JP4729336B2 - Power module substrate - Google Patents

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Description

本発明はパワーモジュール用基板に関する。 The present invention relates to a substrate for power module.

特許文献1に従来の絶縁回路基板が開示されている。この絶縁回路基板は、一方の面に半導体チップ等のパワーデバイスが実装されるアルミニウム製の配線層と、配線層の他方の面に接合された絶縁性セラミック製の絶縁基板と、絶縁基板の他方の面に接合されたアルミニウム製の放熱層とを備える。また、この絶縁回路基板は、絶縁基板の他方の面側に複数のフィンを備えている。具体的には、放熱層の他方の面には複数の細孔が形成された金属板がハンダ等で接合され、舌状をなすフィン又は薄板を折り曲げてなるフィンが各細孔に挿着され、ハンダ等で接合されている。   Patent Document 1 discloses a conventional insulated circuit board. This insulating circuit board includes an aluminum wiring layer on which a power device such as a semiconductor chip is mounted on one side, an insulating ceramic insulating board bonded to the other side of the wiring layer, and the other side of the insulating board. And a heat dissipation layer made of aluminum joined to the surface. The insulated circuit board includes a plurality of fins on the other surface side of the insulated substrate. Specifically, a metal plate having a plurality of pores formed on the other surface of the heat dissipation layer is joined with solder or the like, and a fin having a tongue shape or a thin plate is inserted into each pore. Bonded with solder or the like.

このような構成である特許文献1の絶縁回路基板は、配線層の一方の面にパワーデバイスが実装される。そして、この絶縁回路基板は、例えば、冷媒室が形成され、冷媒室内に冷却媒体を流通させるヒートシンクに搭載されて、パワーモジュールとなる。そして、このパワーモジュールは、例えば、電動モータを駆動源の一部とするハイブリッドカー等の移動体のインバータ回路に適用されることにより、移動体の運転状況に応じて電動モーター等に供給する電力を制御する。そして、このパワーモジュールでは、パワーデバイスが発する高熱を配線層、絶縁基板、放熱層及び金属板を介してフィンに伝え、さらにフィンからヒートシンクの冷却媒体に伝えて、その熱を放熱する。   In the insulated circuit board of Patent Document 1 having such a configuration, a power device is mounted on one surface of a wiring layer. And this insulating circuit board is mounted in the heat sink which forms a refrigerant | coolant chamber and distribute | circulates a cooling medium in a refrigerant | coolant chamber, for example, and becomes a power module. The power module is applied to an inverter circuit of a moving body such as a hybrid car having an electric motor as a drive source, for example, so that the power supplied to the electric motor or the like according to the operating state of the moving body To control. In this power module, high heat generated by the power device is transmitted to the fins via the wiring layer, the insulating substrate, the heat dissipation layer, and the metal plate, and further transmitted from the fins to the cooling medium of the heat sink to dissipate the heat.

また、特許文献2に他の従来の絶縁回路基板が開示されている。この絶縁回路基板は、上記特許文献1の絶縁回路基板とほぼ同様の構成である配線層、絶縁基板及び放熱層を備えている。また、この絶縁回路基板は、絶縁基板の他方の面側に放熱板を備えている。放熱板は、平板部と、平板部の他方の面に一体に形成された複数のフィンからなる。この放熱板は、放熱層の他方の面に平板部の一方の面がハンダ等で接合されている。   Patent Document 2 discloses another conventional insulated circuit board. This insulated circuit board includes a wiring layer, an insulated substrate, and a heat dissipation layer that have substantially the same configuration as the insulated circuit board disclosed in Patent Document 1. The insulated circuit board includes a heat sink on the other surface side of the insulated substrate. The heat radiating plate includes a flat plate portion and a plurality of fins integrally formed on the other surface of the flat plate portion. In this heat radiating plate, one surface of the flat plate portion is joined to the other surface of the heat radiating layer with solder or the like.

このような構成である特許文献2の絶縁回路基板も、上記特許文献1のものと同様、ヒートシンクに搭載されて、パワーモジュールとなり、パワーデバイスが発する高熱を配線層、絶縁基板、放熱層及び放熱板の平板部を介してフィンに伝え、さらにフィンからヒートシンクの冷却媒体に伝えて、その熱を放熱する。   The insulated circuit board of Patent Document 2 having such a configuration is also mounted on a heat sink to form a power module, similar to that of Patent Document 1, and generates high heat generated by the power device as a wiring layer, an insulating substrate, a heat dissipation layer, and a heat dissipation. The heat is transferred to the fin through the flat plate portion of the plate, and further transferred from the fin to the cooling medium of the heat sink to release the heat.

特開平8−107166号公報JP-A-8-107166 特開2004−247684号公報JP 2004-247684 A

しかし、上記特許文献1、2の絶縁回路基板では、製造コスト及び耐久性に関して、下記の問題があった。   However, the insulated circuit boards of Patent Documents 1 and 2 have the following problems with respect to manufacturing cost and durability.

すなわち、製造コストに関し、特許文献1の絶縁回路基板では、放熱性能の向上を図るために、金属板に多数の細孔を形成し、かつ多数の放熱フィンを個別に製造しなければならず、部品加工工程を短縮することが難しい。また、この絶縁回路基板では、金属板の多数の細孔の各々に多数のフィンを一つ一つ挿着しなければならず、組付け工程も短縮することが難しい。このため、この絶縁回路基板では、製造コストの低廉化が困難であった。   That is, regarding the manufacturing cost, in the insulated circuit board of Patent Document 1, in order to improve the heat dissipation performance, a large number of pores must be formed in the metal plate, and a large number of heat dissipation fins must be individually manufactured. It is difficult to shorten the part processing process. In this insulated circuit board, a large number of fins must be inserted into each of a large number of pores of the metal plate one by one, and it is difficult to shorten the assembly process. For this reason, with this insulated circuit board, it has been difficult to reduce the manufacturing cost.

また、特許文献2の絶縁回路基板でも、放熱性能の向上を図るために、放熱板に薄いフィンを数多く形成しようとすると、切削加工や押出成形等の加工コストが上昇し、製造コストの低廉化が困難であった。   Further, even in the insulated circuit board of Patent Document 2, if a large number of thin fins are formed on the heat dissipation plate in order to improve the heat dissipation performance, the processing cost such as cutting and extrusion increases, and the manufacturing cost is reduced. It was difficult.

また、耐久性に関し、特許文献1、2の絶縁回路基板では、金属板又は放熱板の平板部が絶縁基板の他方の面側に接合されていることから、絶縁基板と、金属板又は放熱板の平板部との間の線膨張係数の差に起因する熱膨張差により、絶縁基板が割れたり、ヒビを生じたりする等の不具合の懸念があった。具体的には、絶縁基板は、セラミック等からなるため、線膨張係数が小さく(窒化アルミニウム(AlN)の線膨張係数は、約3.2×10-6/°C)、金属板又は放熱板の平板部は、アルミニウム等の金属からなるため、絶縁基板に比べて線膨張係数が大きい(アルミニウム合金の線膨張係数は、約23×10-6/°C)。このため、接合された双方の温度が上昇するにつれて、相互間で熱膨張差が生じ、接合面にせん断力が作用したり、全体を反らす力が作用したりして、絶縁基板が割れたり、ヒビを生じたりする等の不具合の原因となる。 Further, regarding durability, in the insulated circuit boards of Patent Documents 1 and 2, since the flat part of the metal plate or the heat sink is joined to the other surface side of the insulating board, the insulating board and the metal plate or the heat sink Due to the difference in thermal expansion due to the difference in linear expansion coefficient with the flat plate portion, there has been a concern of problems such as cracking or cracking of the insulating substrate. Specifically, since the insulating substrate is made of ceramic or the like, the linear expansion coefficient is small (the linear expansion coefficient of aluminum nitride (AlN) is about 3.2 × 10 −6 / ° C.), a metal plate or a heat radiating plate. Since the flat plate portion is made of a metal such as aluminum, the linear expansion coefficient is larger than that of the insulating substrate (the linear expansion coefficient of the aluminum alloy is about 23 × 10 −6 / ° C.). For this reason, as the temperature of both bonded members rises, a difference in thermal expansion occurs between them, a shearing force acts on the bonding surface, a force that warps the whole acts, and the insulating substrate breaks, It may cause problems such as cracks.

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、放熱性能を向上させつつ、製造コストの低廉化と耐久性の向上とを実現可能なパワーモジュール用基板を提供することを解決すべき課題としている。 The present invention was made in view of the above conventional circumstances, while improving the heat radiation performance, providing a substrate for power module capable of implementing the improvement of the cost reduction and durability of the manufacturing cost This is a problem to be solved.

本発明のパワーモジュール用基板は、一方の面にパワーデバイスが実装される配線層と、該配線層の他方の面に接合された絶縁基板と、複数のフィンが波状に形成され、該絶縁基板の他方の面側に各該フィンの頂部が接合されたコルゲートフィンとを備える絶縁回路基板と、
冷媒室、流入路及び流出路が形成され、該流入路は該冷媒室に冷却媒体を流入させ、該流出路は該冷媒室から該冷却媒体を流出させるものであるヒートシンクとを有し、
該冷媒室内に該コルゲートフィンが収納された状態、かつ該絶縁基板が該冷媒室を封止する状態で、該ヒートシンクに該絶縁基板の周縁が固定され
該コルゲートフィンは、各該フィンの該頂部を除く部分が波長方向に延びる切れ目により分断されていることを特徴とする。
The power module substrate of the present invention includes a wiring layer on which a power device is mounted on one surface, an insulating substrate bonded to the other surface of the wiring layer, and a plurality of fins formed in a wave shape. An insulated circuit board comprising a corrugated fin with the top of each fin joined to the other surface side of
A refrigerant chamber, an inflow path and an outflow path are formed, the inflow path has a cooling medium flowing into the refrigerant chamber, and the outflow path has a heat sink that allows the cooling medium to flow out of the refrigerant chamber;
In a state where the corrugated fin is housed in the refrigerant chamber and the insulating substrate seals the refrigerant chamber, the periphery of the insulating substrate is fixed to the heat sink ,
The corrugated fin is characterized in that a portion excluding the top of each fin is divided by a cut extending in the wavelength direction .

このような構成である本発明のパワーモジュール用基板は、配線層の一方の面にパワーデバイスが実装されて、パワーモジュールとなる Such a power module substrate of the present invention have a configuration, in the power device is mounted on one surface of the wiring layer, the power module.

そして、このパワーモジュールは、例えば、電動モータを駆動源の一部とするハイブリッドカー等の移動体のインバータ回路に適用されることにより、移動体の運転状況に応じて電動モーター等に供給する電力を制御する。そして、このパワーモジュールでは、パワーデバイスが発する高熱を配線層及び絶縁基板を介して、コルゲートフィンの各フィンに伝え、各フィンからヒートシンクの冷媒室内を流通する冷却媒体にその熱を伝えて放熱する。
ここで、本発明のパワーモジュール用基板では、冷媒室内にコルゲートフィンが収納された状態、かつ絶縁基板が冷媒室を封止する状態で、ヒートシンクに絶縁基板の周縁が固定されていることから、パワーデバイスからの熱をヒートシンク自体を介さずに、コルゲートフィンの各フィンから冷却媒体に伝えることができる。このため、このパワーモジュール用基板は、パワーデバイスから各フィンまでの伝熱経路を大幅に短縮することができ、放熱性能を向上させることが可能である。
The power module is applied to an inverter circuit of a moving body such as a hybrid car having an electric motor as a drive source, for example, so that the power supplied to the electric motor or the like according to the operating state of the moving body To control. And, in this power module, the high heat of the power device emits through the wiring layer and the insulating substrate, Den example each fin of the corrugated fin, the heat conveyed to the coolant flowing through the coolant chamber of the heat sink from the fins radiator To do.
Here, in the power module substrate of the present invention, the peripheral edge of the insulating substrate is fixed to the heat sink in a state where the corrugated fins are housed in the refrigerant chamber and the insulating substrate seals the refrigerant chamber. Heat from the power device can be transferred from each fin of the corrugated fin to the cooling medium without going through the heat sink itself. For this reason, this power module substrate can significantly shorten the heat transfer path from the power device to each fin, and can improve the heat dissipation performance.

