JP2014056885A - Electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子部品に関し、例えば半導体モジュールの熱を、粘性部材を介して放熱部材に伝達して放熱する電子部品に関する。 The present invention relates to an electronic component, for example, an electronic component that dissipates heat by transmitting heat of a semiconductor module to a heat dissipation member via a viscous member.
半導体モジュールを有する電子部品は、半導体モジュールの性能劣化を防ぐために半導体モジュールの熱を放熱することができる構成とされている。 An electronic component having a semiconductor module is configured to be able to dissipate heat from the semiconductor module in order to prevent performance degradation of the semiconductor module.
例えば特許文献1の電力変換装置は、図4に示すように、半導体モジュール101に接合された絶縁板102と放熱板103との間に、熱伝導性を有するゲルグリース104を配置し、半導体モジュール101の熱を、ゲルグリース104を介して放熱板103に伝達して放熱する構成とされている。
For example, in the power conversion device of
ここで、ゲルグリース104の厚さが厚いと、熱抵抗になって冷却性能を阻害する。そこで、絶縁板102と放熱板103との間にゲルグリース104を配置した後に、ゲルグリース104を挟み込むように絶縁板102と放熱板103とを押圧して、ゲルグリース104を薄くすると共に、ゲルグリース104を絶縁板102と放熱板103との間に押し拡げている。
Here, if the thickness of the
しかしながら、ゲルグリース104の拡がり特性を制御することは難しく、例えば図4の領域A1やA2に示すようにゲルグリース104がはみ出して端子105間の短絡を生じさせたり、図4の領域A3に示すようにゲルグリース104が絶縁板102の角部まで行き渡らずに良好な放熱特性を確保できなかったりする。
However, it is difficult to control the spreading characteristics of the
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、熱伝導性を有する粘性部材の制御が容易な電子部品を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide an electronic component in which a viscous member having thermal conductivity can be easily controlled.
本発明の一形態に係る電子部品は、半導体モジュールと、前記半導体モジュールの熱が伝達される放熱部材と、前記半導体モジュールと前記放熱部材との間に配置される絶縁部材と、前記半導体モジュールと前記絶縁部材との間、又は前記絶縁部材と前記放熱部材との間に配置され、熱伝導性を有する粘性部材と、前記粘性部材が収容される凹部と、を備える。 An electronic component according to an aspect of the present invention includes a semiconductor module, a heat radiating member to which heat of the semiconductor module is transmitted, an insulating member disposed between the semiconductor module and the heat radiating member, and the semiconductor module. A viscous member having thermal conductivity and disposed between the insulating member or between the insulating member and the heat radiating member, and a recess in which the viscous member is accommodated.
上述の電子部品において、前記凹部は、前記半導体モジュールにおける前記絶縁部材と向かい合う面、又は前記絶縁部材における前記半導体モジュールと向かい合う面、又は前記絶縁部材における前記放熱部材と向かい合う面、又は前記放熱部材における前記絶縁部材と向かい合う面に形成されており、向かい合う部材によって前記粘性部材を挟み込み、前記向かい合う部材を押圧して組み立てられることが好ましい。 In the above-described electronic component, the concave portion is a surface of the semiconductor module facing the insulating member, a surface of the insulating member facing the semiconductor module, a surface of the insulating member facing the heat dissipation member, or the heat dissipation member. Preferably, the insulating member is formed on a surface facing the insulating member, the viscous member is sandwiched between the facing members, and the facing member is pressed to be assembled.
上述の電子部品において、前記凹部の深さは、少なくとも中央又は略中央の方が外方よりも深いことが好ましい。 In the above-described electronic component, it is preferable that the depth of the concave portion is deeper at least at the center or substantially at the center than at the outside.
上述の電子部品において、前記凹部は、前記半導体モジュールの主面と略等しい平面領域を備えることが好ましい。 In the above-described electronic component, it is preferable that the concave portion has a planar area substantially equal to the main surface of the semiconductor module.
上述の電子部品において、前記凹部の最深部の深さは、前記粘性部材の全体の厚さから前記凹部内の厚さを除いた厚さの略1/3以上であって、前記粘性部材の全体の厚さから前記凹部内の厚さを除いた厚さ以下であることが好ましい。 In the above-described electronic component, the depth of the deepest portion of the concave portion is approximately 1/3 or more of the total thickness of the viscous member, excluding the thickness in the concave portion, The thickness is preferably equal to or less than the total thickness excluding the thickness in the recess.
上述の電子部品において、前記粘性部材は、放熱グリースであることが好ましい。 In the electronic component described above, it is preferable that the viscous member is a heat dissipating grease.
