JP5788584B2 - 電子モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電子モジュールおよびその製造方法、より詳しくは、ヒートシンクを備えた電子モジュールおよびその製造方法に関する。
従来、電子モジュールの一つとして、入力電力から所望の出力電力を得るためのレギュレータが知られている。図７に示すように、従来のレギュレータ１００は、パワー部１１０、制御部１２０およびヒートシンク１３０を備えている。パワー部１１０は、基板１１１上に実装された半導体スイッチ等の電子部品１１２により電力変換を行う。制御部１２０は、基板１２１上に実装された制御素子等の電子部品１２２によりパワー部１１０を制御する。パワー部１１０と制御部１２０は、接続端子１１３により電気的に接続されている。ヒートシンク１３０は、ベースプレート１３１と、このベースプレート１３１の下面に立設された複数のフィン１３２とを有する。また、レギュレータ１００は、外部接続端子１２３を介して外部の機器と接続される。
図７に示すように、従来のレギュレータ１００においては、パワー部１１０および制御部１２０のいずれも、ヒートシンク１３０のベースプレート１３１上に設けられている。
なお、特許文献１には、半導体素子を２つのヒートシンクで挟んだ半導体装置が開示されている。
特開２０１２−２２７５３２号公報
上記のように、従来の電子モジュールでは、パワー部１１０と制御部１２０が同一平面上に並べて設けられるため、サイズが大きくなってしまう。即ち、従来は、レギュレータ等のヒートシンクを備える電子モジュールを小型化することが困難であるという課題があった。
さらに、従来の電子モジュールでは、放熱面が一方向のみであるため、大きさの割に放熱性が悪いという課題もあった。
そこで、本発明は、小型化が可能であり、かつ放熱性を向上させることが可能な電子モジュールを提供することを目的とする。また、本発明は、該電子モジュールの製造性を向上させることが可能な電子モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る電子モジュールは、
第１の基板と、前記第１の基板に実装された第１の電子部品と、前記第１の基板に対向するように配置され且つ前記第１の電子部品に熱的に接続された第２の基板とを有する第１の機能部と、
第３の基板と、前記第３の基板に実装された第２の電子部品とを有し、前記第１の機能部に電気的に接続された第２の機能部と、
前記第１および第２の機能部を冷却するヒートシンクと、を備え、
前記ヒートシンクは、内部に収納部が設けられたベースプレートを有し、
前記第１の機能部は、前記第１および第２の基板が前記ベースプレートの前記収納部の内壁面に接するように前記収納部内に収納され、
前記第２の機能部は、前記第３の基板が前記ベースプレートの主面に接するように前記ベースプレート上に固定されている、
ことを特徴とする。
また、前記電子モジュールにおいて、
前記第１の機能部と前記ベースプレートとが互いに嵌合しているようにしてもよい。
また、前記電子モジュールにおいて、
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくともいずれか一方に凹部が設けられ、熱伝導部材が前記収納部の内壁面に接するように前記凹部に配置されているようにしてもよい。
また、前記電子モジュールにおいて、
前記収納部内に収納された前記第１の機能部は、前記ベースプレートの前記主面から前記収納部に達する第１の貫通孔と、前記第１の機能部を厚さ方向に貫通する第２の貫通孔とに挿通され、かつ前記収納部の内壁に形成されたネジ穴に螺合するネジにより、前記ヒートシンク内に固定されているようにしてもよい。
また、前記電子モジュールにおいて、
前記ネジが前記第３の基板を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通されることにより、前記第２の機能部は前記ベースプレート上に固定されているようにしてもよい。
また、前記電子モジュールにおいて、
前記第１の機能部は、前記第２の機能部よりも発熱量が大きいようにしてもよい。
また、前記電子モジュールにおいて、
前記第１の機能部は、前記第１の機能部に入力された入力電力を所望の出力電力に変換するパワー部であり、前記第２の機能部は、前記パワー部を制御する制御部であるようにしてもよい。
また、前記電子モジュールにおいて、
