WO2016067393A1 - 放熱構造 - Google Patents

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康亮 池田
雄司 森永
理 松嵜
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新電元工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a heat dissipation structure.
  • a heat dissipation structure using a heat sink is known as a heat dissipation structure for a heat generating component such as an electronic component (see Patent Document 1).
  • a heat sink including a base portion and a plurality of heat dissipating fins standing on the first surface of the base portion is used. All the heat generating components to be cooled are arranged on the second surface opposite to the first surface of the base portion. The heat of the heat generating component is transmitted to the heat radiating fin via the base portion, and is radiated to the outside from the heat radiating fin.
  • one of the factors that determine the heat dissipation efficiency of the heat sink is the adhesion between the heat sink and the heat-generating component. That is, it is preferable to increase the adhesion between the heat sink and the heat generating component as the heat generation amount of the heat generating component increases.
  • the heat radiation efficiency required for the heat sink varies depending on the heat generation amount of the heat generating component. That is, when the heat generation amount of the heat generating component is small, the heat sink is not required to have a high heat dissipation efficiency. On the other hand, if the heat generation amount of the heat generating component is large, the heat sink needs to have high heat dissipation efficiency.
  • the adhesion between the heat sink and the heat generating component does not change regardless of the difference in the heat generation amount of the heat generating component, so if the heat generation amount of the heat generating component increases, the heat generated by the heat generating component is sufficient. I was unable to escape.
  • An object of one embodiment of the present invention is to provide a heat dissipation structure in which high heat dissipation can be obtained by improving the adhesion between a heat sink and a heat-generating component.
  • a heat dissipation structure is a heat dissipation structure including a first heat generating component and a heat sink, and the heat sink is erected on a base portion and a first surface of the base portion.
  • a heat dissipation fin, and the heat dissipation fin has an insertion groove into which the first heat generating component can be inserted, and the heat dissipation fin is inserted in the state where the first heat generating component is inserted into the insertion groove.
  • a clamping member that clamps the fin from the width direction of the insertion groove is provided.
  • a clamping member that sandwiches the heat radiation fin from the width direction of the insertion groove in a state where the first heat generating component is inserted into the insertion groove provided in the heat radiation fin. Therefore, the adhesiveness between the first heat generating component and the heat radiating fin can be improved, and a heat radiating structure with high heat radiating property can be obtained.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows an example of the thermal radiation structure which concerns on embodiment of this invention. It is the top view which looked at the thermal radiation structure shown in FIG. 1 from the 1st surface side. It is sectional drawing which expands and shows the semiconductor module shown in FIG. It is a cross-sectional schematic diagram of the semiconductor module provided with mold resin. It is a cross-sectional schematic diagram of a semiconductor module provided with an insulating film. It is sectional drawing which shows the modification of an insertion groove. It is sectional drawing which shows the modification of an insertion groove. It is sectional drawing which shows the modification of an insertion groove. It is sectional drawing which shows the modification of an insertion groove.
  • the thermal radiation structure 1 which is one Embodiment of this invention is demonstrated.
  • the heat dissipation structure 1 includes a heat sink 2, a plurality of semiconductor modules (first heat generating components) 3, a circuit board 4, and a plurality of electronic components (second heat generating components) 5.
  • the heat generated by the semiconductor module 3 and the electronic component 5 is radiated by the heat sink 2.
  • the heat sink 2 is made of a material having high thermal conductivity such as Cu or Al.
  • the heat sink 2 has a base portion 6 and a plurality of heat radiation fins 7A and 7B.
  • the base part 6 is formed in a rectangular flat plate shape.
  • Each of the heat radiating fins 7A and 7B is formed in a rectangular flat plate shape, and is erected vertically with respect to the first surface 6a of the base portion 6.
  • the plurality of radiating fins 7A and 7B are located between the both ends of the base portion 6 in the longitudinal direction (left-right direction in FIG. 2) and the both ends thereof, and are arranged side by side with a space therebetween. ing.
  • Each of the radiating fins 7A and 7B is erected between both end portions of the base portion 6 in the short direction (vertical direction in FIG. 2).
  • two radiating fins 7A are provided at positions along both longitudinal ends of the base portion 6, and two radiating fins 7B are provided between the two radiating fins 7A.
  • the semiconductor module 3 is arrange
  • the heat sink 2 it is not necessarily limited to the thing of this embodiment, It is possible to implement by changing suitably the number, dimension, etc. of each radiation fin 7A, 7B.
