JP5998775B2 - 電子部品及び電子部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品に関し、例えば半導体モジュールの熱を、粘性部材を介して放熱部材に伝達して放熱する電子部品に関する。

半導体モジュールを有する電子部品は、半導体モジュールの性能劣化を防ぐために半導体モジュールの熱を放熱することができる構成とされている。

例えば特許文献１の電力変換装置は、図４に示すように、半導体モジュール１０１に接合された絶縁板１０２と放熱板１０３との間に、熱伝導性を有するゲルグリース１０４を配置し、半導体モジュール１０１の熱を、ゲルグリース１０４を介して放熱板１０３に伝達して放熱する構成とされている。

ここで、ゲルグリース１０４の厚さが厚いと、熱抵抗になって冷却性能を阻害する。そこで、絶縁板１０２と放熱板１０３との間にゲルグリース１０４を配置した後に、ゲルグリース１０４を挟み込むように絶縁板１０２と放熱板１０３とを押圧して、ゲルグリース１０４を薄くすると共に、ゲルグリース１０４を絶縁板１０２と放熱板１０３との間に押し拡げている。

特開２００７−２３６１２０号公報

しかしながら、ゲルグリース１０４の拡がり特性を制御することは難しく、例えば図４の領域Ａ１やＡ２に示すようにゲルグリース１０４がはみ出して端子１０５間の短絡を生じさせたり、図４の領域Ａ３に示すようにゲルグリース１０４が絶縁板１０２の角部まで行き渡らずに良好な放熱特性を確保できなかったりする。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、熱伝導性を有する粘性部材の制御が容易な電子部品を提供することを目的とする。

本発明の一形態に係る電子部品は、半導体モジュールと、前記半導体モジュールの熱が伝達される放熱部材と、前記半導体モジュールと前記放熱部材との間に配置される絶縁部材と、前記半導体モジュールと前記絶縁部材との間、又は前記絶縁部材と前記放熱部材との間に配置され、熱伝導性を有する粘性部材と、前記粘性部材が収容される凹部と、を備える。

上述の電子部品において、前記凹部は、前記半導体モジュールにおける前記絶縁部材と向かい合う面、又は前記絶縁部材における前記半導体モジュールと向かい合う面、又は前記絶縁部材における前記放熱部材と向かい合う面、又は前記放熱部材における前記絶縁部材と向かい合う面に形成されており、向かい合う部材によって前記粘性部材を挟み込み、前記向かい合う部材を押圧して組み立てられることが好ましい。

上述の電子部品において、前記凹部の深さは、少なくとも中央又は略中央の方が外方よりも深いことが好ましい。

上述の電子部品において、前記凹部は、前記半導体モジュールの主面と略等しい平面領域を備えることが好ましい。

上述の電子部品において、前記凹部の最深部の深さは、前記粘性部材の全体の厚さから前記凹部内の厚さを除いた厚さの略１／３以上であって、前記粘性部材の全体の厚さから前記凹部内の厚さを除いた厚さ以下であることが好ましい。

上述の電子部品において、前記粘性部材は、放熱グリースであることが好ましい。

以上、説明したように、本発明によると、熱伝導性を有する粘性部材の制御が容易な電子部品を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る電子部品を概略的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る電子部品における、凹部の形状を説明するための図である。 凹部の形成手順を説明するための図である。 従来の電力変換装置を概略的に示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

先ず、本実施の形態の電子部品１の基本的な構成を説明する。図１は、本実施の形態の電子部品１を概略的に示している。図１に示すように、本実施の形態の電子部品１は、半導体モジュール２、放熱部材３、絶縁部材４及び粘性部材５を備えている。半導体モジュール２は、例えばＭＯＳ型ＦＥＴ素子、ＩＧＢＴ素子等を備える所謂パワーカードであり、主電極端子２１及び信号端子２２を備えている。

放熱部材３は、半導体モジュール２から伝達される熱を放熱する。放熱部材３は、半導体モジュール２の少なくとも一方の主面（紙面と直交する方向に配置された面）と向かい合うように配置されている。放熱部材３は、例えばヒートシンクや内部に冷却媒体を循環可能な熱交換器であり、半導体モジュール２の主面全域を覆う平面領域を備えている。但し、放熱部材３は、半導体モジュール２を良好に冷却することができる構成であれば特に限定されない。

