JP2015005643A - 電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 良好な放熱性を確保しつつ、基板の反り変形による影響を抑制する電子装置を提供する。【解決手段】 電子装置１０１は、リードフレーム３６１のヒートシンク６側に背面モールド部４６を有し基板２に放熱する片面放熱素子３０１と、リードフレーム３６２のヒートシンク６側の面３８２が露出し基板２及びヒートシンク６の両方に放熱する両面放熱素子３０２とが、同一の基板２の同一の第２面２４に搭載されている。片面放熱素子３０１の背面モールド部４６は、基板２の温度変化による反り変形に対し、片面放熱素子３０１が動く限界位置を規制する。両面放熱素子３０２のリードフレーム３６２とヒートシンク６との間には放熱ゲル５２が充填されている。これにより、片面放熱素子３０１による基板２の反り変形の影響を抑制する機能と、両面放熱素子３０２における放熱性とを効率的に両立させることができる。【選択図】図４

Description

本発明は、半導体素子が基板に電気的接続された電子装置に関する。

従来、トランジスタ等の半導体素子が基板に電気的接続された電子装置において、素子に対して基板と反対側にヒートシンク（放熱器）を設け、素子から基板への電気的接続経路と、素子からヒートシンクへの放熱経路とを分離したものが知られている。放熱経路における素子とヒートシンクとの間には、例えばゲル状の熱伝導性材が充填されることが開示されている（特許文献１参照）。

特開２００２−５０７２２号公報

ヒートシンクに対し所定の間隔を置いて基板を配置するための具体的構成例としては、矩形基板の四隅に対応するヒートシンク上の位置に突起状の支持部を形成し、この支持部上に載せた基板をねじ止めする構成が一般に採用されている。
このような構成では、支持部同士の中間部位で、温度変化により、基板が支持部を支点として反り変形しやすくなる。そこで、基板がヒートシンク側に反ったとき素子がヒートシンクに接触して絶縁不良を起こさないように、絶縁放熱材（熱伝導性材）の厚さを厚くする必要がある。ところが、絶縁放熱材の厚さを厚くし過ぎると放熱性が低下するという問題がある。

一方、複数の半導体素子が搭載される電子装置において、通電時における各素子の発熱は必ずしも同等であるとは限らず、発熱が比較的大きな素子と発熱が比較的小さな素子とが同一の基板に搭載される場合がある。従来、このような態様で２種類の素子に対し異なる放熱仕様を用いるという技術的思想は知られていなかった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、通電時の発熱が比較的大きな素子と通電時の発熱が比較的小さな素子とを同一基板に搭載した電子装置において、良好な放熱性を確保しつつ、基板の反り変形による影響を抑制する電子装置を提供することにある。

本発明の電子装置は、受熱面を有するヒートシンク、一方の面である対向面がヒートシンクの受熱面に対し所定の間隔を置いて対向するように複数の支持部で支持された基板、片面放熱素子、両面放熱素子、及び絶縁放熱材を備える。
基板の対向面に搭載される電子素子である片面放熱素子は、チップ、チップに対し基板側に設けられ基板と電気的に接続する基板側導電部、チップに対し基板と反対側に設けられ導電端子を介して基板と電気的に接続し且つヒートシンク側の面がモールド樹脂で覆われている背面側被覆導電部を有し、通電時に発生する熱を基板に放出する。

基板の対向面に搭載される電子素子である両面放熱素子は、チップ、チップに対し基板側に設けられ基板と電気的に接続する基板側導電部、チップに対し基板と反対側に設けられ導電端子を介して基板と電気的に接続し且つヒートシンク側の面が露出している背面側露出導電部を有し、通電時に発生する熱を基板及びヒートシンクの受熱面に放出する。
熱伝導性の絶縁放熱材は、少なくとも両面放熱素子の背面側露出導電部とヒートシンクの受熱面との間に充填される。

以上のように、本発明の電子装置は、「背面側被覆導電部のヒートシンク側の面がモールド樹脂で覆われ基板に放熱する片面放熱素子」と、「背面側露出導電部のヒートシンク側の面が露出し基板及びヒートシンクの両方に放熱する両面放熱素子」とが、同一の基板の同一の対向面に搭載されている。少なくとも両面放熱素子とヒートシンクの受熱面との間には絶縁放熱材が充填されている。