  • Insertion grooves 8 are provided in the heat radiation fins 7B.
  • the insertion groove 8 holds the semiconductor module 3 so that the semiconductor module 3 can be inserted from an insertion port 8a provided on the front end side of the heat radiation fin 7B.
  • the insertion groove 8 is cut out at a depth sufficient to insert the semiconductor module 3 perpendicularly to the first surface 6a with a certain width from the front end side of the radiating fin 7B.
  • the radiating fin 7B is divided into two fin portions 7a and 7b by the insertion groove 8.
  • a clamping member 9 is provided at the tip of the heat radiation fin 7B.
  • the clamping member 9 includes a lid portion 9a and a pair of clamping portions 9b provided upright from both ends in the width direction of the lid portion 9a (left and right direction in FIG. 1).
  • the holding member 9 covers the insertion port 8 a and the pair of holding parts 9 b connects the fin portions 7 a and 7 b to the insertion groove 8. It is attached to the tip of the radiation fin 7B so as to be sandwiched from the width direction. Thereby, the adhesiveness with respect to fin part 7a, 7b) of the semiconductor module 3 pinched
  • the clamping member 9 is made of a material having a smaller linear expansion coefficient than the heat radiating fins 7B (heat sink 2).
  • the radiating fins 7 ⁇ / b> B are thermally expanded by the heat generated by the semiconductor module 3, it is possible to suppress the fin portions 7 a and 7 b from spreading outward by the sandwiching member 9. Thereby, the adhesiveness of the semiconductor module 3 and the radiation fin 7B (fin part 7a, 7b) can further be improved.
  • the semiconductor module 3 includes a first substrate 10, a first semiconductor element 11, a connector 12, a second semiconductor element 13, and a second substrate 14. , And are laminated in order.
  • the first and second semiconductor elements 11 and 13 are power devices such as power diodes and power transistors that generate a relatively large amount of heat during operation.
  • the first semiconductor element 11 and the second semiconductor element 13 are respectively mounted on the mutually opposing surface sides of the first substrate 10 and the second substrate 14, so that the circuit patterns 17 a and 18 a Electrically connected.
  • the connector 12 is made of a conductive material such as Cu, for example.
  • the connector 12 has a first connection part 12a, a second connection part 12b, and a connecting part 12c.
  • the 1st connection part 12a is a part which electrically connects the 1st semiconductor element 11 and the 2nd semiconductor element 13, and the 2nd connection part 12b is electrically connected with one circuit pattern 17a.
  • the connecting portion 12c is a portion that connects the first connecting portion 12a and the second connecting portion 12b.
  • the first connection portion 12a is formed in a columnar shape with a thickness sufficient to maintain the distance between the first substrate 10 and the second substrate 14. Both end portions of the first connection portion 12a are joined to the first semiconductor element 11 and the second semiconductor element 13 through a conductive adhesive (not shown) such as solder.
  • the second connecting portion 12b is formed in a plate shape and joined to one circuit pattern 17a via a conductive adhesive (not shown) such as solder.
  • the connecting portion 12c is formed in a long plate shape with a length sufficient to connect the first connecting portion 12a and the second connecting portion 12b.
  • One end side of the connecting portion 12c is integrally connected to the side surface of the first connecting portion 12a.
  • the other end side of the connecting portion 12c is bent toward the second connecting portion 12b and connected integrally with the second connecting portion 12b.
  • a spacer 19 is disposed between the first substrate 10 and the second substrate 14.
  • the spacer 19 holds the distance between the first substrate 10 and the second substrate 14 together with the first connection portion 12a.
  • the spacer 19 is disposed as a circuit component of the semiconductor module 3 in a state of being sandwiched between the circuit patterns 17a and 18a. Examples of the circuit component include a wiring part, a resistor, and a capacitor.
  • the circuit board 4 and the plurality of electronic components 5 shown in FIGS. 1 and 2 constitute a control unit 30 that controls the driving of the semiconductor module 3.
  • the circuit board 4 is joined to the second surface 6b opposite to the first surface 6a of the heat sink 2 (base portion 6).
  • the plurality of electronic components 5 are mounted on the circuit board 4.
  • Each electronic component 5 is a heat generating component that generates less heat than each semiconductor module 3.
  • the connector 20 includes first insertion ports 22a and 22b into which the first connection terminals 21a and 21b on the semiconductor module 3 side are inserted, and a second insertion into which the second connection terminal 23 on the electronic component 5 side is inserted. And a mouth 24.