また、本発明のパワーモジュール用基板における絶縁回路基板では、絶縁基板の他方の面側にコルゲートフィンの各フィンの頂部が接合されており、特許文献1、2の絶縁回路基板における金属板等が介在していない。このため、この絶縁回路基板は、パワーデバイスから各フィンまでの伝熱経路を大幅に短縮することができ、放熱性能を向上させることが可能である。 Further , in the insulated circuit board in the power module substrate of the present invention, the top of each fin of the corrugated fin is joined to the other surface side of the insulated substrate, and the metal plate or the like in the insulated circuit board of Patent Documents 1 and 2 is used. There is no intervention. For this reason, this insulated circuit board can greatly shorten the heat transfer path from the power device to each fin, and can improve the heat dissipation performance.

また、この絶縁回路基板は、複数のフィンが波状に形成されたコルゲートフィンを用いる。このため、この絶縁回路基板では、放熱性能の向上を図るために、多数のフィンを形成する場合でも、コルゲートフィンの加工工程がそれ程長くならず、加工コストもそれ程上昇しない。また、この絶縁回路基板では、絶縁基板の他方の面側に各フィンの頂部を一度で又は少ない回数で接合することができるため、多数のフィンを絶縁基板の他方の面側に比較的容易に組み付けることができる。このため、特許文献1の絶縁回路基板のように金属板に多数の細孔を形成し、かつ多数の放熱フィンを個別に製造する必要がなくなり、部品加工工程を大幅に短縮することができる。また、特許文献1の絶縁回路基板のように金属板の多数の細孔の各々に多数のフィンを一つ一つ挿着する必要もなくなり、組付け工程も大幅に短縮することができる。また、特許文献2の絶縁回路基板のように多数の薄いフィンを切削加工や押出成形等により形成する必要がないので、加工コストを抑えることができる。このため、この絶縁回路基板は、放熱性能の向上を図りつつ、製造コストの低廉化を実現できる。   In addition, this insulated circuit board uses corrugated fins in which a plurality of fins are formed in a wave shape. For this reason, in this insulated circuit board, even when a large number of fins are formed in order to improve the heat dissipation performance, the processing steps of the corrugated fins are not so long, and the processing costs are not so high. Further, in this insulated circuit board, the top of each fin can be bonded to the other surface side of the insulating substrate at a time or a small number of times, so a large number of fins can be relatively easily attached to the other surface side of the insulating substrate. Can be assembled. For this reason, it is not necessary to form a large number of pores in the metal plate as in the insulated circuit board of Patent Document 1 and to manufacture a large number of heat dissipating fins individually, and the part processing step can be greatly shortened. Further, it is not necessary to insert a large number of fins one by one in each of a large number of pores of a metal plate as in the insulated circuit board of Patent Document 1, and the assembly process can be greatly shortened. Further, since it is not necessary to form a large number of thin fins by cutting or extrusion molding as in the insulated circuit board of Patent Document 2, the processing cost can be suppressed. For this reason, this insulated circuit board can realize a reduction in manufacturing cost while improving heat dissipation performance.

また、この絶縁回路基板は、絶縁基板の他方の面側に薄板からなるコルゲートフィンの各フィンの頂部が間隔を開けて帯状に接合されているだけである。このため、この絶縁回路基板では、パワーデバイスからの熱によりコルゲートフィンが熱膨張する際、絶縁基板を反らすように作用する力はそれ程大きくならない。このため、この絶縁回路基板では、絶縁基板とコルゲートフィンとの間の熱膨張差による絶縁基板の割れやヒビの発生等の不具合も抑制されることとなり、耐久性の向上を実現できる。   In addition, this insulating circuit board is merely formed by bonding the tops of the corrugated fins made of thin plates on the other surface side of the insulating substrate in a band shape with a gap therebetween. For this reason, in this insulated circuit board, when the corrugated fin thermally expands due to heat from the power device, the force acting to warp the insulated board is not so great. For this reason, in this insulated circuit board, problems such as cracking of the insulated substrate and generation of cracks due to a difference in thermal expansion between the insulated substrate and the corrugated fins are suppressed, and improvement in durability can be realized.

したがって、本発明のパワーモジュール用基板は、放熱性能を向上させつつ、製造コストの低廉化と耐久性の向上とを実現することができる。
また、本発明のパワーモジュール用基板において、コルゲートフィンは、各フィンの頂部を除く部分が波長方向に延びる切れ目により分断されている。このため、コルゲートフィンの波長方向と波長方向に直交する方向とで剛性が異なるという異方性が大幅に解消されることから、絶縁基板が割れたり、ヒビを生じたりする等の不具合の発生を一層抑制することができる。また、コルゲートフィンは、頂部に分断されていない部分を有しており、一体のものとして取り扱うことができるので、組み付け工程における作業性も低下しない。
本発明のパワーモジュール用基板において、絶縁基板の周縁がヒートシンクに固定される具体例としては、配線層や放熱層の面積を絶縁基板よりも一回り小さくして、絶縁基板の周縁近傍を露出させておき、この絶縁基板の周縁近傍がヒートシンクに固定され得る。この場合、絶縁回路基板を固定する部材と配線層とが接触しないようにすることができる。ここで、絶縁回路基板を固定する部材は、金属製である可能性が高いので、両者を絶縁する必要もなくなり、製造コストの低廉化に寄与する。
Therefore, the power module substrate of the present invention can realize a reduction in manufacturing cost and an improvement in durability while improving the heat dissipation performance.
Further, in the power module substrate of the present invention, the corrugated fin is divided by a cut extending in the wavelength direction except for the top of each fin. For this reason, since the anisotropy that the rigidity differs between the wavelength direction of the corrugated fin and the direction perpendicular to the wavelength direction is greatly eliminated, the occurrence of problems such as cracking or cracking of the insulating substrate is caused. Further suppression can be achieved. Moreover, since the corrugated fin has a part which is not divided at the top and can be handled as an integral part, the workability in the assembly process is not lowered.
In the power module substrate of the present invention, as a specific example in which the periphery of the insulating substrate is fixed to the heat sink, the area of the wiring layer and the heat dissipation layer is made slightly smaller than the insulating substrate to expose the vicinity of the periphery of the insulating substrate. In addition, the vicinity of the periphery of the insulating substrate can be fixed to the heat sink. In this case, the member for fixing the insulating circuit board and the wiring layer can be prevented from contacting each other. Here, since the member for fixing the insulating circuit board is highly likely to be made of metal, it is not necessary to insulate the two, which contributes to a reduction in manufacturing cost.

配線層は、厚さ0.4mm程度の薄いアルミニウム、銅等からなる層により構成され得る。   The wiring layer can be constituted by a thin layer made of aluminum, copper or the like having a thickness of about 0.4 mm.

絶縁基板は、厚さ0.5〜3mm程度の薄い窒化アルミニウム(AlN)、アルミナ(Al23)、窒化珪素(Si34)等の絶縁性セラミックからなる板により構成され得る。好適な熱伝導性の観点から、窒化アルミニウム製のものであることが好ましい。 The insulating substrate can be constituted by a thin plate made of an insulating ceramic such as aluminum nitride (AlN), alumina (Al 2 O 3 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ) having a thickness of about 0.5 to 3 mm. From the viewpoint of suitable thermal conductivity, it is preferably made of aluminum nitride.

コルゲートフィンは、厚さ0.1〜1mm程度の薄いアルミニウム又はアルミニウム合金、銅又は銅合金、ステンレス鋼等からなる薄板により構成され得る。   The corrugated fin can be constituted by a thin plate made of thin aluminum or aluminum alloy having a thickness of about 0.1 to 1 mm, copper or copper alloy, stainless steel, or the like.

本発明のパワーモジュール用基板において、前記絶縁基板と前記コルゲートフィンとの間には放熱層が備えられていることが好ましい。 In the power module substrate of the present invention, it is preferable that a heat dissipation layer is provided between the insulating substrate and the corrugated fin.

この場合、絶縁回路基板の他方の面側にコルゲートフィンの各頂部を接合する際に、ロウ付け等の簡便な方法で容易に実施することができる。また、絶縁基板より熱伝導率が高い放熱層であれば、パワーデバイスから伝わる熱が放熱層において面方向に拡散されるので、放熱性能を一層向上させることができる。   In this case, when joining each top part of a corrugated fin to the other surface side of an insulated circuit board, it can carry out easily by simple methods, such as brazing. Further, if the heat dissipation layer has a higher thermal conductivity than the insulating substrate, the heat transmitted from the power device is diffused in the surface direction in the heat dissipation layer, so that the heat dissipation performance can be further improved.

放熱層は、厚さ0.1〜0.6mm程度の薄いアルミニウム、銅等からなる層により構成され得る。基本的には、放熱層は、上述の配線層と同じ材質とし、厚みを配線層の厚みと同程度とし、又はコルゲートフィンの厚みを考慮して、配線層の厚みより若干薄くすれば、絶縁回路基板の一方の面側と他方の面側との熱膨張差に起因する反りをある程度抑制することが可能である。   The heat dissipation layer can be formed of a thin layer made of aluminum, copper or the like having a thickness of about 0.1 to 0.6 mm. Basically, the heat dissipation layer is made of the same material as that of the wiring layer described above, and the thickness thereof is about the same as that of the wiring layer. It is possible to suppress warping caused by a difference in thermal expansion between the one surface side and the other surface side of the circuit board to some extent.

また、この絶縁回路基板として、例えば、配線層、絶縁基板及び放熱層からなる従来公知の絶縁回路基板とコルゲートフィンを備え、放熱層に各フィンの頂部が接合されたものであってもよい。従来公知の絶縁回路基板としては、DBA(Direct Brazed Aluminum、登録商標)基板、DBC(Direct Bonded Cupper、登録商標)基板等を採用することが可能である。   Moreover, as this insulated circuit board, the conventionally well-known insulated circuit board which consists of a wiring layer, an insulated substrate, and a thermal radiation layer, and a corrugated fin, for example, and the top part of each fin may be joined to the thermal radiation layer may be sufficient. As a conventionally known insulating circuit board, a DBA (Direct Brazed Aluminum (registered trademark)) substrate, a DBC (Direct Bonded Cupper (registered trademark)) substrate, or the like can be adopted.

本発明のパワーモジュール用基板において、前記放熱層は前記配線層より薄いものであり得る。 In the power module substrate of the present invention, the heat dissipation layer may be thinner than the wiring layer.

これは、放熱層に接合された各フィンの頂部により、放熱層に対して若干の補強効果があることから、その分だけ放熱層を配線層より薄くしても、絶縁回路基板の一方の面側と他方の面側との熱膨張差に起因する反りを抑制することができるからである。   This is because the top of each fin joined to the heat dissipation layer has a slight reinforcing effect on the heat dissipation layer, so even if the heat dissipation layer is made thinner than the wiring layer, one side of the insulated circuit board This is because warpage caused by a difference in thermal expansion between the side and the other surface side can be suppressed.

本発明のパワーモジュール用基板において、前記コルゲートフィンにおける各前記頂部の他方側である各前記フィンの底部には補強板が接合され得る。 In the power module substrate of the present invention, a reinforcing plate may be bonded to the bottom of each fin that is the other side of each top of the corrugated fin.

