JP2013110296A - パワーモジュールおよびその製造方法、並びに樹脂フレーム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一実施形態に係るパワーモジュールは、金属ベース基板10と、金属ベース基板10の実装面に実装された発熱電子部品11と、第1の面21と、第1の面21の反対面となる第2の面22と、第1の面21から第2の面22へと貫通する開口23とを有する樹脂フレーム20と、樹脂フレーム20の基板収納部24に塗布され金属ベース基板10と樹脂フレーム20とを接着させ、金属ベース基板10の辺端と基板収納部24の側面26との間の空間を満たす接着剤40とを備える。樹脂フレーム20は、開口23に沿って第1の面21から凹設された基板収納部24と、基板収納部24の側面26から凸設され、金属ベース基板10の辺端と当接する複数のリブ27と、を有する。
【選択図】図3
Description
一方の面が放熱面となる金属板、前記金属板の他方の面を被覆する絶縁層、および前記絶縁層の上に形成された配線パターンを有する、金属ベース基板と、
前記金属ベース基板の実装面に実装された、発熱電子部品と、
第1の面と、前記第1の面の反対面となる第2の面と、前記第1の面から前記第2の面へと貫通する開口とを有する樹脂フレームであって、前記開口に沿って前記第1の面から凹設され、かつ、前記金属ベース基板の実装面と対向する底面および前記底面と前記第1の面を接続する側面を有する基板収納部と、前記基板収納部の側面から前記開口の縁部に向かい且つ該縁部を越えないように凸設され、かつ前記金属ベース基板の辺端と当接する複数のリブと、を有する、樹脂フレームと、
前記基板収納部に塗布され前記金属ベース基板と前記樹脂フレームとを接着させるとともに、前記金属ベース基板の辺端と前記基板収納部の側面との間の空間を満たす、接着剤と、を備えることを特徴とする。
前記基板収納部の底面には、前記開口の縁部から前記縁部と前記リブとの間の距離よりも小さい距離を隔てて前記開口を囲うように溝部が設けられており、前記溝部は前記接着剤で充填されていてもよい。
前記溝部と前記側面との間における前記底面の、前記第2の面から前記第1の面方向における第1の高さは、前記溝部と前記開口との間における前記底面の、前記第2の面から前記第1の面方向における第2の高さよりも低くしてもよい。
前記基板収納部の底面に対する前記リブの高さは前記側面よりも低く、前記接着剤は前記リブを埋設していてもよい。
前記樹脂フレームに接着された前記金属ベース基板の実装面および前記実装面に実装された発熱電子部品を封止するように、エポキシ樹脂またはシリコン樹脂が前記樹脂フレームと前記金属ベース基板により構成される凹部内に充填されていてもよい。
平板状の基部と、前記基部の一方の面に前記基部と一体的に形成された複数の放熱フィンとを有するヒートシンクをさらに備え、
前記金属ベース基板を収納した前記樹脂フレームは、前記基部の他方の面が前記金属板の放熱面と密着するように前記ヒートシンクの基部に固定されていてもよい。
前記リブは前記金属ベース基板の角部に2個ずつ設けられ、一方のリブは前記角部を挟む2辺のうち一方の辺と当接し、他方のリブは前記2辺のうち他方の辺と当接していてもよい。
金属ベース基板を収納する樹脂フレームであって、
第1の面と、前記第1の面の反対面となる第2の面と、前記第1の面から前記第2の面へと貫通する開口とを有し、
前記開口に沿って前記第1の面から凹設され、かつ、金属ベース基板が収納された状態において前記金属ベース基板の実装面と対向する底面と、前記底面と前記第1の面を接続する側面とを有する、基板収納部と、
前記基板収納部の側面から前記開口の縁部に向かい、かつ該縁部を越えないように凸設された、複数のリブと、
を備えることを特徴とする。
前記基板収納部の底面には、前記開口の縁部から前記縁部と前記リブとの間の距離よりも小さい距離を隔てて前記開口を囲うように溝部が設けられていてもよい。
