JP2014146706A

JP2014146706A - 半導体モジュール

Info

Publication number: JP2014146706A
Application number: JP2013014672A
Authority: JP
Inventors: Tadatsugu Tsukamoto; 忠嗣塚本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2014-08-14
Anticipated expiration: 2033-01-29
Also published as: JP5725050B2; US20140210072A1; US9214405B2

Abstract

【課題】設計の自由度を低減させることなく半導体素子を適切に冷却できる技術を提供する。
【解決手段】本明細書が開示する半導体モジュール１０は、制御基板１２と、制御基板１２と対向して配置されるシールド板１４を備える。制御基板１２の一方の表面には金属製の第１放熱部１６が設けられている。制御基板１２の一方の表面と対向するシールド板１４の一方の表面１４ｆｕには金属製の第２放熱部１４ａ〜１４ｅ、１４ｐが設けられている。第１放熱部１６と第２放熱部１４ａ〜１４ｅ、１４ｐとの間には誘電体１８が配置されている。
【選択図】図１

Description

本明細書に開示する技術は、半導体モジュールに関する。

特許文献１には、ベアチップ部品を有する能動素子基板と、抵抗やコンデンサ等を有する受動素子基板と、金属製のシールド板とを順に積層した積層構造を有するマルチチップモジュールが開示されている。このマルチチップモジュールでは、能動素子基板を構成するベース基板として金属板を用いることにより、絶縁性基板を用いるよりも熱伝導率が大きくなり、ベアチップ部品からの熱を放散できるとしている。

特開平１１−０４５９７７号公報

一般に、消費電力の大きな半導体素子を搭載する半導体モジュールでは、半導体素子の冷却が課題となる。特許文献１のマルチチップモジュールでは、能動素子基板を構成するベース基板として金属板を用いることで半導体素子を冷却できるとしている。しかしながら、このマルチチップモジュールは複数の基板やシールド板を積層した多層構造であり、基板積層方向への伝熱を十分に行うことが難しい。このため、能動素子基板を構成するベース基板に金属板を用いるだけでは消費電力の大きな半導体素子の放熱が十分に行われない虞がある。そこで、消費電力の大きな半導体素子をより適切に冷却するために、基板に放熱器を取り付けることが考えられる。しかしながら、基板上にはコンデンサを始めとする多数の素子が搭載されており、これらの素子とは別に放熱器を搭載することはスペース上困難である。また、仮に放熱器を搭載できたとしても、放熱器を搭載した分だけ他の素子を搭載するスペースが限られ、設計の自由度が低下する。

本明細書では、設計の自由度の低下を抑制しながら半導体素子を適切に冷却できる技術を提供する。

本明細書が開示する半導体モジュールは、制御基板と、制御基板と対向して配置されるシールド板を備える。制御基板の一方の表面には金属製の第１放熱部が設けられている。制御基板の一方の表面と対向するシールド板の一方の表面には金属製の第２放熱部が設けられている。第１放熱部と第２放熱部との間には誘電体が配置されている。

この半導体モジュールでは、制御基板の一方の表面に金属製の第１放熱部が設けられており、シールド板の一方の表面には金属製の第２放熱部が設けられている。第１放熱部が設けられた制御基板の表面と、第２放熱部が設けられたシールド板の表面は互いに対向している。このため、半導体モジュールが作動して制御基板上の素子が発熱すると、素子から放出される熱は、第１放熱部からシールド板に設けられた第２放熱部に伝えられる。素子で発生する熱を積層方向へ伝達することができるため、制御基板上の素子を適切に冷却することができる。以下では、第１放熱部と第２放熱部とをまとめて「放熱器」とも称する。第１放熱部と第２放熱部との間には誘電体が配置されている。これにより、制御基板とシールド板との間に、第１放熱部と第２放熱部とを電極とするコンデンサが形成される。即ち、この半導体モジュールでは、放熱器とコンデンサを一体的に形成する。この構成によると、放熱器とコンデンサとを別々に搭載することがないため、スペースを節減することができる。従って、設計の自由度の低下を抑制することができる。