この場合、各前記フィンの底部に接合された補強板により、絶縁回路基板全体の剛性が向上し、絶縁基板が割れたり、ヒビを生じたりする等の不具合の発生を抑制することができる。また、コルゲートフィン自体は、波長方向と波長方向に直交する方向とで剛性が異なる異方性を有するが、この補強板が接合されれば、コルゲートフィンの異方性を緩和させることができる。   In this case, the rigidity of the entire insulating circuit board is improved by the reinforcing plate joined to the bottom of each of the fins, and the occurrence of problems such as cracking or cracking of the insulating board can be suppressed. Further, the corrugated fin itself has anisotropy having different stiffnesses in the wavelength direction and the direction orthogonal to the wavelength direction, but if this reinforcing plate is joined, the anisotropy of the corrugated fin can be relaxed.

本発明のパワーモジュール用基板において、前記コルゲートフィンは、各前記フィンが矩形であり得る。 In the power module substrate of the present invention, each of the corrugated fins may be rectangular.

この場合、このパワーモジュール用基板は、絶縁回路基板の他方の面側に接合される各フィンの頂部の接合面又は補強板に接合される各フィンの底部の接合面を所定の面積に設定することが容易となる。このため、このパワーモジュール用基板は、コルゲートフィンによる絶縁回路基板の一方の面側に対する補強効果を調整することが一層容易になり、耐久性をさらに向上させることが可能となる。 In this case, in this power module substrate, the bonding surface at the top of each fin bonded to the other surface side of the insulating circuit substrate or the bonding surface at the bottom of each fin bonded to the reinforcing plate is set to a predetermined area. It becomes easy. For this reason, the power module substrate can further easily adjust the reinforcing effect of the corrugated fin on the one surface side of the insulating circuit substrate, and can further improve the durability.

本発明のパワーモジュール用基板において、前記ヒートシンクと前記絶縁基の周縁とは、弾性力により該絶縁基板を該ヒートシンクに向けて押圧するばね材によって固定されていることが好ましい。 In the power module substrate of the present invention, the peripheral edge of the absolute Enmoto plate and the heat sink is preferably the insulating substrate is fixed by a spring member for pressing to said heat sink by an elastic force.

この場合、ヒートシンクと前記絶縁回路基板とは、互いの寸法変化が許容可能に固定されることが可能である。これにより、線熱膨張係数が比較的大きいアルミニウム等の材料からなるヒートシンクと、線熱膨張係数が比較的小さい窒化アルミニウム等の材料からなる絶縁基板との間の熱膨張差が許容されることから、絶縁基板が割れたり、ヒビを生じたりする等の不具合を抑制することができる。
また、この場合、この絶縁回路基板をねじ止め等の他の方法よりも簡便にヒートシンクに固定したり、取り外したりすることができる。このため、この絶縁回路基板は、組み付け作業やメンテナンス作業が容易となる。この際、ヒートシンクと絶縁基の周縁との間にOリング等の封止手段を介在させるようにすれば、両者の寸法変化を許容しつつ、封止することができるので、より好ましい。
In this case, the heat sink and the insulated circuit board can be fixed to each other with acceptable dimensional changes . This allows a difference in thermal expansion between a heat sink made of a material such as aluminum having a relatively large linear thermal expansion coefficient and an insulating substrate made of a material such as aluminum nitride having a relatively small linear thermal expansion coefficient. It is possible to suppress problems such as cracking of the insulating substrate and cracking.
In this case , the insulating circuit board can be more easily fixed to or removed from the heat sink than other methods such as screwing. For this reason, this insulated circuit board can be easily assembled and maintained. In this case, if such an intervening sealing means such as an O-ring between the periphery of the heat sink and absolute Enmoto plate, while permitting the dimensional change of the two, it is possible to seal more preferred.

以下、本発明を具体化した実施例1〜9を図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において、上側を表面、下側を裏面とする。   Examples 1 to 9 embodying the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing, the upper side is the front surface and the lower side is the back surface.

(実施例1)
図1〜図4に示すように、実施例1の絶縁回路基板11は、表面にパワーデバイス91が実装される配線層21と、配線層21の裏面に接合された絶縁基板31と、複数のフィン41aが波状に形成され、絶縁基板31の裏面側に各フィン41aの頂部41bが接合されたコルゲートフィン41とを備えている。また、絶縁基板31の裏面とコルゲートフィン41との間には、放熱層51が備えられている。
(Example 1)
As shown in FIGS. 1 to 4, the insulated circuit board 11 according to the first embodiment includes a wiring layer 21 on which a power device 91 is mounted on the front surface, an insulating substrate 31 bonded to the back surface of the wiring layer 21, and a plurality of substrates. The fin 41a is formed in a wave shape, and the corrugated fin 41 is provided on the back side of the insulating substrate 31 and the top 41b of each fin 41a is joined. A heat radiation layer 51 is provided between the back surface of the insulating substrate 31 and the corrugated fins 41.

配線層21は、厚さ0.4mm程度の薄いアルミニウムからなる層により構成されている。配線層21には、この絶縁回路基板11を使用する際、半導体チップ等のパワーデバイス91がワイヤーボンディング等の手段により実装される。   The wiring layer 21 is composed of a thin aluminum layer having a thickness of about 0.4 mm. When the insulated circuit board 11 is used, a power device 91 such as a semiconductor chip is mounted on the wiring layer 21 by means such as wire bonding.

絶縁基板31は、絶縁性と好適な熱伝導性とが要求されるため、絶縁性セラミック製であり、厚さ0.635mmの薄い窒化アルミニウムからなる板により構成されている。窒化アルミニウムの線膨張係数は3.2×10-6/°Cであるため、絶縁基板31は、熱膨張し難い特性を有している Since the insulating substrate 31 is required to have insulating properties and suitable thermal conductivity, the insulating substrate 31 is made of an insulating ceramic and is made of a thin aluminum nitride plate having a thickness of 0.635 mm. Since the linear expansion coefficient of aluminum nitride is 3.2 × 10 −6 / ° C., the insulating substrate 31 has a characteristic that is difficult to thermally expand.

放熱層51は、配線層21よりも少し薄い厚さ0.3mm程度のアルミニウムからなる層により構成されている。   The heat dissipating layer 51 is composed of a layer made of aluminum having a thickness of about 0.3 mm that is slightly thinner than the wiring layer 21.

配線層21、絶縁基板31及び放熱層51の縦横寸法に関して、絶縁基板31では、縦が約40mm、横が約40mmの矩形とされている。また、配線層21及び放熱層51では、縦が約30mm、横が約30mmの矩形とされており、絶縁基板31よりも一回り小さくなっている。このため、絶縁基板31の周縁近傍の表面及び裏面は露出された状態となっている。   Regarding the vertical and horizontal dimensions of the wiring layer 21, the insulating substrate 31, and the heat dissipation layer 51, the insulating substrate 31 has a rectangular shape with a length of about 40 mm and a width of about 40 mm. In addition, the wiring layer 21 and the heat dissipation layer 51 are rectangular with a length of about 30 mm and a width of about 30 mm, which is slightly smaller than the insulating substrate 31. For this reason, the front surface and the back surface near the periphery of the insulating substrate 31 are exposed.

コルゲートフィン41は、厚み0.2mm程度のアルミニウム製薄板が繰り返し折り曲げられることにより、複数のフィン41aが波状に形成されたものである。各フィン41aの頂部41b及び底部41cは、丸くカーブしつつ隣り合う各フィン41a同士を繋いでいる。コルゲートフィン41は、高さが5mm、各フィン41aの間隔が約2mmとさされている。   The corrugated fin 41 is formed by undulating a plurality of fins 41a by repeatedly bending an aluminum thin plate having a thickness of about 0.2 mm. The top part 41b and the bottom part 41c of each fin 41a connect each adjacent fin 41a while curving round. The corrugated fin 41 has a height of 5 mm, and the interval between the fins 41a is about 2 mm.

このように構成される実施例1の絶縁回路基板11は、例えば、下記の通り、製造される。   The insulated circuit board 11 of Example 1 configured as described above is manufactured as follows, for example.

まず、配線層21となるアルミニウムクラッド材料製の薄板と、絶縁基板31と、放熱層51となるアルミニウムクラッド材料製の薄板とを上方からこの順序で積層する。そして、アルミニウムクラッド材料の薄板の表層が溶融する程度の高温まで加熱し、その後に冷却して、これらが接合された積層体を得る。   First, a thin plate made of an aluminum clad material to be the wiring layer 21, an insulating substrate 31, and a thin plate made of an aluminum clad material to be the heat dissipation layer 51 are laminated in this order from above. And it heats to such a high temperature that the surface layer of the thin plate of aluminum clad material is melted, and then cools to obtain a laminated body in which these are joined.

次に、上記積層体の下方の放熱層51の裏面に、アルミロウ付け材料を介して、コルゲートフィン41の頂部41bを当接させ、治具等で挟持する。そして、アルミロウ付け材料が溶融する程度の高温まで加熱し、その後に冷却する。これにより、放熱層51の裏面にコルゲートフィン41の頂部41bが接合された絶縁回路基板11が完成する。こうして得られた絶縁回路基板11では、図3及び図4に拡大して示すように、コルゲートフィン41の頂部41bが放熱層51の裏面にアルミロウ付けされた接合部41dの列が形成されている。   Next, the top portion 41b of the corrugated fin 41 is brought into contact with the back surface of the heat dissipation layer 51 below the laminated body via an aluminum brazing material, and is sandwiched by a jig or the like. Then, the aluminum brazing material is heated to such a high temperature that it melts, and then cooled. Thereby, the insulated circuit board 11 in which the top 41b of the corrugated fin 41 is joined to the back surface of the heat dissipation layer 51 is completed. In the insulated circuit board 11 obtained in this way, as shown in an enlarged view in FIGS. 3 and 4, a row of joint portions 41 d in which the top portions 41 b of the corrugated fins 41 are aluminum brazed to the back surface of the heat radiation layer 51 is formed. .

実施例1の絶縁回路基板11は、上記の製造方法以外によっても製造される。例えば、配線層21となるアルミニウムクラッド材料製の薄板と、絶縁基板31と、放熱層51となるアルミニウムクラッド材料製の薄板と、アルミニウムクラッド材料製の薄板からなるコルゲートフィン41とを上方からこの順序で積層して、治具等で挟持する。そして、高温で加熱し、その後に冷却して、これらが接合された絶縁回路基板11を得ることも可能である。   The insulated circuit board 11 of Example 1 is manufactured by methods other than the above manufacturing method. For example, a thin plate made of an aluminum clad material to be the wiring layer 21, an insulating substrate 31, a thin plate made of an aluminum clad material to be the heat dissipation layer 51, and a corrugated fin 41 made of a thin plate made of an aluminum clad material are arranged in this order from above. Are stacked with a jig or the like. And it is also possible to obtain the insulated circuit board 11 to which these were joined by heating at high temperature and cooling after that.

このような構成である実施例1の絶縁回路基板11は、図5に示すように、配線層21の表面にパワーデバイス91が実装される。そして、この絶縁回路基板11は、ヒートシンク61に搭載される。   In the insulated circuit board 11 of Example 1 having such a configuration, the power device 91 is mounted on the surface of the wiring layer 21 as shown in FIG. The insulated circuit board 11 is mounted on the heat sink 61.

ヒートシンク61は、アルミニウム合金からなる。アルミニウム合金の線膨張係数は、約23×10-6/°Cであり、絶縁基板31を構成する窒化アルミニウムの線膨張係数(約3.2×10-6/°C)よりも大きい。このため、ヒートシンク61と絶縁回路基板11とがともにパワーデバイス91が発する熱により加熱された場合、ヒートシンク61は、絶縁基板31よりも大きく熱膨張する傾向を有している。 The heat sink 61 is made of an aluminum alloy. The linear expansion coefficient of the aluminum alloy is about 23 × 10 −6 / ° C., which is larger than the linear expansion coefficient (about 3.2 × 10 −6 / ° C.) of aluminum nitride constituting the insulating substrate 31. For this reason, when both the heat sink 61 and the insulating circuit board 11 are heated by the heat generated by the power device 91, the heat sink 61 tends to thermally expand more than the insulating substrate 31.

