13b, 13b,... Becomes θ1-β and the inclination angle of the bonding fins 20c, 20c,... Becomes θ2 + γ, the inclination angle θ1 and the inclination angle θ2 Since the difference becomes the largest, the angle α can be set to be “α = β + γ”.

前記角度αをこのように設定することで、前記傾斜角度θ１・θ２が製造誤差などにより基準値から公差の範囲内でずれた場合でも、接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・および／または接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・が弾性変形することにより、そのずれを吸収することが可能となる。
言い換えれば、傾斜角度θ１・θ２の公差を有効的に利用して接合フィン１３ｂ・１３ｂ・・・と接合フィン２０ｃ・２０ｃ・・・との密着を図り、両者間の熱抵抗を低下させることができる。 By setting the angle α in this way, even when the tilt angles θ1 and θ2 are deviated from a reference value within a tolerance due to a manufacturing error or the like, the joining fins 13b, 13b,. -When 20c ... is elastically deformed, the deviation can be absorbed.
In other words, the tolerances of the inclination angles θ1 and θ2 can be effectively used to achieve close contact between the bonding fins 13b, 13b,... And the bonding fins 20c, 20c, and to reduce the thermal resistance between them. it can.

また、前述の図１に示したパワー半導体モジュール１０は、複数のパワー半導体素子１１を一枚の回路基板１２上に実装して構成されているが、該パワー半導体モジュール１０は、図８に示すように、一または複数のパワー半導体素子１１を回路基板１２に実装して構成された、複数のモジュールユニット１０ａ・１０ａ・・・にて構成することもできる。
前述のごとく、複数のモジュールユニット１０ａ・１０ａ・・・にて構成されるパワー半導体モジュール１０においては、各モジュールユニット１０ａ・１０ａ・・・が、それぞれ個別的に前記ヒートシンク２０に接合されることとなる。 The power semiconductor module 10 shown in FIG. 1 is configured by mounting a plurality of power semiconductor elements 11 on a single circuit board 12, and the power semiconductor module 10 is shown in FIG. As described above, a plurality of module units 10a, 10a,... Configured by mounting one or a plurality of power semiconductor elements 11 on the circuit board 12 may be used.
As described above, in the power semiconductor module 10 composed of a plurality of module units 10a, 10a,..., Each module unit 10a, 10a,. Become.

従って、例えば、パワー半導体モジュール１０を構成する複数のパワー半導体素子１１のうち、ある一部のパワー半導体素子１１に不具合があったときには、その不具合があるパワー半導体素子１１が実装されたモジュールユニット１０ａのみを前記ヒートシンク２０から取り外して交換することができ、他のモジュールユニット１０ａ・１０ａ・・・はヒートシンク２０に実装したまま置いておくことができる。   Therefore, for example, when a certain power semiconductor element 11 is defective among the plurality of power semiconductor elements 11 constituting the power semiconductor module 10, the module unit 10a in which the defective power semiconductor element 11 is mounted. Can be removed from the heat sink 20 and replaced, and the other module units 10 a, 10 a... Can be left mounted on the heat sink 20.

このように、不具合があるパワー半導体素子１１が実装されたモジュールユニット１０ａのみが交換可能となるので、一枚の回路基板１２上にパワー半導体モジュール１０を構成する全てのパワー半導体素子１１・１１・・・が実装された場合のように、一部のパワー半導体素子１１に不具合があった場合に全てのパワー半導体素子１１・１１・・・を交換する必要がなく、リワーク性を向上して廃棄部品の数を減少させることが可能となる。   In this way, since only the module unit 10a on which the defective power semiconductor element 11 is mounted can be replaced, all the power semiconductor elements 11, 11,. .. When there is a defect in some of the power semiconductor elements 11 as in the case of mounting, it is not necessary to replace all the power semiconductor elements 11... It becomes possible to reduce the number of parts.

ヒートシンクに接合されたパワー半導体モジュールを示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the power semiconductor module joined to the heat sink. パワー半導体モジュールにおける接合電極板の接合フィン、およびヒートシンクの接合フィンを示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the joining fin of the joining electrode board in a power semiconductor module, and the joining fin of a heat sink. 互いに接合された状態の接合電極板の接合フィン、およびヒートシンクの接合フィンを示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the joining fin of the joining electrode board of the state joined mutually, and the joining fin of a heat sink. 基部に直線状の切り欠き部および円弧形状の切り欠き部が形成された接合フィンを示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the joining fin by which the linear notch part and the circular arc-shaped notch part were formed in the base. 接合電極板の接合フィンの基部、およびヒートシンクの接合フィンの基部の両方に切り欠き部を形成した状態を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the state which formed the notch in both the base of the joining fin of a joining electrode plate, and the base of the joining fin of a heat sink. 表面処理または熱処理により、接合電極板の接合フィンの基部の剛性を基部以外の部分の剛性に比べて相対的に低下させた状態を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the state which reduced relatively the rigidity of the base part of the joining fin of a joining electrode plate compared with the rigidity of parts other than a base part by surface treatment or heat processing. ヒートシンクの接合フィンの傾斜角度を接合電極板の接合フィンの傾斜角度よりも所定角度だけ大きく設定した状態を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the state which set only the predetermined angle the inclination | tilt angle of the joining fin of the heat sink to the inclination angle of the joining fin of a joining electrode plate. 複数のモジュールユニットにて構成したパワー半導体モジュールを示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the power semiconductor module comprised with the several module unit. 従来のヒートシンクに接合されたパワー半導体モジュールを示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the power semiconductor module joined to the conventional heat sink.