前記第１の機能部と前記第２の機能部とを電気的に接続する複数の接続端子が、互いに絶縁されるように、前記ベースプレートの前記主面につながる側面にストライプ状に設けられた複数の溝部にそれぞれ収納されているようにしてもよい。
また、前記電子モジュールにおいて、
前記ヒートシンクは、
表面に凹部が形成されたヒートシンク本体と、
第１の主面と、前記第１の主面と反対側の第２の主面とを有する蓋体と、を有し、
前記蓋体は、前記第１の主面が前記ヒートシンク本体の前記表面に接し且つ前記凹部を覆うように、前記ヒートシンク本体に取付けられ、前記凹部とともに前記収納部を構成し、前記第２の機能部は、前記蓋体の前記第２の主面に固定されているようにしてもよい。
また、前記電子モジュールにおいて、
前記第１の機能部は、前記蓋体の前記第１の主面に固定されているようにしてもよい。
また、前記電子モジュールにおいて、
前記第１の機能部と前記第２の機能部とを電気的に接続する複数の接続端子は、互いに絶縁されるように、前記蓋体を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通されているようにしてもよい。
また、前記電子モジュールにおいて、
前記収納部は前記ヒートシンク本体の前記凹部と前記蓋体とにより密閉され、前記第１の機能部は、前記ヒートシンク内に密閉状態に収納されているようにしてもよい。
本発明の一態様に係る電子モジュールの製造方法は、
第１の電子部品が実装された第１の基板および前記第１の基板に対向するように配置され且つ前記第１の電子部品に熱的に接続された第２の基板を有する第１の機能部と、第２の電子部品が実装された第３の基板を有する第２の機能部と、ベースプレートを有し、前記第１および第２の機能部を冷却するヒートシンクとを備える電子モジュールの製造方法であって、
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくともいずれか一方に設けられた凹部に、前記凹部の深さに等しい厚みを有する熱伝導部材を配置する工程と、
前記熱伝導部材が前記ベースプレートの内部に設けられた収納部の内壁面に接するように、前記第１の機能部を前記収納部内に収納する工程と、
前記第３の基板が前記ベースプレートの主面に接するように前記第２の機能部を前記ベースプレート上に固定する工程と、
を備えることを特徴とする。
本発明の一態様に係る電子モジュールの製造方法は、
第１の電子部品が実装された第１の基板および前記第１の基板に対向するように配置され且つ前記第１の電子部品に熱的に接続された第２の基板を有する第１の機能部と、第２の電子部品が実装された第２の基板を有する第２の機能部と、前記第１の機能部の厚さに等しい深さの凹部が設けられたヒートシンク本体と蓋体とを有するヒートシンクとを備える電子モジュールの製造方法であって、
前記第１の機能部を、前記第１の基板が前記蓋体の一方の主面に接するように前記蓋体に固定する工程と、
前記第１の機能部が前記ヒートシンク本体の前記凹部に収納され且つ前記第２の基板が前記凹部の底面に接するように、前記蓋体を前記ヒートシンク本体に取付ける工程と、
前記第２の機能部を、前記第２の基板が前記蓋体の他方の主面に接するように前記蓋体に固定する工程と、
を備えることを特徴とする。
本発明に係る電子モジュールでは、ヒートシンクは、内部に収納部が設けられたベースプレートを有し、第１の機能部は、第１および第２の基板がベースプレートの収納部の内壁面に接するように収納部内に収納され、第２の機能部は、第２の基板がベースプレートの主面に接するようにベースプレート上に固定されている。これにより、本発明によれば、ベースプレート上に第１の機能部を設置する領域が不要となり、電子モジュールを大幅に小型化することができる。さらに、第１の機能部から発せられる熱は第１および第２の基板の二面からヒートシンクに放熱されることになるため、電子モジュールの放熱性を向上させることができる。
また、本発明の一態様に係る電子モジュールの製造方法では、第１の基板および第２の基板の少なくともいずれか一方に設けられた凹部に、凹部の深さに等しい厚みを有する熱伝導部材を配置し、その後、熱伝導部材がベースプレートの内部に設けられた収納部の内壁面に接するように、第１の機能部を前記収納部内に収納する。これにより、第１の機能部をヒートシンクの収納部に収納する際、熱伝導部材が収納部の開口に引っかかって破れたり丸まったりすることや、収納部の開口端に付着することを防止できる。その結果、本発明によれば、小型化が可能であり、かつ放熱性を向上させることが可能な電子モジュールの製造性を向上させることができる。