本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明を実施するための形態、及び、実施例にて詳しく説明する。

実施例１の半導体モジュールの断面図を示す。実施例１の半導体モジュールの上面図を示す。実施例１の半導体モジュールの側面図を示す。実施例１の変形例の半導体モジュールの断面図を示す。実施例１の別の変形例の半導体モジュールの断面図を示す。実施例２の半導体モジュールの断面図を示す。実施例３の半導体モジュールの断面図を示す。

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

（特徴１）本明細書が開示する半導体モジュールでは、制御基板の一方の表面と、シールド板の一方の表面が互いに平行であってもよい。制御基板に設けられた第１放熱部が複数の第１放熱フィンを有しており、シールド板に設けられた第２放熱部が複数の第２放熱フィンを有していてもよい。第１放熱フィンは制御基板からシールド板に向かって延びており、第２放熱フィンはシールド板から制御基板に向かって延びていてもよい。第１放熱フィンと第２放熱フィンとは互いに入れ違いに配置されていてもよい。特徴１によると、第１放熱フィン及び第２放熱フィンにより第１放熱部及び第２放熱部の表面積がそれぞれ増大する。また、複数の第１放熱フィンの側面の少なくとも一部分と、複数の第２放熱フィンの少なくとも一部分とが互いに対向する。この構成によると、制御基板上の半導体素子から放出された熱が、第１放熱フィンの側面から第２放熱フィンの側面へと伝えられるため、放熱性能が向上する。結果として、半導体素子をより効率的に冷却することができる。

（特徴２）本明細書が開示する半導体モジュールでは、第１放熱部の第１放熱フィンと、第２放熱部の第２放熱フィンとの間に空間が形成されていてもよい。この構成によると、制御基板に設けられた第１放熱フィンとシールド板に設けられた第２放熱フィンとを電気的に絶縁しながら、輻射によって放熱フィン間の伝熱を促進することができる。

（特徴３）本明細書が開示する半導体モジュールでは、シールド板の他方の表面側に、ＩＧＢＴを搭載したモジュールが配置されていてもよい。ＩＧＢＴは発熱量が大きいため、ＩＧＢＴを搭載したモジュールを水冷する場合がある。この場合、制御基板で発生した熱は、シールド板を介してＩＧＢＴを搭載したモジュールに伝えられ、ＩＧＢＴを搭載したモジュールから冷却水に放熱される。このため、制御基板に搭載した素子で発生した熱を効率的に外部に放熱することができる。

実施例１の半導体モジュール１０を図を用いて説明する。図１の半導体モジュール１０は、ＩＰＭ基板１２と、シールド板１４と、ＩＧＢＴモジュール１１を備えている。ＩＰＭ基板１２は、ＩＧＢＴモジュール１１を制御する機能を有している。ＩＰＭ基板１２は、基板１２ａと、基板１２ａ上に実装された半導体素子（図示省略）によって構成されている。基板１２ａには例えばＳｉ基板が用いられるが、これには限られず、その他の公知の基板を用いてもよい。基板１２ａの上面（図１のｚ方向側の面）には、ＭＯＳＦＥＴ等の消費電力の大きな半導体素子（図示省略）が搭載されている。基板１２ａの下面（図１の−ｚ方向側の面）には、銅製の金属部材１６が取付けられている。金属部材１６は例えばロウ付けやカシメ法により基板１２ａに取り付けられている。なお、基板１２ａに金属部材１６を取付ける方法は、上記の方法に限られず、他の方法で取り付けられてもよい。金属部材１６は、複数の放熱フィン１６ａ〜１６ｄ及び凸部１６ｐ（後述）を有する。ＩＰＭ基板１２の下方には、銅製のシールド板１４がＩＰＭ基板１２と平行に配置されている。シールド板１４の上面（即ち、ＩＰＭ基板１２の下面と対向する面）には、プレス加工により複数の放熱フィン１４ａ〜１４ｅ及び凸部１４ｐが形成されている。シールド板１４の下方には、ＩＧＢＴモジュール１１がシールド板１４と平行に配置されている。ＩＧＢＴモジュール１１は、入力する直流電力を交流電力に変換し、その変換した交流電力を負荷装置（例えば、モータ）に出力する。ＩＧＢＴモジュール１１は、基板１１ａと、基板１１ａ上に実装された複数のＩＧＢＴ（図示省略）を備えている。ＩＰＭ基板１２によって複数のＩＧＢＴのオン／オフが制御されることによって、直流電力が交流電力に変換される。ＩＧＢＴをオン／オフする際に熱が発生するため、ＩＧＢＴモジュール１１は水冷されている。なお、ＩＰＭ基板は「制御基板」の一例に相当し、金属部材１６は「第１放熱部」の一例に相当し、放熱フィン１６ａ〜１６ｄは「第１放熱フィン」の一例に相当する。