  • the first connection terminals 21a and 21b on the semiconductor module 3 side are connected to the circuit patterns 17a and 18a, respectively.
  • the heat sink 2 is provided with an insertion hole 25 for holding the connector 20 so that the connector 20 can be inserted.
  • the heat sink 2 is provided with first through holes 26a and 26b that allow the first connection terminals 21a and 21b on the semiconductor module 3 side to pass therethrough.
  • the first through holes 26 a and 26 b are formed from the bottom surface of the insertion groove 8 toward the insertion hole 25.
  • the heat sink 2 and the circuit board 4 are provided with a second through hole 27 through which the second connection terminal 23 on the electronic component 5 side passes.
  • the second through hole 27 is formed from the surface on which the electronic component 5 of the circuit board 4 is mounted toward the insertion hole 25.
  • the first connection terminals 21 a and 21 b and the second connection terminal 23 are electrically insulated from the first through holes 26 a and 26 b and the second through hole 27.
  • the semiconductor module 3 is in contact with the heat dissipation fins 7 ⁇ / b> B in a state where the semiconductor module 3 is inserted into the insertion groove 8.
  • the heat generated by the semiconductor module 3 is transmitted from the first and second substrates 10 and 14 in contact with the inner wall surface of the insertion groove 8, that is, the fin portions 7a and 7b, to the radiation fins 7B, and is radiated to the outside.
  • the heat generated by the plurality of electronic components 5 is transferred from the circuit board 4 to the heat radiation fins 7A and 7B via the base portion 6, and is radiated to the outside.
  • the heat generated by the semiconductor module 3 is directly transmitted to the heat radiating fins 7 ⁇ / b> B without passing through the base portion 6, so that the heat transmission path is shortened and the heat dissipation performance of the semiconductor module 3 is improved.
  • the semiconductor module 3 when the semiconductor module 3 is disposed on the second surface 6b of the base portion 6 as in the prior art, the semiconductor module 3 is disposed in contact with the heat dissipation fins 7B. In comparison, it is possible to obtain high heat dissipation.
  • the semiconductor module 3 is arranged on the second surface 6b of the base portion 6 as in the prior art by arranging the semiconductor module 3 in a state inserted into the insertion groove 8. Compared to, it is possible to downsize. Furthermore, by bringing the first and second substrates 10 and 14 of the semiconductor module 3 into contact with the fin portions 7a and 7b, it is possible to efficiently dissipate heat from the semiconductor module 3.
  • the clamping member 9 that sandwiches the heat dissipation fin 7B from the width direction of the insertion groove 8 in a state where the semiconductor module 3 is inserted into the insertion groove 8 provided in the heat dissipation fin 7B. Since it is provided, the adhesiveness between the semiconductor module 3 and the radiation fins 7B (fin portions 7a and 7b) can be enhanced. Further, when the radiating fins 7B are thermally expanded by the heat generated by the semiconductor module 3, it is possible to suppress the fin portions 7a and 7b from spreading outward by the sandwiching member 9. Thereby, it is possible to further improve the adhesion between the semiconductor module 3 and the radiation fins 7B (fin portions 7a and 7b).
  • the adhesion between the semiconductor module 3 and the heat dissipation fins 7B increases as the amount of heat generated by the semiconductor module 3 increases.
  • the heat generated by the semiconductor module 3 can be sufficiently released to the radiation fins 7B.
  • the heat dissipation structure 1 of this embodiment even when the heat generation amount of the semiconductor module 3 is large, it is possible to obtain high heat dissipation by increasing the adhesion between the heat sink 2 and the semiconductor module 3. .
  • an insulating film 29 that covers the mutually opposing surfaces of the first substrate 10 and the second substrate 14 is provided instead of the mold resin 28.
  • an insulating material having high thermal conductivity such as ceramic is used.
  • the heat dissipation structure 1 of the present embodiment it is possible to ensure insulation and protect particles by inserting the semiconductor module 3 provided with such an insulating film 29 into the insertion groove 8. Furthermore, when the insulating film 29 is provided, not only the heat dissipation from the semiconductor module 3 is improved by reducing the thickness of the insulating film 29, but also the generation of cracks due to the difference in linear expansion coefficient can be suppressed. Moreover, since the process for sealing with the mold resin 28 can be omitted, the manufacturing process can be simplified.
  • this invention is not necessarily limited to the thing of the said embodiment, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
  • a tapered portion 8 b may be provided in the insertion port 8 a.