また、本発明の一態様に係る電子モジュールの製造方法では、第１の機能部をヒートシンクの収納部に収納する際、第１の機能部を、第１の基板がヒートシンクの蓋体の一方の主面に接するように蓋体に固定し、その後、第１の機能部がヒートシンク本体の凹部に収納され且つ第２の基板が凹部の底面に接するように、蓋体をヒートシンク本体に取付ける。これにより、本発明によれば、第１の機能部をヒートシンクの収納部に対して高精度に位置合せする必要がなくなり、第１の機能部を容易に収納部内に収納でき、その結果、小型化が可能であり、かつ放熱性を向上させることが可能な電子モジュールの製造性を向上させることができる。
第１の実施形態に係る電子モジュール１の斜視図である。 第１の実施形態に係る電子モジュール１の断面図である。 （ａ）は第１の実施形態に係る電子モジュール１の基板１３の断面図であり、（ｂ）は該電子モジュールの基板１１の断面図である。 （ａ）は、第２の実施形態に係る電子モジュール２のヒートシンクのヒートシンク本体の斜視図であり、（ｂ）は、該ヒートシンクの蓋体の斜視図である。 第２の実施形態に係る電子モジュール２の断面図である。 第２の実施形態の変形例に係るヒートシンク本体の斜視図である。 従来の電子モジュール（レギュレータ）１００の斜視図である。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、同一符号の構成要素の詳しい説明は繰り返さない。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る電子モジュール１について、図１〜図３を参照しつつ説明する。図１および図２はそれぞれ、第１の実施形態に係る電子モジュール１の斜視図および断面図を示している。より詳しくは、図２は、電子モジュール１の、２本のネジ４０，４０の中心線を通る平面に沿う断面図である。また、図３（ａ）は電子モジュール１の基板１３の断面図であり、図３（ｂ）は電子モジュール１の基板１１の断面図である。
電子モジュール１は、図１に示すように、第１の機能部１０と、第２の機能部２０と、ヒートシンク３０とを備えている。
図１および図２に示すように、第１の機能部１０は、基板１１および基板１３がベースプレート３１の収納部３１ａ１の内壁面に接するように、収納部３１ａ１内に収納されている。なお、基板１１および基板１３は、収納部３１ａ１の内壁面に直接接してもよいし、熱伝導部材（放熱シート、放熱グリスなど）を介して内壁面に接してもよい。
第１の機能部１０は、例えば、第１の機能部１０に入力された入力電力を所望の出力電力に変換するパワー部である。図２に示すように、第１の機能部１０は、基板１１（第１の基板）と、基板１１に実装された電子部品１２（第１の電子部品）と、基板１１に対向するように配置され且つ電子部品１２に熱的に接続された基板１３（第２の基板）とを有する。
電子部品１２は、例えば半導体スイッチであり、熱伝導性接続部材１７を介して基板１３に熱的に接続されている。この熱伝導性接続部材１７は、例えば、銅やアルミニウム等の金属からなる柱状の導体である。なお、熱伝導性接続部材１７を介さずに、電子部品１２と基板１３とが直接接続されてもよい。
また、好ましくは、図１および図２に示すように、基板１１と基板１３との間は、封止樹脂１４により封止されている。封止樹脂１４は、電子部品１２および熱伝導性接続部材１７を埋設している。
次に、基板１１および基板１３の構成について説明する。基板１１は、図３（ｂ）に示すように、セラミックなどの絶縁材料からなる絶縁基材１１ａと、絶縁基材１１ａ上に設けられた導体層１１ｂ，１１ｃとを有する。導体層１１ｂ，１１ｃは銅箔などからなる。導体層１１ｂは所定のパターンに加工されており、導体層１１ｂに電子部品１２が接合される。導体層１１ｃは、収納部３１ａ１の内壁面に接する。なお、基板１１は、導体層１１ｃを備えなくてもよい。
基板１３は、図３（ａ）に示すように、セラミックなどの絶縁材料からなる絶縁基材１３ａと、絶縁基材１３ａ上に設けられた導体層１３ｂ，１３ｃとを有する。導体層１３ｂ，１３ｃは銅箔などからなる。熱伝導性接続部材１７（または電子部品１２）は、接合材（はんだ又は接着剤等）を介して導体層１３ｂに接合される。導体層１３ｃは、収納部３１ａ１の内壁面に接する。なお、基板１３は、導体層１３ｂおよび／または導体層１３ｃを備えなくてもよい。