前記溝部と前記側面との間における前記底面の、前記第2の面から前記第1の面方向における第1の高さは、前記溝部と前記開口との間における前記底面の、前記第2の面から前記第1の面方向における第2の高さよりも低くてもよい。
前記基板収納部の底面に対する前記リブの高さは、前記側面よりも低くてもよい。
一方の面が放熱面となる金属板、前記金属板の他方の面を被覆する絶縁層、および前記絶縁層の上に形成された配線パターンを有する金属ベース基板と、
前記金属ベース基板の実装面に実装された発熱電子部品と、
第1の面と、前記第1の面の反対面となる第2の面と、前記第1の面から前記第2の面へと貫通する開口とを有する樹脂フレームであって、前記開口に沿って前記第1の面から凹設され、かつ前記金属ベース基板の実装面と対向する底面および前記底面と前記第1の面を接続する側面を有する基板収納部と、前記基板収納部の側面から前記開口の縁部に向かい且つ該縁部を越えないように凸設された複数のリブと、を有する樹脂フレームと、
を備えるパワーモジュールの製造方法であって、
前記樹脂フレームの基板収納部の底面に接着剤を塗布する、塗布工程と、
前記金属ベース基板の実装面が前記基板収納部の底面と対向し且つ前記金属ベース基板の辺端が前記複数のリブと当接するように、前記金属ベース基板に圧力を加えて前記金属ベース基板を前記樹脂フレームの基板収納部に収納するとともに、前記圧力により前記基板収納部に塗布された接着剤を流動させて前記金属ベース基板の辺端と前記基板収納部の側面との間の空間に充填する、収納工程と、
前記接着剤を硬化させ、前記金属ベース基板と前記樹脂フレームとを接着させる、接着工程と、
を備えることを特徴とする。
前記樹脂フレームとして、前記基板収納部の底面に、前記開口の縁部から前記縁部と前記リブとの間の距離よりも小さい距離を隔てて前記開口を囲うように溝部が設けられたものを用い、
前記塗布工程において、前記接着剤を、所定量が前記溝部からはみ出るように前記溝部に沿って塗布してもよい。
前記樹脂フレームとして、前記溝部と前記側面との間における前記底面の、前記第2の面から前記第1の面方向における第1の高さが、前記溝部と前記開口との間における前記底面の、前記第2の面から前記第1の面方向における第2の高さよりも低く形成されたものを用いてもよい。
前記樹脂フレームとして、前記底面に対する前記リブの高さが前記側面よりも低いものを用い、
前記収納工程において、前記底面と前記金属ベース基板の実装面との間からあふれ出た接着剤で前記リブを埋設してもよい。
前記接着工程の後に、前記樹脂フレームに接着された前記金属ベース基板の実装面と、前記実装面に実装された前記発熱電子部品とを封止するように、前記樹脂フレームと前記金属ベース基板により構成される凹部内に封止樹脂を充填する封止工程をさらに備えてもよい。
(1)樹脂フレーム20の基板収納部24の底面25に、ディスペンサを用いて、接着剤40を塗布する(塗布工程)。接着剤として、例えば、熱硬化性シリコーン接着剤を塗布する。
(2)次に、図6に示すように、金属ベース基板10の実装面が基板収納部24の底面25と対向し且つ金属ベース基板10の辺端がリブ27と当接するように、金属ベース基板10に圧力を加えて金属ベース基板10を樹脂フレーム20の基板収納部24に収納する。また、このように金属ベース基板10を基板収納部24に収納するとともに、金属ベース基板10への圧力により、基板収納部24の底面25に塗布された接着剤40を流動させて金属ベース基板10の辺端と基板収納部24の側面26との間の空間に充填する(収納工程)。
(3)次に、接着剤40を加熱して硬化させ、金属ベース基板10と樹脂フレーム20とを接着させる(接着工程)。
(4)次に、樹脂フレーム20に接着された金属ベース基板10の実装面と、この実装面に実装された発熱電子部品11とを封止するように、樹脂フレーム20と金属ベース基板10により構成される凹部内に封止樹脂50を充填する(封止工程)。ここまでの工程を経て、図2および図3に示すパワーモジュール2が作製される。