片面放熱素子においてヒートシンク側の面に形成される背面モールド部は、基板の温度変化による反り変形に対し、片面放熱素子が動く限界位置を規制するストッパとして機能する。一方、背面側露出導電部とヒートシンクの受熱面との間が絶縁放熱材で充填された両面放熱素子は、ヒートシンクの受熱面への良好な放熱性が確保される。
このように特性の異なる２種類の素子を併存させることで、電子装置は、基板の反り変形の影響を抑制する機能と、両面放熱素子における放熱性とを効率的に両立させることができる。

この場合、片面放熱素子の高さは、両面放熱素子の高さに対し、背面モールド部の高さだけ高く設定されており、両面放熱素子の背面側露出導電部とヒートシンクとの間に充填される絶縁放熱材の厚さは、絶縁性を確保するために必要な最小厚さ以上に設定されていることが好ましい。これにより、背面側露出導電部と受熱面との間での絶縁不良を防止することができる。

本発明の電子装置は、例えばモータ等の負荷を駆動する駆動装置に適用される。より具体的には、インバータ回路を有し三相交流モータを駆動するモータ駆動装置やＨブリッジ回路を有しブラシ付きＤＣモータを駆動するモータ駆動装置等に適用される。インバータ用素子又はＨブリッジ用素子、及び、直流電源からの電力供給を遮断可能な電源リレー用素子は、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子で構成される。

この例で通常動作時にスイッチング動作を繰り返すインバータ用素子又はＨブリッジ用素子は、積算電流が大きく、発熱が比較的大きいため、両面放熱素子の構成を採用することが好ましい。一方、通常動作時にスイッチング動作しない電源リレー用素子は、積算電流が小さく、発熱が比較的小さいため、片面放熱素子の構成を採用し、基板の反り変形に対するストッパとして機能させることが好ましい。

本発明の第１実施形態による電子装置を構成する基板の模式図である。 図１の電子装置を構成するヒートシンクの模式図である。 本発明の第１実施形態による電子装置が適用されるモータ駆動装置の概略構成図である。 図１（ｃ）のＩＶ−ＩＶ線模式断面図である。 図４において片面放熱素子が搭載される部分の詳細な模式断面図である。 図４において両面放熱素子が搭載される部分の詳細な模式断面図である。 本発明の第１実施形態による電子装置の使用時にインバータ用素子及び電源リレー用素子に流れる電流を示す図である。 比較例の電子装置の模式断面図である。 本発明の第２実施形態による電子装置を構成する基板の模式図である。 本発明の第２実施形態による電子装置が適用されるモータ駆動装置の概略構成図である。

以下、本発明の複数の実施形態による電子装置を図面に基づいて説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による電子装置１０１は、負荷としてのモータを駆動するモータ駆動装置に適用される。具体的には、図３に示すように、バッテリ８６の電力を三相交流電力に変換して三相交流モータ８９１を駆動するモータ駆動装置８０１等に適用される。このモータ駆動装置８０１は、例えば車両の電動パワーステアリング装置において操舵アシストトルクを出力するモータの駆動に用いられる。

このモータ駆動装置８０１は、三相インバータ回路８２１を構成するインバータ用素子３２１−３２６、及び、インバータ回路８２１の入力部に設けられる電源遮断部８１１を構成する電源リレー用素子３１１、３１２を含む。本実施形態では、インバータ用素子３２１−３２６及び電源リレー用素子３１１、３１２は、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）であり、素子内部に還流ダイオードを有している。

６個のインバータ用素子３２１−３２６は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各上アームのスイッチング素子３２１、３２２、３２３と、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各下アームのスイッチング素子３２４、３２５、３２６とがブリッジ接続されている。上アームのスイッチング素子３２１、３２２、３２３と下アームのスイッチング素子３２４、３２５、３２６との接続点は、モータ８９１の各相巻線に接続されている。なお、図３ではモータ８９１をＹ結線で示してあるが、Δ結線としてもよい。
コイル８７及び電界コンデンサ８８は、インバータ回路８２１に入力される電圧の脈動を抑制し、平滑化する。