図１および図２に示すように、ベースプレート３１の主面３１ｂには、第２の機能部２０が配置されている。第２の機能部２０は、例えば、パワー部の半導体スイッチを制御する制御部である。この第２の機能部２０は、基板２１と、基板２１に実装された電子部品２２（第２の電子部品）とを有する。基板２１は、基板１１と同様、セラミックなどの絶縁材料からなる絶縁基材と、該絶縁基材上に設けられ、所定のパターンに加工された銅箔などの導体層とを有する。そして、該導体層に電子部品２２が接合されている。
ヒートシンク３０は、図１および図２に示すように、第１の機能部１０および第２の機能部２０を冷却するためのものであり、内部に収納部３１ａ１が設けられたベースプレート３１と、ベースプレート３１に立設された複数のフィン３２とを有する。
ベースプレート３１は、略直方体状であり、主面（上面）３１ｂと、主面３１ｂにつながる側面３１ｃと、側面３１ｃと反対側の側面３１ｄとを有する。
ベースプレート３１内に設けられた収納部３１ａ１は、第１の機能部１０を収納するスペースである。この収納部３１ａ１は、例えば、側面３１ｃから側面３１ｄまで貫通する貫通孔からなる。なお、収納部３１ａ１は、側面３１ｃに形成された凹部からなるようにしてもよい。この場合、ベースプレート３１の側面３１ｄは開口しない。収納部３１ａ１は、ベースプレート３１内に第１の機能部１０を収納可能に構成されていればよく、貫通孔や凹部に限定されない。
ベースプレート３１の側面３１ｃには、図１に示すように、ストライプ状に設けられた複数の溝部３３が設けられている。後述するように、溝部３３内に接続端子１５が収納されている。
図３に示すように、基板１１および基板１３の、収納部３１ａ１の内壁面と対向する主面には、谷形の嵌合部１８が設けられている。そして、図１および図２に示すように、第１の機能部１０とベースプレート３１とは、互いに嵌合している。これにより、収納部３１ａ１内に第１の機能部１０を精度良く配置することができる。加えて、第１の機能部１０とベースプレート３１との接触面積が増大するため、電子モジュールの放熱性をさらに高めることができる。
嵌合部１８は、基板１１および基板１３のいずれか一方にのみ設けてもよい。また、嵌合部１８の形状は、山形・谷形に限らず、基板１１または基板１３と、収納部３１ａ１の内壁面とが嵌合する形状であればよい。
第２の機能部２０は、図１および図２に示すように、基板２１がベースプレート３１の主面３１ｂに接するように、ベースプレート３１上に固定されている。
また、第２の機能部２０は、図１に示すように、複数の接続端子１５により、第１の機能部１０に電気的に接続されている。これらの接続端子１５は、互いに絶縁されるように、ベースプレート３１の側面３１ｃに設けられた複数の溝部３３にそれぞれ収納されている。これにより、接続端子１５がヒートシンク３０の外に飛び出さないため、電子モジュール１をより小型化することができる。
ここで、第１の機能部１０および第２の機能部２０の固定方法について、図２を参照して説明する。収納部３１ａ１内に収納された第１の機能部１０は、ネジ４０によりヒートシンク３０内に固定されている。ネジ４０は、ベースプレート３１の主面３１ｂから収納部３１ａ１に達する貫通孔３４と、第１の機能部１０を厚さ方向に貫通する貫通孔１６とに挿通され、かつ収納部３１ａ１の内壁に形成されたネジ穴３５に螺合している。
第２の機能部２０は、図２に示すように、ネジ４０が基板２１を厚さ方向に貫通する貫通孔２４に挿通されることにより、ベースプレート３１上に固定されている。これにより、第１および第２の機能部１０，２０を少ない数のネジでヒートシンク３０に固定することができる。なお、第１の機能部１０と第２の機能部２０は、別個のネジによりヒートシンク３０にそれぞれ固定されてもよい。
図２および図３（ａ），（ｂ）に示すように、好ましくは、放熱シートまたは放熱グリスなどの熱伝導部材１１ｅ，１３ｅが、導体層１１ｃ，１３ｃに設けられた凹部１１ｄ，１３ｄ内に配置される。より詳しくは、熱伝導部材１１ｅ，１３ｅは、収納部３１ａ１の内壁面に接するように凹部１１ｄ，１３ｄ内に配置される。また、熱伝導部材１１ｅ，１３ｅは、凹部１１ｄ，１３ｄの深さにほぼ等しい厚みを有する。
