JP2022057425A - Power module and method for manufacturing power module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放熱構造が設けられたパワーモジュール及びパワーモジュールの製造方法に関する。 The present invention relates to a power module provided with a heat dissipation structure and a method for manufacturing the power module.
パワーモジュールに用いられるパワー半導体は、高い電圧と大きな電流を必要とするため、動作時に発熱する。パワーモジュールには、その動作を安定化させるため、発熱するパワー半導体を冷却するための放熱機構が設けられている。 Power semiconductors used in power modules require high voltage and large current, so they generate heat during operation. The power module is provided with a heat dissipation mechanism for cooling the power semiconductor that generates heat in order to stabilize its operation.
例えば特許文献1には、SiN系のセラミック基板を有する絶縁基板の上に配置され、表面側と裏面側に電極を有するパワーデバイス(半導体デバイス)と、一端がパワーデバイスの表面側に接続され、他端が絶縁基板に繋がる異方性な伝導率を備えるグラファイト配線とを備えるパワーモジュールが開示されている。
For example, in
このパワーモジュールの放熱経路は、パワーデバイスの裏面側の熱を、裏面側の電極を介して、セラミック基板へ伝達する経路と、パワーデバイスの表面側の熱を、グラファフィト配線を介して、セラミック基板へ伝熱する経路とがある。いずれの放熱経路も、セラミック基板を通じてセラミック基板の裏面に配置されたヒートシンクへ放熱している。そのため、セラミック基板の高放熱性がモジュールの低熱抵抗化にとって重要となっている。 The heat dissipation path of this power module is a path that transfers heat on the back side of the power device to the ceramic substrate via the electrode on the back side, and a path that transfers heat on the front side of the power device to the ceramic via the graphafite wiring. There is a path to transfer heat to the substrate. Both heat dissipation paths dissipate heat to the heat sink arranged on the back surface of the ceramic substrate through the ceramic substrate. Therefore, the high heat dissipation of the ceramic substrate is important for reducing the thermal resistance of the module.
特許文献2には、下部キャリア基板上に設けられたパワー半導体チップ及び第1の導電性スペーサと、パワー半導体チップの表面上に設けられた第2の導電性スペーサと、第1の導電スペーサと第2の導電性スペーサ上に設けられる導電性要素とにより構成される半導体パッケージが開示されている。この半導体パッケージは、導電性要素と下部キャリア基板が冷却部材としての役割を持ち、パワー半導体チップから発生する熱をパワー半導体チップの表面と裏面との両側から放熱している。
特許文献3には、基板上に設けられたパワーデバイスと、パワーデバイスの表面に接続される金属性接続部を有したフリップチップパワーデバイスが開示されている。基板と金属製接続部が、パワーデバイスから発生する熱を放熱している。特許文献3は、特許文献2と同様に、パワーデバイスから発生する熱をパワーデバイスの表面と裏面との両側から放熱している。
特許文献4には、基板上に設けられた半導体デバイスと、半導体デバイスの表面と接続されるヒートスプレッダと、ヒートスプレッダと接続されるヒートシンクが設けられた半導体装置が開示されている。この半導体装置は、半導体デバイスの両側から放熱する経路であり、基板側に放熱する経路と、ヒートシンク側に放熱する経路が開示されている。
特許文献5には、配線基板と、配線基板上に実装される複数の半導体部品と、半導体部品上に配置される第1熱伝導部材と、第一熱伝導部材上に配置される固形の緩衝部材(ヒートスプレッダ)と、緩衝部材上に配置されて柔軟性を有する第二熱伝導部材と、第二熱伝導部材を介して複数の緩衝部材と熱的に接続される放熱部材(ヒートシンク)とを有する半導体装置が開示されている。この半導体装置は、配線基板と放熱部材が締結されるときの押圧力により、柔軟性を有する第二熱伝導部材が弾性変形をする。第二伝導部材が弾性変形することにより、高さの異なる緩衝部材と、放熱部材との隙間を埋めて熱的に接続する。これにより、半導体部品を実装する際のはんだの量等の不確定な原因により生じる半導体部品の高さが一定にならない場合においても、均等に放熱することを可能としている。
特許文献1のように、基板にセラミック基板のような高放熱性を有する部材を用いることにより、パワーモジュールから発生する熱を十分に放熱し、パワーモジュールを冷却することが可能となる。しかし、このような高放熱性を有する基板は高価であるため、パワーモジュールの製造コストを増加させる要因となっていた。
By using a member having high heat dissipation such as a ceramic substrate for the substrate as in
高放熱性を有する基板を使用せずに、パワーモジュールを冷却するためには、特許文献2及び3のように、パワーモジュールから発生する熱を放熱する経路を増やすことが考えられる。これにより、高放熱性を有する基板を使用した場合と同様な冷却効果を得ることができる。しかし、パワーモジュールの両側から放熱する具体的な構造については特許文献2及び3に開示されていない。
In order to cool the power module without using a substrate having high heat dissipation, it is conceivable to increase the number of paths for dissipating heat generated from the power module as in
特許文献4には、パワーモジュールの両側から放熱する経路について具体的な構造が開示されている。しかしながら、パワー半導体を基板に実装する際に、半田の厚みのばらつき、傾きにより、実装されたパワー半導体に意図しない段差が発生する場合がある。このような意図しない段差がパワー半導体に発生すると、パワー半導体からの発熱を放熱するための放熱部材とパワー半導体との間の接触熱抵抗が低下し、パワー半導体の冷却効果が得られにくくなるという課題が発生する。
特許文献5のように、柔軟性のある第二熱伝導部材を使用することで、複数の半導体部品の高さが異なる場合に、熱的な接続性を保たたせることができる。しかし、第二熱伝導部材は、パワー半導体から離れた位置に配置されており、パワー半導体を基板に実装する際に、半田の厚みのばらつき、傾きにより、実装されたパワー半導体に生じる意図しない段差を吸収することができない。従って、パワー半導体と放熱部材との間の密着性及び接触性が低下し、接触熱抵抗が低下する。
By using the flexible second heat conductive member as in
本発明の一態様は、複数の放熱経路を有するパワーモジュールにおいて、パワー半導体と放熱部材との間の密着性及び接触性を高めたパワーモジュールを提供することを目的とする。 One aspect of the present invention is to provide a power module having a plurality of heat dissipation paths and having improved adhesion and contact between the power semiconductor and the heat dissipation member.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るパワーモジュールは、基板上に配置されるパワー半導体と、前記基板上に配置される導電性スペーサと、前記パワー半導体からの発熱を放熱するために、前記パワー半導体及び前記導電性スペーサの上に形成されて収縮性を有する導電性段差吸収部と、前記導電性段差吸収部を介して前記パワー半導体の発熱を拡散させて放熱するために、前記導電性段差吸収部の上に設けられた第1ヒートスプレッダと、を備える。 In order to solve the above problems, the power module according to one aspect of the present invention dissipates heat from the power semiconductor arranged on the substrate, the conductive spacer arranged on the substrate, and the heat generated from the power semiconductor. In order to dissipate heat generated by the power semiconductor through the conductive step absorbing portion formed on the power semiconductor and the conductive spacer and having shrinkage, and the conductive step absorbing portion. A first heat spreader provided on the conductive step absorbing portion is provided.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るパワーモジュールの製造方法は、基板上に配置されるパワー半導体と、前記基板上に配置される導電性スペーサとを含むパワーモジュール基板を形成するパワーモジュール基板形成工程と、前記パワー半導体からの発熱を放熱するために設けられて収縮性を有する導電性段差吸収部と、前記導電性段差吸収部の上に設けられた第1ヒートスプレッダとを含む放熱ユニットを形成する放熱ユニット形成工程と、前記基板、前記パワー半導体、前記導電性スペーサ、前記導電性段差吸収部、及び前記第1ヒートスプレッダを収容する筐体の前記基板の下側に配置される下部筐体と前記基板の上側に配置される上部筐体とを、前記パワー半導体と前記導電性スペーサとが前記導電性段差吸収部に向かって押圧されるように接合する筐体接合工程とを包含する。 In order to solve the above problems, the method for manufacturing a power module according to one aspect of the present invention includes a power module substrate including a power semiconductor arranged on the substrate and a conductive spacer arranged on the substrate. A power module substrate forming step to be formed, a conductive step absorbing portion provided to dissipate heat generated from the power semiconductor and having shrinkage, and a first heat spreader provided on the conductive step absorbing portion. The heat dissipation unit forming step of forming the heat dissipation unit including the above, and the substrate, the power semiconductor, the conductive spacer, the conductive step absorbing portion, and the lower side of the substrate of the housing accommodating the first heat spreader. A housing joining step of joining the lower housing to be formed and the upper housing arranged on the upper side of the substrate so that the power semiconductor and the conductive spacer are pressed toward the conductive step absorbing portion. Including.