ここで、放熱フィン１４ａ〜１４ｅ及び凸部１４ｐについて図１、２を参照して説明する。図２は、半導体モジュール１０の上面図を示す。なお、図２では図を見易くするためにＩＰＭ基板１２、金属部材１６、ネジ２０（後述）、及び絶縁膜２３（後述）の記載を省略している。なお、以下では説明を簡単にするために、シールド板１４の内、ｘｙ平面に平らに広がるシールド板１４を特に「シールド平板１４ｆ」と称し、シールド平板１４ｆの上面を「シールド平板上面１４ｆｕ」と称する。図１に示すように、放熱フィン１４ａ〜１４ｅはシールド平板上面ｆｕと垂直な方向（即ちｚ方向）に延びている。また、図１、２に示すように、放熱フィン１４ａ〜１４ｅの内、放熱フィン１４ａ〜１４ｄは略同一形状であり、ｙ方向に長く延びた扁平な板状である。放熱フィン１４ａ〜１４ｄは、その幅広面が互いに平行に対向するように形成されている。一方、放熱フィン１４ｅは、４つの側壁１４ｅ１〜１４ｅ４から構成される。具体的には、側壁１４ｅ１、１４ｅ２は、ｘ方向に間隔を空けて配置され、放熱フィン１４ａ〜１４ｄと略同一形状に形成されている。側壁１４ｅ１は側壁１４ｂとその幅広面が互いに平行に対向しており、側壁１４ｅ２は放熱フィン１４ｃとその幅広面が互いに平行に対向している。側壁１４ｅ３、１４ｅ４は扁平な板状であり、その高さ（即ちｚ方向の長さ）は側壁１４ｅ１、１４ｅ２と等しく、その幅は２つの側壁１４ｅ１，１４ｅ２間の距離と同一となっている。図２に示すように、側壁１４ｅ３、１４ｅ４は側壁１４ｅ１、１４ｅ２のｙ方向、−ｙ方向における端部の間に、その幅広面が互いに平行に対向するように形成されている。また、各側壁１４ｅ１〜１４ｅ４の厚さは等しく（以下、厚さｔ３と称する）、その厚さｔ３は放熱フィン１４ａ〜１４ｄの厚さｔ１と略同一となっている。即ち、側壁１４ｅ１〜１４ｅ４は、断面がｙ方向に長い長方形となる四角柱の側面を構成している。側壁１４ｅ１〜１４ｅ４により放熱フィン１４ｅが構成される。図１に示すように、上記の四角柱の底面（−ｚ方向の面）には凸部１４ｐが形成されている。このため、シールド板１４には、放熱フィン１４ｅと凸部１４ｐに囲まれた空洞１７が形成される。本実施例では、隣接する放熱フィン１４ａ〜１４ｄ、及び側壁１４ｅ１、１４ｅ２同士の間隔は略等しくなっているが、放熱フィン同士の間隔は異なっていてもよい。なお、放熱フィン１４ａ〜１４ｅ及び凸部１４ｐは、「第２放熱部」の一例に相当し、放熱フィン１４ａ〜１４ｅは「第２放熱フィン」の一例に相当する。