２個の電源リレー用素子３１１、３１２は、バッテリ８６とインバータ回路８２１との間の電源ラインＬｐ上で直列に接続されている。バッテリ８６側の電源リレー用素子３１１は、還流ダイオードがインバータ回路８２１側からバッテリ８６側へ向かう電流を許容するように接続されている。インバータ回路８２１側の電源リレー用素子３１２は、還流ダイオードがバッテリ８６側からインバータ回路８２１側へ向かう電流を許容するように接続されている。これにより、バッテリ８６の極性を正逆いずれの向きに接続したとしても、電源リレー用素子３１１、３１２を遮断したとき、還流ダイオードを経由してバッテリ８６とインバータ回路８２１との間に電流が流れることを防止することができる。

モータ駆動装置８０１の制御部８３は、図示しない他の制御装置からの指令信号や各種センサからの検出信号に基づいてモータ８９に所望の交流電圧を供給すべく、インバータ用素子３２１−３２６のスイッチング動作を制御する。また、制御部８３は、例えば車両におけるイグニッションスイッチのオン／オフに連動して電源リレー用素子３１１、３１２を開閉する。さらに制御部８３は、インバータ回路８２１の故障等を検出したとき等に、フェールセーフの目的で電源リレー用素子３１１、３１２を緊急遮断する場合がある。

以上のモータ駆動装置８０１の回路は、図１に示すように、基板２に電子素子が実装された電子装置１０１として実現される。なお、図１ではコイル８７の図示を省略する。
基板２は、図２に示すヒートシンク６の支持部６４にねじ止めされる。ヒートシンク６は、アルミニウムで形成され、基板２に実装された電子素子が通電により発生する熱を受容可能である。ヒートシンク６は、基面６１に対し高く台状に形成された受熱面６３を有している。また、受熱面６３よりもさらに高い支持面６２を有する複数の柱状の支持部６４が設けられている。
基板２のヒートシンク６と反対側の面を第１面２３、基板２のヒートシンク６側の面を第２面２４という。第２面２４は、特許請求の範囲に記載の「対向面」に相当する。

本実施形態では、基板２及びヒートシンク６は矩形である。矩形の四隅及び中心近傍の計５箇所に、基板２には通し穴２５が形成されており、ヒートシンク６には支持部６４が設けられている。５箇所の支持部６４の支持面６２は同一の高さに設けられており、各支持部６４には、ねじ穴６５が形成されている。
基板２は、第２面２４が支持面６２に当接するようにヒートシンク６に載置された後、通し穴２５を通してねじ６６をねじ穴６５に螺合することによりヒートシンク６に固定される。こうして、「対向面」である第２面２４は、ヒートシンク６の受熱面６３に対し所定の間隔を置いて対向するように複数の支持部６４で支持される。

基板２の第１面２３には、電解コンデンサ８８、制御部８３を構成するマイコン８４１及び制御ＩＣ８４２、その他コンデンサ８５１及びレジスタ８５２等が搭載されている。一方、基板２の第２面２４には、計８個のＭＯＳＦＥＴの他、コンデンサ８５１及びレジスタ８５２等が搭載されている。
基板２の一辺には、外部からケーブルが接続されるコネクタ２９が設けられている。

以下、図３における６個のインバータ用素子３２１−３２６をまとめて、素子自体であるチップを符号「３２」で表し、チップ３２にリードフレーム、モールド樹脂等を含めた半導体パッケージを符号「３０２」で示す。符号３０２が付された素子は、後で詳しく説明する「両面放熱素子」に相当する。
つまり、図３の回路図におけるインバータ用素子３２１−３２６は、機能面から区分した素子の名称であり、図１及び図４以後の両面放熱素子３０２は、基板２に実装される状態での形態面から区分した素子の名称である。

同様に、図３における２個の電源リレー用素子３１１、３１２をまとめて、素子自体であるチップを符号「３１」で表し、チップ３１にリードフレーム、モールド樹脂等を含めた半導体パッケージを符号「３０１」で示す。符号３０１が付された素子は、後で詳しく説明する「片面放熱素子」に相当する。
上記と同様、電源リレー用素子３１１、３１２は、機能面から区分した素子の名称であり、片面放熱素子３０１は、基板２に実装される状態での形態面から区分した素子の名称である。