  • the insertion groove 8 is not limited to the shape having the constant width described above, and for example, as shown in FIG. 5B, a shape (so-called wedge shape) in which the width gradually decreases toward the distal end portion in the depth direction.
  • the semiconductor module 3 inserted into the insertion groove 8 does not easily come out by adopting a shape in which the width gradually decreases toward the center in the depth direction (so-called drum shape).
  • a structure is also possible.
  • the holding member 9 for holding the heat radiation fin 7B from the width direction of the insertion groove 8 since the holding member 9 for holding the heat radiation fin 7B from the width direction of the insertion groove 8 is provided, the semiconductor module 3 and the heat radiation fin 7B (fin portions 7a, It is possible to improve the adhesiveness with 7b). Further, when the heat radiating fins 7B are thermally expanded by the heat generated by the semiconductor module 3, the sandwiching member 9 prevents the fin portions 7a and 7b from spreading outward, so that the semiconductor module 3 and the heat radiating fins 7B (fin portions 7a, It is possible to further improve the adhesion with 7b). Thereby, the heat generated by the semiconductor module 3 can be sufficiently released to the heat radiating fins 7B, so that high heat dissipation can be obtained.
  • the first heat generating component of the present invention is not necessarily limited to the semiconductor module 3 described above, and it is possible to appropriately change the position, number, etc. of the arrangement.
  • the insertion groove 8 can be appropriately changed according to the size of the first heat generating component. Therefore, the plurality of radiating fins 7 may be provided with insertion grooves 8 having different depths and widths according to the size of each first heat-generating component.

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Abstract