放熱フィン１４ｅと凸部１４ｐにより形成される空洞１７には、空洞１７のｘｙ平面方向における断面形状と略同一の断面形状を有するアルミナ板１８が配置されている。図１から明らかなように、アルミナ板１８のｚ方向先端の位置は、放熱フィン１４ｅのｚ方向先端の位置よりも高くされている。即ち、アルミナ板１８を、その底面が空洞１７の底面に接触するように配置すると、アルミナ板１８の上端が放熱フィン１４ｅの上端面から若干はみ出る構成となっている。アルミナ板１８の上端は、金属部材１６の凸部１６ｐと接触している。

図１、２に示すように、アルミナ板１８には後述するネジ２０を螺合するためのネジ孔が形成されている。このネジ孔は、アルミナ板１８の上面における略中央部から、−ｚ方向に延びている。また、ＩＰＭ基板１２及び金属部材１６にも、アルミナ板１８に形成されたネジ孔と同一のネジ溝を有するネジ孔が、ＩＰＭ基板１２及び金属部材１６をｚ方向に貫通するようにそれぞれ形成されている。アルミナ板１８、ＩＰＭ基板１２、及び金属部材１６にそれぞれ形成されたネジ孔により、ネジ２０が螺合されるネジ孔２２が形成される。ネジ孔２２の底面及び内周面には、絶縁膜２３が形成されている。ネジ２０をネジ孔２２に螺合することでＩＰＭ基板１２、金属部材１６、及びアルミナ板１８がこの順に互いに接触するように締結される。このように締結することにより、シールド板１４の放熱フィン１４ｅ及び凸部１４ｐと、金属部材１６の凸部１６ｐとの間にアルミナ板１８が配置される構成となる。

次に、金属部材１６について図１、３を参照して説明する。図３は、半導体モジュール１０の側面図であり、図１の半導体モジュール１０を紙面の左側から見た図を表す。上述した通り、金属部材１６は放熱フィン１６ａ〜１６ｄ及び凸部１６ｐを有する。ここで、説明を簡単にするために、以下では金属部材１６の内、ｘｙ平面に平らに広がる金属部材１６を特に「金属平板１６ｆ」と称する。放熱フィン１６ａ〜１６ｄ及び凸部１６ｐは、金属平板１６ｆの下面と垂直な方向（即ち−ｚ方向）に延びている。放熱フィン１６ａ〜１６ｄは略同一の形状であり、ｙ方向に長く延びた扁平な板状である。放熱フィン１６ａ〜１６ｄは、その幅広面が互いに平行に対向するように形成されている。図３に示すように、放熱フィン１６ａ〜１６ｄ、凸部１６ｐのｙ方向の長さは、放熱フィン１４ａ〜１４ｄのｙ方向の長さと略同一となっている。また、凸部１６ｐは、そのｚ方向の長さが放熱フィン１６ａ〜１６ｄのｚ方向の長さと比較して大幅に短くなっている。放熱フィン１６ａと１６ｂとのｘ方向の間隔、及び放熱フィン１６ｃと１６ｄとのｘ方向の間隔は、それぞれ略同一となっている。