なお、基板１１が導体層１１ｃを備えない場合は、熱伝導部材を収納する凹部を絶縁基材１１ａに設けてもよい。同様に、基板１３が導体層１３ｃを備えない場合は、熱伝導部材を収納する凹部を絶縁基材１３ａに設けてもよい。また、基板１１および基板１３のいずれか一方にのみ熱伝導部材を収納する凹部を設けてもよい。
このように、収納部の内壁面に対向する基板１１および／または基板１３の主面に凹部が設けられ、熱伝導部材が収納部の内壁面に接するように該凹部に配置されるようにすることで、凹部１１ｄの設けられていない基板１１と収納部３１ａ１の内壁面との間に熱伝導部材１１ｅを配置する場合に比して、絶縁基材１１ａとヒートシンク３０間の距離が凹部１１ｄの深さ分だけ短くなる（基板１３についても同様）。その結果、電子モジュール１の放熱性をさらに向上させることができる。
以上説明したように、第１の実施形態に係る電子モジュール１では、第１の機能部１０は収納部３１ａ１内に収納されるため、ベースプレート３１上に第１の機能部１０を設置する領域が不要となり、電子モジュールを大幅に小型化することができる。
さらに、第１の機能部１０から発せられる熱は、基板１１および基板１３の二面からヒートシンク３０に放熱されることになるため、電子モジュールの放熱性を向上させることができる。このように、第１の機能部１０の放熱性が高まることから、電子モジュール全体の放熱効率を考慮すると、第１の機能部１０は第２の機能部２０よりも発熱量が大きいことが好ましい。
次に、第１の実施形態に係る電子モジュール１の製造方法について説明する。
まず、第１の機能部１０を以下の手順で作製する。基板１１の所定の位置にクリームはんだを塗布し、その上に電子部品１２を載置する。次に、熱伝導性接続部材１７を、接合材（はんだ又は熱硬化性接着剤等）を介して電子部品１２の上に載置する。次に、基板１３を、接合材（はんだ又は熱硬化性接着剤等）を介して熱伝導性接続部材１７の上に載置する。次に、このようにして得られた組立体に加熱処理（リフロー）を施して、接合部分を固定する。次に、トランスファーモールド等により、基板１１と基板１３との間に樹脂を注入し、電子部品１２および熱伝導性接続部材１７を埋設する封止樹脂１４を形成する。
次に、基板１１および基板１３に設けられた凹部１１ｄ，１３ｄに熱伝導部材１１ｅ，１３ｅを配置する。熱伝導部材１１ｅ，１３ｅが放熱シートの場合は、凹部１１ｄ，１３ｄの深さにほぼ等しい厚みを有する放熱シートを凹部１１ｅ，１３ｅ内に貼り付ける。また、熱伝導部材１１ｅ，１３ｅが放熱グリスの場合は、放熱グリスの表面が基板１１，１３の表面と面一になるように、凹部１１ｅ，１３ｅ内に放熱グリスを充填する。なお、上記の組立体を作製する前に予め、凹部１１ｄ，１３ｄに熱伝導部材１１ｅ，１３ｅを配置しておいてもよい。
上記工程を経て、図２に示す第１の機能部１０が作製される。
次に、熱伝導部材１１ｅ，１３ｅがベースプレート３１の内部に設けられた収納部３１ａ１の内壁面に接するように、第１の機能部１０を収納部３１ａ１内に収納する。
次に、第２の機能部２０の基板２１がベースプレート３１の主面３１ｂに接するように、第２の機能部２０をベースプレート３１上に固定する。
上記の電子モジュールの製造方法によれば、第１の機能部１０を収納部３１ａ１に収納する際、熱伝導部材１１ｅ，１３ｅが基板１１，基板１３の主面から出っ張らないため、放熱シートが収納部の開口に引っかかって破れたり丸まったりすることや、放熱グリスが収納部の開口端に付着することを防止できる。その結果、電子モジュール１の製造性を向上させることができる。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図４および図５を参照して説明する。図４（ａ）は、本実施形態に係る電子モジュール２のヒートシンク３０のヒートシンク本体３６の斜視図である。図４（ｂ）は、ヒートシンク３０の蓋体３７の斜視図である。図５は、第２の実施形態に係る電子モジュール２の断面図である。より詳しくは、図５は、電子モジュール２の、接続端子１５を含む平面に沿う断面図である。
第２の実施形態と第１の実施形態との相違点の一つは、ヒートシンク３０の構成である。以下、この相違点を中心に第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態では、ヒートシンク３０は、ヒートシンク本体３６と、蓋体３７とを有する。蓋体３７がヒートシンク本体３６に取付けられて、ヒートシンク３０が構成される。