本発明の一態様によれば、複数の放熱経路を有するパワーモジュールにおいて、パワー半導体と放熱部材との間の密着性及び接触性を高めたパワーモジュールを提供できる。 According to one aspect of the present invention, in a power module having a plurality of heat dissipation paths, it is possible to provide a power module having improved adhesion and contact between a power semiconductor and a heat dissipation member.
〔実施形態1〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。なお、説明の便宜上、図面について、紙面の上側を上方として、紙面の下側を下方として説明する。
[Embodiment 1]
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail. For convenience of explanation, the drawings will be described with the upper side of the paper surface as the upper side and the lower side of the paper surface as the lower side.
図1は、本発明の実施形態1に係るパワーモジュール1の断面図である。図2は、本発明の実施形態1に係る放熱ユニット10の断面図である。図3は、本発明の実施形態1に係るパワーモジュール基板40の断面図である。図4は本発明の実施形態1に係るパワーモジュールの放熱経路を示す図である。図5は本発明の実施形態1に係る放熱ユニット10とパワーモジュール基板40とを接続する工程を示す図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of the
なお、本実施形態では、2個以上のパワー半導体を含むパワーモジュールであって、Hi側のパワー半導体及びLo側のパワー半導体を有するハーフブリッジ型のパワーモジュールとして説明する。 In this embodiment, a power module including two or more power semiconductors, which is described as a half-bridge type power module having a power semiconductor on the Hi side and a power semiconductor on the Lo side.
図1に示すように、パワーモジュール1は、放熱ユニット10とパワーモジュール基板40と筐体70とを備えている。筐体70は、放熱ユニット10とパワーモジュール基板40とを収容する。筐体70は、上部筐体71と下部筐体75とを有している。上部筐体71には、ネジ79(図11)のための貫通孔73が設けられている。下部筐体75には、ネジ79(図11)のための貫通孔77が設けられている。上部筐体71と下部筐体75は、放熱ユニット10をパワーモジュール基板40に押し付けるように接合される。
As shown in FIG. 1, the
図1及び図2に示すように、放熱ユニット10は、第2ヒートスプレッダ12と、絶縁性放熱シート14と、Hi側第1ヒートスプレッダ20と、Hi側導電性段差吸収部25と、Lo側第1ヒートスプレッダ30と、Lo側導電性段差吸収部35とにより構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
第2ヒートスプレッダ12は、パワー半導体50、60から発生する熱をパワーモジュール1の外部に放熱する。第2ヒートスプレッダ12は、熱伝導性の高い材料が使用される。例えば、Al、Cu等が用いられる。第2ヒートスプレッダ12には、ネジ79が螺合するネジ穴13が設けられている。ネジ79がネジ穴13に螺合することで、第2ヒートスプレッダ12は、筐体70に取り付けられている。
The
絶縁性放熱シート14は、第2ヒートスプレッダ12に接着している。絶縁性放熱シート14は、熱伝導性の高い絶縁性の材料が用いられる。絶縁性放熱シート14には、Hi側第1ヒートスプレッダ20とLo側第1ヒートスプレッダ30とが接着されている。言い換えれば、第1ヒートスプレッダ20、30は、共通の絶縁性放熱シート14を介して、第2ヒートスプレッダ12に接続されている。
The insulating
第1ヒートスプレッダ20、30は、熱伝導性の高い材料が使用される。例えば、Al、Cu等である。第1ヒートスプレッダには、Hi側パワー半導体50に対応するHi側第1ヒートスプレッダ20と、Lo側パワー半導体60に対応するLo側第1ヒートスプレッダ30がある。Hi側第1ヒートスプレッダ20とLo側第1ヒートスプレッダ30とは、互いに間隔を空けて絶縁性放熱シート14に接着されている。言い換えると、第1ヒートスプレッダは、パワー半導体毎に設けられている。そのため、パワーモジュール基板40に形成された異なる電位の回路に接続されるパワー半導体50、60の回路側の電位を絶縁することができる。
The
導電性段差吸収部25、35は、例えば接着性及び導電性を有する高放熱シートやグラファイト等の導電性及び収縮性を有する部材からなる。Hi側導電性段差吸収部25は、Hi側第1ヒートスプレッダ20と接着されている。Lo側導電性段差吸収部35は、Lo側第1ヒートスプレッダ30と接着されている。
The conductive
図5の断面1000に示すように、はんだにより、パワー半導体50、60及び導電性スペーサ54、64を基板43に接続する際のはんだの厚みのばらつき、又は部材の寸法公差により、部材間の高さにばらつきが生じる場合がある。しかし、図5の断面1010に示すように、導電性段差吸収部25、35が、上部筐体71と下部筐体75を接合する際のパワー半導体50、60および導電性スペーサ54、64による押圧により、収縮変形する。これにより、段差吸収部25、35とパワー半導体50、60および導電性スペーサ54、64との接触性および密着性を高めることができる。
As shown in the
図3に示すように、パワーモジュール基板40は、基板43と、パワー半導体50、60と、導電性スペーサ54、64と、緩衝用スペーサ58、68とにより構成されている。
As shown in FIG. 3, the
基板43は、例えば樹脂等により形成された絶縁性の基板である。パワー半導体50、60が設けられる側の表面には、回路パターンが形成されている。基板43には、ネジ79のための貫通孔45が形成されている。基板43の一端には、別部材と接続される端子47が形成されている。また、基板43上には、図示していないゲートドライバー、抵抗、コンデンサなどのモジュール回路部品も実装されている。
The
基板43上には、パワー半導体50、60が設けられている。パワー半導体50、60は、表面実装型の薄型パッケージ、又はベアチップである。ベアチップの方がパッケージの熱抵抗が無い分放熱に優れる。パワー半導体50、60は、発生した熱を外部に伝導する放熱面と、電極が形成された実装面を有している。図面上、上側が放熱面であり、下側が実装面である。言い換えれば、放熱面は導電性段差吸収部25、35と接触する面であり、実装面は基板43と接続される側の面である。
パワー半導体50、60の実装面に形成されている電極52、62は、はんだで基板43の回路パターンと接続する。
The
Hi側パワー半導体50の放熱面は、Hi側導電性段差吸収部25と接触している。Lo側パワー半導体60の放熱面は、Lo側導電性段差吸収部35と接触している。