続いて、シールド板１４に形成された放熱フィン１４ａ〜１４ｅと、金属部材１６の放熱フィン１６ａ〜１６ｄ及び凸部１６ｐとの位置関係について、図１を参照して説明する。図１に示すように、放熱フィン１４ａ〜１４ｅと放熱フィン１６ａ〜１６ｄとは、互いに入れ違いに配置されている。具体的には、放熱フィン１６ａ〜１６ｄの厚みｔ２が、隣接する放熱フィン１４ａ〜１４ｅ同士のｘ方向における間隔よりも小さいため、各放熱フィン１６ａ〜１６ｄは、隣接する放熱フィン１４ａ〜１４ｅ同士の間に位置する。また、放熱フィン１４ａ〜１４ｅはシールド平板上面１４ｆｕと垂直に形成されており、放熱フィン１６ａ〜１６ｄは金属平板１６ｆの下面と垂直に形成されており、シールド平板１４ｆと金属平板１６ｆは互いに平行に配置されている。従って、放熱フィン１６ａ〜１６ｄと放熱フィン１４ａ〜１４ｄ、及び１４ｅとは、各放熱フィンの幅広面が互いに平行に対向するように配置される。そして、交互に配置される放熱フィン１６ａ〜１６ｄと放熱フィン１４ａ〜１４ｅとの間には空間が形成される。また、放熱フィン１４ａ〜１４ｅのｚ方向における長さ、及び放熱フィン１６ａ〜１６ｄのｚ方向における長さは、シールド平板上面１４ｆｕと金属平板１６ｆの下面との間の間隔よりもそれぞれ短いため、放熱フィン１４ａ〜１４ｅの上面が金属平板１６ｆの下面に接触することはない。同様に、放熱フィン１６ａ〜１６ｄの下面がシールド平板上面１４ｆｕに接触することはない。このため、放熱フィン１４ｅの両側（図１のｘ方向、−ｘ方向）では、交互に配置される放熱フィン同士の間に形成される空間２４はつながっており、同様に、空間２６もつながっており、さらに、交互に配置される放熱フィン１６ａ〜１６ｄと放熱フィン１４ａ〜１４ｅとは、幅広面の全面が互いに対向するわけではなく、幅広面の一部分同士が対向している。これにより、一組の放熱器Ｒ１が形成される。また、上述したように、ネジ２０は、金属部材１６の凸部１６ｐの下面とアルミナ板１８の上面とが接触するように、ＩＰＭ基板１２の上面からネジ孔２２に螺合される。放熱フィン１４ｅの上面はアルミナ板１８の上面よりもｚ方向における高さが低いため、凸部１６ｐの下面と放熱フィン１４ｅの上面は接触せず、空間２５が形成されている。これにより、コンデンサＣ１が形成される。

次に、実施例１の半導体モジュール１０の利点を説明する。実施例１では、従来平らであったシールド板１４にプレス加工により放熱フィン１４ａ〜１４ｅを形成する。また、ＩＰＭ基板１２の下面にも放熱フィン１６ａ〜１６ｄを有する金属部材１６を取り付け、シールド板１４とＩＰＭ基板１２とを、放熱フィン１４ａ〜１４ｅの幅広面と放熱フィン１６ａ〜１６ｄの幅広面とが互いに平行に対向するように配置する。対向する放熱フィン１４ａ〜１４ｅと放熱フィン１６ａ〜１６ｄとの間には空間２４，２６が形成されている。これにより、放熱器Ｒ１が形成される。また、実施例１では、放熱フィン１４ｅと凸部１４ｐにより形成される空洞１７にアルミナ板１８を配置し、アルミナ板１８を、放熱フィン１４ｅ及び凸部１４ｐと、金属部材１６の凸部１６ｐで挟む構成とした。これにより、放熱フィン１４ｅ及び凸部１４ｐと、凸部１６ｐを電極とするＡＣカップリングコンデンサＣ１が形成される。即ち、実施例１では、ＩＰＭ基板１２とシールド板１４との間に、放熱器Ｒ１とコンデンサＣ１が一体的に形成される。従って、放熱器をコンデンサとは別にＩＰＭ基板１２に配置する場合と比較して、スペースを節減することが可能となり、設計の自由度が低下することを抑制することができる。

また、放熱フィン１４ａ〜１４ｅ及び放熱フィン１６ａ〜１６ｄを形成することにより、シールド板１４の表面積及び金属部材１６の表面積がそれぞれ増大する。また、放熱フィン１４ａ〜１４ｅと放熱フィン１６ａ〜１６ｄとを入れ違いに配置することにより、放熱フィン１４ａ〜１４ｅと放熱フィン１６ａ〜１６ｄとの対向部分の面積が増大する。このため、シールド板１４が平らである場合や金属部材１６が設けられていない場合と比較して、ＩＰＭ基板１２からシールド板１４への熱伝達効率が大幅に上昇する。従って、半導体モジュール１０を作動してＩＰＭ基板１２に搭載された素子から熱が放出されると、その熱はＩＰＭ基板１２を介して放熱フィン１６ａ〜１６ｄから放熱フィン１４ａ〜１４ｅへと効率的に輻射され、シールド基板１４からＩＧＢＴモジュール１１に伝達される。ＩＧＢＴモジュール１１は水冷されているため、結果として、ＩＰＭ基板１２を効率的に冷却することができる。