本発明により、ヒートシンクと発熱部品との密着性を高めることによって、高い放熱性が得られる放熱構造が提供される。第一の発熱部品（３）と、ヒートシンク（２）と、を有する放熱構造（１）であって、ヒートシンク（２）は、ベース部（６）と、ベース部（６）の第一の面（６ａ）に立設された放熱フィン（７）と、を有し、放熱フィン（７）は、第一の発熱部品（３）を差し込み可能な差込溝（８）を有し、差込溝（８）に発熱部品（３）が差し込まれた状態で、放熱フィン（７）を差込溝（８）の幅方向から挟み込む挟持部材（９）が設けられている。

Description

放熱構造
　本発明は、放熱構造に関する。
　例えば、電子部品などの発熱部品の放熱構造として、ヒートシンクを用いた放熱構造が知られている（特許文献１を参照。）。特許文献１の放熱構造では、ベース部と、ベース部の第一の面に立設された複数の放熱フィンとを含むヒートシンクが用いられる。ベース部の第一の面とは反対側の第二の面には、冷却対象となる全ての発熱部品が配置される。発熱部品の熱は、ベース部を経由して放熱フィンに伝わり、放熱フィンから外部に放熱される。
特開２０１３－１１０１８１号公報
　上述したヒートシンクを用いた放熱構造においては、放熱性を高めるために放熱フィンを設けるなどの工夫がされているものの、放熱性の面で更なる改善の余地がある。例えば、パワーデバイスなどの発熱量が比較的大きい発熱部品を冷却する場合には、高い放熱性を有する放熱構造が必要となる。
　また、ヒートシンクの放熱効率を決定する要因のひとつとして、ヒートシンクと発熱部品との密着性がある。すなわち、発熱部品の発熱量が大きいほど、ヒートシンクと発熱部品との密着性を高めることが好ましい。
　ところで、ヒートシンクに求められる放熱効率は、発熱部品の発熱量によって異なる。すなわち、発熱部品の発熱量が小さい場合は、ヒートシンクにそれほど高い放熱効率は要求されない。一方、発熱部品の発熱量が大きい場合は、ヒートシンクに高い放熱効率が必要となる。
　しかしながら、従来の放熱構造では、発熱部品の発熱量の違いによらず、ヒートシンクと発熱部品との密着性が変化しないために、発熱部品の発熱量が大きくなると、発熱部品が発する熱を十分に逃がすことができなることがあった。
　本発明の一態様は、ヒートシンクと発熱部品との密着性を高めることによって、高い放熱性が得られる放熱構造を提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係る放熱構造は、第一の発熱部品と、ヒートシンクと、を有する放熱構造であって、前記ヒートシンクは、ベース部と、前記ベース部の第一の面に立設された放熱フィンと、を有し、前記放熱フィンは、前記第一の発熱部品を差し込み可能な差込溝を有し、前記差込溝に前記第一の発熱部品が差し込まれた状態で、前記放熱フィンを前記差込溝の幅方向から挟み込む挟持部材が設けられている。
　本発明の一態様によれば、放熱フィンに設けられた差込溝に第一の発熱部品が差し込まれた状態で、放熱フィンを差込溝の幅方向から挟み込む挟持部材が設けられていることから、第一の発熱部品と放熱フィンとの密着性を高めることができ、放熱性の高い放熱構造が得られる。
本発明の実施形態に係る放熱構造の一例を示す断面図である。 図１に示す放熱構造を第１の面側から見た平面図である。 図１示す半導体モジュールを拡大して示す断面図である。 モールド樹脂が設けられた半導体モジュールの断面模式図である。 絶縁膜が設けられた半導体モジュールの断面模式図である。 差込溝の変形例を示す断面図である。 差込溝の変形例を示す断面図である。 差込溝の変形例を示す断面図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　なお、以下の説明では、各構成要素を見易くするため、図面において構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
　図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態である放熱構造１について説明する。
　放熱構造１は、図１及び図２に示すように、ヒートシンク２と、複数の半導体モジュール（第一の発熱部品）３と、回路基板４と、複数の電子部品（第二の発熱部品）５とを備える半導体装置において、半導体モジュール３及び電子部品５が発する熱をヒートシンク２により放熱する構造である。
　具体的に、この放熱構造１において、ヒートシンク２は、例えばＣｕやＡｌなどの熱伝導性の高い材料からなる。ヒートシンク２は、ベース部６と、複数の放熱フィン７Ａ，７Ｂとを有している。ベース部６は、矩形平板状に形成されている。各放熱フィン７Ａ，７Ｂは、矩形平板状に形成されて、ベース部６の第一の面６ａに対して垂直に立設されている。また、複数の放熱フィン７Ａ，７Ｂは、ベース部６の長手方向（図２中における左右方向）の両端部及びその両端部の間に位置して、互いに間隔を空けた状態で並んで設けられている。また、各放熱フィン７Ａ，７Ｂは、ベース部６の短手方向（図２中における上下方向）の両端部の間に亘って立設されている。