ヒートシンク61の表面には、冷媒室61aの一部を構成する凹部61bが設けられ、その凹部61bの周囲にOリング溝61cが形成されている。そして、Oリング溝61c内には、Oリング61dが装着されている。   The surface of the heat sink 61 is provided with a recess 61b that constitutes a part of the refrigerant chamber 61a, and an O-ring groove 61c is formed around the recess 61b. An O-ring 61d is mounted in the O-ring groove 61c.

このヒートシンク61の凹部61b内に絶縁回路基板11の裏面側のコルゲートフィン41が収納されるように、絶縁回路基板11を凹部61bの上方から載置し、ばね材61eにより固定する。こうして、絶縁回路基板11と凹部61bとによって、冷媒室61aが形成され、冷却媒体がコルゲートフィン41に沿って、冷媒室61a内を流通することが可能となる。   The insulated circuit board 11 is placed from above the recessed part 61b and fixed by the spring material 61e so that the corrugated fins 41 on the back surface side of the insulated circuit board 11 are accommodated in the recessed part 61b of the heat sink 61. Thus, the insulating circuit board 11 and the recess 61b form the refrigerant chamber 61a, and the cooling medium can flow along the corrugated fins 41 in the refrigerant chamber 61a.

ばね材61eは、弾性変形能が高いばね鋼板製である。このばね材61eは、一方が絶縁回路基板11の周縁を上方からヒートシンク61の表面に向けて押圧するようにクランク状に折り曲げられ、他方がヒートシンク61の表面にロウ付けされるものである。このような形状とされたばね材61eは、ヒートシンク61と絶縁回路基板11との間の熱膨張差による寸法変化が生じても、その寸法変化に追従可能となっている。 The spring member 61e is elastic deformability is high Iba I steel plate. One of the spring members 61 e is bent in a crank shape so as to press the peripheral edge of the insulating circuit board 11 from above toward the surface of the heat sink 61, and the other is brazed to the surface of the heat sink 61. Even if a dimensional change due to a difference in thermal expansion between the heat sink 61 and the insulating circuit board 11 occurs, the spring material 61e having such a shape can follow the dimensional change.

また、この際、ヒートシンク61の表面と、ばね材61eにより固定された絶縁回路基板11を構成する絶縁基板31の裏面の周縁近傍とは、Oリング61dを介して当接する。これにより、ヒートシンク61と絶縁回路基板11との間は、冷却媒体が漏れないように封止状態とされている。   At this time, the surface of the heat sink 61 and the vicinity of the peripheral edge of the back surface of the insulating substrate 31 constituting the insulating circuit substrate 11 fixed by the spring material 61e are in contact with each other via the O-ring 61d. Thus, the heat sink 61 and the insulating circuit board 11 are sealed so that the cooling medium does not leak.

こうして、実施例1の絶縁回路基板11は、ヒートシンク61に搭載されて、パワーモジュールとなり、例えば、電動モータを駆動源の一部とするハイブリッドカー等の移動体のインバータ回路に適用されることにより、移動体の運転状況に応じて電動モーター等に供給する電力を制御する。そして、このパワーモジュールは、パワーデバイス91が発する高熱を配線層21、絶縁基板31及び放熱層51を介して、コルゲートフィン41の各フィン41aに伝え、各フィン41aからヒートシンク61の冷媒室61a内を流通する冷却媒体にその熱を伝えて放熱する。 Thus, the insulating circuit board 11 of the first embodiment is mounted on a heat sink 61, enters the power module, for example, it is applied to the electric motor to the inverter circuit in a mobile body such as a hybrid car that is part of a drive source Thereby, the electric power supplied to an electric motor etc. is controlled according to the driving | running | working condition of a moving body. Then, the power modules are high fever wiring layer 21 power device 91 emits, via the insulating substrate 31 and the heat dissipation layer 51, transmitted to the fins 41a of the corrugated fin 41, the refrigerant chamber 61a of the heat sink 61 from the fins 41a The heat is transferred to the cooling medium that circulates inside and dissipated.

ここで、実施例1の絶縁回路基板11では、絶縁基板31の裏面側にコルゲートフィン41の各フィン41aの頂部41bが接合されており、特許文献1、2の絶縁回路基板における金属板等が介在していない。このため、この絶縁回路基板11は、パワーデバイス91から各フィン41aまでの伝熱経路を大幅に短縮することができており、放熱性能を向上させることが可能となっている。   Here, in the insulated circuit board 11 of Example 1, the top portions 41b of the fins 41a of the corrugated fins 41 are joined to the back side of the insulated substrate 31, and the metal plates and the like in the insulated circuit boards of Patent Documents 1 and 2 are used. There is no intervention. For this reason, this insulated circuit board 11 can greatly shorten the heat transfer path from the power device 91 to each fin 41a, and can improve the heat dissipation performance.

また、この絶縁回路基板11は、複数のフィン41aが波状に形成されたコルゲートフィン41を用いている。このため、この絶縁回路基板11では、放熱性能の向上を図るために、多数のフィン41aを形成する場合でも、コルゲートフィン41の加工工程がそれ程長くならず、加工コストもそれ程上昇しない。また、この絶縁回路基板11では、絶縁基板31の裏面側に各フィン41aの頂部41bを一度で又は少ない回数で接合することができるため、多数のフィン41aを絶縁基板31の裏面側に比較的容易に組み付けることができている。このため、特許文献1の絶縁回路基板のように金属板に多数の細孔を形成し、かつ多数の放熱フィンを個別に製造する必要がなくなっており、部品加工工程を大幅に短縮することができている。また、特許文献1の絶縁回路基板のように金属板の多数の細孔の各々に多数のフィンを一つ一つ挿着する必要もなくなっており、組付け工程も大幅に短縮することができている。また、特許文献2の絶縁回路基板のように多数の薄いフィンを切削加工や押出成形等により形成する必要がなくなっているので、加工コストを抑えることができている。このため、この絶縁回路基板11は、放熱性能の向上を図りつつ、製造コストの低廉化を実現できている。   In addition, the insulated circuit board 11 uses corrugated fins 41 in which a plurality of fins 41a are formed in a wave shape. For this reason, in this insulated circuit board 11, even when a large number of fins 41a are formed in order to improve the heat dissipation performance, the processing steps of the corrugated fins 41 are not so long, and the processing cost does not increase so much. Moreover, in this insulated circuit board 11, since the top part 41b of each fin 41a can be joined to the back surface side of the insulating substrate 31 at once or with a small number of times, a large number of fins 41a are relatively arranged on the back surface side of the insulating substrate 31. It can be assembled easily. For this reason, it is no longer necessary to form a large number of pores in a metal plate as in the insulated circuit board of Patent Document 1 and to manufacture a large number of heat dissipating fins individually, which can greatly shorten the component processing process. is made of. Further, it is not necessary to insert a large number of fins one by one in each of a large number of pores of a metal plate as in the insulated circuit board of Patent Document 1, and the assembly process can be greatly shortened. ing. Moreover, since it is no longer necessary to form a large number of thin fins by cutting or extrusion molding as in the insulated circuit board of Patent Document 2, the processing cost can be reduced. For this reason, the insulated circuit board 11 can realize a reduction in manufacturing cost while improving the heat dissipation performance.

また、この絶縁回路基板11は、絶縁基板31の裏側に薄板からなるコルゲートフィン41の各フィン41aの頂部41bが間隔を開けて帯状に接合されているだけである。このため、この絶縁回路基板11では、パワーデバイス91からの熱によりコルゲートフィン41が熱膨張する際、絶縁基板31を反らすように作用する力はそれ程大きくならない。このため、この絶縁回路基板11では、絶縁基板31とコルゲートフィン41との間の熱膨張差による絶縁基板31の割れやヒビの発生等の不具合も抑制されており、耐久性の向上を実現できている。   In addition, the insulating circuit board 11 is simply formed by bonding the top portions 41b of the fins 41a of the corrugated fins 41 made of a thin plate to the back side of the insulating substrate 31 with a gap therebetween. For this reason, in this insulated circuit board 11, when the corrugated fin 41 is thermally expanded by the heat from the power device 91, the force acting to warp the insulated substrate 31 is not so great. For this reason, in this insulated circuit board 11, defects such as cracks and cracks in the insulated substrate 31 due to a difference in thermal expansion between the insulated substrate 31 and the corrugated fins 41 are suppressed, and an improvement in durability can be realized. ing.

したがって、実施例1の絶縁回路基板11は、放熱性能を向上させつつ、製造コストの低廉化と耐久性の向上とを実現することができている。   Therefore, the insulated circuit board 11 of Example 1 can realize a reduction in manufacturing cost and an improvement in durability while improving the heat dissipation performance.

また、この絶縁回路基板11において、絶縁基板31とコルゲートフィン41との間には絶縁基板31より熱伝導率が高い放熱層51が備えられているので、絶縁回路基板11の裏面側にコルゲートフィン41の各頂部41bを接合する際に、ロウ付け等の簡便な方法で容易に実施することができている。また、パワーデバイス91から伝わる熱が放熱層51において面方向に拡散されるようになっており、放熱性能を一層向上させることができている。   Further, in this insulated circuit board 11, a heat radiation layer 51 having a higher thermal conductivity than that of the insulated substrate 31 is provided between the insulated substrate 31 and the corrugated fins 41. When joining each top 41b of 41, it can carry out easily by simple methods, such as brazing. Moreover, the heat transmitted from the power device 91 is diffused in the surface direction in the heat dissipation layer 51, and the heat dissipation performance can be further improved.

さらに、この絶縁回路基板11において、放熱層51は配線層21より薄いものである(配線層21が厚み0.4mm程度であるのに対して、放熱層51は厚み0.3mm程度)。その理由は、放熱層51に接合された各フィン41aの頂部41bにより、放熱層51に対して若干の補強効果があることから、その分だけ放熱層51を配線層21より薄くしても、絶縁回路基板11の表面側と裏面側との熱膨張差に起因する反りを抑制することができているからである。   Further, in the insulated circuit board 11, the heat dissipation layer 51 is thinner than the wiring layer 21 (the wiring layer 21 has a thickness of about 0.4 mm, whereas the heat dissipation layer 51 has a thickness of about 0.3 mm). The reason is that the top portion 41b of each fin 41a joined to the heat dissipation layer 51 has a slight reinforcing effect on the heat dissipation layer 51. Therefore, even if the heat dissipation layer 51 is made thinner than the wiring layer 21 by that amount, This is because the warpage caused by the difference in thermal expansion between the front surface side and the back surface side of the insulated circuit board 11 can be suppressed.

また、この絶縁回路基板11が適用されたパワーモジュール用基板1では、冷媒室61a内にコルゲートフィン41が収納された状態でヒートシンク61に絶縁回路基板11が冷媒室61aを封止する状態で固定されている。このため、パワーモジュール用基板1では、パワーデバイス91からの熱をヒートシンク61自体を介さずに、コルゲートフィン41の各フィン41aから冷却媒体に伝えることができる。このため、このパワーモジュール用基板1は、パワーデバイス91から各フィン41aまでの伝熱経路を大幅に短縮することができており、放熱性能を向上させることができている。   Further, in the power module substrate 1 to which the insulating circuit board 11 is applied, the insulating circuit board 11 is fixed to the heat sink 61 in a state in which the refrigerant chamber 61a is sealed while the corrugated fins 41 are housed in the refrigerant chamber 61a. Has been. For this reason, in the power module substrate 1, the heat from the power device 91 can be transmitted from the fins 41 a of the corrugated fins 41 to the cooling medium without passing through the heat sink 61 itself. For this reason, this power module substrate 1 can significantly shorten the heat transfer path from the power device 91 to each fin 41a, and can improve the heat dissipation performance.