The heat dissipation surface of the Hi-
パワー半導体50、60の近傍には、導電性スペーサ54、64が設けられている。導電性スペーサ54、64は、導電性を有しており、熱伝導性の高い材料により形成される。パワーモジュール基板40の製造において、導電性スペーサ54、64の導電性段差吸収部25、35と接触する面が、パワー半導体50、60の導電性段差吸収部25、35と接触する面と同程度の高さになるように設けられる。
Hi側導電性スペーサ54は、基板43に形成された回路パターンの中間電位に接続する中間電位接続部56にはんだで接続される。Lo側導電性スペーサ64は、基板43に形成された回路パターンのグランド(GND)に接続するグランド電位接続部66にはんだで接続される。
The Hi-side
Hi側導電性スペーサ54は、Hi側導電性段差吸収部25と接触するように設けられる。Lo側導電性スペーサ64は、Lo側導電性段差吸収部35と接触するように設けられている。
The Hi-side
緩衝用スペーサ58、68は、基板43と第1ヒートスプレッダ20、30との間に位置し、第1ヒートスプレッダ20、30を支持するように設けられている。緩衝用スペーサ58、68は、絶縁性及び収縮性を有する材料によって形成される。Hi側緩衝用スペーサ58は、Hi側第1ヒートスプレッダ20を支持している。Lo側緩衝用スペーサ68は、Lo側第1ヒートスプレッダ30を支持している。
The cushioning
緩衝用スペーサ58、68が第1ヒートスプレッダ20、30を支持することで、パワー半導体50、60にかかる応力を分散することができるとともに、基板43と第1ヒートスプレッダ20、30との平行度を広範囲で保つことができる。これにより、パワー半導体50、60毎に設けられる第1ヒートスプレッダ20、30の面積を広くすることができる。すなわち、パワー半導体50、60からの発熱を広範囲に拡散させることができるとともに、第1ヒートスプレッダ20、30と導電性段差吸収部25、35と、又は導電性段差吸収部25、35とパワー半導体50、60及び導電性スペーサ54、64との接着性及び密着性を向上させることができ、接触熱抵抗を低く安定化させることが出来る。
By supporting the
このように、パワーモジュール1は、基板43上に配置されるHi側又はLo側パワー半導体50、60と、基板43上に配置されるHi側又はLo側導電性スペーサ54、64と、Hi側又はLo側パワー半導体50、60からの発熱を放熱するために、Hi側又はLo側パワー半導体50、60及びHi側又はLo側導電性スペーサ54、64の上に形成されて収縮性を有するHi側又はLo側導電性段差吸収部25、35と、Hi側又はLo側導電性段差吸収部25、35を介してHi側又はLo側パワー半導体50、60の発熱を拡散させて放熱するために、Hi側又はLo側導電性段差吸収部25、35の上に設けられたHi側又はLo側第1ヒートスプレッダ20、30と、を備える。
As described above, the
そして、パワーモジュール1は、Hi側又はLo側導電性段差吸収部25、35と、Hi側又はLo側パワー半導体50、60、Hi側又はLo側導電性スペーサ54、64、及びHi側又はLo側第1ヒートスプレッダ20、30との間のそれぞれの接触熱抵抗を低減するために、Hi側又はLo側第1ヒートスプレッダ20、30を支持するように前記基板43上に配置されるHi側又はLo側緩衝用スペーサ58、68をさらに備える。
The
また、パワーモジュール1は、基板43上に配置されるLo側パワー半導体60と、基板43上に配置されるLo側導電性スペーサ64と、Lo側パワー半導体60からの発熱を放熱するために、Lo側パワー半導体60及びLo側導電性スペーサ64の上に形成されて収縮性を有するLo側導電性段差吸収部35と、Lo側導電性段差吸収部35を介してLo側パワー半導体60の発熱を拡散させて放熱するために、Lo側導電性段差吸収部35の上にHi側第1ヒートスプレッダ20と絶縁して設けられたLo側第1ヒートスプレッダ30と、Hi側パワー半導体50及びLo側パワー半導体60の発熱をさらに拡散させて放熱するために、Hi側第1ヒートスプレッダ20及びLo側第1ヒートスプレッダ30の上に設けられた第2ヒートスプレッダ12とをさらに備える。
Further, the
パワーモジュール1は、Hi側パワー半導体50は基板43上に設けられた中間電位接続部56に、Hi側導電性段差吸収部25とHi側導電性スペーサ54を介して電気的に接続されており、Lo側パワー半導体60は基板43上に設けられたグランド電位接続部66に、Lo側導電性段差吸収部35とLo側導電性スペーサ64を介して電気的に接続される。
In the
パワーモジュール1は、基板43、Hi側又はLo側パワー半導体50、60、Hi側又はLo側導電性スペーサ54、64、Hi側又はLo側導電性段差吸収部25、35、及びHi側又はLo側第1ヒートスプレッダ20、30を収容する筐体70をさらに備え、筐体70が、基板43の下側に配置される下部筐体75と、基板43の上側に配置される上部筐体71とを有し、下部筐体75と上部筐体71とは、Hi側又はLo側パワー半導体50、60とHi側又はLo側導電性スペーサ54、64とがHi側又はLo側導電性段差吸収部25、35に向かって押圧されるように接合される。
The
図4を用いてパワーモジュール1の放熱経路を説明する。パワーモジュール1は、パワー半導体50、60から発生した熱を外部に放出するための3つの放熱経路を有する。第1放熱経路R1は、パワー半導体50、60の実装面から、電極52、62を介して、基板43側に放熱する経路である。第2放熱経路R2は、パワー半導体50、60の放熱面から、導電性段差吸収部25、35及び導電性スペーサ54、64を介して、基板43側に放熱する経路である。第3放熱経路R3は、パワー半導体50、60の放熱面から、第1ヒートスプレッダ20、30及び絶縁性放熱シート14を介して、第2ヒートスプレッダ12側に放熱する経路である。パワー半導体50、60から発生する熱は、主に第3放熱経路R3に伝達され、外部に放熱される。このような3つの放熱経路に熱を分散させるため、セラミック基板や厚銅基板などの高価な高放熱基板を必要としない安価なパワーモジュールを製造することができる。また、セラミック基板や厚銅基板などの高価な高放熱基板を併用すれば、パワーモジュールから発生する熱をより十分に放熱し、パワーモジュールを冷却することが可能となる。
The heat dissipation path of the
次に、実施形態1におけるパワーモジュール1の製造方法について説明する。
Next, the method of manufacturing the
図6を用いて放熱ユニット10の製造方法を説明する。図6は、実施形態1に係る放熱ユニット10の断面1020及び下面1030を含む。図6の断面1020に示すように、まず、第2ヒートスプレッダ12の外部に熱を放出する面とは反対側の面に絶縁性放熱シート14を接着する。絶縁性放熱シート14は、両面が接着性を有している。次に、第2ヒートスプレッダ12に接着された絶縁性放熱シート14に第1ヒートスプレッダ20、30を接着する。次に、絶縁性放熱シート14に接着された第1ヒートスプレッダ20、30に、導電性段差吸収部25、35を接着する。
A method of manufacturing the
図6の下面1030に示すように、絶縁性放熱シート14が設けられた領域内に収まるように、第1ヒートスプレッダ20、30が接着されている。導電性段差吸収部25、35は、第1ヒートスプレッダ20、30が設けられた領域内に収まるように、導電性段差吸収部25、35が接着されている。
As shown in the