ヒートシンク本体３６は、図４（ａ）に示すように、表面（上面）３６ｂに凹部３６ａが形成されている。凹部３６ａの深さは、第１の機能部１０の厚さにほぼ等しい。また、凹部３６ａは、ヒートシンク本体３６の側面３６ｃおよび側面３６ｄに開口している。図４（ａ）において、側面３６ｃは正面側の側面であり、側面３６ｄは背面側の側面である。
蓋体３７は、図４（ｂ）に示すように、主面３７ａと、主面３７ａと反対側の主面３７ｂとを有する。蓋体３７は、主面３７ａがヒートシンク本体３６の表面３６ｂに接し且つ凹部３６ａを覆うように、ヒートシンク本体３６に取付けられる。蓋体３７の主面３７ｂは、ベースプレート３１の主面３１ｂとなる。そして、図５に示すように、蓋体３７は、ヒートシンク本体３６の凹部３６ａとともに、第１の機能部１０を収納する収納部３１ａ２を構成する。
第１の機能部１０は、図５に示すように、例えばネジ止めにより、蓋体３７の主面３７ａに固定されている。なお、第１の機能部１０は、凹部３６ａの底面に固定されてもよい。第２の機能部２０は、図５に示すように、例えばネジ止めにより、蓋体３７の主面３７ｂに固定されている。
また、図４（ｂ）に示すように、蓋体３７には、蓋体３７を厚さ方向に貫通する貫通孔３８が設けられている。図５に示すように、第１の機能部１０と第２の機能部２０とを電気的に接続する複数の接続端子１５が、互いに絶縁されるように、各々の貫通孔３８に挿通されている。これにより、接続端子１５がヒートシンク３０の外に飛び出さないため、電子モジュール２をより小型化することができる。
第２の実施形態に係る電子モジュール２では、第１の実施形態と同様、第１の機能部１０は収納部３１ａ１内に収納される。このため、ベースプレート３１上に第１の機能部１０を設置する領域が不要となり、電子モジュールを大幅に小型化することができる。
さらに、第１の機能部１０から発せられる熱は、基板１１および基板１３の二面からヒートシンク３０に放熱されることになるため、電子モジュールの放熱性を向上させることができる。
なお、図６に示すように、ヒートシンク本体３６の凹部３６ａは、ヒートシンク本体３６の側面３６ｃおよび３６ｄに開口しないように設けてもよい。この場合、収納部３１ａ２はヒートシンク本体３６の凹部３６ａと蓋体３７とにより密閉され、第１の機能部１０は、ヒートシンク３０内に密閉状態に収納される。これにより、電子モジュールの動作に伴って外部に放出される電磁波を低減するとともに、外部からの電磁波による電子モジュールの動作への影響を抑制することができる。
次に、第２の実施形態に係る電子モジュール２の製造方法について説明する。
まず、第１の実施形態で説明した手順により作製された第１の機能部１０を、基板１１が蓋体３７の主面３７ａに接するように蓋体３７に固定する。このとき、接続端子１５が蓋体３７の貫通孔３８に挿通されるように、第１の機能部１０を蓋体３７に固定する。
次に、第１の機能部１０がヒートシンク本体３６の凹部３６ａに収納され且つ基板１３が凹部３６ａの底面に接するように、蓋体３７をヒートシンク本体３６に取付ける。
次に、第２の機能部２０を、第２の基板２１が蓋体３７の主面３７ｂに接するように蓋体３７に固定する。このとき、接続端子１５が第２の基板２１の貫通孔に挿通されるように、第２の機能部２０を蓋体３７に固定する。その後、接続端子１５を第２の基板２１にはんだ付けする。
なお、第１の機能部１０および第２の機能部２０の蓋体３７への固定は、ネジまたは接着剤等により行う。
上記の製造方法では、第１の機能部を収納部に対して高精度に位置決めして挿入する必要がなくなる。よって、第２の実施形態によれば、電子モジュールの製造性を向上させることができる。
上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。
１，２ 電子モジュール
１０ 第１の機能部
１１ 基板
１１ａ 絶縁基材
１１ｂ，１１ｃ 導体層
１１ｄ 凹部
１１ｅ 熱伝導部材
１２ 電子部品
１３ 基板
１３ａ 絶縁基板
１３ｂ，１３ｃ 導体層
１３ｄ 凹部
１３ｅ 熱伝導部材
１４ 封止樹脂
１５ 接続端子
１６ 貫通孔
１７ 熱伝導性接続部材
１８ 嵌合部
２０ 第２の機能部
２１ 基板
２２ 電子部品
２３ 外部接続端子
２４ 貫通孔
３０ ヒートシンク
３１ ベースプレート
３１ａ 収納部
３１ｂ 主面
３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ 側面