　本実施形態では、複数の放熱フィン７Ａ，７Ｂのうち、ベース部６の長手方向の両端部に沿った位置に２つの放熱フィン７Ａと、これら２つの放熱フィン７Ａの間に２つの放熱フィン７Ｂとがベース部６の長手方向に並んで設けられている。また、放熱フィン７Ｂは、半導体モジュール３を配置するため、放熱フィン７Ａよりも高さ及び厚み方向の寸法が大きくなっている。なお、ヒートシンク２については、本実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、各放熱フィン７Ａ，７Ｂの数や寸法等を適宜変更して実施することが可能である。
　放熱フィン７Ｂには、差込溝８が設けられている。差込溝８は、放熱フィン７Ｂの先端側に設けられた差込口８ａから半導体モジュール３を差し込み可能に保持する。具体的に、この差込溝８は、放熱フィン７Ｂの先端側から一定の幅で第一の面６ａに対して垂直に半導体モジュール３を差し込むのに十分な深さで切り欠かれている。放熱フィン７Ｂは、この差込溝８によって２つのフィン部７ａ，７ｂに分断されている。
　放熱フィン７Ｂの先端には、挟持部材９が設けられている。挟持部材９は、蓋部９ａと、蓋部９ａの幅方向（図１中における左右方向）の両端部から立設された一対の挟持部９ｂとを有している。挟持部材９は、差込溝８に半導体モジュール３が差し込まれた状態において、蓋部９ａが差込口８ａを覆い、且つ、一対の挟持部９ｂがフィン部７ａ，７ｂを差込溝８の幅方向から挟み込むように、放熱フィン７Ｂの先端に取り付けられている。これにより、一対のフィン部７ａ，７ｂに挟み込まれた半導体モジュール３のフィン部７ａ，７ｂ）に対する密着性を高めることができる。
　また、挟持部材９は、放熱フィン７Ｂ（ヒートシンク２）よりも線膨張係数が小さい材料からなることが好ましい。この場合、半導体モジュール３が発する熱により放熱フィン７Ｂが熱膨張したときに、挟持部材９によってフィン部７ａ，７ｂが外側に広がることを抑え込むことができる。これにより、半導体モジュール３と放熱フィン７Ｂ（フィン部７ａ，７ｂ）との密着性を更に高めることができる。
　半導体モジュール３は、図３に拡大して示すように、第一の基板１０と、第一の半導体素子１１と、接続子１２と、第二の半導体素子１３と、第二の基板１４とを、順に積層することにより構成されている。
　このうち、第一及び第二の基板１０，１４は、セラミック基板であり、セラミック板（絶縁板）１５，１６と、セラミック板１５，１６の両面に設けられたＣｕ層（導電層）１７，１８とを有している。また、第一の基板１０と第二の基板１４との互いに対向する面側のＣｕ層１７，１８は、この半導体モジュール３の回路パターン１７ａ，１８ａを形成している。なお、第一及び第二の基板１０，１４は、セラミック基板に限らず、例えばアルミニウム基板であってもよい。アルミニウム基板は、アルミニウム板の両面に絶縁層を介してＣｕ層が設けられた構成である。
　第一及び第二の半導体素子１１，１３は、動作時の発熱量が比較的大きい、例えばパワーダイオードやパワートランジスタなどのパワーデバイスである。第一の半導体素子１１と第二の半導体素子１３とは、第一の基板１０と第二の基板１４との互いに対向する面側に各々実装されることによって、それぞれの回路パターン１７ａ，１８ａと電気的に接続されている。
　接続子１２は、例えばＣｕなどの導電性材料からなる。接続子１２は、第一の接続部１２ａと、第二の接続部１２ｂと、連結部１２ｃとを有している。このうち、第一の接続部１２ａは、第一の半導体素子１１と第二の半導体素子１３とを電気的に接続する部分であり、第二の接続部１２ｂは、一方の回路パターン１７ａと電気的に接続される部分であり、連結部１２ｃは、第一の接続部１２ａと第二の接続部１２ｂとを連結する部分である。
　第一の接続部１２ａは、第一の基板１０と第二の基板１４との間隔を保持するのに十分な厚みで柱状に形成されている。第一の接続部１２ａの両端部は、はんだ等の導電性接着剤（図示せず。）を介して第一の半導体素子１１及び第二の半導体素子１３と接合されている。第二の接続部１２ｂは、板状に形成されて、はんだ等の導電性接着剤（図示せず。）を介して一方の回路パターン１７ａと接合されている。連結部１２ｃは、第一の接続部１２ａと第二の接続部１２ｂとを連結するのに十分な長さで長尺板状に形成されている。連結部１２ｃの一端側は、第一の接続部１２ａの側面と一体に接続されている。連結部１２ｃの他端側は、第二の接続部１２ｂ側に折り曲げられて第二の接続部１２ｂと一体に接続されている。
　第一の基板１０と第二の基板１４との間には、スペーサ１９が配置されている。スペーサ１９は、第一の接続部１２ａと共に、第一の基板１０と第二の基板１４との間隔を保持している。また、スペーサ１９は、この半導体モジュール３の回路部品として、回路パターン１７ａ，１８ａの間に挟み込まれた状態で配置されている。回路部品としては、例えば、配線部、抵抗器、コンデンサなどが挙げられる。