(5)次に、ヒートシンク3の基部4の面(放熱フィン5が設けられていない方の面)が金属ベース基板10の放熱面と密着し、かつ基部4のネジ穴(図示せず)と金属カラー30が連通するように、パワーモジュール1にヒートシンク3を組み合わせる。そして、ネジ6を第2の面22側から金属カラー30および貫通孔10aに挿通し、パワーモジュール1とヒートシンク3をネジ固定する(取付工程)。なお、接着剤の放熱面へのはみ出しがないので、本工程の前に、接着剤を拭き取る工程を行う必要がない。
2 パワーモジュール
3 ヒートシンク
4 基部
5 放熱フィン
6 ネジ
10 金属ベース基板
10a 貫通孔
11 発熱電子部品
12 パワー端子(バスバー)
13 信号端子
20 樹脂フレーム
21 第1の面
22 第2の面
23 開口
24 基板収納部
25,25a,25b 底面
26 側面
27 リブ
28 溝部
30 金属カラー
40 接着剤
50 封止樹脂
Claims (16)
- 一方の面が放熱面となる金属板、前記金属板の他方の面を被覆する絶縁層、および前記絶縁層の上に形成された配線パターンを有する、金属ベース基板と、
前記金属ベース基板の実装面に実装された、発熱電子部品と、
第1の面と、前記第1の面の反対面となる第2の面と、前記第1の面から前記第2の面へと貫通する開口とを有する樹脂フレームであって、前記開口に沿って前記第1の面から凹設され、かつ、前記金属ベース基板の実装面と対向する底面および前記底面と前記第1の面を接続する側面を有する基板収納部と、前記基板収納部の側面から前記開口の縁部に向かい且つ該縁部を越えないように凸設され、かつ前記金属ベース基板の辺端と当接する複数のリブと、を有する、樹脂フレームと、
前記基板収納部に塗布され前記金属ベース基板と前記樹脂フレームとを接着させるとともに、前記金属ベース基板の辺端と前記基板収納部の側面との間の空間を満たす、接着剤と、
を備えることを特徴とするパワーモジュール。 - 前記基板収納部の底面には、前記開口の縁部から前記縁部と前記リブとの間の距離よりも小さい距離を隔てて前記開口を囲うように溝部が設けられており、前記溝部は前記接着剤で充填されていることを特徴とする請求項1に記載のパワーモジュール。
- 前記溝部と前記側面との間における前記底面の、前記第2の面から前記第1の面方向における第1の高さは、前記溝部と前記開口との間における前記底面の、前記第2の面から前記第1の面方向における第2の高さよりも低いことを特徴とする請求項2に記載のパワーモジュール。
- 前記基板収納部の底面に対する前記リブの高さは前記側面よりも低く、前記接着剤は前記リブを埋設していることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のパワーモジュール。
- 前記樹脂フレームに接着された前記金属ベース基板の実装面および前記実装面に実装された発熱電子部品を封止するように、エポキシ樹脂またはシリコン樹脂が前記樹脂フレームと前記金属ベース基板により構成される凹部内に充填されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のパワーモジュール。
- 平板状の基部と、前記基部の一方の面に前記基部と一体的に形成された複数の放熱フィンとを有するヒートシンクをさらに備え、
前記金属ベース基板を収納した前記樹脂フレームは、前記基部の他方の面が前記金属板の放熱面と密着するように前記ヒートシンクの基部に固定されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のパワーモジュール。 - 前記リブは前記金属ベース基板の角部に2個ずつ設けられ、一方のリブは前記角部を挟む2辺のうち一方の辺と当接し、他方のリブは前記2辺のうち他方の辺と当接することを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のパワーモジュール。
- 金属ベース基板を収納する樹脂フレームであって、
第1の面と、前記第1の面の反対面となる第2の面と、前記第1の面から前記第2の面へと貫通する開口とを有し、