３２ フィン
３３ 溝部
３４ 貫通孔
３５ ネジ穴
３６ ヒートシンク本体
３６ａ 凹部
３６ｂ 上面
３６ｃ，３６ｄ 側面
３７ 蓋体
３７ａ,３７ｂ 主面
３８ 貫通孔
４０ ネジ
１００ レギュレータ
１１０ パワー部
１１１ 基板
１１２ 電子部品
１１３ 接続端子
１２０ 制御部
１２１ 基板
１２２ 電子部品
１２３ 外部接続端子
１３０ ヒートシンク
１３１ ベースプレート
１３２ フィン

Claims (14)

  1. 第１の基板と、前記第１の基板に実装された第１の電子部品と、前記第１の基板に対向するように配置され且つ前記第１の電子部品に熱的に接続された第２の基板とを有する第１の機能部と、
    第３の基板と、前記第３の基板に実装された第２の電子部品とを有し、前記第１の機能部に電気的に接続された第２の機能部と、
    前記第１および第２の機能部を冷却するヒートシンクと、を備え、
    前記ヒートシンクは、内部に収納部が設けられたベースプレートを有し、
    前記第１の機能部は、前記第１および第２の基板が前記ベースプレートの前記収納部の内壁面に接するように前記収納部内に収納され、
    前記第２の機能部は、前記第３の基板が前記ベースプレートの、前記収納部の開口が設けられていない主面に接するように前記ベースプレート上に固定されている、
    ことを特徴とする電子モジュール。
  2. 前記第１の機能部と前記ベースプレートとが互いに嵌合していることを特徴とする請求項１に記載の電子モジュール。
  3. 前記第１の基板および前記第２の基板の少なくともいずれか一方に凹部が設けられ、熱伝導部材が前記収納部の内壁面に接するように前記凹部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電子モジュール。
  4. 前記収納部内に収納された前記第１の機能部は、前記ベースプレートの前記主面から前記収納部に達する第１の貫通孔と、前記第１の機能部を厚さ方向に貫通する第２の貫通孔とに挿通され、かつ前記収納部の内壁に形成されたネジ穴に螺合するネジにより、前記ヒートシンク内に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の電子モジュール。
  5. 前記ネジが前記第３の基板を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通されることにより、前記第２の機能部は前記ベースプレート上に固定されていることを特徴とする請求項４に記載の電子モジュール。
  6. 前記第１の機能部は、前記第２の機能部よりも発熱量が大きいことを特徴とする請求項１に記載の電子モジュール。
  7. 前記第１の機能部は、前記第１の機能部に入力された入力電力を所望の出力電力に変換するパワー部であり、前記第２の機能部は、前記パワー部を制御する制御部であることを特徴とする請求項６に記載の電子モジュール。
  8. 前記第１の機能部と前記第２の機能部とを電気的に接続する複数の接続端子が、互いに絶縁されるように、前記ベースプレートの前記主面につながる側面にストライプ状に設けられた複数の溝部にそれぞれ収納されていることを特徴とする請求項１に記載の電子モジュール。
  9. 前記ヒートシンクは、
    表面に凹部が形成されたヒートシンク本体と、
    第１の主面と、前記第１の主面と反対側の第２の主面とを有する蓋体と、を有し、
    前記蓋体は、前記第１の主面が前記ヒートシンク本体の前記表面に接し且つ前記凹部を覆うように、前記ヒートシンク本体に取付けられ、前記凹部とともに前記収納部を構成し、前記第２の機能部は、前記蓋体の前記第２の主面に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の電子モジュール。
  10. 前記第１の機能部は、前記蓋体の前記第１の主面に固定されていることを特徴とする請求項９に記載の電子モジュール。
  11. 前記第１の機能部と前記第２の機能部とを電気的に接続する複数の接続端子は、互いに絶縁されるように、前記蓋体を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通されていることを特徴とする請求項９に記載の電子モジュール。