基板２の第２面２４には、図１（ｃ）の上から順に、３個の両面放熱素子３０２、２個の片面放熱素子３０１、３個の両面放熱素子３０２が配列されている。これらの素子３０１、３０２は、ヒートシンク６の両隅と中心近傍とに形成された３つの支持部６４を結んだ領域に配置されている。両面放熱素子３０２は、基板２の面方向において、支持部６４と片面放熱素子３０１との間に設けられている。

また、図１（ｂ）に示すように、片面放熱素子３０１及び両面放熱素子３０２は、高さ方向において、基板２とヒートシンク６の受熱面６３との間に設けられている。ここで、基板２からの片面放熱素子３０１の高さは、両面放熱素子３０２の高さよりも高く設定されている。

さらに、片面放熱素子３０１及び両面放熱素子３０２とヒートシンク６の受熱面６３との間には「絶縁放熱材」としての放熱ゲル５が充填されている。放熱ゲル５は、例えばシリコーンを主成分とする熱伝導性材料である。放熱ゲル５のうち、片面放熱素子３０１と受熱面６３との間に充填される放熱ゲル５１は相対的に厚さが薄く、両面放熱素子３０２と受熱面６３との間に充填される放熱ゲル５２は相対的に厚さが厚い。

続いて、図１（ｃ）のＩＶ−ＩＶ線断面図である図４、並びに、素子搭載部分の更に詳細な断面図である図５、図６を参照して説明する。符号「１１」は、片面放熱素子３０１の搭載部分を示し、符号「１２」は、両面放熱素子３０２の搭載部分を示す。

図４、図５に示すように、片面放熱素子３０１は、チップ３１、リードフレーム３５、リードフレーム３６１、リード端子３７及びモールド樹脂４１を含む。
「基板側導電部」としてのリードフレーム３５は、チップ３１に対し基板２側に設けられ、はんだ層７を介してチップ３１に電気的に接続されるとともに、基板２側の端面３３上のはんだ層７を介して基板２に電気的に接続されている。ＭＯＳＦＥＴでは、露出したドレイン電極がリードフレーム３５を構成する場合が多い。

「背面側被覆導電部」としてのリードフレーム３６１は、チップ３１に対し基板２と反対側に設けられ、はんだ層７を介してチップ３１に電気的に接続されている。また、リードフレーム３６１は、「導電端子」としてのリード端子３７、及びはんだ層７を介して基板２に電気的に接続されている。
モールド樹脂４１は、チップ３１、リードフレーム３５、リードフレーム３６１、リード端子３７の側方を覆うとともに、リードフレーム３６１のヒートシンク６側の面である背面３８１を覆い、絶縁する。リードフレーム３６１の背面３８１を覆う部分のモールド樹脂４１を特に背面モールド部４６という。

片面放熱素子３０１のヒートシンク６側の端面３４、すなわち背面モールド部４６の端面３４とヒートシンク６の受熱面６３との間には「絶縁放熱材」としての放熱ゲル５１が薄く充填されている。片面放熱素子３０１の端面３４、及びヒートシンク６の受熱面６３の表面には微小な凹凸が存在するため、放熱ゲル５１が凹部に充填されることで両面間に残る空気層を可及的に減らし、放熱性を向上させることができる。

片面放熱素子３０１のチップ３１が通電により発生した熱は、リードフレーム３５を経由し、また、リードフレーム３６１からリード端子３７を経由して基板２に放出される。しかし、リードフレーム３６１の背面３８１は背面モールド部４６で覆われて断熱されるため、ヒートシンク６の受熱面６３へは放熱されにくい。このように、片面放熱素子３０１ではチップ３１の発熱は主に基板２に放出される。

一方、図４、図６に示すように、両面放熱素子３０２は、チップ３２、リードフレーム３５、リードフレーム３６２、リード端子３７及びモールド樹脂４１を含む。
「基板側導電部」としてのリードフレーム３５、及び「導電端子」としてのリード端子３７の構成は、片面放熱素子３０１と同様である。