　図１及び図２に示す回路基板４及び複数の電子部品５は、半導体モジュール３の駆動を制御する制御部３０を構成している。このうち、回路基板４は、ヒートシンク２（ベース部６）の第一の面６ａとは反対側の第二の面６ｂに接合されている。一方、複数の電子部品５は、回路基板４上に実装されている。各電子部品５は、各半導体モジュール３よりも発熱量が小さい発熱部品である。
　複数の電子部品５のうち一部の電子部品５と半導体モジュール３とは、コネクタ２０を介して電気的に接続されている。コネクタ２０は、半導体モジュール３側の第一の接続端子２１ａ，２１ｂが差し込まれる第一の差込口２２ａ，２２ｂと、電子部品５側の第二の接続端子２３が差し込まれる第二の差込口２４とを有している。半導体モジュール３側の第一の接続端子２１ａ，２１ｂは、図３において図示を省略するものの、回路パターン１７ａ，１８ａと各々接続されている。
　ヒートシンク２には、コネクタ２０を差し込み可能に保持する差込孔２５が設けられている。ヒートシンク２には、半導体モジュール３側の第一の接続端子２１ａ，２１ｂを貫通させる第一の貫通孔２６ａ，２６ｂが設けられている。第一の貫通孔２６ａ，２６ｂは、差込溝８の底面から差込孔２５に向かって形成されている。ヒートシンク２及び回路基板４には、電子部品５側の第二の接続端子２３を貫通させる第二の貫通孔２７が設けられている。第二の貫通孔２７は、回路基板４の電子部品５が実装される面から差込孔２５に向かって形成されている。また、第一の接続端子２１ａ，２１ｂ及び第二の接続端子２３は、第一の貫通孔２６ａ，２６ｂ及び第二の貫通孔２７との間で電気的に絶縁されている。
　以上のような構成を有する放熱構造１では、半導体モジュール３が差込溝８に差し込まれた状態で放熱フィン７Ｂと接している。これにより、半導体モジュール３が発する熱は、差込溝８の内壁面、すなわちフィン部７ａ，７ｂと接する第一及び第二の基板１０，１４から放熱フィン７Ｂへと伝わり、外部に放熱されることになる。一方、複数の電子部品５が発する熱は、回路基板４からベース部６を経由して放熱フィン７Ａ，７Ｂへと伝わり、外部に放熱されることになる。この場合、半導体モジュール３が発する熱は、ベース部６を経由することなく、放熱フィン７Ｂへと直接伝わるため、熱の伝達経路が短くなり、半導体モジュール３の放熱性が高まる。
　したがって、本実施形態の放熱構造１では、半導体モジュール３を放熱フィン７Ｂに接した状態で配置することで、従来のように半導体モジュール３をベース部６の第二の面６ｂに配置する場合に比べて、高い放熱性を得ることが可能である。
　また、本実施形態の放熱構造１では、半導体モジュール３を差込溝８に差し込んだ状態で配置することで、従来のように半導体モジュール３をベース部６の第二の面６ｂに配置する場合に比べて、小型化が可能となる。さらに、半導体モジュール３の第一及び第二の基板１０，１４をフィン部７ａ，７ｂに接触させることで、半導体モジュール３からの放熱を効率よく行わせることが可能である。
　また、本実施形態の放熱構造１では、放熱フィン７Ｂに設けられた差込溝８に半導体モジュール３が差し込まれた状態で、放熱フィン７Ｂを差込溝８の幅方向から挟み込む挟持部材９が設けられていることから、半導体モジュール３と放熱フィン７Ｂ（フィン部７ａ，７ｂ）との密着性を高めることができる。さらに、半導体モジュール３が発する熱により放熱フィン７Ｂが熱膨張したときに、挟持部材９によってフィン部７ａ，７ｂが外側に広がることを抑え込むことができる。これにより、半導体モジュール３と放熱フィン７Ｂ（フィン部７ａ，７ｂ）との密着性を更に高めることが可能である。
　したがって、本実施形態の放熱構造１では、半導体モジュール３の発熱量が大きくなるに従って、半導体モジュール３と放熱フィン７Ｂ（フィン部７ａ，７ｂ）との密着性が増すことになる。その結果、半導体モジュール３の発熱量が大きくなっても、半導体モジュール３が発する熱を十分に放熱フィン７Ｂへと逃がすことが可能である。
　以上のように、本実施形態の放熱構造１では、半導体モジュール３の発熱量が大きい場合でも、ヒートシンク２と半導体モジュール３との密着性を高めることによって、高い放熱性を得ることが可能である。
　ところで、半導体モジュール３については、図４Ａに模式的に示すように、絶縁性の確保及びパーティクルに対する保護のため、モールド樹脂２８によって第一の基板１０と第二の基板１４との互いに対向する面側を封止することが行われる。しかしながら、このようなモールド樹脂２８は、第一及び第二の半導体素子１１，１３や第一及び第二の基板１０，１４等との間で線膨張係数の差が大きいため、熱膨張時にクラック等が生じ易い。