符号の説明Explanation of symbols

１０ パワー半導体モジュール
１１ パワー半導体素子
１２ 回路基板
１３ 接合電極板
１３ａ 本体部
１３ｂ 接合フィン
２０ ヒートシンク
２０ａ 本体部
２０ｂ 放熱フィン
２０ｃ 接合フィン
２０ｄ 切り欠き部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Power semiconductor module 11 Power semiconductor element 12 Circuit board 13 Joining electrode board 13a Main body part 13b Joining fin 20 Heat sink 20a Main body part 20b Radiation fin 20c Joining fin 20d Notch

Claims (4)

発熱体と前記発熱体からの熱を放熱するための放熱体との接合構造であって、
前記発熱体の接合面には、該接合面と直交する方向から傾斜した方向へ突出する、複数の発熱体側突起が所定の間隔を隔てて並設され、
前記放熱体の接合面には、前記各発熱体側突起間の形状に対応した形状に形成され、前記発熱体側突起の傾斜方向と同じ方向へ傾斜した方向へ突出する、複数の放熱体側突起が所定の間隔を隔てて並設され、
前記発熱体側突起および放熱体側突起の少なくとも何れか一方の基部の剛性が、基部以外の部分の剛性よりも低く構成されており、
前記発熱体と放熱体とは、前記各発熱体側突起と各放熱体側突起とが噛み合う状態で接続されることにより接合される、
ことを特徴とする発熱体と放熱体との接合構造。 A joining structure of a heat generator and a heat radiator for dissipating heat from the heat generator,
A plurality of heating element side protrusions protruding in a direction inclined from a direction orthogonal to the bonding surface are arranged in parallel at a predetermined interval on the bonding surface of the heating element,
A plurality of heat-radiating-side protrusions that are formed in a shape corresponding to the shape between the heat-generating-body-side protrusions and project in a direction inclined in the same direction as the inclination direction of the heat-generating-body-side protrusion are formed on the joint surface of the heat-dissipating body. Are arranged side by side,
The rigidity of the base part of at least one of the heating element side protrusion and the heat radiator side protrusion is configured to be lower than the rigidity of a part other than the base part,
The heating element and the radiator are joined by being connected in a state where each of the heating element side protrusions and each of the radiator side protrusions are engaged,
A joining structure of a heating element and a radiator. 発熱体と前記発熱体からの熱を放熱するための放熱体との接合構造であって、
前記発熱体の接合面には、該接合面と直交する方向から傾斜した方向へ突出する、複数の発熱体側突起が所定の間隔を隔てて並設され、
前記放熱体の接合面には、前記各発熱体側突起間の形状に対応した形状に形成され、前記接合面と直交する方向から傾斜した方向へ突出する、複数の放熱体側突起が所定の間隔を隔てて並設され、
前記発熱体側突起および放熱体側突起の少なくとも何れか一方の基部の剛性が、基部以外の部分の剛性よりも低く構成されており、
前記発熱体と放熱体とは、前記各発熱体側突起と各放熱体側突起とが噛み合う状態で接続されることにより接合され、
前記発熱体側突起と放熱体側突起との傾斜方向は、前記各発熱体側突起と各放熱体側突起とが噛み合った際に、該発熱体側突起および放熱体側突起の少なくとも一方が弾性変形する大きさだけずれている、
ことを特徴とする発熱体と放熱体との接合構造。 A joining structure of a heat generator and a heat radiator for dissipating heat from the heat generator,
A plurality of heating element side protrusions protruding in a direction inclined from a direction orthogonal to the bonding surface are arranged in parallel at a predetermined interval on the bonding surface of the heating element,
A plurality of radiator-side projections, which are formed in a shape corresponding to the shape between each of the heating-element-side projections and project in a direction inclined from a direction orthogonal to the junction surface, are formed on the joining surface of the radiator. Separated from each other,
The rigidity of the base part of at least one of the heating element side protrusion and the heat radiator side protrusion is configured to be lower than the rigidity of a part other than the base part,
The heating element and the radiator are joined by being connected in a state where each of the heating element side protrusions and each of the radiator side protrusions are engaged,
The inclination direction of the heating element side protrusion and the radiator side protrusion is shifted by an amount that causes at least one of the heating element side protrusion and the radiator side protrusion to elastically deform when the heating element side protrusion and the radiator side protrusion are engaged with each other. ing,
A joining structure of a heating element and a radiator. 前記基部以外の部分よりも低い剛性に構成される基部は、切り欠いて肉薄にすることにより基部以外の部分よりも低い剛性に構成されている、
ことを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載の発熱体と放熱体との接合構造。 The base portion configured to have lower rigidity than the portion other than the base portion is configured to have lower rigidity than portions other than the base portion by cutting and thinning.
The joining structure of the heat generating body and the heat radiating body according to any one of claims 1 and 2. 前記発熱体側突起および放熱体側突起の少なくとも何れか一方の基部または基部以外の部分の何れかに対して選択的に熱処理または表面処理を施すことにより、前記基部を前記基部以外の部分よりも低い剛性に構成する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載の発熱体と放熱体との接合構造。


By applying a heat treatment or surface treatment selectively to at least one of the base part of the heating element side protrusion and the heat dissipation body side protrusion or a part other than the base part, the base part has lower rigidity than the part other than the base part. To configure the
The joining structure of the heat generating body and the heat radiating body according to any one of claims 1 and 2.


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