JP7238353B2 - 半導体モジュールおよびそれを用いた半導体装置 - Google Patents
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Description
また、絶縁板と、絶縁板のおもて面に形成された導電板と、絶縁板の裏面に形成された放熱板とを有する積層基板と、導電板に配置された半導体素子と、少なくとも半導体素子と積層基板のおもて面とを内包し、締結部を備える筐体と、放熱板の側面と締結部とを電気的に接続している接続部材と、を備え、放熱板の側面に、接続部材が配置される切欠きが形成されていてよい。
また、分離された複数の放熱板と、一方の放熱板の側面に接続した一方の接続部材と、一方の接続部材および冷却器に接続した一方の締結部材と、他方の放熱板の側面に接続した他方の接続部材と、他方の接続部材および冷却器に接続した他方の締結部材と、を備え、一方の放熱板の側面は、一方の接続部材、一方の締結部材、冷却器、他方の締結部材および他方の接続部材を介して、他方の放熱板の側面と電気的に接続していてもよい。
以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。本実施の形態の半導体モジュールについて、図1A~Cを用いて説明する。図1A、図1Bは、半導体モジュール10の斜視図である。図1Aは、半導体モジュール10を斜め上方向から見たものであり、半導体モジュール10の上面と側面を示す。図1Bは、半導体モジュール10を斜め下方向から見たものであり、半導体モジュール10の底面と側面を示す。図1Cは、図1AのA-A断面図である。なお、図1Cでは、主要部を模式的に示し、外部接続端子や内部の配線は示していない。
図3に、本実施形態の半導体装置40の模式的な断面図を示す。半導体装置40は、半導体モジュール10と、半導体モジュール10の底面(Z軸方向負側のXY面)に熱伝導部材41を介して配置された導電性の冷却器42とを備える。半導体装置40は、導電性の締結部材であるねじ44が筐体11の締結部12に形成された取り付け孔14に挿入され、導電性の冷却器42のねじ穴43に締め込まれている。そうすることで、冷却器42は半導体モジュール10に締結されている。また、半導体モジュール10は、放熱板23の側面及び締結部12に対して電気的かつ機械的に接続された接続部材31を備える。接続部材31の一端は、筐体11の内部から露出し放熱板23の側面と電気的かつ機械的に接続されている。接続部材31の他端は、締結部12に形成された取り付け孔14の内周から露出し締結部材であるねじ44と電気的かつ機械的に接続されている。ねじ44は、冷却器42のねじ穴43に締め込まれていることで、冷却器42と電気的かつ機械的に接続している。このように、放熱板23は、接続部材31およびねじ44を介して、冷却器42と電気的に接続されている。一方、半導体装置40において、熱伝導部材41は絶縁性であり、放熱板23と冷却器42との熱伝導部材41を介する電気的な接続はない。
本実施の形態の半導体モジュール10について、図4を用いて説明する。図4は、本実施の形態の半導体モジュール10の締結部12付近の部分断面図である。本実施の形態の半導体モジュール10は、取り付け孔14の内面に導電性のリング15を備える。締結部12においてリングは、全ての締結部12の取り付け孔14に形成されていてよい。リング15には、放熱フィン等の冷却器42を半導体モジュール10の底面側に締結するための締結部材であるねじ44等が挿入される。リング15は、外周面で接続部材31と電気的かつ機械的に接続されている。つまり、接続部材31は、一端が放熱板23の側面と電気的かつ機械的に接続され、他端がリング15の外周面と電気的かつ機械的に接続されている。リング15は、内周面や開口端面で締結部材であるねじ44と電気的かつ機械的に接続されている。
本実施の形態の半導体モジュールについて、図5~7を用いて説明する。本実施の形態の半導体モジュール10は、半導体モジュール10の底面において、放熱板23及びリング15が筐体11から下方(Z軸の負方向)に延出し、筐体11の外部で接続部材31が取り付けられている。
本実施の形態の半導体モジュールについて、図8~10を用いて説明する。本実施の形態の半導体モジュール10は、半導体モジュール10の底面において、筐体11の底面に溝16があり、溝16の中に接続部材31が取り付けられている。
本実施の形態の半導体装置40について、図11を用いて説明する。図11は、本実施形態の半導体装置40の模式的な断面図を示す。半導体装置40は、半導体素子24と、積層基板20と筐体11を有する半導体モジュール10と、半導体モジュール10の底面に熱伝導部材41を介して配置された冷却器42と、締結部材としてクランプ45とを備える。筐体11は、側部に突出した庇状の締結部12を有す。また、冷却器42にも、筐体11と対向した位置に、冷却器42の側部に突出した庇状の締結部を有する。
11 筐体
12 締結部
13 外部接続端子
14 取り付け孔
15 リング
16 溝
17 接点端子
20 積層基板
21 導電板
22 絶縁板
23 放熱板
23a 切欠き部
24 半導体素子
25 はんだ
31 接続部材
31a 板状の接続部材
31b 板状の接続部材
31c 線状の接続部材
40 半導体装置
41 熱伝導部材
42 冷却器
43 ねじ穴
44 ねじ
45 クランプ
Claims (17)
- 絶縁板と、前記絶縁板のおもて面に形成された導電板と、前記絶縁板の裏面に形成された放熱板とを有する積層基板と、
前記導電板に配置された半導体素子と、
少なくとも前記半導体素子と前記積層基板のおもて面とを内包し、締結部を備える筐体と、