以上、説明したように、本発明によると、熱伝導性を有する粘性部材の制御が容易な電子部品を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an electronic component in which a viscous member having thermal conductivity can be easily controlled.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment. In addition, for clarity of explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate.
先ず、本実施の形態の電子部品1の基本的な構成を説明する。図1は、本実施の形態の電子部品1を概略的に示している。図1に示すように、本実施の形態の電子部品1は、半導体モジュール2、放熱部材3、絶縁部材4及び粘性部材5を備えている。半導体モジュール2は、例えばMOS型FET素子、IGBT素子等を備える所謂パワーカードであり、主電極端子21及び信号端子22を備えている。
First, a basic configuration of the
放熱部材3は、半導体モジュール2から伝達される熱を放熱する。放熱部材3は、半導体モジュール2の少なくとも一方の主面(紙面と直交する方向に配置された面)と向かい合うように配置されている。放熱部材3は、例えばヒートシンクや内部に冷却媒体を循環可能な熱交換器であり、半導体モジュール2の主面全域を覆う平面領域を備えている。但し、放熱部材3は、半導体モジュール2を良好に冷却することができる構成であれば特に限定されない。
The
絶縁部材4は、半導体モジュール2と放熱部材3との間に配置されている。絶縁部材4は、例えばセラミック板であり、半導体モジュール2の主面全域を覆う平面領域を備えている。但し、絶縁部材4は、半導体モジュール2と放熱部材3との間を良好に絶縁できる部材であれば特に限定されない。
The
粘性部材5は、半導体モジュール2の熱を絶縁部材4や放熱部材3に伝達する。粘性部材5は、例えば放熱グリース等の熱伝導性を有する部材である。本実施の形態の粘性部材5は、半導体モジュール2と絶縁部材4との間、及び絶縁部材4と放熱部材3との間に配置されている。但し、半導体モジュール2と絶縁部材4とが一体化されている場合は、半導体モジュール2と絶縁部材4との間の粘性部材5は省略され、絶縁部材4と放熱部材3とが一体化されている場合は、絶縁部材4と放熱部材3との間の粘性部材5は省略される。
The
このような構成の電子部品1は、例えば半導体モジュール2と絶縁部材4との間、及び絶縁部材4と放熱部材3との間に粘性部材5を配置し、半導体モジュール2と放熱部材3とを押圧して粘性部材5を押し拡げることで、粘性部材5を半導体モジュール2と絶縁部材4との間、及び絶縁部材4と放熱部材3との間に行き渡らせる。しかし、上述したように、半導体モジュール2と放熱部材3とを押圧した際に粘性部材5が電子部品1の周縁からはみ出てしまう可能性がある。
In the
そこで、本実施の形態の電子部品1は、図1に示すように、粘性部材5を収容する凹部6を備えている。
Therefore, the
次に、凹部6について詳細に説明する。凹部6には、粘性部材5が収容されている。凹部6は、半導体モジュール2における絶縁部材4と向かい合う面(本実施の形態では一方の主面)、又は絶縁部材4における半導体モジュール2と向かい合う面、絶縁部材4における放熱部材3と向かい合う面、又は放熱部材3における絶縁部材4と向かい合う面に形成されている。
Next, the
本実施の形態では、半導体モジュール2と絶縁部材4との間に配置される粘性部材を収容する凹部(図示を省略)と、絶縁部材4と放熱部材3との間に配置される粘性部材5を収容する凹部6と、が形成されており、図1に示される凹部6は、放熱部材3における絶縁部材4と向かい合う面に形成されている。
In the present embodiment, a concave portion (not shown) that accommodates a viscous member disposed between the
これにより、半導体モジュール2と放熱部材3とを押圧した際に、凹部6内の粘性部材5が電子部品1の周縁からはみ出る可能性が低く、粘性部材が電子部品1の周縁からはみ出ないように微妙な押圧制御によって粘性部材を押し拡げる必要がなく、粘性部材5の制御が容易である。また、粘性部材5における電子部品1の周縁からのはみ出しを防ぐことができるので、主電極端子21間の短絡を防ぐことができる。
Thereby, when the
図2は、凹部6の形状を説明するための図であって、半導体モジュール2との位置関係と共に示している。図2に示すように、凹部6の深さDは、少なくとも中央又は略中央の方が外方よりも深いことが好ましい。言い換えると、凹部6の深さDは、略中央から外方に向かって浅くなるように形成されていることが好ましい。本実施の形態の凹部6は、断面視が湾曲した形状とされている。半導体モジュール2と放熱部材3とを押圧した際に、粘性部材5は外方に押し拡げられるに従って少量となるが、外方に向かって凹部6の深さDが浅くなるので、粘性部材5を強く挟み込むことができ、粘性部材5を凹部6の隅部まで行き渡らせることができる。なお、凹部6の深さDは必ずしも断続的に外方に向かって浅くなるように形成されている必要はなく、平均すると外方に向かって浅くなるように形成されていれば良い。
FIG. 2 is a diagram for explaining the shape of the
また、凹部6は、半導体モジュール2の主面と略等しい平面領域を備えていることが好ましい。本実施の形態の凹部6は、図1及び図2に示すように、半導体モジュール2の主面と略等しい矩形形状の平面領域を備えている。これにより、半導体モジュール2の熱を効率良く絶縁部材4や放熱部材3に伝達することができる。