図7を用いてパワーモジュール基板40の製造方法を説明する。図7は、実施形態1に係るパワーモジュール基板40の断面1040及び平面1050を含む。図7の断面1040に示すように、回路パターンが形成された基板43に、パワー半導体50、60及び導電性スペーサ54、64を実装する。はんだにより、基板43の回路パターンとパワー半導体50、60の電極52、62が接続される。はんだにより、導電性スペーサ54、64がそれぞれ、中間電位接続部56とグランド電位接続部66に接続される。緩衝用スペーサ58、68を、基板43に接着する。
A method of manufacturing the
図7の平面1050を用いて、放熱ユニット10の部材とパワーモジュール基板40の部材との間の位置関係を説明する。なお、図7の平面1050に記載されている破線は、導電性段差吸収部25、35に対応する位置を示す。破線の領域B1は、Hi側導電性段差吸収部25に対応する位置を示す。破線の領域B2は、Lo側導電性段差吸収部35に対応する位置を示す。また、記載されている一点鎖線は、第1ヒートスプレッダ20、30に対応する位置を示す。領域A1は、Hi側第1ヒートスプレッダ20に対応する位置を示す。領域A2は、Lo側第1ヒートスプレッダ30に対応する位置を示す。
The positional relationship between the member of the
図7の平面1050に示すように、パワー半導体50、60及び導電性スペーサ54、64は、領域B1、B2内に収まるように、基板43上に配置されている。緩衝用スペーサ58、68は、領域A1、A2に内に収まるように配置されている。なお、緩衝用スペーサ54、64は、領域A1、A2の少なくとも一部に重なるように配置されていれば良い。
As shown in the
次に、図8~図10を用いて、筐体70と放熱ユニット10及びパワーモジュール基板40の接続方法を説明する。図8は、本発明の実施形態1に係る放熱ユニット10に上部筐体71を接合した状態の断面1060、下面1070及び平面1080と、上部筐体71の平面1090である。図9は、実施形態1に係る放熱ユニット10、パワーモジュール基板40及び上部筐体71を接合した状態の断面2000及び平面2010ある。図10は、実施形態1に係るパワーモジュール1の断面2020、下面2030及び平面2040である。
Next, a method of connecting the
図8に示すように、まず、放熱ユニット10に上部筐体71が仮接着される。図8の断面1060に示すように、第2ヒートスプレッダ12のネジ穴13と上部筐体71の貫通孔73との位置を一致させ、上部筐体71の上方から重ね合わせるようにして、放熱ユニット10と上部筐体71が仮接着される。
As shown in FIG. 8, first, the
次に、図9に示すように、パワーモジュール基板40と上部筐体71を仮接着させる。基板43に設けられた貫通孔45と上部筐体71の貫通孔73との位置を一致させ、上部筐体71の下方側からパワーモジュール基板40が重ね合わされる。このとき、図9の平面2010に示すように、パワー半導体50、60及び導電性スペーサ54、64は、導電性段差吸収部25、35に対応する位置に配置する。緩衝用スペーサ58、68は、第1ヒートスプレッダ20、30に対応する位置に配置されている。
Next, as shown in FIG. 9, the
そして、図10に示すように、基板43の貫通孔45と下部筐体75の貫通孔77を一致させ、上部筐体71と下部筐体75が接合される。最後に、樹脂87によりパワー半導体50、60を封止する。
Then, as shown in FIG. 10, the through
この上下筐体71、75の接合時に、放熱ユニット10及びパワーモジュール基板40が互いに近づく方向に押圧される。このとき、導電性段差吸収部25、35が、はんだの厚みのばらつきやパワー半導体50、60の傾きを吸収する形で収縮変形する。これにより、導電性段差吸収部25、35とパワー半導体50、60および導電性スペーサ54、64との接触性および密着性を高めることができる。
At the time of joining the upper and
また、緩衝用スペーサ58、68が、第1ヒートスプレッダ20、30及び基板43に押圧され、収縮する。収縮した緩衝用スペーサ58、68の反発力により、第1ヒートスプレッダ20、30は第2ヒートスプレッダ12側に押圧される。これにより、第1ヒートスプレッダ20、30は、基板43との平行度を保つことができる。
Further, the cushioning
〔第1の変形例〕
図11に示すパワーモジュール2は、上述した実施形態1の第1の変形例である。本変形例のように、第2ヒートスプレッダ12上にヒートシンク80を設け、ヒートシンク80により熱を外部に放熱してもよい。ヒートシンク80には、ネジ穴が設けられている。ネジ79によってヒートシンク80と第2ヒートスプレッダ12とが締結されることにより、第2ヒートスプレッダ12とヒートシンク80とは接触する。これにより、パワー半導体50、60から発生する熱が、第2ヒートスプレッダ12を介して、ヒートシンク80に伝達される。
[First modification]
The
〔実施形態2〕
本発明の実施形態2について、図12を用いて、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。本実施形態2は、実施形態1の緩衝用スペーサ58、68を設けず、上部筐体71の内壁の一部を突出させて、第1ヒートスプレッダ20、30と接触するように構成されている点が特徴である。
[Embodiment 2]
図12は、本発明の実施形態2に係るパワーモジュール3の断面図である。上部筐体71には、内壁の一部から内部に向かって突出する第1ヒートスプレッダ支え部74が設けられている。第1ヒートスプレッダ支え部74は、第1ヒートスプレッダ20、30にそれぞれ接触するように設けられている。第1ヒートスプレッダ支え部74は、上部筐体71に放熱ユニット10を仮接着する際、第1ヒートスプレッダ20、30の下面に接触する。第1ヒートスプレッダ20、30の下面は、パワー半導体50、60の放熱面と接続される面であり、基板43と対向している面である。これにより、第1ヒートスプレッダ20、30を第1ヒートスプレッダ支え部74が支持する。
FIG. 12 is a cross-sectional view of the
このように、パワーモジュール3は、基板43、パワー半導体50、60、導電性スペーサ54、64、導電性段差吸収部25、35及び第1ヒートスプレッダ20、30を収容する筐体70をさらに備え、筐体70が、基板43の下側に配置される下部筐体75と、基板43の上側に配置される上部筐体71とを有する。
As described above, the
そして、上部筐体71は、導電性段差吸収部25、35と、パワー半導体50、60、導電性スペーサ54、64、及び第1ヒートスプレッダ20、30との間のそれぞれの接触熱抵抗を低減するために、第1ヒートスプレッダ20、30を支持するように基板43と平行に突出する第1ヒートスプレッダ支え部74(突出支持部)を有する。
The
〔実施形態3〕
本発明の実施形態3について、図13を用いて、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。本実施形態3は、絶縁性放熱シート14の上に、第2ヒートスプレッダ12の代わりに、ヒートシンク80が設けられている点が特徴である。
[Embodiment 3]
図13は、本発明の実施形態3に係るパワーモジュール4の断面図である。放熱ユニット10Aは、ヒートシンク80と、絶縁性放熱シート14と、第1ヒートスプレッダ20、30と、導電性段差吸収部25、35とにより構成されている。ヒートシンク80には、ネジ79が螺合するネジ穴が設けられている。ヒートシンク80の外部に熱を放熱する面とは反対側の面に、絶縁性放熱シート14が接着されている。