「背面側露出導電部」としてのリードフレーム３６２について、チップ３２及びリード端子３７との関係では片面放熱素子３０１のリードフレーム３６１と同様である。しかし、リードフレーム３６２のヒートシンク６側の面である背面３８２がモールド樹脂４２に覆われておらず露出している点が片面放熱素子３０１のリードフレーム３６１と異なる。ここで「露出している」とは、放熱ゲル５２が充填される前の段階での状態をいう。このように、両面放熱素子３０２では、モールド樹脂４２は、チップ３２、リードフレーム３５、リードフレーム３６２、リード端子３７の側方のみを覆っている。

リードフレーム３６２の露出した背面３８２とヒートシンク６の受熱面６３との間には放熱ゲル５２が比較的厚く充填されている。
両面放熱素子３０２のチップ３２が通電により発生した熱の一部は、片面放熱素子３０１と同様に、リードフレーム３５を経由し、また、リードフレーム３６２からリード端子３７を経由して基板２に放出される。さらに、発生した熱の残りの一部は、リードフレーム３６２の露出した背面３８２から放熱ゲル５２を介してヒートシンク６の受熱面６３に放熱される。このように、両面放熱素子３０２ではチップ３２の発熱が基板２及びヒートシンク６の受熱面６３の両方に放出される。

ここで、片面放熱素子３０１及び両面放熱素子３０２の高さに関して詳しく説明する。両面放熱素子３０２におけるリードフレーム３５の端面３３からリードフレーム３６２の背面３８２までの高さをＨｄ２とする。また、片面放熱素子３０１におけるリードフレーム３５の端面３３からリードフレーム３６１の背面３８１までの高さはＨｄ２と同等である。片面放熱素子３０１では、上記の高さＨｄ２と背面モールド部４６の高さＨｍとの和が素子の高さＨｄ１となる。よって、片面放熱素子３０１の高さＨｄ１は、両面放熱素子３０２の高さよりも高くなる。すなわち、下式（１）、（２）のように表される。
Ｈｄ１＝Ｈｄ２＋Ｈｍ ・・・（１）
Ｈｄ１＞Ｈｄ２ ・・・（２）

これより、片面放熱素子３０１の高さＨｄ１は、背面モールド部４６の高さＨｍに基づいて設定されるということができる。そして、背面モールド部４６の高さＨｍは、両面放熱素子３０２と受熱面６３との間に充填される放熱ゲル５２の厚さｔ２が絶縁性を確保するために必要な最小厚さ以上となるように設定されることから、ｔ２よりも僅かに薄く、例えば０．２〜０．３ｍｍ程度に設定される。放熱ゲル５２の厚さｔ２については、この後、あらためて説明する。

本実施形態の電子装置１０１は、同一の基板２の同一面である第２面２４に、片面放熱素子３０１の構成を採用した電源リレー用素子３１１、３１２と両面放熱素子３０２の構成を採用したインバータ用素子３２１−３２６とが共に搭載されていることを特徴とする。そこで、このような構成とした理由を素子の発熱量に基づいて説明する。

図７に、モータ駆動装置８０１の通常動作時に電源リレー用素子３１１、３１２及びインバータ用素子３２１−３２６に流れる電流を模式的に示す。インバータ用素子３２１−３２６は、例えば数〜数十μｓの周期でスイッチング動作する。オン期間Ｔｏｎにはドレイン、ソース間が導通し電流が増加する。一方、オフ期間Ｔｏｆｆには電流の増加は中断するものの、還流ダイオードを通る電流によって一定以上の電流が維持される。こうして、平均的に高い電流Ｉｓｗが流れるため積算電流は相対的に大きくなる。

一方、電源リレー用素子３１１、３１２に流れる電源電流Ｉｐ０は、電解コンデンサ８８の容量が比較的小さいと、破線ハッチングで示すような波形となる。ただし、コイル８７及び電解コンデンサ８８によって平滑化されることで、一点鎖線で示す波形Ｉｐｓのようになる。このように、平滑化された電源電流Ｉｐｓの積算電流は相対的に小さくなる。

この積算電流の差は素子の発熱量の差に反映する。そのため本実施形態では、発熱量の大きいインバータ用素子３２１−３２６は両面放熱素子３０２の構成を採用し、スイッチング動作により発生した熱を基板２とヒートシンク６との両方に放出させている。
一方、発熱量の小さい電源リレー用素子３１１、３１２は、基板２への放熱のみで充分であるため、両面放熱素子３０２の構成を採用する必要はない。むしろ本実施形態では、基板２の反り変形による影響を抑制するという点に着目し、電源リレー用素子３１１、３１２について積極的に片面放熱素子３０１の構成を採用した点が特徴である。