さらに、このパワーモジュール用基板1において、絶縁回路基板11を構成する絶縁基板31の露出された周縁近傍が金属製のバネ材61eによりヒートシンク61に固定されている。このため、絶縁回路基板11を固定するバネ材61eと配線層21とが接触しないので、両者を絶縁する必要もなくなっており、製造コストの低廉化に寄与している。   Further, in the power module substrate 1, the exposed periphery of the insulating substrate 31 constituting the insulating circuit substrate 11 is fixed to the heat sink 61 by a metal spring material 61 e. For this reason, since the spring material 61e for fixing the insulating circuit board 11 and the wiring layer 21 do not come into contact with each other, it is not necessary to insulate them, which contributes to a reduction in manufacturing cost.

また、このパワーモジュール用基板1において、ヒートシンク61と絶縁回路基板11とは、バネ材61e及びOリング61dにより、互いの寸法変化が許容可能に固定されている。このため、線熱膨張係数が比較的大きいアルミニウム合金からなるヒートシンク61と、線熱膨張係数が比較的小さい窒化アルミニウムからなる絶縁基板31との間の熱膨張差が許容されている。このため、このパワーモジュール用基板1は、絶縁基板31が割れたり、ヒビを生じたりする等の不具合を抑制することができている。   In the power module substrate 1, the heat sink 61 and the insulating circuit substrate 11 are fixed to each other by a spring material 61e and an O-ring 61d so that the dimensional change can be allowed. For this reason, the thermal expansion difference between the heat sink 61 made of an aluminum alloy having a relatively large linear thermal expansion coefficient and the insulating substrate 31 made of aluminum nitride having a relatively small linear thermal expansion coefficient is allowed. For this reason, this power module substrate 1 can suppress problems such as the insulating substrate 31 being cracked or cracked.

(実施例2)
実施例2の絶縁回路基板12は、実施例1の絶縁回路基板11のコルゲートフィン41に対して、図6〜図9に示すように、コルゲートフィン42が波長方向に延びる切れ目42eにより分断された複数のフィン部材42fからなる点、及び切れ目42eを挟んで隣り合う各フィン42aのピッチがずれている点が異なる。その他の構成は、実施例1の絶縁回路基板11と同様であるので、説明は省く。
(Example 2)
As shown in FIGS. 6 to 9, the insulated circuit board 12 of the second embodiment is divided by the cuts 42 e extending in the wavelength direction with respect to the corrugated fins 41 of the insulated circuit board 11 of the first embodiment. The difference is that the fins 42f are composed of a plurality of fin members 42f and the pitch of the fins 42a adjacent to each other across the cut 42e is shifted. Other configurations are the same as those of the insulated circuit board 11 of the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

コルゲートフィン42は、複数のフィン部材42fからなる。各フィン部材42fは、厚み0.2mm程度のアルミニウム製薄板が繰り返し折り曲げられることにより、複数のフィン42aが波状に形成され、波長方向に狭い幅で伸びるものである。各フィン42aの各頂部42b及び各底部42cは、丸くカーブしつつ隣接する各フィン42a同士を繋いでいる。各フィン部材42fは、高さが5mm、各フィン42aの間隔が約2mmとされている。   The corrugated fin 42 includes a plurality of fin members 42f. Each fin member 42f is formed by repeatedly bending an aluminum thin plate having a thickness of about 0.2 mm to form a plurality of fins 42a in a wavy shape and extending with a narrow width in the wavelength direction. Each top part 42b and each bottom part 42c of each fin 42a connect each adjacent fin 42a, curving roundly. Each fin member 42f has a height of 5 mm and an interval between the fins 42a of about 2 mm.

実施例2の絶縁回路基板12では、このような形状である複数のフィン部材42fが絶縁回路基板12の放熱層51の裏面に、所定の隙間を有して並列に並べられた後、各フィン部材42fの頂部42bが放熱層51の裏面にロウ付け等により接合される。こうして、各フィン部材42f同士の隙間は、隣り合うフィン部材42f同士を分断する切れ目42eとされる。   In the insulated circuit board 12 according to the second embodiment, the plurality of fin members 42f having such a shape are arranged in parallel on the back surface of the heat dissipation layer 51 of the insulated circuit board 12 with a predetermined gap, and then each fin. The top part 42b of the member 42f is joined to the back surface of the heat dissipation layer 51 by brazing or the like. Thus, the gap between the fin members 42f is a cut 42e that divides the adjacent fin members 42f.

この際、並列に並べられた複数のフィン部材42fは、隣り合うもの同士で波長方向にずらして配置されている。このため、こうして得られた絶縁回路基板12において、コルゲールフィン42は、切れ目42eを挟んで隣り合うフィン42aのピッチが図8に拡大して示すようにずれている。また、絶縁回路基板12では、コルゲートフィン42の頂部42bが放熱層51の裏面にアルミロウ付けされた接合部42dの列が形成されている。   At this time, the plurality of fin members 42 f arranged in parallel are arranged so as to be shifted from each other in the wavelength direction. For this reason, in the insulated circuit board 12 obtained in this manner, the pitches of the adjacent corrugated fins 42 across the cuts 42e are shifted as shown in FIG. In the insulated circuit board 12, a row of joint portions 42 d in which the top portions 42 b of the corrugated fins 42 are brazed with aluminum on the back surface of the heat dissipation layer 51 is formed.

このような構成である実施例2の絶縁回路基板12も、図10に示すように、配線層21の表面にパワーデバイス91が実装される。そして、この絶縁回路基板12は、冷媒室61a内にコルゲートフィン42が収納された状態でヒートシンク61に搭載される。   Also in the insulated circuit board 12 of the second embodiment having such a configuration, the power device 91 is mounted on the surface of the wiring layer 21 as shown in FIG. And this insulated circuit board 12 is mounted in the heat sink 61 in the state by which the corrugated fin 42 was accommodated in the refrigerant | coolant chamber 61a.

ここで、実施例2の絶縁回路基板12は、ヒートシンク61にバネ材62eにより固定される。ヒートシンク61に係るその他の構成は、全て実施例1で述べた通りであるので説明は省く。   Here, the insulated circuit board 12 of the second embodiment is fixed to the heat sink 61 by the spring material 62e. Since the other configurations related to the heat sink 61 are all as described in the first embodiment, description thereof will be omitted.

バネ材62eは、実施例1のバネ材61eの中間に「N」字状の折り曲げ加工が施されている。このため、バネ材62eは、実施例1のバネ材61eと比較して、ヒートシンク61と絶縁回路基板12との間の寸法変化に対する追従性がさらに向上している。   The spring material 62e is bent in an “N” shape in the middle of the spring material 61e of the first embodiment. For this reason, the spring material 62e further improves the followability to the dimensional change between the heat sink 61 and the insulating circuit board 12 as compared with the spring material 61e of the first embodiment.

こうして、実施例2の絶縁回路基板12も、ヒートシンク61に搭載されて、パワーモジュールとなり、例えば、ハイブリッドカー等の移動体に搭載されて、実施例1の絶縁回路基板11と同様の作用効果を奏することができている。 Thus, the insulating circuit board 12 of the embodiment 2 also, are mounted to the heat sink 61 becomes a power module, for example, it is mounted on a mobile body such as a hybrid car, the same effect as an insulating circuit substrate 11 of Example 1 There is an effect.

それに加えて、実施例2の絶縁回路基板12において、コルゲートフィン42は、波長方向に延びる切れ目42eにより分断された複数のフィン部材42fからなっている。このため、コルゲートフィン42の波長方向と波長方向に直交する方向とで剛性が異なるという異方性が大幅に解消されており、絶縁基板31が割れたり、ヒビを生じたりする等の不具合の発生を一層抑制することができている。   In addition, in the insulated circuit board 12 according to the second embodiment, the corrugated fin 42 includes a plurality of fin members 42f divided by cuts 42e extending in the wavelength direction. For this reason, the anisotropy that the rigidity differs between the wavelength direction of the corrugated fin 42 and the direction orthogonal to the wavelength direction is largely eliminated, and the occurrence of defects such as cracking or cracking of the insulating substrate 31 occurs. Can be further suppressed.

また、実施例2の絶縁回路基板12において、コルゲールフィン42は、切れ目42eを挟んで隣り合う各フィン42aのピッチがずれていることから、コルゲートフィン42の周囲を流通する冷却媒体は、各フィン42aに沿って上流から下流へと流通しつつ、ピッチのずれた次のフィン42aによって、分断される。このため、冷却媒体は、適度に攪拌されつつ流通する。その結果として、この絶縁回路基板12では、各フィン42aの近傍において、流通する冷却媒体の境界層が顕著に生じて放熱性能が低下するという不具合を抑制することができている。このため、この絶縁回路基板12は、放熱性能を一層向上させることができている。   In the insulated circuit board 12 of the second embodiment, the pitch of the adjacent fins 42a is shifted between the corrugated fins 42 with the cuts 42e interposed therebetween. While flowing from the upstream to the downstream along the fin 42a, it is divided by the next fin 42a whose pitch is shifted. For this reason, a cooling medium distribute | circulates, stirring moderately. As a result, in this insulated circuit board 12, it is possible to suppress the problem that the boundary layer of the circulating cooling medium is prominently generated near the fins 42a and the heat dissipation performance is deteriorated. For this reason, this insulated circuit board 12 can further improve the heat dissipation performance.

(実施例3)
実施例3の絶縁回路基板13は、実施例1のコルゲートフィン41及び実施例2のコルゲートフィン42に対して、図11及び図12に示すように、コルゲートフィン43の各フィン43aの頂部43bを除く部分が波長方向に延びる切れ目43eにより分断されている点及び各フィン43aが矩形である点が異なる。その他の構成は、実施例1の絶縁回路基板11と同様であるので、説明は省く。
(Example 3)
As shown in FIGS. 11 and 12, the insulated circuit board 13 according to the third embodiment is different from the corrugated fins 41 according to the first embodiment and the corrugated fins 42 according to the second embodiment with the top portions 43b of the fins 43a of the corrugated fins 43. The difference is that the part to be removed is divided by a cut 43e extending in the wavelength direction and each fin 43a is rectangular. Other configurations are the same as those of the insulated circuit board 11 of the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

各フィン43aの頂部43b及び底部43cは、直角に折り曲げられつつ隣り合う各フィン43a同士を繋いでおり、その結果として、図11に示すように、各フィン43aの折り曲げ断面が矩形となっている。   The top portion 43b and the bottom portion 43c of each fin 43a connect adjacent fins 43a while being bent at a right angle. As a result, as shown in FIG. 11, the bending cross section of each fin 43a is rectangular. .

このような構成である実施例3の絶縁回路基板13も、配線層21の表面にパワーデバイス91が実装される。そして、図10に示す実施例2の絶縁回路基板12と同様に、この絶縁回路基板13も、冷媒室61a内にコルゲートフィン43が収納された状態でヒートシンク61に搭載される。ヒートシンク61の構成は、実施例2で述べた通りであるので説明は省く。   In the insulated circuit board 13 of Example 3 having such a configuration, the power device 91 is mounted on the surface of the wiring layer 21. Then, similarly to the insulating circuit board 12 of the second embodiment shown in FIG. 10, the insulating circuit board 13 is also mounted on the heat sink 61 in a state where the corrugated fins 43 are accommodated in the refrigerant chamber 61a. Since the structure of the heat sink 61 is as described in the second embodiment, the description thereof is omitted.