Moreover, it is preferable that the
さらに凹部6の最深部の深さDは、粘性部材5の全体の厚さから凹部6内の厚さを除いた厚さの略1/3以上であって、粘性部材5の全体の厚さから凹部6内の厚さを除いた厚さ以下であることが好ましい。これにより、粘性部材5の厚さが必要以上に厚くならず、熱抵抗を抑制することができる。但し、凹部6の深さDは、熱抵抗等を考慮して、適宜、設定することができる。
Further, the depth D of the deepest portion of the
次に、本実施の形態の凹部6の形成手順を説明する。図3は、仮想の半導体モジュール2と、形成される凹部6と、切削ツール7の軌跡との位置関係を概略的に示している。図3に示すように、例えば放熱部材3における絶縁部材4と向かい合う面に切削ツール7を用いて凹部6を形成する際に、切削ツール7を仮想の半導体モジュール2の周縁に沿うように移動させる。このとき、切削ツール7の回転中心での切削速度より外側での切削速度の方が速く、しかも軌跡上、切削ツール7の回転中心での加工時間より外側での加工時間の方が長くなること等の理由により、中央の切削が選択的に進行し深くなる。これにより、略中央から外方に向かって浅くなる凹部6を簡単に形成することができる。
Next, the formation procedure of the recessed
このような構成の電子部品1は、先ず半導体モジュール2又は絶縁部材4に形成した凹部(図示を省略)内に粘性部材を配置して、粘性部材を介して半導体モジュール2と絶縁部材4とを積層する。さらに放熱部材3における絶縁部材4と向かい合う面に形成された凹部6内に粘性部材5を配置して、粘性部材5を介して絶縁部材4と放熱部材3とを積層する。そして、半導体モジュール2と放熱部材3とを押圧する。その結果、半導体モジュール2と絶縁部材4と放熱部材3とは粘性部材を介して粘着する。このとき、粘性部材5は上述のように凹部6内で良好に押し拡げられ、凹部6の隅部まで行き渡ると共に、凹部6の内周壁によって粘性部材5における電子部品1の周縁からのはみ出しが抑制される。
In the
以上、本発明に係る電子部品の実施の形態を説明したが、上記に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。 The embodiment of the electronic component according to the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above, and can be changed without departing from the technical idea of the present invention.
1 電子部品
2 半導体モジュール、21 主電極端子、22 信号端子
3 放熱部材
4 絶縁部材
5 粘性部材
6 凹部
7 切削ツール
101 半導体モジュール
102 絶縁板
103 放熱板
104 ゲルグリース
105 端子
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記半導体モジュールの熱が伝達される放熱部材と、
前記半導体モジュールと前記放熱部材との間に配置される絶縁部材と、
前記半導体モジュールと前記絶縁部材との間、又は前記絶縁部材と前記放熱部材との間に配置され、熱伝導性を有する粘性部材と、
前記粘性部材が収容される凹部と、
を備える電子部品。 A semiconductor module;
A heat dissipating member to which heat of the semiconductor module is transmitted;
An insulating member disposed between the semiconductor module and the heat dissipation member;
A viscous member disposed between the semiconductor module and the insulating member or between the insulating member and the heat dissipating member and having thermal conductivity;
A recess in which the viscous member is accommodated;
With electronic components.
向かい合う部材によって前記粘性部材を挟み込み、前記向かい合う部材を押圧して組み立てられる請求項1に記載の電子部品。 The concave portion is a surface facing the insulating member in the semiconductor module, a surface facing the semiconductor module in the insulating member, a surface facing the heat radiating member in the insulating member, or a surface facing the insulating member in the heat radiating member. Is formed,
The electronic component according to claim 1, wherein the electronic member is assembled by sandwiching the viscous member between opposing members and pressing the opposing members.
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