また、本実施例では放熱器Ｒ１を、ＩＰＭ基板の、素子が搭載されている面とは反対側の面（以下、「ＩＰＭ基板１２の下面」と称する）に形成するため、ＩＰＭ基板１２の下面にコンデンサＣ１を形成することが可能となる。このため、コンデンサＣ１の容量を比較的に自由に設定することができる。従って、大容量のコンデンサＣ１を形成することができ、耐ノイズ性を向上させることができる。また、ＩＰＭ基板１２上の素子をＩＰＭ基板１２の下面から冷却することが可能となる。さらに、本実施例では、放熱用に設けられた部材（即ち、放熱フィン１４ｅ及び凸部１４ｐと、凸部１６ｐ）をコンデンサＣ１の電極として用いる。このため、コンデンサＣ１用の電極を新たに形成する必要がない。従って、コンデンサを単体で搭載する場合と比較して、コンデンサに付随するコストを低減することができる。

また、ＩＰＭ基板１２の下面に金属部材１６が取り付けられるため、ＩＰＭ基板１２の剛性を確保することができる。また、ＩＰＭ基板１２に取付けられた金属部材１６を利用して、ＩＰＭ基板１２を接地することができる。

（変形例１）
次に、図４を参照して実施例１の変形例１について説明する。以下では、実施例１と相違する点についてのみ説明し、実施例１と同一の構成についてはその詳細な説明を省略する。

変形例１の半導体モジュール１０ａは、ＩＰＭ基板１２とシールド板１４のシールド平板１４ｆとの間に、２つの同一構成のコンデンサＣ２，Ｃ３及び２つの同一構成の放熱器Ｒ２，Ｒ３が形成されている。具体的には、ＩＰＭ基板１２の下面に２つの同一形状の金属部材１６が取付けられており、シールド平板上面ｆｕの、ｚ方向において金属部材１６と対向する位置に、複数の放熱フィン１４ａ〜１４ｅが形成されている。即ち、シールド平板上面ｆｕには、２組の同一形状の放熱フィン１４ａ〜１４ｅが形成されている。この構成によっても、実施例１と同様の利点を得ることができる。また、放熱器Ｒ２、Ｒ３によりＩＰＭ基板１２を局所的に冷却することができる。また、コンデンサを複数形成することにより耐ノイズ性が向上する。なお、変形例１では放熱器Ｒ２及びＲ３の構成は同一としたが、放熱フィンの個数を変更するなどして異なる構成の放熱器としてもよい。放熱フィンの位置や個数を調節することで、ＩＰＭ基板１２の冷却箇所及び冷却性能を制御することができる。また、アルミナ板１８以外の誘電体を配置して容量の異なるコンデンサを形成してもよい。このとき、誘電体は誘電率が高く、かつ熱伝導率も高い物質が好ましい。また、１つの放熱器の中に複数のコンデンサが形成されてもよい。また、放熱器の配置箇所によっては、コンデンサは放熱器の中央部に形成される必要はなく、放熱器の端部に形成されてもよい。

（変形例２）
次に、図５を参照して実施例１の変形例２について説明する。以下では、実施例１と相違する点についてのみ説明し、実施例１と同一の構成についてはその詳細な説明を省略する。