前記放熱板の側面と前記締結部とを電気的に接続している接続部材と、を備え、
前記筐体の底面には、前記放熱板と前記締結部との間に、前記接続部材を配置する溝が形成され、前記放熱板の側面の一部は前記溝で前記筐体から露出している、
半導体モジュール。 - 前記接続部材は、前記放熱板の側面と前記締結部とに電気的かつ機械的に接続している、
請求項1に記載の半導体モジュール。 - 前記接続部材は、弾性体である
請求項1または2のいずれか一項に記載の半導体モジュール。 - 前記放熱板の裏面は前記筐体の底面から露出している、
請求項1から3のいずれか一項に記載の半導体モジュール。 - 前記放熱板の裏面は前記筐体の底面から延出し、前記放熱板の側面の少なくとも一部は前記筐体から露出している、
請求項4に記載の半導体モジュール。 - 絶縁板と、前記絶縁板のおもて面に形成された導電板と、前記絶縁板の裏面に形成された放熱板とを有する積層基板と、
前記導電板に配置された半導体素子と、
少なくとも前記半導体素子と前記積層基板のおもて面とを内包し、締結部を備える筐体と、
前記放熱板の側面と前記締結部とを電気的に接続している接続部材と、を備え、
前記放熱板の裏面は前記筐体の底面から露出しており、
前記放熱板の裏面は前記筐体の底面から延出し、前記放熱板の側面の少なくとも一部は前記筐体から露出しており、
前記接続部材は、前記筐体から露出した前記放熱板の側面と前記締結部とに電気的かつ機械的に接続している、
半導体モジュール。 - 前記接続部材は、前記筐体から露出した前記放熱板の側面と前記締結部とに電気的かつ機械的に接続している、
請求項1~5のいずれか一項に記載の半導体モジュール。 - 絶縁板と、絶縁板のおもて面に形成された導電板と、絶縁板の裏面に形成された放熱板とを有する積層基板と、
前記導電板に配置された半導体素子と、
少なくとも前記半導体素子と前記積層基板のおもて面とを内包し、締結部を備える筐体と、
前記放熱板の側面と前記締結部とを電気的に接続している接続部材と、を備え、
前記放熱板の側面に、前記接続部材が配置される切欠きが形成されている、
半導体モジュール。 - 前記締結部には、上面から底面に渡って貫通孔が形成されており、
前記接続部材は、前記放熱板の側面と前記締結部の貫通孔の内面と電気的に接続する、
請求項1~8のいずれか一項に記載の半導体モジュール。 - 前記貫通孔の内周に、導電性のリングを備え、
前記接続部材は、前記放熱板の側面と前記締結部の前記リングとを電気的かつ機械的に接続している、
請求項9に記載の半導体モジュール。 - 分離された複数の前記放熱板と、一方の前記放熱板の側面に接続した一方の前記接続部材と、一方の前記接続部材に接続した一方の前記締結部と、他方の前記放熱板の側面に接続した他方の前記接続部材と、他方の前記接続部材に接続した他方の前記締結部と、を備える、
請求項1~10のいずれか一項に記載の半導体モジュール。 - 絶縁板と、前記絶縁板のおもて面に形成された導電板と、前記絶縁板の裏面に形成された放熱板とを有する積層基板と、
前記導電板に配置された半導体素子と、
少なくとも前記半導体素子と前記積層基板のおもて面とを内包し、締結部を備える筐体と、
前記放熱板の側面と前記締結部とを電気的に接続している接続部材と、を備え、
前記筐体は、一端が前記締結部において前記接続部材と接続され、他端が前記締結部において前記筐体から延出された接点端子を備える、
半導体モジュール。 - 絶縁板と、絶縁板のおもて面に形成された導電板と、絶縁板の裏面に形成された放熱板とを有する積層基板と、
前記導電板に配置された半導体素子と、
少なくとも前記半導体素子と前記積層基板のおもて面とを内包し、締結部を備える筐体と、
前記放熱板の側面と前記締結部とを電気的に接続する接続部材と、
を備え、前記筐体の底面には、前記放熱板と前記締結部との間に、前記接続部材を配置する溝が形成され、前記放熱板の側面の一部は前記溝で前記筐体から露出している半導体モジュールと、
前記半導体モジュールの底面に配置された絶縁性の熱伝導部材と、
前記半導体モジュールの底面側に絶縁性の熱伝導部材を介して配置された冷却器と、
前記半導体モジュールと前記冷却器とを固定する導電性の締結部材と
を備え、
前記放熱板が、前記接続部材および前記締結部材を介して、前記冷却器に電気的に接続されることを特徴とする半導体装置。 - 前記接続部材は、前記放熱板の側面と前記締結部材とに電気的かつ機械的に接続している、
請求項13に記載の半導体装置。 - 前記締結部材は、ねじである
請求項13または14のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記筐体は、一端が前記締結部材において前記接続部材と接続され、他端が前記締結部材において前記筐体から延出された接点端子を備え、
前記締結部材は、前記接点端子と電気的に接続したクランプである
請求項13または14のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 分離された複数の前記放熱板と、一方の前記放熱板の側面に接続した一方の前記接続部材と、一方の前記接続部材および前記冷却器に接続した一方の前記締結部材と、他方の前記放熱板の側面に接続した他方の前記接続部材と、他方の前記接続部材および前記冷却器に接続した他方の前記締結部材と、を備え、
一方の前記放熱板の側面は、一方の前記接続部材、一方の前記締結部材、前記冷却器、他方の前記締結部材および他方の前記接続部材を介して、他方の前記放熱板の側面と電気的に接続している、請求項13または14のいずれか一項に記載の半導体装置。
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