FIG. 13 is a cross-sectional view of the
ネジ79により締結されることで放熱ユニット10Aと筐体70及びパワーモジュール基板40は締結される。
The
〔実施形態4〕
本発明の実施形態4について、図14を用いて、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。本実施形態4は、基板43の裏面側に薄型ヒートシンク85が設けられている点が特徴である。
[Embodiment 4]
図14は、本発明の実施形態4に係るパワーモジュール5の断面図である。基板43に、裏面側薄型ヒートシンク85が配置される。下部筐体75には、裏面側薄型ヒートシンク85から熱を外部に放熱するように、開口75aが設けられている。
FIG. 14 is a cross-sectional view of the
これにより、基板43側からの放熱をより向上させることができる。
As a result, heat dissipation from the
パワーモジュール5では、パワーモジュール5の両面にヒートシンク80及び裏面側薄型ヒートシンク85がそれぞれ設けられる。
In the
このように、パワーモジュール5は、基板43、パワー半導体50、60、導電性スペーサ54、64、導電性段差吸収部25、35、及び第1ヒートスプレッダ20、30、を収容する筐体70をさらに備え、筐体70が、基板43の下側に配置される下部筐体75と、基板43の上側に配置される上部筐体71とを有する。
As described above, the
そして、パワーモジュール5は、基板43のパワー半導体50、60が実装された面と反対側の面に配置された裏面側薄型ヒートシンク85(ヒートシンク)をさらに備える。下部筐体75は、裏面側薄型ヒートシンク85を露出させる開口75aを有する。
The
〔実施形態5〕
本発明の実施形態5について、図15を用いて、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。本実施形態5は、両面実装基板の両面側に放熱ユニットを設けている点が特徴である。
[Embodiment 5]
図15は、本発明の実施形態5に係るパワーモジュール6の断面図である。パワーモジュール基板40Bの基板43Bは、両面に回路パターンが実装された両面実装基板である。基板43Bの裏面には、裏面側実装部品93及び2個の裏面側スペーサ95が設けられている。裏面側実装部品93の電極94は、基板43Bの裏面側に形成された回路パターンと接続されている。
FIG. 15 is a cross-sectional view of the
裏面側実装部品93と2個の裏面側スペーサ95とを覆うように裏面側導電性段差吸収部92が設けられる。裏面側導電性段差吸収部92の裏面側実装部品93と反対側に裏面側第1ヒートスプレッダ91が設けられる。裏面側第1ヒートスプレッダ91の裏面側導電性段差吸収部92と反対側に絶縁性放熱シート90が設けられる。そして、絶縁性放熱シート90の裏面側第1ヒートスプレッダ91と反対側に裏面側ヒートシンク82が設けられる。
The back surface side conductive
裏面側ヒートシンク82は、下部筐体75とネジ79Aにより締結される。ヒートシンク80は、上部筐体71とネジ79Bにより締結される。
The back surface
このように、パワーモジュール6の両面にヒートシンク80、82がそれぞれ設けられる。
In this way,
〔まとめ〕
本発明の態様1に係るパワーモジュール1・2・3・4・5・6は、基板43上に配置されるパワー半導体(Hi側又はLo側パワー半導体50、60)と、基板43上に配置される導電性スペーサ(Hi側又はLo側導電性スペーサ54、64)と、前記パワー半導体(Hi側又はLo側パワー半導体50、60)からの発熱を放熱するために、前記パワー半導体(Hi側又はLo側パワー半導体50、60)及び前記導電性スペーサ(Hi側又はLo側導電性スペーサ54、64)の上に形成されて収縮性を有する導電性段差吸収部(Hi側又はLo側導電性段差吸収部25、35)と、前記導電性段差吸収部(Hi側又はLo側導電性段差吸収部25、35)を介して前記パワー半導体(Hi側又はLo側パワー半導体50、60)の発熱を拡散させて放熱するために、前記導電性段差吸収部(Hi側又はLo側導電性段差吸収部25、35)の上に設けられた第1ヒートスプレッダ(Hi側又はLo側第1ヒートスプレッダ20、30)と、を備える。
〔summary〕
The
上記の構成によれば、パワー半導体の発熱が、パワー半導体から基板を通る第1放熱経路と、パワー半導体から導電性段差吸収部と導電性スペーサと基板とを通る第2放熱経路と、パワー半導体から導電性段差吸収部と第1ヒートスプレッダとを通る第3放熱経路との複数の放熱経路を通って放熱される。そして、パワー半導体及び導電性スペーサの押圧に基づいて導電性段差吸収部が変形することにより、半田の厚みのばらつきや実装時傾きによるパワー半導体及び導電性スペーサの意図せぬ段差が吸収される。この結果、複数の放熱経路を有するパワーモジュールにおいて、パワー半導体と放熱部材との間の密着性及び接触性を高めたパワーモジュールを提供することができる。 According to the above configuration, the heat generated by the power semiconductor is transferred from the power semiconductor to the first heat dissipation path through the substrate, the power semiconductor to the conductive step absorption portion, the conductive spacer, and the second heat dissipation path through the substrate, and the power semiconductor. The heat is dissipated through a plurality of heat dissipation paths of the third heat dissipation path passing through the conductive step absorbing portion and the first heat spreader. Then, the conductive step absorbing portion is deformed based on the pressing of the power semiconductor and the conductive spacer, so that the unintended step of the power semiconductor and the conductive spacer due to the variation in the thickness of the solder and the inclination at the time of mounting is absorbed. As a result, in a power module having a plurality of heat dissipation paths, it is possible to provide a power module having improved adhesion and contact between the power semiconductor and the heat dissipation member.