変形例２の半導体モジュール１０ｂは、放熱フィン１６ｅと凸部１６ｑが、実施例１の放熱フィン１４ｅと凸部１４ｐと略同一の形状を有しており、凸部１４ｑが、実施例１の凸部１６ｐと略同一の形状を有している。即ち、放熱フィン１６ｅと凸部１６ｑとにより空洞１９が形成されており、空洞１９には空洞１９と略同一の断面形状を有するアルミナ板１８が配置されている。図５に示すように、アルミナ板１８の下面は、放熱フィン１６ｅの下面よりも、ｚ方向の位置が低くなるように形成されている。即ち、アルミナ板１８を、その上面が空洞１９の上面に接触するように配置すると、アルミナ板１８の下面が放熱フィン１６ｅの下面から若干はみ出る構成となっている。アルミナ板１８の下面は、凸部１４ｑの上面と接触している。これにより、凸部１４ｑの上面と放熱フィン１６ｅの下面との間には空間２８が形成される。本実施例では、ネジ孔２２はアルミナ板１８を貫通して凸部１４ｑにまで形成されている。これにより、ネジ２０をネジ孔２２に螺合すると、ＩＰＭ基板１２、金属部材１６、アルミナ板１８、及びシールド板１４がこの順に互いに接触するように締結される。即ち、変形例２の構成は、アルミナ板１８を配置するための空洞１９をシールド板１４ではなく金属部材１６に形成した点で実施例１と異なる。これにより、放熱器Ｒ４が形成されるとともに、凸部１４ｑと、放熱フィン１６ｅ及び凸部１６ｑを電極とするコンデンサＣ４が形成される。この構成によっても、実施例１と同様の利点を得ることができる。

次に、図６を参照して実施例２の半導体モジュール１０ｃを説明する。以下では、実施例１と相違する点についてのみ説明し、実施例１と同一の構成についてはその詳細な説明を省略する。

実施例２の半導体モジュール１０ｃは、アルミナ板１８の上面が金属部材１６の凸部１６ｐの下面に接触しておらず、放熱フィン１４ｅの上面とｚ方向において略同じ高さに形成されている。即ち、放熱フィン１４ｅの上面及びアルミナ板１８の上面と、凸部１６ｐの下面との間には、空間２７が形成されている。また、本実施例では、ネジ孔２２の底面及び内周面に絶縁膜２３が形成されていない。

実施例２の半導体モジュール１０ｃでは、ネジ孔２２に絶縁膜２３が形成されていないため、ネジ２０と凸部１６ｐが導通する。このため、ネジ２０と放熱フィン１４ｅによりコンデンサＣ５が形成される。具体的には、ネジ２０の軸部と放熱フィン１４ｅがコンデンサＣ５の電極として機能する。即ち、実施例１のコンデンサＣ１では両電極がｚ方向に対向しているのに対し、実施例２のコンデンサＣ５では、両電極がｘｙ平面方向に対向している点で異なっている。この構成によっても、実施例１と同様の利点を得ることができる。

次に、図７を参照して実施例３の半導体モジュール１０ｄを説明する。以下では、実施例１と相違する点についてのみ説明し、実施例１と同一の構成についてはその詳細な説明を省略する。

実施例３の半導体モジュール１０ｄは、金属部材１６に、凸部１６ｐの代わりに放熱フィン１６ｇが形成されている。放熱フィン１６ｇは、放熱フィン１６ａ〜１６ｄと略同一形状であり、放熱フィン１６ｂと１６ｃとの間の略中央に、金属平板１６ｆと垂直に形成されている。放熱フィン１６ｇは、放熱フィン１６ｂ（及び放熱フィン１６ｃ）とその幅広面が互いに平行に対向するように形成されている。一方、アルミナ板１８の内部には、ｙ方向に長く延びる扁平板状の空洞２９が形成されている。空洞２９は、アルミナ板１８の上面に開口しており、放熱フィン１６ｇとｘ方向及びｙ方向において略同一の長さであり、ｚ方向において若干短い長さとなっている。また、アルミナ板１８の上面の高さは放熱フィン１４ｅの上面の高さと略同一である。このため、放熱フィン１６ｇの下面が空洞２９の底面に接触するように放熱フィン１６ｇを空洞２９に配置すると、放熱フィン１４ｅの上面及びアルミナ板１８の上面と、金属平板１６ｆの下面との間には、空間３０が形成される。なお、ＩＰＭ基板１２とシールド板１４とは、任意の箇所でネジ等により締結されている。