この基板２の反り変形による影響について、比較例の図８を参照して説明する。
図８に示す比較例の電子装置１９は、本実施形態と同様の基板２及びヒートシンク６からなる構成において、片面放熱素子３０１を用いず、両面放熱素子３０２のみを配置したものである。

この電子装置１９では、温度変化によって基板２が破線及び両矢印Ｅｘで示すように反り変形したとき、受熱面６３との間の放熱ゲル５２が支えとして機能しないため、両面放熱素子３０２がヒートシンク６側に動く限界位置を規制することができない。
両面放熱素子３０２がブロック矢印ＤＮに示すようにヒートシンク６側に動いたとき、リードフレーム（背面側露出導電部）３６２の背面３８２が受熱面６３に触れると絶縁不良が発生するおそれがある。そのような状況を回避するには放熱ゲル５２の厚さｔ２’を充分に厚く設定せざるを得ない。しかし、放熱ゲル５２の厚さｔ２’を厚くし過ぎると、両面放熱素子３０２からヒートシンク６への放熱性が低下することとなり望ましくない。

それに対し、本実施形態の電子装置１０１は、ヒートシンク６側に背面モールド部４６を有する片面放熱素子３０１を備えている。これにより、温度変化によって基板２が反り変形したとき、図４にブロック両矢印Ｓｐで示すように、背面モールド部４６の端面３４が受熱面６３に当接することで支えとなる。したがって、背面モールド部４６は、片面放熱素子３０１が動く限界位置を規制するストッパとして機能する。

そのため、図４において、両面放熱素子３０２側の放熱ゲル５２の厚さｔ２は、絶縁性を確保するために必要な最小厚さ以上に設定されれば充分であり、それを超えて過剰に厚くする必要はない。つまり、本実施形態の電子装置１０１では、両面放熱素子３０２とヒートシンク６との間の絶縁性を確保するために放熱ゲル５２の厚さｔ２が決まる。そして、片面放熱素子３０１側では、リードフレーム（背面側被覆導電部）３６１よりヒートシンク６側である背面モールド部４６の高さＨｍと放熱ゲル５１の厚さｔ１との和が放熱ゲル５２の厚さｔ２と同等になるように設定する。

放熱ゲル５１の厚さｔ１は、背面モールド部４６の端面３４及びヒートシンク６の受熱面６３の表面凹凸を埋め、空気断熱の要因となる空気層を間に残さない程度の厚さであればよい。例えば、背面モールド部４６の高さＨｍを０．２〜０．３ｍｍとすると、放熱ゲル５１の厚さｔ１は、背面モールド部４６の高さＨｍより薄い０．１ｍｍ程度であればよい。

（効果）
以上説明した本実施形態の電子装置１０１の効果についてまとめる。
（１）本実施形態の電子装置１０１は、リードフレーム（背面側被覆導電部）３６１のヒートシンク６側の面３８１がモールド樹脂４１で覆われ基板２に放熱する片面放熱素子３０１と、リードフレーム（背面側露出導電部）３６２のヒートシンク６側の面３８２が露出し基板２及びヒートシンク６の両方に放熱する両面放熱素子３０２とが、同一の基板２の同一の第２面２４に搭載されている。素子３０１、３０２とヒートシンク６の受熱面６３との間には放熱ゲル５１、５２が充填されている。

片面放熱素子３０１の背面モールド部４６は、基板２の温度変化による反り変形に対し、片面放熱素子３０１が動く限界位置を規制するストッパとして機能する。一方、リードフレーム３６２とヒートシンク６の受熱面６３との間が放熱ゲル５２で充填された両面放熱素子３０２は、ヒートシンク６の受熱面６３への良好な放熱性が確保される。
このように特性の異なる２種類の素子を併存させることで、電子装置１０は、基板２の反り変形の影響を抑制する機能と、両面放熱素子３０２における放熱性とを効率的に両立させることができる。