本発明の態様2に係るパワーモジュール1・2・4・5・6は、上記態様1において、前記導電性段差吸収部(Hi側又はLo側導電性段差吸収部25、35)と、前記パワー半導体(Hi側又はLo側パワー半導体50、60)、前記導電性スペーサ(Hi側又はLo側導電性スペーサ54、64)、及び前記第1ヒートスプレッダ(Hi側又はLo側第1ヒートスプレッダ20、30)との間のそれぞれの接触熱抵抗を低減するために、前記第1ヒートスプレッダ(Hi側又はLo側第1ヒートスプレッダ20、30)を支持するように前記基板43上に配置される緩衝用スペーサ(Hi側又はLo側緩衝用スペーサ58、68)をさらに備えることが好ましい。
In the first aspect, the
上記の構成によれば、第1ヒートスプレッダと基板との平行度を保てる領域を拡大し、第1ヒートスプレッダと導電性段差吸収部との間の接触性、導電性段差吸収部とパワー半導体の放熱面との間の接触性、及び、導電性段差吸収部と導電性スペーサとの間の接触性が良好になることで接触熱抵抗を小さくすることができる。 According to the above configuration, the area where the parallelism between the first heat spreader and the substrate can be maintained is expanded, the contact property between the first heat spreader and the conductive step absorbing portion, and the heat dissipation surface of the conductive step absorbing portion and the power semiconductor. The contact thermal resistance can be reduced by improving the contactability between the two and the conductive step absorbing portion and the conductive spacer.
本発明の態様3に係るパワーモジュール1・2・3・4・5・6は、上記態様1において、前記基板43上に配置される他のパワー半導体(Lo側パワー半導体60)と、前記基板43上に配置される他の導電性スペーサ(Lo側導電性スペーサ64)と、前記他のパワー半導体(Lo側パワー半導体60)からの発熱を放熱するために、前記他のパワー半導体(Lo側パワー半導体60)及び前記他の導電性スペーサ(Lo側導電性スペーサ64)の上に形成されて収縮性を有する他の導電性段差吸収部(Lo側導電性段差吸収部35)と、前記他の導電性段差吸収部(Lo側導電性段差吸収部35)を介して前記他のパワー半導体(Lo側パワー半導体60)の発熱を拡散させて放熱するために、前記他の導電性段差吸収部(Lo側導電性段差吸収部35)の上に前記第1ヒートスプレッダ(Hi側第1ヒートスプレッダ20)と絶縁して設けられた他の第1ヒートスプレッダ(Lo側第1ヒートスプレッダ30)と、前記パワー半導体(Hi側パワー半導体)及び前記他のパワー半導体(Lo側パワー半導体60)の発熱をさらに拡散させて放熱するために、前記第1ヒートスプレッダ(Hi側第1ヒートスプレッダ20)及び前記他の第1ヒートスプレッダ(Lo側第1ヒートスプレッダ30)の上に設けられた第2ヒートスプレッダ12と、をさらに備えることが好ましい。
The
上記の構成によれば、他の第1ヒートスプレッダが第1ヒートスプレッダと絶縁して設けられるので、複数のパワー半導体を備えるパワーモジュールの動作を安定させることができる。 According to the above configuration, since the other first heat spreader is provided so as to be insulated from the first heat spreader, the operation of the power module including the plurality of power semiconductors can be stabilized.
本発明の態様4に係るパワーモジュール1・2・3・4・5・6は、上記態様3において、前記パワー半導体がHi側パワー半導体50であり、前記他のパワー半導体がLo側パワー半導体60であり、前記パワー半導体(Hi側パワー半導体50)は前記基板43上に設けられた中間電位接続部56に、前記導電性段差吸収部(Hi側導電性段差吸収部25)と前記導電性スペーサ(Hi側導電性スペーサ54)を介して電気的に接続されており、前記他のパワー半導体(Lo側パワー半導体60)は前記基板43上に設けられたグランド電位接続部66に、前記導電性段差吸収部(Lo側導電性段差吸収部35)と前記導電性スペーサ(Lo側導電性スペーサ64)を介して電気的に接続されることが好ましい。
In the
上記の構成によれば、複数のパワー半導体の実装面と反対側の面の電位が固定されるので、複数のパワー半導体を備えるパワーモジュールの動作を安定させることができる。 According to the above configuration, since the potential of the surface opposite to the mounting surface of the plurality of power semiconductors is fixed, the operation of the power module including the plurality of power semiconductors can be stabilized.
本発明の態様5に係るパワーモジュール1・2・3・4・5・6は、上記態様1において、前記基板43、前記パワー半導体(Hi側又はLo側パワー半導体50、60)、前記導電性スペーサ(Hi側又はLo側導電性スペーサ54、64)、前記導電性段差吸収部(Hi側又はLo側導電性段差吸収部25、35)、及び前記第1ヒートスプレッダ(Hi側又はLo側第1ヒートスプレッダ20、30)を収容する筐体70をさらに備え、前記筐体70が、前記基板43の下側に配置される下部筐体75と、前記基板43の上側に配置される上部筐体71とを有し、前記下部筐体75と前記上部筐体71とは、前記パワー半導体(Hi側又はLo側パワー半導体50、60)と前記導電性スペーサ(Hi側又はLo側導電性スペーサ54、64)とが前記導電性段差吸収部(Hi側又はLo側導電性段差吸収部25、35)に向かって押圧されるように接合されることが好ましい。
In the first aspect, the
上記の構成によれば、導電性段差吸収部が、押圧により変形して、半田の厚みのばらつきや実装時傾きによるパワー半導体及び導電性スペーサの意図せぬ段差を吸収する。 According to the above configuration, the conductive step absorbing portion is deformed by pressing to absorb unintended steps of the power semiconductor and the conductive spacer due to the variation in the thickness of the solder and the inclination at the time of mounting.