実施例３の半導体モジュール１０ｄでは、放熱フィン１６ｇを空洞２９に配置すると、放熱フィン１６ｇと放熱フィン１４ｅ１、及び放熱フィン１６ｇと放熱フィン１４ｅ２が、その幅広面が互いに平行に対向する構成となっている。このため、放熱フィン１６ｇと放熱フィン１４ｅによりコンデンサＣ６が形成される。この構成によっても、実施例１と同様の利点を得ることができる。

以上、本明細書が開示する技術の実施例について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、本明細書が開示する半導体モジュールは、上記の実施例を様々に変形、変更したものが含まれる。

例えば、本実施例ではシールド板１４をプレス加工して放熱フィンを形成したが、シールド板１４に金属製の放熱フィンを有する金属部材を外付けする構成であってもよい。この場合、上記の金属部材が「第２放熱部」の一例に相当する。また、シールド板１４及び金属部材１６の材質は銅に限られず、他の金属であってもよいが、熱伝導率が高い金属であることが好ましい。また、各放熱フィンの厚さや隣接する放熱フィン同士の間隔は異なっていてもよい。また、空間２５、２８、２７、３０には誘電体が配置されていてもよい。上記の空間に誘電体が配置されていることにより、ＩＰＭ基板１２とシールド板１４とを組付ける際に、組付け不良などにより金属部材１６とシールド板１４が接触（例えば、凸部と放熱フィンが導通）してしまうことを防止できる。また、第１放熱部と第２放熱部との間に誘電体を適切に配置できる限り、放熱フィン１４ａ〜１４ｅはシールド平板上面１４ｆｕと交差する方向に形成されていてもよいし、同様に、放熱フィン１６ａ〜１６ｄは金属平板１６ｆと交差する方向に形成されていてもよい。また、アルミナ板１８は、空洞全体に配置されるのではなく、コンデンサの電極となる放熱部が互いに対向する部分に配置される構成であってもよい。また、ＩＰＭ基板１２とシールド板１４とは、放熱器（コンデンサを含む）が形成されている箇所以外の箇所でネジ等により締結されていてもよい。また、コンデンサは、その電極がｚ方向に対向するコンデンサ、ｘｙ平面方向に対向するコンデンサの他に、それらを組み合わせたコンデンサであってもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０：半導体モジュール
１１：ＩＧＢＴモジュール
１２：ＩＰＭ基板
１４：シールド板
１４ａ〜１４ｅ：放熱フィン
１４ｐ：凸部
１４ｆ：シールド平板
１４ｆｕ：シールド平板上面
１６：金属部材
１６ａ〜１６ｄ：放熱フィン
１６ｐ：凸部
１６ｆ：金属平板
１７：空洞
１８：アルミナ板
２０：ネジ
２２：ネジ孔
２３：絶縁膜
２４、２６：空間
２５：空間

Claims

制御基板と、制御基板と対向して配置されるシールド板とを備えており、
制御基板の一方の表面には金属製の第１放熱部が設けられており、
制御基板の前記一方の表面と対向するシールド板の一方の表面には金属製の第２放熱部が設けられており、
第１放熱部と第２放熱部との間には誘電体が配置されていることを特徴とする半導体モジュール。
制御基板の前記一方の表面と、シールド板の前記一方の表面は互いに平行であり、
制御基板に設けられた第１放熱部は複数の第１放熱フィンを有しており、
シールド板に設けられた第２放熱部は複数の第２放熱フィンを有しており、
第１放熱フィンは制御基板からシールド板に向かって延びており、
第２放熱フィンはシールド板から制御基板に向かって延びており、
第１放熱フィンと第２放熱フィンとは互いに入れ違いに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
第１放熱部の第１放熱フィンと、第２放熱部の第２放熱フィンとの間には、空間が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体モジュール。
シールド板の他方の表面側には、ＩＧＢＴを搭載したモジュールが配置されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体モジュール。