（２）ここで、片面放熱素子３０１の高さＨｄ１は、両面放熱素子３０２の高さＨｄ２に対し、背面モールド部４６の高さＨｍだけ高く設定されている。また、両面放熱素子３０２側の放熱ゲル５２の厚さｔ２は、絶縁性を確保するために必要な最小厚さ以上に設定されている。これにより、リードフレーム３６２と受熱面６３との間での絶縁不良を防止することができる。
（３）片面放熱素子３０１側の放熱ゲル５２の厚さｔ１は、背面モールド部４６の高さＨｍよりも薄い。これにより、背面モールド部４６による基板２の反り変形に対するストッパとしての機能においてより信頼性が増す。

（４）図１（ｃ）に示すように、両面放熱素子３０２は、ヒートシンク６の支持部６４と片面放熱素子３０１との間にバランス良く配置されている。これにより、片面放熱素子３０１が支えとなって、両面放熱素子３０２の搭載部分の反り変形を抑制することができる。特に本実施形態では、片面放熱素子３０１が２つの電源リレー用素子３１１、３１２で構成されているため、支えの効果が及ぶ範囲をより広げることができる。したがって、放熱ゲル５２の厚さｔ２を可及的に薄くすることができるため、放熱性を向上させることができる。

（５）電子装置１０１がモータ駆動装置８０１に適用される本実施形態では、使用時に通電される積算電流が相対的に小さい電源リレー用素子３１１、３１２が片面放熱素子３０１として構成され、使用時に通電される積算電流が相対的に大きいインバータ用素子３２１−３２６が両面放熱素子３０２として構成されている。これにより、上述の電子装置１０１の効果が、モータ駆動装置８０１において具体的に発揮される。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の電子装置について図９、図１０を参照して説明する。図９及び図１０は、第１実施形態の図１（ｃ）及び図３に対応する。第１実施形態の電子装置１０１が三相交流モータ８９１のモータ駆動装置８０１に適用されるのに対し、第２実施形態の電子装置１０２は、ブラシ付きＤＣモータ８９２のモータ駆動装置８０２に適用される。このモータ駆動装置８０２もまた、例えば車両の電動パワーステアリング装置において操舵アシストトルクを出力するモータの駆動に用いられる。

モータ駆動装置８０２は、４つのＨブリッジ用素子３２７、３２８、３２９、３３０がＨブリッジ回路８２２を構成している。また、電源遮断回路８１２は逆接続防止用の電源リレー用素子を有さず、１つの電源リレー用素子３１１で構成されている。４つのＨブリッジ用素子３２７−３３０は第１実施形態のインバータ用素子と同様に両面放熱素子３０２で構成され、１つの電源リレー用素子３１１は片面放熱素子３０１で構成される。

基板２の第２面２４には、図９の上から順に、２個の両面放熱素子３０２、１個の片面放熱素子３０１、２個の両面放熱素子３０２が配列されている。第１実施形態と同様に、両面放熱素子３０２は、基板２の面方向において、支持部６４と片面放熱素子３０１との間に設けられている。
このような構成により、第２実施形態は第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

（その他の実施形態）
（ア）上記実施形態では、片面放熱素子３０１の背面モールド部４６の端面３４とヒートシンク６の受熱面６３との間に、背面モールド部４６の高さＨｍよりも薄い厚さｔ１で放熱ゲル５１が充填されている。上述のように、放熱ゲル５１は、両側の面の表面凹凸を埋め、間に空気層を残さないようにするという機能を果たす。しかし、例えば両側の面の表面粗さ精度が高く、空気層が問題とならないような場合には、放熱ゲル５１の厚さをゼロとしてもよい。

（イ）「絶縁放熱材」には、放熱ゲル５の他、例えば特開２０１１−７１５５０号公報に記載の「伝熱グリース」等を含む。
（ウ）ヒートシンクの受熱面に対し所定の間隔を置いて対向するように基板を支持する支持部は、ヒートシンクと一体にボス状に形成されるものに限らず、別部品のスペーサ等であってもよい。
（エ）両面放熱素子の構成に適した電子素子には、他に、ＤＣＤＣコンバータに用いられるスイッチング素子等がある。スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴ以外の電界効果トランジスタやＩＧＢＴ等であってもよい。