本発明の態様6に係るパワーモジュール3は、上記態様1において、前記基板43、前記パワー半導体(Hi側又はLo側パワー半導体50、60)、前記導電性スペーサ(Hi側又はLo側導電性スペーサ54、64)、前記導電性段差吸収部(Hi側又はLo側導電性段差吸収部25、35)、及び前記第1ヒートスプレッダ(Hi側又はLo側第1ヒートスプレッダ20、30)を収容する筐体70をさらに備え、前記筐体70が、前記基板43の下側に配置される下部筐体75と、前記基板43の上側に配置される上部筐体71とを有し、前記上部筐体71が、前記導電性段差吸収部(Hi側又はLo側導電性段差吸収部25、35)と、前記パワー半導体(Hi側又はLo側パワー半導体50、60)、前記導電性スペーサ(Hi側又はLo側導電性スペーサ54、64)、及び前記第1ヒートスプレッダ(Hi側又はLo側第1ヒートスプレッダ20、30)との間のそれぞれの接触熱抵抗を低減するために、前記第1ヒートスプレッダ(Hi側又はLo側第1ヒートスプレッダ20、30)を支持するように前記基板43と平行に突出する突出支持部(第1ヒートスプレッダ支え部74)を有することが好ましい。
In the first aspect, the
上記の構成によれば、筐体に突出支持部を形成することにより、第1ヒートスプレッダと基板との平行度を保てる領域を拡大し、第1ヒートスプレッダと導電性段差吸収部との間の接触性、導電性段差吸収部とパワー半導体の放熱面との間の接触性、及び、導電性段差吸収部と導電性スペーサとの間の接触性が良好になることで接触熱抵抗を小さくすることができる。 According to the above configuration, by forming the protruding support portion in the housing, the area where the parallelism between the first heat spreader and the substrate can be maintained is expanded, and the contact property between the first heat spreader and the conductive step absorbing portion is expanded. The contact thermal resistance can be reduced by improving the contact between the conductive step absorption part and the heat dissipation surface of the power semiconductor and the contact between the conductive step absorption part and the conductive spacer. can.
本発明の態様7に係るパワーモジュール5は、上記態様1において、前記基板43、前記パワー半導体(Hi側又はLo側パワー半導体50、60)、前記導電性スペーサ(Hi側又はLo側導電性スペーサ54、64)、前記導電性段差吸収部(Hi側又はLo側導電性段差吸収部25、35)、及び前記第1ヒートスプレッダ(Hi側又はLo側第1ヒートスプレッダ20、30)を収容する筐体70をさらに備え、前記筐体70が、前記基板43の下側に配置される下部筐体75と、前記基板43の上側に配置される上部筐体71とを有し、前記パワー半導体(Hi側又はLo側パワー半導体50、60)の発熱を拡散させて放熱するために前記基板43の前記パワー半導体(Hi側又はLo側パワー半導体50、60)と反対側の面に配置されたヒートシンク(裏面側薄型ヒートシンク85)をさらに備え、前記下部筐体75が、前記ヒートシンク(裏面側薄型ヒートシンク85)を露出させる開口75aを有することが好ましい。
In the first aspect, the
上記の構成によれば、基板のパワー半導体と反対側の面にヒートシンクを配置することにより、基板裏面からの放熱を強化することができる。 According to the above configuration, by arranging the heat sink on the surface of the substrate opposite to the power semiconductor, heat dissipation from the back surface of the substrate can be enhanced.
本発明の態様8に係るパワーモジュールの製造方法は、基板43上に配置されるパワー半導体(Hi側又はLo側パワー半導体50、60)と、前記基板43上に配置される導電性スペーサ(Hi側又はLo側導電性スペーサ54、64)とを含むパワーモジュール基板43を形成するパワーモジュール基板形成工程と、前記パワー半導体(Hi側又はLo側パワー半導体50、60)からの発熱を放熱するために設けられて収縮性を有する導電性段差吸収部(Hi側又はLo側導電性段差吸収部25、35)と、前記導電性段差吸収部(Hi側又はLo側導電性段差吸収部25、35)の上に設けられた第1ヒートスプレッダ(Hi側又はLo側第1ヒートスプレッダ20、30)とを含む放熱ユニット10を形成する放熱ユニット形成工程と、前記基板43、前記パワー半導体(Hi側又はLo側パワー半導体50、60)、前記導電性スペーサ(Hi側又はLo側導電性スペーサ54、64)、前記導電性段差吸収部(Hi側又はLo側導電性段差吸収部25、35)、及び前記第1ヒートスプレッダ(Hi側又はLo側第1ヒートスプレッダ20、30)を収容する筐体70の前記基板43の下側に配置される下部筐体75と前記基板43の上側に配置される上部筐体71とを、前記パワー半導体(Hi側又はLo側パワー半導体50、60)と前記導電性スペーサ(Hi側又はLo側導電性スペーサ54、64)とが前記導電性段差吸収部(Hi側又はLo側導電性段差吸収部25、35)に向かって押圧されるように接合する筐体接合工程とを包含する。
The method for manufacturing a power module according to the eighth aspect of the present invention includes a power semiconductor (Hi side or Lo
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
1 パワーモジュール
10 放熱ユニット
12 第2ヒートスプレッダ
20 Hi側第1ヒートスプレッダ(第1ヒートスプレッダ)
25 Hi側導電性段差吸収部(導電性段差吸収部)
30 Lo側第1ヒートスプレッダ(第1ヒートスプレッダ)
35 Lo側導電性段差吸収部(導電性段差吸収部)
40 パワーモジュール基板
43 基板
50 Hi側パワー半導体(パワー半導体)
54 Hi側導電性スペーサ(導電性スペーサ)
56 中間電位接続部
58 Hi側緩衝用スペーサ(緩衝用スペーサ)
60 Lo側パワー半導体(パワー半導体)
64 Lo側導電性スペーサ(導電性スペーサ)
66 グランド電位接続部
68 Lo側緩衝用スペーサ(緩衝用スペーサ)
70 筐体
71 上部筐体
74 第1ヒートスプレッダ支え部(突出支持部)
75 下部筐体
75a 開口
85 裏面側薄型ヒートシンク(ヒートシンク)
91 裏面側第1ヒートスプレッダ
92 裏面側導電性段差吸収部
1
25 Hi side conductive step absorbing part (conductive step absorbing part)
30 Lo side 1st heat spreader (1st heat spreader)
35 Lo side conductive step absorbing part (conductive step absorbing part)
40
54 Hi side conductive spacer (conductive spacer)
56 Intermediate
60 Lo side power semiconductor (power semiconductor)
64 Lo side conductive spacer (conductive spacer)
66 Ground
70
75
91 Back side
Claims (8)
前記基板上に配置される導電性スペーサと、
前記パワー半導体からの発熱を放熱するために、前記パワー半導体及び前記導電性スペーサの上に形成されて収縮性を有する導電性段差吸収部と、
前記導電性段差吸収部を介して前記パワー半導体の発熱を拡散させて放熱するために、前記導電性段差吸収部の上に設けられた第1ヒートスプレッダと、
を備えることを特徴とするパワーモジュール。 Power semiconductors placed on the substrate and
With the conductive spacer arranged on the substrate,
In order to dissipate heat generated from the power semiconductor, a conductive step absorbing portion formed on the power semiconductor and the conductive spacer and having shrinkage, and a conductive step absorbing portion.
