JP5421951B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
従来の半導体装置は、半導体素子が樹脂封止された半導体モジュール、発熱体である半導体モジュールの動作熱を冷却する冷却器、半導体モジュールを制御する制御基板などから構成されており、半導体モジュールはIGBT、Di等のパワー半導体素子を接続して樹脂封止によりモジュール化されている。
冷却器は、一般的に半導体モジュールを固定するメネジが設けられたベース部と、ベース部から伝わる熱を空冷もしくは液冷により外部に拡散させるフィン部から構成される。
また、両従来の半導体装置とも、半導体モジュール1の設置のため、位置決めを行うための構造を検討しなければならず、生産性が悪化する。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、冷却器の冷却性能を向上して半導体モジュールの発熱を効率よく放熱し、且つより低背化した半導体装置を得ることを目的とする。
なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。
この実施の形態1は、半導体モジュールを冷却器に固定する半導体装置で、主に三相交流モータを駆動するインバータ装置に採用されるものである。
図1は、実施の形態1における半導体装置を示す分解斜視図である。
図1において、半導体素子が樹脂封止された半導体モジュール1は、後述する冷却器2の上下搭載面上にそれぞれ複数個並置される。
各半導体モジュール1には、電源接続用端子3と出力端子4、中央部に固定用ボルト6を貫挿する貫通孔1aが設けられている。
また、上下の冷却器ベース22は、半導体モジュール1の搭載部を兼用すると共にその搭載面には固定用ボルト6を貫挿する貫通孔22aが半導体モジュール1の並置数に応じて設けられている。
各半導体モジュール1には、各半導体モジュール1の冷却器2に対して反対側に設けられ、上記搭載部に向かって上記半導体モジュールを押圧する皿状の押えバネ7が載置され、この押えバネ7の、各半導体モジュール1の貫通孔1aに対応した位置には、固定用ボルト6を貫挿する貫通孔7aが設けられている。
また、固定用ボルト6は、図3(a)(b)に示すように植込部63bからオネジ部63aの近くまでアルミブロック部61で覆われ、このアルミブロック部をアルミ製冷却器ベース22にロウ付けすることにより固定用ボルト6は固定されている。
このように固定用ボルトの植込み部63bは、ロウ付け可能なアルミ材のブロックで覆われているため、鉄製の固定用ボルトとアルミ製の冷却器を間接的にロウ付けすることが可能となる。
なお、アルミブロック部61は、アルミダイカスト61aによるインサート成形により形成される。
このように貫通孔1a、22aの横断面とアルミブロック部の貫挿部の横断面との形状を同一多角形とすることによって、半導体モジュールの位置決めを可能にしている。これにより、位置決め用のピンや溝等が不要となるため、生産性が向上する。
図3(c)は、固定用ボルトとこの固定用ボルトに圧入されたアルミカラーで形成したアルミブロック部を簡略化して示した断面図である。
図3(c)に示した固定用ボルト6のアルミブロック部61は、固定用ボルトをアルミカラー61bに矢印A方向から圧入することにより製作することができる。なお、この変形例において貫挿部62を設ける場合は、例えばアルミ材またはその他の別部材からなる貫挿部62を、アルミカラー61bの圧入後に適宜の方法でアルミカラー61bまたは固定用ボルト6の本体に固着することにより製作できるし、その他の方法でも製作可能である。なおまた、アルミブロック部61(61a、61b)には、ロウ付け可能な、例えばAC1AやA5052P等のアルミ材が使用されている。
4 出力端子、 5 パイプ、 6 固定用ボルト、 7 押えバネ、
8 ネジ、 9 ナット、 10 ブッシュ、
1a、11、7a、71、22a、24、 ネジ貫通孔、 21 冷却器枠、
22 半導体モジュールの搭載部(冷却器ベース)、 23 冷却フィン、
23a 冷却フィン23の凹部、 25 袋箇所、 26 メネジ部、
61 アルミブロック部、 61a アルミダイカストによるアルミブロック、
61b アルミカラーの圧入によるアルミブロック、
62 アルミブロック部の貫挿部(多角形横断面部)、
63a オネジ部、 63b 植込部。
Claims (5)
- 半導体素子が樹脂封止された半導体モジュール、この半導体モジュールを搭載する搭載部を有すると共に内部に冷媒が通る流路と冷媒に熱を伝えるための冷却フィンを有しアルミ材で構成された冷却器、この冷却器の搭載部に根元部を植え込むと共にこの植込部から反根元部側のネジ部近くまでアルミブロック部で覆って貫挿部を形成し、上記アルミブロック部を上記冷却器にロウ付けすることによって植立させた固定用ボルト、及び上記半導体モジュールに載置され上記搭載部に向かって上記半導体モジュールを押圧する押えバネを備え、上記搭載部と上記半導体モジュールと上記押えバネには、それぞれ貫通孔を設け、これらの貫通孔に上記貫挿部を貫挿し、上記固定用ボルトと、上記ネジ部に螺入したナットとによって上記半導体モジュールを上記冷却器に装着したことを特徴とする半導体装置。
- 上記アルミブロック部は、アルミダイカストによるインサート成形により形成したことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 上記アルミブロック部は、上記固定用ボルトに圧入されたアルミカラーにより形成したことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 上記アルミブロック部は、上記半導体モジュールと上記搭載部との貫通孔に貫挿され、この両貫通孔の横断面と上記アルミブロック部の貫挿部の横断面との形状を同一多角形とすることによって、半導体モジュールの位置決め機構としたことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 上記アルミブロック部の根元部側端部は、上記冷却フィンに設けた凹部に嵌装されたことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の半導体装置。
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