（オ）上記第１実施形態の電子装置は１系統のインバータ回路を有するモータ駆動装置に適用されているが、他の実施形態の電子装置は、２系統以上のインバータ回路を有する装置に適用されてもよい。また、モータ以外の負荷を駆動する駆動装置に適用されてもよい。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

１０１、１０２・・・電子装置、
２ ・・・基板、 ２４ ・・・第２面（対向面）、
３０１・・・片面放熱素子、 ３０２・・・両面放熱素子、
３１、３２ ・・・チップ、 ３５ ・・・リードフレーム（基板側導電部）、
３６１・・・リードフレーム（背面側被覆導電部）、
３６２・・・リードフレーム（背面側露出導電部）、
３７ ・・・リード端子（導電端子）、
３８１、３８２・・・ヒートシンク側の面
４１、４２ ・・・モールド樹脂、
５、５１、５２・・・放熱ゲル（絶縁放熱材）、
６ ・・・ヒートシンク、 ６３ ・・・受熱面、 ６４ ・・・支持部。

Claims (7)

1. 受熱面（６３）を有するヒートシンク（６）と、
   一方の面である対向面（２４）が前記ヒートシンクの前記受熱面に対し所定の間隔を置いて対向するように複数の支持部（６４）で支持された基板（２）と、
   前記基板の前記対向面に搭載される電子素子であって、チップ（３１）、前記チップに対し前記基板側に設けられ前記基板と電気的に接続する基板側導電部（３５）、前記チップに対し前記基板と反対側に設けられ導電端子（３７）を介して前記基板と電気的に接続し且つ前記ヒートシンク側の面（３８１）がモールド樹脂（４１）で覆われている背面側被覆導電部（３６１）を有し、通電時に発生する熱を前記基板に放出する片面放熱素子（３０１）と、
   前記基板の前記対向面に搭載される電子素子であって、チップ（３２）、前記チップに対し前記基板側に設けられ前記基板と電気的に接続する基板側導電部（３５）、前記チップに対し前記基板と反対側に設けられ導電端子（３７）を介して前記基板と電気的に接続し且つ前記ヒートシンク側の面（３８２）が露出している背面側露出導電部（３６２）を有し、通電時に発生する熱を前記基板及び前記ヒートシンクの前記受熱面に放出する両面放熱素子（３０２）と、
   少なくとも前記両面放熱素子の前記背面側露出導電部と前記ヒートシンクの前記受熱面との間に充填される熱伝導性の絶縁放熱材（５、５１、５２）と、
   を備えることを特徴とする電子装置（１０１、１０２）。
2. 前記片面放熱素子の高さ（Ｈｄ１）は前記両面放熱素子の高さ（Ｈｄ２）より高く設定されており、
   前記両面放熱素子の前記背面側露出導電部と前記ヒートシンクとの間に充填される絶縁放熱材（５２）の厚さ（ｔ２）は、絶縁性を確保するために必要な最小厚さ以上に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
3. 前記片面放熱素子の高さ（Ｈｄ１）は、前記背面側被覆導電部の前記ヒートシンク側の面を覆う前記モールド樹脂である背面モールド部（４６）の高さ（Ｈｍ）に基づいて設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の電子装置。
4. 前記絶縁放熱材（５１）は、前記片面放熱素子の前記背面モールド部と前記ヒートシンクの前記受熱面との間に充填され、当該箇所の絶縁放熱材の厚さ（ｔ１）は、前記背面モールド部の高さ（Ｈｍ）よりも薄いことを特徴とする請求項３に記載の電子装置。
5. 前記両面放熱素子は、前記基板の面方向において、前記支持部と前記片面放熱素子との間に設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子装置。
6. 前記両面放熱素子は、当該電子装置の使用時に通電される積算電流が前記片面放熱素子よりも大きいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子装置。
7. 負荷を駆動する駆動装置（８０１、８０２）に適用され、
   前記両面放熱素子は、インバータ回路を構成するインバータ用素子（３２１−３２６）又はＨブリッジ回路を構成するＨブリッジ用素子（３２７−３３０）であり、
   前記片面放熱素子は、前記インバータ回路又は前記Ｈブリッジ回路の入力部に設けられ直流電源からの電力供給を遮断可能な電源リレー用素子（３１１、３１２）であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子装置。

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