  12. 前記収納部は前記ヒートシンク本体の前記凹部と前記蓋体とにより密閉され、前記第１の機能部は、前記ヒートシンク内に密閉状態に収納されていることを特徴とする請求項９に記載の電子モジュール。
  13. 第１の電子部品が実装された第１の基板および前記第１の基板に対向するように配置され且つ前記第１の電子部品に熱的に接続された第２の基板を有する第１の機能部と、第２の電子部品が実装された第３の基板を有する第２の機能部と、ベースプレートを有し、前記第１および第２の機能部を冷却するヒートシンクとを備える電子モジュールの製造方法であって、
    前記第１の基板および前記第２の基板の少なくともいずれか一方に設けられた凹部に、前記凹部の深さに等しい厚みを有する熱伝導部材を配置する工程と、
    前記熱伝導部材が前記ベースプレートの内部に設けられた収納部の内壁面に接するように、前記第１の機能部を前記収納部内に収納する工程と、
    前記第３の基板が前記ベースプレートの、前記収納部の開口が設けられていない主面に接するように前記第２の機能部を前記ベースプレート上に固定する工程と、
    を備えることを特徴とする電子モジュールの製造方法。
  14. 第１の電子部品が実装された第１の基板および前記第１の基板に対向するように配置され且つ前記第１の電子部品に熱的に接続された第２の基板を有する第１の機能部と、第２の電子部品が実装された第２の基板を有する第２の機能部と、前記第１の機能部の厚さに等しい深さの凹部が設けられたヒートシンク本体と蓋体とを有するヒートシンクとを備える電子モジュールの製造方法であって、
    前記第１の機能部を、前記第１の基板が前記蓋体の一方の主面に接するように前記蓋体に固定する工程と、
    前記第１の機能部が前記ヒートシンク本体の前記凹部に収納され且つ前記第２の基板が前記凹部の底面に接するように、前記蓋体を前記ヒートシンク本体に取付ける工程と、
    前記第２の機能部を、前記第２の基板が前記蓋体の他方の主面に接するように前記蓋体に固定する工程と、
    を備えることを特徴とする電子モジュールの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2016067390A1 (ja) * 2014-10-29 2016-05-06 新電元工業株式会社 放熱構造
WO2016067393A1 (ja) * 2014-10-29 2016-05-06 新電元工業株式会社 放熱構造
WO2016067383A1 (ja) 2014-10-29 2016-05-06 新電元工業株式会社 放熱構造
JP6330053B2 (ja) * 2014-10-29 2018-05-30 新電元工業株式会社 放熱構造
JP6827571B1 (ja) * 2020-01-08 2021-02-10 三菱電機株式会社 電力変換装置
CN113745178A (zh) * 2021-08-24 2021-12-03 西安中车永电电气有限公司 一种高功率密度半导体器件的散热底板及其装配方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3935381B2 (ja) * 2002-03-14 2007-06-20 松下電器産業株式会社 両面電極半導体素子を有する電子回路装置及び該電子回路装置の製造方法
DE112005001446T5 (de) * 2004-06-24 2007-05-31 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki, Kitakyushu Motorsteuerung
KR100833589B1 (ko) * 2006-03-29 2008-05-30 주식회사 하이닉스반도체 스택 패키지
JP4537370B2 (ja) * 2006-12-04 2010-09-01 日立オートモティブシステムズ株式会社 電子装置
JP5251066B2 (ja) * 2007-10-15 2013-07-31 富士電機株式会社 半導体装置
JP2009188327A (ja) * 2008-02-08 2009-08-20 Toyota Motor Corp パワーモジュールとその製造方法
JP5607829B2 (ja) * 2011-07-04 2014-10-15 本田技研工業株式会社 半導体装置

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