　これに対して、本発明では、図４Ｂに模式的に示すように、モールド樹脂２８の代わりに、第一の基板１０と第二の基板１４との互いに対向する面を覆う絶縁膜２９を設けた構成とすることが可能である。絶縁膜２９には、例えばセラミック等の高熱伝導性を有する絶縁材料が用いられる。
　本実施形態の放熱構造１では、このような絶縁膜２９が設けられた半導体モジュール３を差込溝８に差し込むことによって、絶縁性の確保及びパーティクルに対する保護が可能となる。さらに、絶縁膜２９を設けた場合は、絶縁膜２９の薄膜化によって半導体モジュール３からの放熱性が高められるだけでなく、線膨張係数の差によるクラックの発生が抑制可能となる。また、モールド樹脂２８で封止するための工程が省略できるため、製造工程の簡略化が図れる。
　なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
　具体的に、本発明では、例えば図５Ａに示すように、差込溝８に半導体モジュール３を差し込み易くするため、差込口８ａにテーパー部８ｂを設けた構成としてもよい。また、差込溝８については、上述した一定の幅を有する形状に限らず、例えば図５Ｂに示すように、深さ方向の先端部に向かって漸次幅が狭くなる形状（いわゆる楔形状）や、図５Ｃに示すように、深さ方向の中央部に向かって漸次幅が狭くなる形状（いわゆる鼓形状）とすることで、この差込溝８に差し込まれた半導体モジュール３が容易に抜けない構造とすることも可能である。
　また、図５Ａ～図５Ｃに示す構造では、何れも放熱フィン７Ｂを差込溝８の幅方向から挟み込む挟持部材９が設けられていることから、半導体モジュール３と放熱フィン７Ｂ（フィン部７ａ，７ｂ）との密着性を高めることが可能である。さらに、半導体モジュール３が発する熱により放熱フィン７Ｂが熱膨張したときに、挟持部材９によってフィン部７ａ，７ｂが外側に広がることを抑え込むことよって、半導体モジュール３と放熱フィン７Ｂ（フィン部７ａ，７ｂ）との密着性を更に高めることが可能である。これにより、半導体モジュール３が発する熱を十分に放熱フィン７Ｂへと逃がすことができるため、高い放熱性を得ることが可能である。
　また、本発明の第一の発熱部品としては、上述した半導体モジュール３に必ずしも限定されるものではなく、その配置される位置や数等についても適宜変更を加えることが可能である。また、差込溝８についても、第一の発熱部品の大きさに合わせて適宜変更を加えることが可能である。したがって、複数の放熱フィン７には、個々の第一の発熱部品の大きさに合わせて深さや幅の異なる差込溝８が設けられていてもよい。
　１…放熱構造　２…ヒートシンク　３…半導体モジュール（第一の発熱部品）　４…回路基板　５…電子部品（第二の発熱部品）　６…ベース部　６ａ…第一の面　６ｂ…第二の面　７Ａ，７Ｂ…放熱フィン　７ａ，７ｂ…フィン部　８…差込溝　９…挟持部材　１０…第一の基板　１１…第一の半導体素子　１２…接続子　１３…第二の半導体素子　１４…第二の基板　１５，１６…セラミック板（絶縁板）　１７，１８…Ｃｕ層（導電層）　１７ａ，１８ａ…回路パターン　１９…スペーサ　２０…コネクタ　２１ａ，２１ｂ…第一の接続端子　２２ａ，２２ｂ…第一の差込口　２３…第二の接続端子　２４…第二の差込口　２５…差込孔　２６ａ，２６ｂ…第一の貫通孔　２７…第二の貫通孔　２８…モールド樹脂　２９…絶縁膜　３０…制御部

Claims (6)

  1. 　第一の発熱部品と、ヒートシンクと、を有する放熱構造であって、
    　前記ヒートシンクは、ベース部と、前記ベース部の第一の面に立設された放熱フィンと、を有し、
    　前記放熱フィンは、前記第一の発熱部品を差し込み可能な差込溝を有し、
    　前記差込溝に前記第一の発熱部品が差し込まれた状態で、前記放熱フィンを前記差込溝の幅方向から挟み込む挟持部材が設けられている
    　放熱構造。
  2. 　前記挟持部材の線膨張係数は、前記放熱フィンの線膨張係数よりも小さい
    　請求項１に記載の放熱構造。
  3. 　前記第一の発熱部品は、第一の基板、第一の半導体素子、接続子、第二の半導体素子および第二の基板を順に積層することにより構成され、
    　前記第一の基板および前記第二の基板が前記差込溝の内壁面と接している
    　請求項１又は２に記載の放熱構造。
  4. 　前記第一の基板と前記第二の基板との互いに対向する面を覆う保護膜が設けられている
    　請求項３に記載の放熱構造。
  5. 　前記ベース部の前記第一の面とは反対側の第二の面に接合され、前記第一の発熱部品と電気的に接続された回路基板を備える
    　請求項１～４の何れか一項に記載の放熱構造。
  6. 　前記回路基板上には、前記第一の発熱部品よりも発熱量が小さい第二の発熱部品が設けられている
    　請求項５に記載の放熱構造。
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