前記開口に沿って前記第1の面から凹設され、かつ、金属ベース基板が収納された状態において前記金属ベース基板の実装面と対向する底面と、前記底面と前記第1の面を接続する側面とを有する、基板収納部と、
前記基板収納部の側面から前記開口の縁部に向かい、かつ該縁部を越えないように凸設された、複数のリブと、
を備えることを特徴とする樹脂フレーム。 - 前記基板収納部の底面には、前記開口の縁部から前記縁部と前記リブとの間の距離よりも小さい距離を隔てて前記開口を囲うように溝部が設けられていることを特徴とする請求項8に記載の樹脂フレーム。
- 前記溝部と前記側面との間における前記底面の、前記第2の面から前記第1の面方向における第1の高さは、前記溝部と前記開口との間における前記底面の、前記第2の面から前記第1の面方向における第2の高さよりも低いことを特徴とする請求項9に記載の樹脂フレーム。
- 前記基板収納部の底面に対する前記リブの高さは、前記側面よりも低いことを特徴とする請求項8ないし10のいずれかに記載の樹脂フレーム。
- 一方の面が放熱面となる金属板、前記金属板の他方の面を被覆する絶縁層、および前記絶縁層の上に形成された配線パターンを有する金属ベース基板と、
前記金属ベース基板の実装面に実装された発熱電子部品と、
第1の面と、前記第1の面の反対面となる第2の面と、前記第1の面から前記第2の面へと貫通する開口とを有する樹脂フレームであって、前記開口に沿って前記第1の面から凹設され、かつ前記金属ベース基板の実装面と対向する底面および前記底面と前記第1の面を接続する側面を有する基板収納部と、前記基板収納部の側面から前記開口の縁部に向かい且つ該縁部を越えないように凸設された複数のリブと、を有する樹脂フレームと、
を備えるパワーモジュールの製造方法であって、
前記樹脂フレームの基板収納部の底面に接着剤を塗布する、塗布工程と、
前記金属ベース基板の実装面が前記基板収納部の底面と対向し且つ前記金属ベース基板の辺端が前記複数のリブと当接するように、前記金属ベース基板に圧力を加えて前記金属ベース基板を前記樹脂フレームの基板収納部に収納するとともに、前記圧力により前記基板収納部に塗布された接着剤を流動させて前記金属ベース基板の辺端と前記基板収納部の側面との間の空間に充填する、収納工程と、
前記接着剤を硬化させ、前記金属ベース基板と前記樹脂フレームとを接着させる、接着工程と、
を備えることを特徴とするパワーモジュールの製造方法。 - 前記樹脂フレームとして、前記基板収納部の底面に、前記開口の縁部から前記縁部と前記リブとの間の距離よりも小さい距離を隔てて前記開口を囲うように溝部が設けられたものを用い、
前記塗布工程において、前記接着剤を、所定量が前記溝部からはみ出るように前記溝部に沿って充填することを特徴とする請求項12に記載のパワーモジュールの製造方法。 - 前記樹脂フレームとして、前記溝部と前記側面との間における前記底面の、前記第2の面から前記第1の面方向における第1の高さが、前記溝部と前記開口との間における前記底面の、前記第2の面から前記第1の面方向における第2の高さよりも低く形成されたものを用いることを特徴とする請求項13に記載のパワーモジュールの製造方法。
- 前記樹脂フレームとして、前記底面に対する前記リブの高さが前記側面よりも低いものを用い、
前記収納工程において、前記底面と前記金属ベース基板の実装面との間からあふれ出た接着剤で前記リブを埋設することを特徴とする請求項12ないし14のいずれかに記載のパワーモジュールの製造方法。 - 前記接着工程の後に、前記樹脂フレームに接着された前記金属ベース基板の実装面と、前記実装面に実装された前記発熱電子部品とを封止するように、前記樹脂フレームと前記金属ベース基板により構成される凹部内に封止樹脂を充填する封止工程をさらに備えていることを特徴とする請求項12ないし15のいずれかに記載のパワーモジュールの製造方法。
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