絶縁部材４は、半導体モジュール２と放熱部材３との間に配置されている。絶縁部材４は、例えばセラミック板であり、半導体モジュール２の主面全域を覆う平面領域を備えている。但し、絶縁部材４は、半導体モジュール２と放熱部材３との間を良好に絶縁できる部材であれば特に限定されない。

粘性部材５は、半導体モジュール２の熱を絶縁部材４や放熱部材３に伝達する。粘性部材５は、例えば放熱グリース等の熱伝導性を有する部材である。本実施の形態の粘性部材５は、半導体モジュール２と絶縁部材４との間、及び絶縁部材４と放熱部材３との間に配置されている。但し、半導体モジュール２と絶縁部材４とが一体化されている場合は、半導体モジュール２と絶縁部材４との間の粘性部材５は省略され、絶縁部材４と放熱部材３とが一体化されている場合は、絶縁部材４と放熱部材３との間の粘性部材５は省略される。

このような構成の電子部品１は、例えば半導体モジュール２と絶縁部材４との間、及び絶縁部材４と放熱部材３との間に粘性部材５を配置し、半導体モジュール２と放熱部材３とを押圧して粘性部材５を押し拡げることで、粘性部材５を半導体モジュール２と絶縁部材４との間、及び絶縁部材４と放熱部材３との間に行き渡らせる。しかし、上述したように、半導体モジュール２と放熱部材３とを押圧した際に粘性部材５が電子部品１の周縁からはみ出てしまう可能性がある。

そこで、本実施の形態の電子部品１は、図１に示すように、粘性部材５を収容する凹部６を備えている。

次に、凹部６について詳細に説明する。凹部６には、粘性部材５が収容されている。凹部６は、半導体モジュール２における絶縁部材４と向かい合う面（本実施の形態では一方の主面）、又は絶縁部材４における半導体モジュール２と向かい合う面、絶縁部材４における放熱部材３と向かい合う面、又は放熱部材３における絶縁部材４と向かい合う面に形成されている。

本実施の形態では、半導体モジュール２と絶縁部材４との間に配置される粘性部材を収容する凹部（図示を省略）と、絶縁部材４と放熱部材３との間に配置される粘性部材５を収容する凹部６と、が形成されており、図１に示される凹部６は、放熱部材３における絶縁部材４と向かい合う面に形成されている。

これにより、半導体モジュール２と放熱部材３とを押圧した際に、凹部６内の粘性部材５が電子部品１の周縁からはみ出る可能性が低く、粘性部材が電子部品１の周縁からはみ出ないように微妙な押圧制御によって粘性部材を押し拡げる必要がなく、粘性部材５の制御が容易である。また、粘性部材５における電子部品１の周縁からのはみ出しを防ぐことができるので、主電極端子２１間の短絡を防ぐことができる。

図２は、凹部６の形状を説明するための図であって、半導体モジュール２との位置関係と共に示している。図２に示すように、凹部６の深さＤは、少なくとも中央又は略中央の方が外方よりも深いことが好ましい。言い換えると、凹部６の深さＤは、略中央から外方に向かって浅くなるように形成されていることが好ましい。本実施の形態の凹部６は、断面視が湾曲した形状とされている。半導体モジュール２と放熱部材３とを押圧した際に、粘性部材５は外方に押し拡げられるに従って少量となるが、外方に向かって凹部６の深さＤが浅くなるので、粘性部材５を強く挟み込むことができ、粘性部材５を凹部６の隅部まで行き渡らせることができる。なお、凹部６の深さＤは必ずしも断続的に外方に向かって浅くなるように形成されている必要はなく、平均すると外方に向かって浅くなるように形成されていれば良い。

また、凹部６は、半導体モジュール２の主面と略等しい平面領域を備えていることが好ましい。本実施の形態の凹部６は、図１及び図２に示すように、半導体モジュール２の主面と略等しい矩形形状の平面領域を備えている。これにより、半導体モジュール２の熱を効率良く絶縁部材４や放熱部材３に伝達することができる。