こうして、実施例3の絶縁回路基板13も、実施例1の絶縁回路基板11と同様に、ヒートシンク61に搭載されて、パワーモジュールとなり、例えば、ハイブリッドカー等の移動体に搭載されて、実施例1の絶縁回路基板11及び実施例2の絶縁回路基板12と同様の作用効果を奏することができている。   Thus, the insulated circuit board 13 of the third embodiment is also mounted on the heat sink 61 and becomes a power module, similarly to the insulated circuit board 11 of the first embodiment. For example, the insulated circuit board 13 is mounted on a moving body such as a hybrid car. The same effects as those of the first insulating circuit board 11 and the insulating circuit board 12 of the second embodiment can be obtained.

それに加えて、実施例3の絶縁回路基板13において、コルゲートフィン43は、各フィン43aの頂部43bを除く部分が波長方向に延びる切れ目43eにより分断されている。このため、コルゲートフィン43は、頂部43bに分断されていない部分を有しており、一体のものとして取り扱うことができているので、実施例1のコルゲートフィン41と比較して、組付け工程における作業性も低下してしない。   In addition, in the insulated circuit board 13 of the third embodiment, the corrugated fins 43 are divided by cuts 43e extending in the wavelength direction except for the tops 43b of the fins 43a. For this reason, since the corrugated fin 43 has a part which is not divided by the top part 43b and can be handled as an integral part, compared with the corrugated fin 41 of the first embodiment, in the assembling process. Workability has not deteriorated.

また、実施例3の絶縁回路基板13において、コルゲートフィン43の各フィン43aが矩形であることから、放熱層51の裏面に接合される各フィン43aの頂部43bの接合面積を所定の面積に設定することが容易となっている。このため、この絶縁回路基板13は、コルゲートフィン43による絶縁回路基板13の裏面側に対する補強効果を調整することが一層容易になっており、耐久性をさらに向上させることが可能となっている。   Moreover, in the insulated circuit board 13 of Example 3, since each fin 43a of the corrugated fin 43 is a rectangle, the junction area of the top part 43b of each fin 43a joined to the back surface of the thermal radiation layer 51 is set to a predetermined area. It is easy to do. For this reason, it is easier to adjust the reinforcing effect of the corrugated fins 43 on the back surface side of the insulating circuit board 13, and the durability can be further improved.

(実施例4)
実施例4の絶縁回路基板14は、実施例2の絶縁回路基板12のコルゲートフィン42における各頂部42bの他方側である各フィン42aの底部42cに、図13〜図16に示すように、補強板49が接合されたものである。その他の構成は、実施例2の絶縁回路基板12と同様であるので、説明は省く。
Example 4
As shown in FIGS. 13 to 16, the insulating circuit board 14 of the fourth embodiment is reinforced on the bottom 42 c of each fin 42 a that is the other side of each top 42 b of the corrugated fin 42 of the insulating circuit board 12 of the second embodiment, as shown in FIGS. 13 to 16. The plate 49 is joined. Other configurations are the same as those of the insulated circuit board 12 of the second embodiment, and thus description thereof is omitted.

補強板49は、厚み2mmのアルミニウム合金製の板であり、縦横寸法は、配線層21及び放熱層51と同じ寸法とされている。   The reinforcing plate 49 is an aluminum alloy plate having a thickness of 2 mm, and the vertical and horizontal dimensions are the same as those of the wiring layer 21 and the heat dissipation layer 51.

この補強板49は、コルゲートフィン42が放熱層51の裏面に接合される際に、同時にコルゲートフィン42と接合される。具体的には、各フィン42aの底部43cに補強板49の表面が当接されて、ロウ付けにより接合される。こうして得られた絶縁回路基板14では、図15及び図16に拡大して示すように、コルゲートフィン42の底部42cが補強板49の表面にアルミロウ付けされた接合部49aの列が形成されている。   The reinforcing plate 49 is joined to the corrugated fin 42 at the same time when the corrugated fin 42 is joined to the back surface of the heat dissipation layer 51. Specifically, the surface of the reinforcing plate 49 is brought into contact with the bottom 43c of each fin 42a and joined by brazing. In the insulating circuit board 14 thus obtained, as shown in enlarged views in FIGS. 15 and 16, a row of joint portions 49 a in which the bottom portions 42 c of the corrugated fins 42 are brazed with aluminum on the surface of the reinforcing plate 49 is formed. .

このような構成である実施例4の絶縁回路基板14も、図17に示すように、配線層21の表面にパワーデバイス91が実装される。そして、この絶縁回路基板14は、冷媒室61a内にコルゲートフィン42及び補強板49が収納された状態でヒートシンク61に搭載される。ヒートシンク61の構成は、上述した通りであるので説明は省くが、ばね材64eがロウ付けでなくボルト64fでヒートシンク61の表面に固定されている点が異なる。これにより、バネ材64eは着脱可能となっており、絶縁回路基板14を取り外すことが可能となっている。   In the insulated circuit board 14 of the fourth embodiment having such a configuration, the power device 91 is mounted on the surface of the wiring layer 21 as shown in FIG. And this insulated circuit board 14 is mounted in the heat sink 61 in the state by which the corrugated fin 42 and the reinforcement board 49 were accommodated in the refrigerant | coolant chamber 61a. Since the configuration of the heat sink 61 is as described above, a description thereof will be omitted, except that the spring material 64e is fixed to the surface of the heat sink 61 with bolts 64f instead of brazing. Thereby, the spring material 64e can be attached and detached, and the insulated circuit board 14 can be removed.

こうして、実施例4の絶縁回路基板14も、ヒートシンク61に搭載されて、パワーモジュールとなり、例えば、ハイブリッドカー等の移動体に搭載されて、実施例1の絶縁回路基板11及び実施例2の絶縁回路基板12と同様の作用効果を奏することができている。 Thus, the insulating circuit board 14 of the fourth embodiment is also mounted on the heat sink 61 becomes a power module, for example, is mounted on a mobile body such as a hybrid car, in the first embodiment insulating circuit board 11 and Example 2 The same effect as that of the insulated circuit board 12 can be obtained.

それに加えて、実施例4の絶縁回路基板14において、コルゲートフィン42における各頂部42bの他方側である各フィン42aの底部42cには補強板49が接合されている。このため、絶縁回路基板14全体の剛性が向上しており、絶縁基板31が割れたり、ヒビを生じたりする等の不具合の発生を抑制することができている。また、コルゲートフィン42自体は、波長方向と波長方向に直交する方向とで剛性が異なる異方性を有するが、この補強板49が接合されることにより、コルゲートフィン42の異方性を緩和させることができている。発明者らが試算した結果によれば、コルゲートフィン42の高さが5mm程度程度と充分に確保されていれば、補強板49が接合された絶縁基板31の反りも極めて小さくすることができている(反りは2μm以下)。但し、コルゲートフィン42の高さが減少する程、絶縁基板31の反りが増加する傾向があることが解っている。   In addition, in the insulated circuit board 14 of the fourth embodiment, a reinforcing plate 49 is joined to the bottom 42c of each fin 42a that is the other side of each top 42b of the corrugated fin 42. For this reason, the rigidity of the whole insulated circuit board 14 is improved, and it is possible to suppress the occurrence of problems such as the insulating board 31 being cracked or cracked. Further, the corrugated fin 42 itself has anisotropy having different stiffnesses in the wavelength direction and the direction orthogonal to the wavelength direction, but the anisotropy of the corrugated fin 42 is relaxed by joining the reinforcing plate 49. Is able to. According to the results calculated by the inventors, if the height of the corrugated fin 42 is sufficiently secured to be about 5 mm, the warp of the insulating substrate 31 to which the reinforcing plate 49 is bonded can be extremely reduced. (Warp is 2 μm or less). However, it is understood that the warp of the insulating substrate 31 tends to increase as the height of the corrugated fins 42 decreases.

(実施例5)
実施例5のパワーモジュール用基板5は、実施例1〜実施例4で述べたパワーモジュール用基板1〜4を改良し、複数の絶縁回路基板を簡便な方法により搭載可能にしたものである。実施例5のパワーモジュール用基板5は、実施例1〜4の絶縁回路基板11〜14のいずれかを採用することが可能であるが、ここでは便宜上、実施例1の絶縁回路基板11を採用して説明する。
(Example 5)
The power module substrate 5 of the fifth embodiment is obtained by improving the power module substrates 1 to 4 described in the first to fourth embodiments and mounting a plurality of insulating circuit substrates by a simple method. As the power module substrate 5 of the fifth embodiment, any one of the insulated circuit boards 11 to 14 of the first to fourth embodiments can be adopted, but here, for convenience, the insulated circuit board 11 of the first embodiment is adopted. To explain.

実施例5のパワーモジュール用基板5は、図18及び図19に示すように、6枚(2×3列に配列される)の絶縁回路基板11と、ヒートシンク65とを有する。   As shown in FIGS. 18 and 19, the power module substrate 5 of the fifth embodiment includes six insulating circuit substrates 11 (arranged in 2 × 3 rows) and a heat sink 65.

ヒートシンク65には、一枚のベースプレート65z上に配設された6組(2×3列に配列される)の冷媒室65a、流入路65g及び流出路65hが形成されている。流入路65gは冷媒室65aに冷却媒体を流入させ、流出路65hは冷媒室65aから冷却媒体を流出させるものである。   In the heat sink 65, six sets (arranged in 2 × 3 rows) of refrigerant chambers 65a, an inflow path 65g, and an outflow path 65h are formed on one base plate 65z. The inflow path 65g allows the cooling medium to flow into the refrigerant chamber 65a, and the outflow path 65h allows the cooling medium to flow out of the refrigerant chamber 65a.

各絶縁回路基板11は、ヒートシンク65にバネ材65eとOリング61dとにより封止状態で固定されている。この際、各絶縁回路基板11のコルゲートフィン41は、冷媒室65a内に収納された状態となっている。   Each insulated circuit board 11 is fixed to the heat sink 65 in a sealed state by a spring material 65e and an O-ring 61d. At this time, the corrugated fins 41 of the respective insulating circuit boards 11 are stored in the refrigerant chamber 65a.

バネ材65eは、弾性変形能が高いバネ鋼板製であり、図20及び図21に示すように、上方から見て、中央に大きな開孔651eを有する矩形をなし、四辺各々が下方に折り曲げられて、下端側に係止用凸部652eが形成されている。このばね材65eは、図18及び図19に示すように、ヒートシンク65に載置された絶縁回路基板11の上方から被せられて、係止用凸部652eをヒートシンク65に形成された係止用凹部653eに嵌め合わされることにより、絶縁回路基板11をヒートシンク65に固定するようになっている。この際、ヒートシンク65と絶縁回路基板11との間にOリング61dが介在することにより、ヒートシンク65と絶縁回路基板11との間が封止状態とされるとともに、ヒートシンク65と絶縁回路基板11とが互いの寸法変化を許容可能となっている。 The spring material 65e is made of a spring steel plate having a high elastic deformability. As shown in FIGS. 20 and 21, when viewed from above, the spring material 65e has a rectangular shape with a large opening 651e at the center, and each of the four sides is bent downward. Thus, a locking projection 652e is formed on the lower end side. As shown in FIGS. 18 and 19, the spring material 65 e is applied from above the insulating circuit board 11 placed on the heat sink 65, and a locking projection 652 e is formed on the heat sink 65. by the Ruco fitted in the recess 653E, the insulating circuit board 11 adapted to secure the heat sink 65. At this time, since the O-ring 61d is interposed between the heat sink 65 and the insulating circuit board 11, the heat sink 65 and the insulating circuit board 11 are sealed, and the heat sink 65 and the insulating circuit board 11 However, the mutual dimensional change is acceptable.