A first heat spreader provided on the conductive step absorbing portion in order to diffuse heat generated by the power semiconductor and dissipate heat through the conductive step absorbing portion.
A power module characterized by being equipped with.
前記基板上に配置される他の導電性スペーサと、
前記他のパワー半導体からの発熱を放熱するために、前記他のパワー半導体及び前記他の導電性スペーサの上に形成されて収縮性を有する他の導電性段差吸収部と、
前記他の導電性段差吸収部を介して前記他のパワー半導体の発熱を拡散させて放熱するために、前記他の導電性段差吸収部の上に前記第1ヒートスプレッダと絶縁して設けられた他の第1ヒートスプレッダと、
前記パワー半導体及び前記他のパワー半導体の発熱をさらに拡散させて放熱するために、前記第1ヒートスプレッダ及び前記他の第1ヒートスプレッダの上に設けられた絶縁性放熱シートと、
前記絶縁性放熱シートの上に設けられた第2ヒートスプレッダと、
をさらに備える請求項1に記載のパワーモジュール。 With other power semiconductors arranged on the substrate,
With other conductive spacers placed on the substrate,
In order to dissipate heat generated from the other power semiconductor, the other power semiconductor and another conductive step absorbing portion formed on the other conductive spacer and having shrinkage.
In order to diffuse the heat generated by the other power semiconductor and dissipate heat through the other conductive step absorbing portion, the other conductive step absorbing portion is provided on the other conductive step absorbing portion so as to be insulated from the first heat spreader. 1st heat spreader and
An insulating heat dissipation sheet provided on the first heat spreader and the other first heat spreader in order to further diffuse and dissipate heat generated by the power semiconductor and the other power semiconductor.
A second heat spreader provided on the insulating heat dissipation sheet and
The power module according to claim 1.
前記他のパワー半導体がLo側パワー半導体であり、
前記パワー半導体は前記基板上に設けられた中間電位接続部に、前記導電性段差吸収部と前記導電性スペーサを介して電気的に接続されており、
前記他のパワー半導体は前記基板上に設けられたグランド電位接続部に、前記導電性段差吸収部と前記導電性スペーサを介して電気的に接続されている請求項3に記載のパワーモジュール。 The power semiconductor is a Hi-side power semiconductor.
The other power semiconductor is a Lo-side power semiconductor.
The power semiconductor is electrically connected to an intermediate potential connection portion provided on the substrate via the conductive step absorbing portion and the conductive spacer.
The power module according to claim 3, wherein the other power semiconductor is electrically connected to a ground potential connection portion provided on the substrate with the conductive step absorbing portion via the conductive spacer.
前記筐体が、前記基板の下側に配置される下部筐体と、
前記基板の上側に配置される上部筐体とを有し、
前記下部筐体と前記上部筐体とは、前記パワー半導体と前記導電性スペーサとが前記導電性段差吸収部に向かって押圧されるように接合される請求項1に記載のパワーモジュール。 Further comprising a housing for accommodating the substrate, the power semiconductor, the conductive spacer, the conductive step absorbing portion, and the first heat spreader.
The lower housing in which the housing is arranged under the substrate and the lower housing
It has an upper housing arranged on the upper side of the substrate, and has an upper housing.
The power module according to claim 1, wherein the lower housing and the upper housing are joined so that the power semiconductor and the conductive spacer are pressed toward the conductive step absorbing portion.
前記筐体が、前記基板の下側に配置される下部筐体と、
前記基板の上側に配置される上部筐体とを有し、
前記上部筐体が、前記導電性段差吸収部と、前記パワー半導体、前記導電性スペーサ、及び前記第1ヒートスプレッダとの間のそれぞれの接触熱抵抗を低減するために、前記第1ヒートスプレッダを支持するように前記基板と平行に突出する突出支持部を有する請求項1に記載のパワーモジュール。 Further comprising a housing for accommodating the substrate, the power semiconductor, the conductive spacer, the conductive step absorbing portion, and the first heat spreader.
The lower housing in which the housing is arranged under the substrate and the lower housing
It has an upper housing arranged on the upper side of the substrate, and has an upper housing.
The upper housing supports the first heat spreader in order to reduce the contact thermal resistance between the conductive step absorbing portion and the power semiconductor, the conductive spacer, and the first heat spreader. The power module according to claim 1, wherein the power module has a protruding support portion that protrudes in parallel with the substrate.
前記筐体が、前記基板の下側に配置される下部筐体と、
前記基板の上側に配置される上部筐体とを有し、
前記パワー半導体の発熱を拡散させて放熱するために前記基板の前記パワー半導体と反対側の面に配置されたヒートシンクをさらに備え、
前記下部筐体が、前記ヒートシンクを露出させる開口を有する請求項1に記載のパワーモジュール。 Further comprising a housing for accommodating the substrate, the power semiconductor, the conductive spacer, the conductive step absorbing portion, and the first heat spreader.
The lower housing in which the housing is arranged under the substrate and the lower housing
It has an upper housing arranged on the upper side of the substrate, and has an upper housing.
Further provided with a heat sink arranged on the surface of the substrate opposite to the power semiconductor in order to diffuse and dissipate heat generated by the power semiconductor.
The power module according to claim 1, wherein the lower housing has an opening for exposing the heat sink.
前記パワー半導体からの発熱を放熱するために設けられて収縮性を有する導電性段差吸収部と、前記導電性段差吸収部の上に設けられた第1ヒートスプレッダとを含む放熱ユニットを形成する放熱ユニット形成工程と、
前記基板、前記パワー半導体、前記導電性スペーサ、前記導電性段差吸収部、及び前記第1ヒートスプレッダを収容する筐体の前記基板の下側に配置される下部筐体と前記基板の上側に配置される上部筐体とを、前記パワー半導体と前記導電性スペーサとが前記導電性段差吸収部に向かって押圧されるように接合する筐体接合工程とを包含することを特徴とするパワーモジュールの製造方法。 A power module substrate forming step of forming a power module substrate including a power semiconductor arranged on the substrate and a conductive spacer arranged on the substrate.
A heat dissipation unit that forms a heat dissipation unit including a conductive step absorbing portion provided for radiating heat generated from the power semiconductor and having shrinkage, and a first heat spreader provided on the conductive step absorbing portion. The formation process and
The lower housing arranged below the substrate and the upper side of the substrate of the housing accommodating the substrate, the power semiconductor, the conductive spacer, the conductive step absorbing portion, and the first heat spreader. Manufacture of a power module comprising a housing joining step of joining the upper housing so that the power semiconductor and the conductive spacer are pressed toward the conductive step absorbing portion. Method.
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JP2020165672A JP2022057425A (en) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | Power module and method for manufacturing power module |
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