さらに凹部６の最深部の深さＤは、粘性部材５の全体の厚さから凹部６内の厚さを除いた厚さの略１／３以上であって、粘性部材５の全体の厚さから凹部６内の厚さを除いた厚さ以下であることが好ましい。これにより、粘性部材５の厚さが必要以上に厚くならず、熱抵抗を抑制することができる。但し、凹部６の深さＤは、熱抵抗等を考慮して、適宜、設定することができる。

次に、本実施の形態の凹部６の形成手順を説明する。図３は、仮想の半導体モジュール２と、形成される凹部６と、切削ツール７の軌跡との位置関係を概略的に示している。図３に示すように、例えば放熱部材３における絶縁部材４と向かい合う面に切削ツール７を用いて凹部６を形成する際に、切削ツール７を仮想の半導体モジュール２の周縁に沿うように移動させる。このとき、切削ツール７の回転中心での切削速度より外側での切削速度の方が速く、しかも軌跡上、切削ツール７の回転中心での加工時間より外側での加工時間の方が長くなること等の理由により、中央の切削が選択的に進行し深くなる。これにより、略中央から外方に向かって浅くなる凹部６を簡単に形成することができる。

このような構成の電子部品１は、先ず半導体モジュール２又は絶縁部材４に形成した凹部（図示を省略）内に粘性部材を配置して、粘性部材を介して半導体モジュール２と絶縁部材４とを積層する。さらに放熱部材３における絶縁部材４と向かい合う面に形成された凹部６内に粘性部材５を配置して、粘性部材５を介して絶縁部材４と放熱部材３とを積層する。そして、半導体モジュール２と放熱部材３とを押圧する。その結果、半導体モジュール２と絶縁部材４と放熱部材３とは粘性部材を介して粘着する。このとき、粘性部材５は上述のように凹部６内で良好に押し拡げられ、凹部６の隅部まで行き渡ると共に、凹部６の内周壁によって粘性部材５における電子部品１の周縁からのはみ出しが抑制される。

以上、本発明に係る電子部品の実施の形態を説明したが、上記に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。

１ 電子部品
２ 半導体モジュール、２１ 主電極端子、２２ 信号端子
３ 放熱部材
４ 絶縁部材
５ 粘性部材
６ 凹部
７ 切削ツール
１０１ 半導体モジュール
１０２ 絶縁板
１０３ 放熱板
１０４ ゲルグリース
１０５ 端子

Claims (4)

1. 半導体モジュールと、
   前記半導体モジュールの熱が伝達される放熱部材と、
   前記半導体モジュールと前記放熱部材との間に配置される絶縁部材と、
   前記半導体モジュールと前記絶縁部材との間に配置され、熱伝導性を有する粘性部材と、
   前記粘性部材が収容される凹部と、
   を備え、
   前記凹部は、前記半導体モジュールにおける前記絶縁部材と向かい合う面の略全域、又は前記絶縁部材における前記半導体モジュールと向かい合う部分の略全域に形成されており、前記凹部の隅部まで前記粘性部材を行き渡らせるように、前記凹部の中央から外方全域に向かって浅くなる、断面視が湾曲した形状である、電子部品。
2. 前記凹部の最深部の深さは、前記粘性部材の全体の厚さから前記凹部内の厚さを除いた厚さの略１／３以上であって、前記粘性部材の全体の厚さから前記凹部内の厚さを除いた厚さ以下である請求項１に記載の電子部品。
3. 前記粘性部材は、放熱グリースである請求項１又は２に記載の電子部品。
4. 半導体モジュールと、
   前記半導体モジュールの熱が伝達される放熱部材と、
   前記半導体モジュールと前記放熱部材との間に配置される絶縁部材と、
   前記半導体モジュールと前記絶縁部材との間に配置され、熱伝導性を有する粘性部材と、
   前記粘性部材が収容される凹部と、
   を備える電子部品の製造方法であって、
   前記半導体モジュールにおける前記絶縁部材と向かい合う面の周縁、又は前記絶縁部材における前記半導体モジュールと向かい合う部分の周縁に沿って切削ツールを移動させることで、前記半導体モジュールにおける前記絶縁部材と向かい合う面の略全域、又は前記絶縁部材における前記半導体モジュールと向かい合う部分の略全域に凹部を形成し、前記凹部は、当該凹部の隅部まで前記粘性部材を行き渡らせるように、前記凹部の中央から外方全域に向かって浅くなる、断面視が湾曲した形状とする、電子部品の製造方法。

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