このような構成である実施例5のパワーモジュール用基板5は、パワーデバイス91が実装された複数の絶縁回路基板11が搭載されて、パワーモジュールとなり、例えば、ハイブリッドカー等の移動体に搭載されて、上述の作用効果を奏することができている。それに加えて、このパワーモジュール用基板5は、複数の絶縁回路基板11を簡便な方法により搭載可能となっている。特にバネ材65eにより、絶縁回路基板11の着脱を容易に実施可能であり、メンテナンス性も大幅に向上している。 Power module substrate 5 of Example 5 such a configuration, a plurality of insulated circuit board 11 that the power device 91 is mounted is mounted, enters the power module, for example, in a mobile object such as a hybrid car It is mounted and the above-mentioned operational effects can be achieved. In addition, the power module substrate 5 can be mounted with a plurality of insulating circuit substrates 11 by a simple method. In particular, the insulating circuit board 11 can be easily attached and detached by the spring material 65e, and the maintainability is greatly improved.

(実施例6)
実施例6のパワーモジュール用基板6は、実施例5のパワーモジュール用基板5のばね材65eに対して、図22〜図24に示すように、ばね材66eの形状が異なる。その他の構成は実施例5のパワーモジュール用基板5と同様であるので説明は省く。
(Example 6)
The power module substrate 6 of Example 6 differs from the spring material 65e of the power module substrate 5 of Example 5 in the shape of the spring material 66e as shown in FIGS. Since other configurations are the same as those of the power module substrate 5 of the fifth embodiment, description thereof is omitted.

バネ材66eも、ばね材65eと同様に、弾性変形能が高いバネ鋼板製であり、図23及び図24に示すように、上方からみて、中央に大きな開孔661eを有する矩形をなし、四辺各々が一端上方に折り曲げられた後、下方に折り曲げられて、下端側に係止用穴部662eが形成されている。このばね材66eは、図22に示すように、ヒートシンク65に載置された絶縁回路基板11の上方から被せられて、係止用穴部662eをヒートシンク65に形成された係止用凸部663eに嵌め合わされることにより、絶縁回路基板11をヒートシンク65に固定するようになっている。この際、ヒートシンク65と絶縁回路基板11との間にOリング61dが介在することにより、ヒートシンク65と絶縁回路基板11との間が封止状態とされるとともに、ヒートシンク65と絶縁回路基板11とが互いの寸法変化を許容可能となっている。   Similarly to the spring material 65e, the spring material 66e is made of a spring steel plate having a high elastic deformability, and as shown in FIGS. 23 and 24, the spring material 66e has a rectangular shape with a large opening 661e at the center as seen from above, and has four sides. Each of them is bent upward at one end and then bent downward to form a locking hole 662e on the lower end side. As shown in FIG. 22, the spring material 66 e is covered from above the insulating circuit board 11 placed on the heat sink 65, and a locking projection 663 e formed on the heat sink 65 with a locking hole 662 e. The insulated circuit board 11 is fixed to the heat sink 65 by being fitted to the heat sink 65. At this time, since the O-ring 61d is interposed between the heat sink 65 and the insulating circuit board 11, the heat sink 65 and the insulating circuit board 11 are sealed, and the heat sink 65 and the insulating circuit board 11 However, the mutual dimensional change is acceptable.

このような構成である実施例6のパワーモジュール用基板6も、実施例5のパワーモジュール用基板5と同様に、パワーデバイス91が実装された絶縁回路基板11が搭載されて、パワーモジュールとなり、同様の作用効果を奏することができている。 Power module substrate 6 of Example 6 is such a structure, like the power module substrate 5 of Example 5, an insulating circuit board 11 that the power device 91 is mounted is mounted, and the power module Thus, similar operational effects can be achieved.

(実施例7)
実施例7のパワーモジュール用基板7は、実施例5、6のパワーモジュール用基板5、6のばね材65e、66eの代わりに、図25に示すように、ヒートシンク65と絶縁回路基板11との寸法変化を許容可能な接着剤67eによって固定されている点が異なる。その他の構成は実施例5のパワーモジュール用基板5と同様であるので説明は省く。
(Example 7)
As shown in FIG. 25, the power module substrate 7 of Example 7 includes a heat sink 65 and an insulating circuit substrate 11 instead of the spring members 65e and 66e of the power module substrates 5 and 6 of Examples 5 and 6. It is different in that it is fixed by an adhesive 67e capable of allowing dimensional changes. Since other configurations are the same as those of the power module substrate 5 of the fifth embodiment, description thereof is omitted.

接着剤67eは、耐熱性、耐水性及び弾性変形能が高いシリコン系の弾性接着剤である。この接着剤67eは、図25に示すように、ヒートシンク65に絶縁回路基板11を載置する際、双方の間に介在させて、絶縁回路基板11の裏面側の周縁をヒートシンク65に接着固定するようになっている。この接着剤67eにより、ヒートシンク65と絶縁回路基板11との間が封止状態とされるとともに、ヒートシンク65と絶縁回路基板11とが互いの寸法変化を許容可能となっている。   The adhesive 67e is a silicon-based elastic adhesive having high heat resistance, water resistance, and elastic deformability. As shown in FIG. 25, the adhesive 67e is interposed between the two when the insulating circuit board 11 is placed on the heat sink 65, and the peripheral edge on the back surface side of the insulating circuit board 11 is bonded and fixed to the heat sink 65. It is like that. The adhesive 67e seals the heat sink 65 and the insulating circuit board 11, and allows the heat sink 65 and the insulating circuit board 11 to allow dimensional changes.

このような構成である実施例7のパワーモジュール用基板7も、実施例5、6のパワーモジュール用基板5、6と同様に、パワーデバイス91が実装された絶縁回路基板11が搭載されて、パワーモジュールとなり、同様の作用効果を奏することができている。また、部品点数を削減することができているので、製造コストの低廉化が可能となっている。 Similarly to the power module substrates 5 and 6 of the fifth and sixth embodiments, the power module substrate 7 of the seventh embodiment having such a configuration is mounted with the insulating circuit substrate 11 on which the power device 91 is mounted. It becomes a power module, which can provide a similar effect. In addition, since the number of parts can be reduced, the manufacturing cost can be reduced.

(実施例8)
実施例1〜実施例7のパワーモジュール用基板1〜7では、絶縁回路基板11〜14とヒートシンク61、65とが別体となっているのに対して、実施例8のパワーモジュール用基板8では、図26〜図28に示すように、絶縁回路基板11とヒートシンク68とが一体とされたものである点が異なる。実施例8のパワーモジュール用基板8は、実施例1〜4の絶縁回路基板11〜14のいずれかを採用することが可能であるが、ここでは便宜上、実施例1の絶縁回路基板11を採用して説明する。
(Example 8)
In the power module substrates 1 to 7 of the first to seventh embodiments, the insulating circuit substrates 11 to 14 and the heat sinks 61 and 65 are separate from each other, whereas the power module substrate 8 of the eighth embodiment is used. However, as shown in FIGS. 26 to 28, the insulating circuit board 11 and the heat sink 68 are integrated. The power module substrate 8 of Example 8, it is possible to adopt any of the insulating circuit board 11 to 14 of Examples 1 to 4, wherein for convenience, the insulating circuit board 11 of Example 1 Adopt and explain.

実施例8のパワーモジュール用基板8において、絶縁回路基板11は、パワーデバイス91が実装される前の製造工程において、予めヒートシンク68のベースプレート68zの表面に、周壁部材68jを介して一体に接合固定される。   In the power module substrate 8 of Example 8, the insulating circuit substrate 11 is integrally bonded and fixed to the surface of the base plate 68z of the heat sink 68 in advance through the peripheral wall member 68j in the manufacturing process before the power device 91 is mounted. Is done.

周壁部材68jは、表面に亜鉛メッキ又はニッケルメッキ処理が施されたされた鉄又は銅製のものであり、図28に示すように、上面から見て矩形をなす側壁部681jと、側壁部681jの上端から水平外側に伸びる上面部682jと、側壁部681jの下端から水平外側に伸びる下面部683jとからなる。   The peripheral wall member 68j is made of iron or copper whose surface is galvanized or nickel-plated. As shown in FIG. 28, the peripheral wall member 68j has a rectangular side wall 681j and a side wall 681j. The upper surface portion 682j extends horizontally outward from the upper end and the lower surface portion 683j extends horizontally outward from the lower end of the side wall portion 681j.

絶縁回路基板11と周壁部材68jとベースプレート68zとは、下記のように一体化される。   The insulating circuit board 11, the peripheral wall member 68j, and the base plate 68z are integrated as follows.

まず、流入路68g及び流出路68hが加工されたベースプレート68zの表面に周壁部材68jを載置する。この際、ベースプレート68zの表面と下面部683jとの間にアルミロウ材を介在させる。次に周壁部材68jの上方に、絶縁回路基板11を載置する。この際、絶縁回路基板11の放熱層51の裏面と、周壁部材68jの上面部682jとの間にアルミロウ材を介在させる。そして、これらを加熱、冷却することにより、絶縁回路基板11と周壁部材68jとベースプレート68zとがアルミロウ付けで一体化されることとなる。また、この際、絶縁回路基板11のコルゲートフィン41は、絶縁回路基板11と、周壁部材68jの側壁部681jと、ベースプレート68zとで囲まれた冷媒室65a内に収納される。   First, the peripheral wall member 68j is placed on the surface of the base plate 68z in which the inflow path 68g and the outflow path 68h are processed. At this time, an aluminum brazing material is interposed between the surface of the base plate 68z and the lower surface portion 683j. Next, the insulated circuit board 11 is placed above the peripheral wall member 68j. At this time, an aluminum brazing material is interposed between the back surface of the heat dissipation layer 51 of the insulating circuit board 11 and the upper surface portion 682j of the peripheral wall member 68j. Then, by heating and cooling these, the insulating circuit board 11, the peripheral wall member 68j, and the base plate 68z are integrated by aluminum brazing. At this time, the corrugated fins 41 of the insulating circuit board 11 are accommodated in a refrigerant chamber 65a surrounded by the insulating circuit board 11, the side wall portion 681j of the peripheral wall member 68j, and the base plate 68z.

こうして、図26に示すように、予め周壁部材68j及びベースプレート68zと一体化された絶縁回路基板11にパワーデバイス91が実装され、流路が凹設された流路部材68yがベースプレート68zの裏面に組み付けられ、絶縁回路基板11を保護する蓋部材68xがベースプレート68zの表面に組み付けられた後、ボルト68wにより、これらが固定されて、実施例8のパワーモジュール用基板8が完成する。こうして、完成した実施例8のパワーモジュール用基板8は、既にパワーデバイス91が搭載されていることから、パワーモジュールとしても完成しており、例えば、ハイブリッドカー等の移動体に搭載されて、上述の作用効果を奏することができている。   In this way, as shown in FIG. 26, the power device 91 is mounted on the insulating circuit board 11 previously integrated with the peripheral wall member 68j and the base plate 68z, and the flow path member 68y having a recessed flow path is formed on the back surface of the base plate 68z. After the lid member 68x that is assembled and protects the insulating circuit board 11 is assembled to the surface of the base plate 68z, these are fixed by the bolts 68w to complete the power module substrate 8 of the eighth embodiment. Thus, the completed power module substrate 8 of the eighth embodiment is also completed as a power module since the power device 91 is already mounted. For example, the power module substrate 8 is mounted on a moving body such as a hybrid car and the above-mentioned. The effect of this can be achieved.

それに加えて、実施例8のパワーモジュール用基板8では、パワーデバイス91が絶縁回路基板11に実装される前の製造工程において、予め絶縁回路基板11がヒートシンク68のベースプレート68zの表面に、周壁部材68jを介して一体に接合固定される。このため、パワーモジュール用基板8では、パワーデバイス91の実装からパワーモジュールが完成するまでの作業工程が大幅に削減されており、組付け作業の作業効率の向上に寄与している。   In addition, in the power module substrate 8 of the eighth embodiment, in the manufacturing process before the power device 91 is mounted on the insulating circuit substrate 11, the insulating circuit substrate 11 is provided on the surface of the base plate 68 z of the heat sink 68 in advance on the peripheral wall member. 68j is joined and fixed integrally. For this reason, in the power module substrate 8, the work process from the mounting of the power device 91 to the completion of the power module is greatly reduced, which contributes to the improvement of the work efficiency of the assembly work.

(実施例9)
実施例9のパワーモジュール用基板9は、実施例8のパワーモジュール用基板8の周壁部材68jに対して、図29〜図30に示すように、周壁部材69jの形状が異なる。その他の構成は実施例8のパワーモジュール用基板8と同様であるので説明は省く。
Example 9
The power module substrate 9 of Example 9 differs from the peripheral wall member 68j of the power module substrate 8 of Example 8 in the shape of the peripheral wall member 69j, as shown in FIGS. Since other configurations are the same as those of the power module substrate 8 of the eighth embodiment, description thereof is omitted.

周壁部材69jは、材料コストが低廉なアルミニウム製の押出成形中空角材を所定の長さに切断して得られる。   The peripheral wall member 69j is obtained by cutting an aluminum extruded hollow square material having a low material cost into a predetermined length.

このような周壁部材91を採用することにより、実施例9のパワーモジュール用基板9は、実施例8のパワーモジュール用基板8と同様の作用効果を奏することができるとともに、製造コストの低廉化が可能となっている。   By adopting such a peripheral wall member 91, the power module substrate 9 of the ninth embodiment can achieve the same operational effects as the power module substrate 8 of the eighth embodiment, and the manufacturing cost can be reduced. It is possible.

以上において、本発明を実施例1〜9に即して説明したが、本発明は上記実施例1〜9に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。   In the above, the present invention has been described with reference to the first to ninth embodiments. However, the present invention is not limited to the first to ninth embodiments, and can be appropriately modified and applied without departing from the spirit of the present invention. Needless to say.

例えば、ばね材61e、62e、64eは、それぞれ実施例1、2、4で使用したが、この組み合わせに限られない。また、実施例2〜4では、切れ目を挟んで隣り合うフィンのピッチがずれるようにコルゲートフィンを配置したが、ピッチがずれないようにコルゲートフィンを配置しても良い。   For example, the spring members 61e, 62e, and 64e are used in Examples 1, 2, and 4, respectively, but are not limited to this combination. Moreover, in Examples 2-4, although the corrugated fin was arrange | positioned so that the pitch of the adjacent fin may shift | deviate on both sides of a cut | interruption, you may arrange | position a corrugated fin so that a pitch may not shift | deviate.

本発明はパワーモジュール基板に利用可能である。 The present invention is applicable to power module substrate.

実施例1の絶縁回路基板の概略正面図である。1 is a schematic front view of an insulated circuit board of Example 1. FIG. 実施例1の絶縁回路基板の概略側面図である。1 is a schematic side view of an insulated circuit board of Example 1. FIG. 実施例1の絶縁回路基板に係り、図1のZ部の部分拡大図である。FIG. 2 is a partial enlarged view of a Z portion in FIG. 1 according to the insulated circuit board of Example 1. 実施例1の絶縁回路基板に係り、図3のA−A断面を示す部分拡大断面図である。FIG. 4 is a partial enlarged cross-sectional view showing an AA cross section of FIG. 3 according to the insulated circuit board of Example 1. 実施例1の絶縁回路基板が適用されたパワーモジュールの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the power module to which the insulated circuit board of Example 1 was applied. 実施例2の絶縁回路基板の概略正面図である。6 is a schematic front view of an insulated circuit board of Example 2. FIG. 実施例2の絶縁回路基板の概略側面図である。6 is a schematic side view of an insulated circuit board of Example 2. FIG. 実施例2の絶縁回路基板に係り、図6のY部の部分拡大図である。FIG. 7 is a partial enlarged view of a Y portion in FIG. 6 according to the insulated circuit board of Example 2. 実施例2の絶縁回路基板に係り、図8のB−B断面を示す部分拡大断面図である。FIG. 9 is a partial enlarged cross-sectional view showing the BB cross section of FIG. 8 according to the insulated circuit board of Example 2. 実施例2の絶縁回路基板が適用されたパワーモジュールの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the power module to which the insulated circuit board of Example 2 was applied. 実施例3の絶縁回路基板に係り、図6部の部分拡大図である。FIG. 7 is a partial enlarged view of FIG. 6 relating to an insulated circuit board of Example 3. 実施例3の絶縁回路基板に係り、図11のC−C断面を示す部分拡大断面図である。FIG. 12 is a partial enlarged cross-sectional view illustrating a cross section taken along the line CC in FIG. 11 according to the insulated circuit board of Example 3. 実施例4の絶縁回路基板の概略正面図である。6 is a schematic front view of an insulated circuit board of Example 4. FIG. 実施例4の絶縁回路基板の概略側面図である。7 is a schematic side view of an insulated circuit board according to Example 4. FIG. 実施例4の絶縁回路基板に係り、図13のX部の部分拡大図である。FIG. 14 is an enlarged view of a portion X in FIG. 13 according to the insulated circuit board of Example 4. 実施例4の絶縁回路基板に係り、図15のD−D断面を示す部分拡大断面図である。FIG. 16 is a partial enlarged cross-sectional view showing a DD cross section of FIG. 15 according to the insulated circuit board of Example 4. 実施例4の絶縁回路基板が適用されたパワーモジュールの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the power module to which the insulated circuit board of Example 4 was applied. 実施例5のパワーモジュール用基板の概略断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a power module substrate of Example 5. FIG. 実施例5のパワーモジュール用基板に係り、図18のE−E断面を示す概略断面図である。FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing a cross section taken along line EE of FIG. 18 in connection with the power module substrate of Example 5. 実施例5のパワーモジュール用基板に係り、絶縁回路基板を固定するばね材の概略上面図である。FIG. 10 is a schematic top view of a spring material for fixing an insulating circuit board according to the power module substrate of Example 5. 実施例5のパワーモジュール用基板に係り、絶縁回路基板を固定するばね材の概略正面図である。FIG. 10 is a schematic front view of a spring material for fixing an insulating circuit board according to the power module substrate of Example 5. 実施例6のパワーモジュール用基板の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the board | substrate for power modules of Example 6. FIG. 実施例6のパワーモジュール用基板に係り、絶縁回路基板を固定するばね材の概略上面図である。It is a schematic top view of the spring material which fixes the insulated circuit board concerning the board | substrate for power modules of Example 6. FIG. 実施例6のパワーモジュール用基板に係り、絶縁回路基板を固定するばね材の概略正面図である。It is a schematic front view of the spring material which fixes the insulated circuit board concerning the board | substrate for power modules of Example 6. FIG. 実施例7のパワーモジュール用基板の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the board for power modules of Example 7. 実施例8のパワーモジュール用基板に係り、流路部材と蓋部材とともに組み付けられた状態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which concerns on the board | substrate for power modules of Example 8, and shows the state assembled | attached with the flow-path member and the cover member. 実施例8のパワーモジュール用基板の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the board | substrate for power modules of Example 8. FIG. 実施例8のパワーモジュール用基板に係り、周壁部材の概略斜視図である。FIG. 10 is a schematic perspective view of a peripheral wall member according to a power module substrate of Example 8. 実施例9のパワーモジュール用基板の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the board | substrate for power modules of Example 9. FIG. 実施例9のパワーモジュール用基板に係り、周壁部材の概略斜視図である。FIG. 10 is a schematic perspective view of a peripheral wall member according to a power module substrate of Example 9.

符号の説明Explanation of symbols

11、12、13、14…絶縁回路基板
21…配線層
31…絶縁基板
41、42、43…コルゲートフィン
41a、42a、43a…フィン
41b、42b、43b…頂部
41c、42c、43c…底部
42e、43e…切れ目
42f…フィン部材
49…補強板
51…放熱層
61a、65a…冷媒室
65g、68g…流入路
65h、68h…流出路
61、65、68…ヒートシンク
61e、62e、64e、65e、66e…ばね材
67e…接着剤
91…パワーデバイス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 12, 13, 14 ... Insulation circuit board 21 ... Wiring layer 31 ... Insulation board 41, 42, 43 ... Corrugated fin 41a, 42a, 43a ... Fin 41b, 42b, 43b ... Top part 41c, 42c, 43c ... Bottom part 42e, 43e ... cut 42f ... fin member 49 ... reinforcing plate 51 ... heat radiation layer 61a, 65a ... refrigerant chamber 65g, 68g ... inflow path 65h, 68h ... outflow path 61, 65, 68 ... heat sink 61e, 62e, 64e, 65e, 66e ... Spring material 67e… Adhesive 91… Power device

Claims (6)

一方の面にパワーデバイスが実装される配線層と、該配線層の他方の面に接合された絶縁基板と、複数のフィンが波状に形成され、該絶縁基板の他方の面側に各該フィンの頂部が接合されたコルゲートフィンとを備える絶縁回路基板と、
冷媒室、流入路及び流出路が形成され、該流入路は該冷媒室に冷却媒体を流入させ、該流出路は該冷媒室から該冷却媒体を流出させるものであるヒートシンクとを有し、
該冷媒室内に該コルゲートフィンが収納された状態、かつ該絶縁基板が該冷媒室を封止する状態で、該ヒートシンクに該絶縁基板の周縁が固定され
該コルゲートフィンは、各該フィンの該頂部を除く部分が波長方向に延びる切れ目により分断されていることを特徴とするパワーモジュール用基板。
A wiring layer on which a power device is mounted on one surface, an insulating substrate bonded to the other surface of the wiring layer, and a plurality of fins are formed in a wave shape, and each fin is formed on the other surface side of the insulating substrate. An insulated circuit board comprising a corrugated fin joined to the top of
A refrigerant chamber, an inflow path and an outflow path are formed, the inflow path has a cooling medium flowing into the refrigerant chamber, and the outflow path has a heat sink that allows the cooling medium to flow out of the refrigerant chamber;
In a state where the corrugated fin is housed in the refrigerant chamber and the insulating substrate seals the refrigerant chamber, the periphery of the insulating substrate is fixed to the heat sink ,
The corrugated fin is a substrate for a power module , wherein a portion of each fin excluding the top is divided by a cut extending in the wavelength direction .
前記絶縁基板と前記コルゲートフィンとの間には放熱層が備えられていることを特徴とする請求項1記載のパワーモジュール用基板。   The power module substrate according to claim 1, wherein a heat dissipation layer is provided between the insulating substrate and the corrugated fin. 前記放熱層は前記配線層より薄いことを特徴とする請求項2記載のパワーモジュール用基板。   The power module substrate according to claim 2, wherein the heat dissipation layer is thinner than the wiring layer. 前記コルゲートフィンにおける各前記頂部の他方側である各前記フィンの底部には補強板が接合されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のパワーモジュール用基板。   4. The power module substrate according to claim 1, wherein a reinforcing plate is joined to a bottom portion of each fin that is the other side of each top portion of the corrugated fin. 5. 前記コルゲートフィンは、各前記フィンが矩形であることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項記載のパワーモジュール用基板。 The corrugated fins, any one power module substrate according to claim 1 to 4, characterized in that each said fin is rectangular. 前記ヒートシンクと前記絶縁基板の周縁とは、弾性力により該絶縁基板を該ヒートシンクに向けて押圧するばね材によって固定されていることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項記載のパワーモジュール用基板。 The power according to any one of claims 1 to 5 , wherein the heat sink and the peripheral edge of the insulating substrate are fixed by a spring material that presses the insulating substrate toward the heat sink by an elastic force. Module board.
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